CN101734243B

CN101734243B - 一种汽车高速爆胎应急制动稳定性控制系统

Info

Publication number: CN101734243B
Application number: CN2009101569220A
Authority: CN
Inventors: 陈庆樟; 郭立书; 施正堂; 鲍庆坤; 黄胜波
Original assignee: Zhejiang Asia Pacific Mechanical and Electronic Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Asia Pacific Mechanical and Electronic Co Ltd
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2029-12-24
Also published as: CN101734243A

Abstract

本发明公开了一种汽车高速爆胎应急制动稳定性控制系统。包括汽车爆胎应急制动系统动力源部分、爆胎应急制动稳定性系统控制部分与液压防抱死制动部分。在汽车爆胎监测系统检测到爆胎信号后，根据爆胎形态(爆胎目标车轮方位、爆胎轮个数)，车辆运动状态确定应急制动方式，应急制动系统在工作模式切换阀作用下进入工作，进行爆胎后车辆自动制动，在常规液压ABS硬件基础上，通过应急制动系统控制单元对车辆运动状态进行判断计算，把车辆稳定性控制指令发给ABS控制单元，对车辆各制动轮缸制动压力进行控制调节，确保在最短时间内，按预期车辆轨迹把车速降到安全车速范围内直至停车。它可弥补驾驶员制动反应时间延迟的问题，辅助爆胎车辆实现安全停车。

Description

一种汽车高速爆胎应急制动稳定性控制系统

技术领域

本发明涉及一种汽车高速爆胎应急制动稳定性控制系统。

背景技术

爆胎是因轮胎某一局部的机械强度受到严重削弱，胎压失去平衡而突然爆破的紧急故障。爆胎后，汽车将发生剧烈的侧滑、甩尾，甚至翻倾事故，这样不仅危及爆胎汽车自身安全，而且更为严重的是来往车辆因躲避不及，造成多辆汽车相撞，引发重大交通事故。因此高速爆胎问题是现代汽车高速行驶安全性能急需解决的技术问题。

经相关技术文献检索发现，目前针对车辆高速爆胎安全措施主要有如下几种：

1)采用TPMS系统监测轮胎气压与温度，从而判断轮胎是否漏气，这种系统只具备轮胎气压监测功能，可以提前警示驾驶员轮胎气压温度状况，从而达到安全保护作用。但TPMS没有爆胎应急保护功能，只是一种预警装置，用以保障行车安全，减小爆胎现象发生的机率。

2)爆胎安全控制系统，在TPMS(轮胎胎压监测系统)的基础上扩展出爆胎监测与爆胎自动制动功能，在监测到爆胎故障后，通过电子控制单元发指令给制动系统进行自动制动(专利号：00101579.6)，系统对具有ABS的汽车采用模拟ABS功能的连续点制动方式；对不具有ABS系统的车采用施加一个恒定制动力的制动策略。系统稳定性控制方法简单，无法实现车辆横向稳定性控制，且在路面条件稍差的状况下纵向稳定性也很难保证。专利01128885.X涉及的“一种汽车爆胎安全稳定控制系统”，虽然能实现车辆爆胎稳定控制，但是为实现稳定控制的转向相关制动结构复杂，没有考虑驾驶员制动反应时间，系统不能在爆胎后最佳制动时间内进行应急自动制动。

3)爆胎稳向装置，在监测到爆胎后驱动转向控制装置，锁定转向装置，强行控制车辆直线方向制动停车(专利号：200510070674.X)。但是方向的锁定导致车辆操纵性的缺失，无法平衡由于爆胎引起的车辆受力的巨大运动不平衡，且驾驶员也无法通过操作来补偿这种不平衡，在惯性力大、车速高时更易发生翻车等事故。因此很少单独作为一个系统使用。

4)应急充气装置，监测到轮胎气压迅速降低后，通过引爆火药制造气体对轮胎备用内胎进行应急充气，以缓解爆胎后车辆的不稳定性(专利号：200410041316.1)，但该技术设计的防爆轮胎与普通轮胎不同，增加了点火充气控制装置，在轮胎中增加了附加重量，导致轮胎不平衡。另外点火充气控制的误点火相反的容易导致轮胎爆裂，带来不安全影响因素。

5)通过采用专门的泄气保用轮胎方法实现爆胎后安全行驶制动至停车，这些专门的泄气保用轮胎结构复杂，成本太高，一般车辆上很少安装。

发明内容

针对上述对汽车高速爆胎安全措施现状，本发明的目的就是要提供一种汽车高速爆胎应急制动稳定性控制系统，在汽车高速爆胎监测系统检测到爆胎信号后，根据爆胎形态(爆胎目标车轮方位、爆胎轮个数)，车辆运动状态确定应急制动方式，在ABS硬件基础上，通过对车辆各制动轮缸制动压力控制，确保在最短时间内，按预期车辆轨迹把车速降到安全车速范围内直至停车。

本发明为解决以上技术问题所采用的技术方案：

本发明包括汽车爆胎应急制动系统动力源部分、爆胎应急制动稳定性系统控制部分与液压防抱死制动部分。所述的汽车爆胎应急制动系统动力源部分，包括储油室、安全阀、应急制动液压电动泵、高压蓄能器、三个单向阀和两个两位三通工作模式切换电磁阀；储油室液压油通过应急制动液压电动泵泵出到应急制动系统油路上，应急制动液压电动泵的出油口分为两路，一路经第一单向阀、高压蓄能器，分别与第一工作模式切换电磁阀及第二工作模式切换电磁阀相连接；另一路经安全阀与储油室连接；第一、第二两位三通工作模式切换电磁阀分别与第二、第三单向阀并联，连接在液压防抱死制动部分的制动主缸输出的两条主油路上；所述的爆胎应急制动稳定性系统控制部分的爆胎应急制动稳定性控制系统控制单元分别与转向角信号、爆胎信号、轮速信号、横摆角速度和侧向加速度信号传感器连接，作为控制单元的输入输入部分；与压力传感器、制动灯、两个两位三通工作模式电磁阀和应急制动电动泵连接，作为控制单元的输出部分；爆胎应急制动稳定性控制系统控制单元与ABS系统控制单元通过CAN总线连接，爆胎应急制动稳定性控制系统控制单元的车辆稳定性控制信号通过CAN总线送给ABS系统控制单元，同时ABS系统控制单元的参考车速信号通过CAN总线送给爆胎应急制动稳定性控制系统控制单元。

所述的爆胎应急制动稳定性系统控制单元，在接收爆胎信号后，确定目标爆胎轮胎，给应急制动回路的应急制动电动泵、工作模式切换电磁阀及制动灯等执行器发出工作指令，进入应急自动制动状态；根据轮速信号、转角信号、侧向加速度、横摆角速度计算车辆实际运动轨迹和预期目标运动轨迹偏差，与ABS控制单元进行通信，通过ABS控制单元对各轮缸制动压力进行调整，实现车辆爆胎稳定控制。

爆胎应急制动稳定性控制系统在车速处于设定的安全车速范围内时，应急制动电动泵不工作；在车速超过设定安全车速范围时，应急制动电动泵工作，并在蓄能器的作用下，在应急制动回路产生具有可用于制动的稳定的压力油，系统处于准备状态。

本发明具有的有益效果是：

该系统在发生爆胎后采用自动制动方式让车速在车辆失控前减到安全车速范围或直至车辆停下来，可以弥补驾驶员制动反应时间延迟的问题，辅助爆胎车辆实现安全停车。

附图说明

图1是本发明的执行机构示意图。

图2是本发明的控制器原理结构图。

图3是本发明的系统过程示意图。

图中：1、储油室，2、安全阀，3、应急制动液压电动泵，4、高压蓄能器，5、压力表，6、压力传感器，7、单向阀，8、制动踏板，9、制动主缸，10、两位三通工作模式切换电磁阀，11、两位三通工作模式切换电磁阀，12、单向阀，13、单向阀，14、阻尼腔，15、阻尼腔，16、单向阀，17、单向阀，18、ABS回油泵，19、ABS回油泵，20、ABS电机，21、单向阀，22、单向阀，23、低压蓄能器，24、低压蓄能器，25、左前轮ABS进油电磁阀，26、单向阀，27、左前轮ABS出油电磁阀，28、单向阀，29、右后轮ABS进油电磁阀，30、右后轮ABS出油电磁阀，31、单向阀，32、右前轮ABS进油电磁阀，33、右前轮ABS出油电磁阀，34、单向阀，35、左后轮ABS进油电磁阀，36、左后轮ABS出油电磁阀，37、轮速传感器，38、轮速传感器，39、轮速传感器，40、轮速传感器，41、转向角信号，42、爆胎信号，43、轮速信号，44、横摆角速度，45、侧向加速度，46、制动灯，47、爆胎应急制动稳定性控制系统控制单元，48、ABS系统控制单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1、图2所示，本发明，包括汽车爆胎应急制动系统动力源部分、爆胎应急制动稳定性系统控制部分与液压防抱死制动部分。所述的汽车爆胎应急制动系统动力源部分，包括储油室1、安全阀2连接在爆胎应急制动管路中起压力指示及管路安全保护作用、应急制动液压电动泵3作为应急制动的动力源、高压蓄能器4为应急制动提供稳定液压压力、三个单向阀7、12、13和两个两位三通工作模式切换电磁阀10、11；储油室1液压油通过应急制动液压电动泵3泵出到应急制动系统油路上，应急制动液压电动泵的出油口分为两路，一路经第一单向阀7、高压蓄能器4，分别与第一工作模式切换电磁阀10及第二工作模式切换电磁阀11相连接；另一路经安全阀2与储油室1连接；第一、第二两位三通工作模式切换电磁阀10、11分别与第二、第三单向阀12、13并联，连接在液压防抱死制动部分的制动主缸9输出的两条主油路上；所述的爆胎应急制动稳定性系统控制部分的爆胎应急制动稳定性控制系统控制单元47分别与转向角信号41、爆胎信号42、轮速信号43、横摆角速度44、侧向加速度45、压力传感器6制动灯46、两个两位三通工作模式电磁阀10、11和应急制动电动泵3电路连接，爆胎应急制动稳定性控制系统控制单元47与ABS系统控制单元48通过CAN总线连接。

本发明的液压防抱死制动部分采用浙江亚太机电有限公司四通道液压防抱死系统，包括ABS控制单元48、ABS回油泵18、19，ABS电机20、单向阀16、17、21、22，阻尼腔14、15、低压蓄能器23、24、左前轮ABS进油电磁阀25、右后轮ABS进油电磁阀29、右前轮ABS进油电磁阀32、左后轮ABS进油电磁阀35、单向阀26、28、31、34，左前轮ABS出油电磁阀27、右后轮ABS出油电磁阀30、右前轮ABS出油电磁阀33、左后轮ABS出油电磁阀36，轮速传感器37、38、39、40。两个两位三通工作模式切换电磁阀10、11分别与单向阀12、13并联，且分别连接在液压防抱死制动部分的两条主油路上，作用是辅助实现液压防抱死制动部分与爆胎应急制动部分的工作的切换与兼容。

本发明的爆胎应急制动稳定性控制系统控制单元47采用英飞凌公司EC164芯片，当爆胎应急制动稳定性控制系统控制单元47没有检测到爆胎信号42输入时，系统爆胎应急制动部分处于待机工作状态，两个两位三通工作模式切换电磁阀10、11不通电、不动作，液压防抱死制动部分在制动踏板8踩下后，在制动主缸9内产生制动压力，通过两个两位三通工作模式切换电磁阀10、11常态通路进入各轮缸，由液压防抱死系统进行车辆防抱死制动。这时，常规液压ABS独立工作，不受爆胎应急制动系统影响。

当爆胎应急制动稳定性控制系统控制单元47检测到爆胎信号42时，系统进入爆胎应急制动状态，两个两位三通工作模式切换电磁阀10、11得电，应急制动系统部分制动管路通过两个两位三通工作模式切换电磁阀10、11通电工作状态通路，接通液压防抱死制动部分的两条主油路，进行应急自动制动，应急制动动力源部分的压力油从两个两位三通工作模式切换电磁阀10、11，分别进入到液压防抱死制动部分的两条主油路上，进入各个轮缸进行制动。当爆胎应急制动稳定性系统控制单元47通过轮速信号43检测到某个车轮处于抱死状态时，则与ABS系统控制单元48进行通信，通过ABS系统控制单元48关闭该轮缸的ABS进油电磁阀，打开该轮缸ABS出油电磁阀，通过低压蓄能器、单向阀、ABS泵及阻尼腔回油。

如果驾驶员制动在爆胎应急自动制动中也参与进制动中，即爆胎应急自动制动过程中驾驶员也踩下了制动踏板，则制动主缸9中液压油可以通过单向阀12、13进入到制动管路中，实现两者共同作用。

如车辆左前轮爆胎，左前轮受地面阻力迅速增大，车辆产生一个逆时针横摆力矩，在爆胎应急自动制动过程中，爆胎应急制动稳定性控制系统控制单元47根据目标爆胎车轮，通过与ABS控制单元48通信，只对非爆胎车轮进行制动，即左前轮ABS进油电磁阀25关闭，左前轮ABS出油电磁阀27打开，而其它各个轮缸进油电磁阀打开，而出油电磁阀关闭。爆胎应急制动稳定性控制系统控制单元47根据轮速信号43、转向角信号41、横摆角速度44、侧向加速度45和压力传感器6信号计算预期目标轨迹及车辆实际轨迹偏差ε，如果应急自动制动车辆出现不稳定状况，即ε＞ε_min时，则爆胎应急制动稳定性控制系统控制单元47根据车辆轨迹状态计算出所需的车辆稳定性平衡力矩，把控制信号送给ABS控制单元48，通过对非爆胎车轮ABS进油电磁阀29、32、35与出油电磁阀30、33、36进行控制，调整各制动轮缸制动力，产生车辆稳定性控制力矩，实现爆胎车辆动力稳定性控制。

当爆胎车辆车速在应急自动制动中降低至安全车速v_safe范围内时，则应急制动系统退出工作，若车速还高于安全车速范围，则系统继续进行制动及稳定性控制。

爆胎应急制动稳定性控制系统控制单元47，要完成以下功能：

1)接收爆胎信号42，确定目标爆胎轮胎；

2)接收或间接计算包括轮速信号43、转向角信号41、横摆角速度44、侧向加速度45、压力传感器6在内的车辆状态信号或状态值；

3)通过轮速信号、转角信号、侧向加速度、横摆角速度计算车辆实际运动轨迹和预期目标运动轨迹偏差ε，并计算所需的车辆稳定性平衡力矩；

4)给应急制动回路的应急制动电动泵3、两个两位三通工作模式切换阀10、11及制动灯46等执行器发出指令，并与ABS控制单元48通过CAN总线进行通信，通过ABS控制单元对各轮缸制动压力进行调整。

爆胎应急制动稳定性控制系统过程如图3所示，主要包括三个判断过程，即爆胎判断、车辆状态判断及安全车速判断。在车速超过安全车速，v＞v_safe时开始进入系统待机状态，对车辆进行爆胎监测，如果发生爆胎则对爆胎状态进行判断，驱动应急制动系统进行应急自动制动；爆胎应急制动稳定性控制系统控制单元47根据轮速信号43、转向盘转向角信号41、横摆角速度44、侧向加速度45和压力传感器6信号计算预期目标轨迹及车辆实际轨迹偏差ε，如果应急自动制动车辆出现不稳定状况，即ε＞ε_min时，则控制单元47根据车辆轨迹状态计算出所需的车辆稳定性平衡力矩，把控制信号送给ABS控制单元，通过对ABS系统进油电磁阀与出油电磁阀进行控制，调整各制动轮缸制动力，产生车辆稳定性控制力矩，实现爆胎车辆动力稳定控制；当爆胎车辆车速降至应急自动制动中降低至安全车速v_safe范围内时，则应急制动系统退出工作，若车速还高于安全车速范围，则系统继续进行制动及稳定性控制。

Claims

1.一种汽车高速爆胎应急制动稳定性控制系统，包括汽车爆胎应急制动系统动力源部分、爆胎应急制动稳定性系统控制部分与液压防抱死制动部分，其特征在于：所述的汽车爆胎应急制动系统动力源部分，包括储油室(1)、安全阀(2)、应急制动液压电动泵(3)、高压蓄能器(4)、三个单向阀(7、12、13)和两个两位三通工作模式切换电磁阀(10、11)；储油室(1)液压油通过应急制动液压电动泵(3)泵出到应急制动系统油路上，应急制动液压电动泵的出油口分为两路，一路经第一单向阀(7)、高压蓄能器(4)，分别与第一两位三通工作模式切换电磁阀(10)及第二两位三通工作模式切换电磁阀(11)相连接；另一路经安全阀(2)与储油室(1)连接；第一、第二两位三通工作模式切换电磁阀(10、11)分别与第二、第三单向阀(12、13)并联，连接在液压防抱死制动部分的制动主缸(9)输出的两条主油路上；所述的爆胎应急制动稳定性系统控制部分的爆胎应急制动稳定性控制系统控制单元(47)分别与转向角信号(41)、爆胎信号(42)、轮速信号(43)、横摆角速度(44)、侧向加速度(45)、压力传感器(6)、制动灯(46)、两个两位三通工作模式切换电磁阀(10、11)和应急制动液压电动泵(3)电路连接，爆胎应急制动稳定性控制系统控制单元(47)与ABS系统控制单元(48)通过CAN总线连接。