车辆制动储能系统的制作方法

1.本实用新型涉及商用底盘制动技术领域，具体而言，涉及一种车辆制动储能系统。


背景技术：

2.目前，根据《nfpa414
‑
2017飞机救援和消防车辆标准》，采用气压制动的储能系统，需要在15s内，气压从0升到驻车制动解除压力。而大部分消防救援车辆都是按照商用车辆的制动系统技术要求，例如《gb12676
‑
2014》和《ece r13》，进行气压储能系统设计，只对储能系统的容量作了要求，而对制动储能系统的升压时间通常规定3min，这就导致大多数情况下，救援车辆制动储能系统的升压时间过长，满足不了《nfpa414
‑
2017》要求，严重时还会错失救援机会


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是满足上述《nfpa414
‑
2017》标准，提供一种新型的车辆制动储能系统，既能实现消防救援车辆的快速启动要求，又能满足法规中的安全性要求。
4.本实用新型提供的车辆制动储能系统，包括串联式四回路保护阀、1号行车储气筒、2号行车储气筒、1号驻车储气筒、2号驻车储气筒、1号辅助储气筒、2号辅助储气筒、1号充气阀、2号充气阀和3号充气阀，串联式四回路保护阀的21口接1号行车储气筒，22口接1号驻车储气筒，23口接1号辅助储气筒，24口接2号行车储气筒；2号充气阀连接于1号行车储气筒和2号行车储气筒之间，1号辅助储气筒通过1号充气阀与2号辅助储气筒连接，1号驻车储气筒通过3号充气阀与2号驻车储气筒连接，1号充气阀和3号充气阀带回流功能。
5.优选地，1号行车储气筒和2号充气阀之间的管路连接有常闭压力开关，1号辅助储气筒和1号充气阀之间的管路连接有常闭压力开关，2号行车储气筒和2号充气阀之间的管路连接有常闭压力开关，1号驻车储气筒和3号充气阀之间的管路连接有常闭压力开关。
6.本实用新型的有益效果是，该制动储能系统通过改变充气逻辑次序和匹配不同容积的储气筒，而不需增加压缩机的容积，就可使得车辆在实施紧急救援时，能够针对性地建立气压，从而快速启动车辆。
7.本实用新型进一步的特征和方面，将在以下参考附图的具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。
附图说明
8.图1是本实用新型的结构示意图。
9.图中符号说明：
10.1.串联式四回路保护阀；2
‑
1.1号行车储气筒，2
‑
2.2号行车储气筒，2
‑
3.1号驻车储气筒，2
‑
4.2号驻车储气筒，2
‑
5.1号辅助储气筒，2
‑
6.2号辅助储气筒；3
‑
1.1号充气阀，3
‑
2.2号充气阀，3
‑
3.3号充气阀。
具体实施方式
11.以下参照附图，以具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
12.如附图1所示，一种消防救援车辆的制动储能系统，其包括储气筒组合、串联式四回路保护阀、充气阀组合、压力报警组合；
13.储气筒组合是由容积不同的6只单储气筒组成，每个储气筒的容积大小是根据对应回路的功能不同而设定的；串联式四回路保护阀1是一种集成式功能阀，内含旁通回路、止回阀、限压止回阀、泄压回路等部分组成，该阀的功能决定了4个回路的基本充气次序、限压止回阀的开启/关闭压力、泄压回路走向。
14.充气阀组合包括了2只带回流功能充气阀和1只无回流功能充气阀，该组合设定了串联式四回路保护阀之外的充气顺序和回流功能。
15.压力报警组合包含4对压力开关(也可换成压力传感器)和报警灯，监控4个主要储气筒的压力情况，为系统的调整提供依据。
16.现有技术中常规的制动储能系统的充气原理是，将串联式四回路保护阀1的21口、22口分别接1号行车储气筒2
‑
1和2号行车储气筒2
‑
2，23口、24口分别接1只容积较大的驻车储气筒和1只容积较大的辅助储气筒，优先向1号行车储气筒和2号行车储气筒充气，而2只行车储气筒的总容积通常较大，且充气压力达到δp
23
(＞p
re
‑
min
)后，才能向驻车储气筒和辅助储气筒同时充气(有时驻车储气筒还落后于辅助储气筒)，从而导致驻车储气筒充气建压时间过长，不满足《nfpa414
‑
2017》标准要求。
17.但在本实用新型中，通过3个方面的改进，
18.一、改变串联式四回路保护阀1出口与储气筒的对应关系。串联式四回路保护阀1的21口接1号行车储气筒2
‑
1，22口接1号驻车储气筒2
‑
3，这样导致驻车回路能优先得到压缩空气，并具有起步时和起步初段的行车制动储能水平。
19.二、在1号行车储气筒2
‑
1和2号行车储气筒2
‑
2之间，增加1只具有充气阀。在1号行车储气筒2
‑
1达到设定值之后，该充气阀就会开启，气体进入2号行车储气筒2
‑
2。2号行车储气筒2
‑
2升压，使得24口对应的限压止回阀提前打开，从而加快了2号行车储气筒2
‑
2的充气速率。保证了随着车辆加速，整个行车制动回路的储能水平也会相应提高。
20.三、将单个的储能装置分成2只容量较小储气筒，并在2只储气筒之间增加带回流功能的充气阀。优先向充气阀前的储气筒充气建压，满足初步的能量需求即可，待2只都充满后，充气阀后的储气筒可以补充充气阀前的储气筒能量消耗。例如本实用新型中的2只驻车储气筒(1号驻车储气筒2
‑
3、2号驻车储气筒2
‑
4)和2只辅助储气筒(1号辅助储气筒2
‑
5、2号辅助储气筒2
‑
6)。如果1号和2号行车制动储气筒的容积过大，影响了升压时间，则可以按照此方法，将它们各分成2只容量较小的储气筒，之间加上带回流功能的充气阀。
21.各参数简介及关系：
22.(1)简介
23.p
01
——串联式四回路保护阀(以下简称“四保阀”)的1口进气压力；
24.p
21
、p
22
、p
23
、p
24
——分别是四保阀出口21、22、23、24的压力；
25.δp
21
、δp
22
、δp
23
、δp
24
——分别是四保阀出口21、22、23、24对应的限压止回阀的设定压力；
26.p
sb1
、p
pb1
、p
au1
、p
sb2
——分别是1号行车储气筒2
‑
1、1号驻车储气筒2
‑
3、1号辅助储
气筒2
‑
5、2号行车储气筒2
‑
2的压力；
27.δp
c1
、δp
c2
、δp
c3
——分别是1号充气阀3
‑
1、2号充气阀3
‑
2和3号充气阀3
‑
3的设定压力；
28.v
sb1
、v
pb1
、v
au1
、v
sb2
、v
au2
、v
pb2
——分别是1号行车储气筒2
‑
1、1号驻车储气筒2
‑
3、1号辅助储气筒2
‑
5、2号行车储气筒2
‑
2、2号辅助储气筒2
‑
6、2号驻车储气筒2
‑
4的容积；
29.(2)关系
30.通常四保阀中限压止回阀的设定δp
21
＝δp
22
＝δp
24
≤δp
23
，其中δp
23
会比其他限压止回阀高出0.1～0.5bar。
31.限压止回阀的上下游压力同时作用于膜片(调压弹簧顶住膜片)，在开启时刻，δp
21
≈p
01
+k
·
p
21
32.其中k——可视为常数
33.在接近某一压力设定值的时刻，
34.p
21
≈p
sb1
、p
22
≈p
pb1
、p
23
≈p
au1
、p
24
≈p
sb2
35.充气阀的设定压力
36.δp
c2
＜δp
c3
、δp
c1
＜δp
23
、δp
c2
≈p
re
‑
min
37.2、驻车制动回路和行车制动回路1的同时优先快速建压
38.压缩空气从四保阀的1口进入，直接通过21口和22口对应的旁通回路，绕过了21口和22口对应的限压止回阀，从21口和22口分别向1号行车储气筒2
‑
1和1号驻车储气筒2
‑
3充气。因为限压止回阀的开启是上下游压力共同作用产生的，所以随着压力p
21
和p
22
的上升，其开度迅速增大至全开，充气速率大为提升。
39.1号驻车储气筒2
‑
3仅用于初次解除驻车制动，其容积v
pb1
设定较小，更利于快速升压，达到驻车解除压力p
pb1
＝p
re
‑
min
，此时可让车辆立即行驶。
40.当p
pb1
＝p
re
‑
min
时，1号行车储气筒2
‑
1的压力p
sb1
＝p
re
‑
min
，车辆处于即将起步状态，综合判断其压力p
sb1
和容积v
sb1
满足车辆低速时(启动后很短的加速时间内，车速并不高)的剩余制动性能，再加上行车制动回路2正在充气建压，且驻车制动系统作为紧急制动的冗余保护，不存在制动性能不足。
41.3、行车制动回路2快速建压
42.达到p
pb1
＝p
re
‑
min
，车辆开始起步，同时仍在不断向制动储能系统充气，p
pb1
＞p
re
‑
min
≈δp
c2
，由于δp
c2
＜δp
c3
，2号充气阀3
‑
2被打开，压缩气体几乎全部进入2号行车储气筒2
‑
2，p
sb2
≈p
24
均上升，又因为一部分压缩气体通过止回阀在24口限压止回阀的下游待命，压力约为p
22
，在上下游气压的作用下，导致24口对应限压止回阀在较低的压力下(＜δp
24
)打开，压缩空气以更快的速率进入了2号行车储气筒。当p
pb2
＝p
re
‑
nim
时，车辆通常加速了10秒。行车制动回路1和行车制动回路2均储存了足够的压缩空气，用于此时车速下的行车制动。
43.4、驻车制动回路全面建压
44.若设定δp
c3
＜δp
23
，随着p
sb1
、p
pb1
、p
sb2
的同步上升，当p
sb1
＞δp
c3
，3号充气阀被打开，大量压缩气体进入2号驻车储气筒2
‑
4，2号驻车储气筒的容积v
pb2
和1号驻车储气筒2
‑
3的容积v
pb1
之和满足更高的储能容量要求。3号充气阀3
‑
3带回流功能，随着1号驻车储气筒压缩气体被消耗，2号驻车储气筒的压缩气体可进行补充。
45.5、辅助回路建压
46.随着p
sb1
、p
pb1
、p
sb2
的同步上升，当p
sb1
＞δp
23
，23口对应的限压止回阀被打开，压缩气体进入1号辅助储气筒2
‑
5，为了让辅助回路尽快达到工作气压，其容积v
au1
很小，满足重要动作即可，再通过带回流功能的1号充气阀3
‑
1连接2号辅助储气筒2
‑
6，以便于满足更多动作的需求。
47.如果需要让辅助回路更早地建压，可设定δp
c3
＞δp
23
，这样2号驻车储气筒在辅助回路建压之后再进行充气建压。
48.6、泄压回路的应用
49.当21口出现某一故障，p
21
下降，由23口补充压缩空气，当p
23
口的压力下降至4.0+0.5bar时停止补充压缩空气，此压力值如果不满足辅助动作，可以将泄压回路去掉。
50.7、压力监控报警
51.压力报警组合包含4对压力开关(也可换成压力传感器)和报警灯，监控4个主要储气筒的压力情况，为系统的调整提供依据。第一个常闭压力开关与1号行车储气筒2
‑
1和2号充气阀3
‑
2之间的管路连接。第二个常闭压力开关与1号辅助储气筒2
‑
5和1号充气阀3
‑
1之间的管路连接。第三个常闭压力开关与2号行车储气筒2
‑
2和2号充气阀3
‑
2之间的管路连接。第四个常闭压力开关与1号驻车储气筒2
‑
3和3号充气阀3
‑
3之间的管路连接。
52.本实用新型基于上述原理，通过优化各种元件参数，能够使该制动储能系统在消防救援车辆起步前的极短时间内，就建压起最低的驻车解除压力，并具备满足起步后几秒钟内的行车制动能量水平，；在起步后的加速时间内，完成了对应车速下的行车制动能量储存，满足了《nfpa414
‑
2017》标准要求。另外还可选择提前给辅助回路供能，以尽早地启动主要消防装备。
53.以上所述仅对本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡是在本实用新型的权利要求限定范围内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应在本实用新型的保护范围之内。