CN103738326A - 基于气压防抱死制动系统的电子稳定性控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于气压防抱死制动系统的电子稳定性控制装置及方法，包括气压制动防抱死系统控制模块、电子稳定性模块、方向盘转角传感器、轮速传感器、防抱死和稳定性功能按钮、制动防抱死执行器、电子稳定性执行器，制动防抱死系统控制模块和电子稳定性模块通过CAN通讯连接，电子稳定性模块和方向盘转角传感器通过CAN或模拟采集接口连接，防抱死和稳定性功能按钮、制动防抱死执行器、电子稳定性执行器分别与气压制动防抱死控制模块电连接，本发明可以实现独立的气压制动防抱死控制功能和电子稳定性控制系统功能，并可以根据客户需求进行功能的选择，基于气压制动防抱死系统的电子稳定性控制系统安装结构简单，实用性强，系统可扩展性好。
Description
技术领域
本发明涉及商用车气压制动安全控制系统领域，特别涉及基于气压制动防抱死系统的电子稳定性控制系统装置。
背景技术
目前商用车辆的电子稳定性控制系统都是以一个单独的控制模块实现对汽车车轮的制动干预，它集成了车轮制动防抱死功能和车辆的稳定性控制功能，但是这种单独的电子稳定性控制系统和制动防抱死系统完全独立，如果想从制动防抱死系统升级到电子稳定性系统，需要将原制动防抱死系统拆除，完全摒弃了防抱死系统，从新布置电子稳定性系统；而且该种电子稳定性系统其设计方案复杂、设计成本较高、开发周期较长。
发明内容
本发明设计了一种基于气压制动防抱死系统的电子稳定性控制系统，该系统主要包含两大功能：一是具备制动防抱死功能，包括单一路面、分离路面制动防抱死功能、制动时制动力分配功能和驱动防滑控制功能；二是具有电子稳定性控制功能，即在防抱死制动系统功能上，增加了车辆操纵稳定性，能够控制修正转向不足、转向过度、及车辆侧滑等车辆危险状态。该系统可根据需要在二者之间进行功能选择。本系统主要在原有气压制动防抱死系统的基础上新增电子稳定性模块及控制算法，相较于其他形式的电子稳定性控制系统，开发周期短、实现简单，可实现功能灵活配置。
一种基于气压防抱死制动系统的电子稳定性控制装置，包括气压制动防抱死系统控制模块、电子稳定性模块、方向盘转角传感器、轮速传感器、防抱死和稳定性功能按钮、制动防抱死执行器、电子稳定性执行器，制动防抱死系统控制模块和电子稳定性模块通过CAN通讯连接，电子稳定性模块和方向盘转角传感器通过CAN或者模拟采集接口连接，防抱死和稳定性功能按钮、制动防抱死执行器、电子稳定性执行器分别与气压制动防抱死控制模块电连接。
所述制动防抱死控制模块包括数据处理模块、分别与数据处理模块连接的电源模块、CAN通信模块、轮速采集模块、开关及指示灯控制模块、故障诊断模块和控制输出模块。
所述电子稳定性模块包括数据处理模块、分别数据处理模块连接的模块加速度和横摆角速度传感器、CAN通信模块和模拟数据采集模块。
所述防抱死和稳定性功能按钮和制动防抱死控制模块电连接，实现防抱死和稳定性功能的选择。
该装置还包括与制动防抱死控制模块连接的防抱死和稳定性指示灯，能够指示系统运行的状态。
所述制动防抱死执行器、电子稳定性执行器与制动防抱死控制模块电连接，通过接收制动防抱死控制模块的控制指令，将制动防抱死控制模块输出的电指令，转换为制动防抱死和电子稳定性控制所需的气制动压力，实现制动防抱死和电子稳定性控制。
所述加速度和横摆角速度传感器可以是集成式，也可以由加速度计和陀螺仪两分立芯片组成。
一种基于气压防抱死制动系统的电子稳定性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、系统上电初始化；系统上电后，先进行系统初始化；初始化主要完成系统初始配置；步骤二、功能模式选择；包括启动防抱死系统功能、启动电子稳定性功能和功能关闭三种功能；初始化以后，系统在不执行控制时，可以实时根据功能模式选择按钮进行功能选择和切换；步骤三、执行控制；防抱死控制执行器实现防抱死控制，电子稳定性执行器执行控制时需要防抱死执行器配合才能完成。
所述的步骤二包括以下步骤：步骤一、启动防抱死系统功能，主要实现常规的制动防抱死功能，进入该功能中，系统软件在制动时检测是否达到制动防抱死控制门限要求，达到控制要求，则执行防抱死控制，否则持续检测，直到制动结束；步骤二、启动电子稳定控制功能，不仅实现常规制动防抱死功能，还能实现车身稳定性控制；选择该功能后，车辆持续进行车身姿态及控制门限判断，如果软件判断处于制动过程中，则判断和执行控制和步骤一相同；如果软件判断需要进行车身稳定性控制，则执行电子稳定性控制，否则持续检测；步骤三、功能关闭模式中，系统无制动防抱死及电子稳定性控制功能；
本发明的有益效果为，本发明是基于传统的气压制动防抱死控制系统的电子稳定性控制系统，在气压制动防抱死系统上增加电子稳定性控制模块及控制算法、电子稳定性执行器，本发明既能够实现气压防抱死制动系统功能，也能实现车辆的稳定性控制功能，并可根据实际应用需求灵活配置系统的功能，本发明在防抱死制动系统基础上实现了电子稳定性控制，系统结构简单，实用性强，系统可扩展性好。本发明可以实现独立的气压制动防抱死控制功能和电子稳定性控制系统功能，并可以根据客户需求进行功能的选择，基于气压制动防抱死系统的电子稳定性控制系统安装结构简单，实用性强，系统可扩展性好。
附图说明
图1是本发明的具体实施例的结构图；
图2是本发明中电子稳定性模块结构图
图3是本发明中制动防抱死模块的结构图。
图4是本发明控制方法的流程图
具体实施方式
本发明的具体实施例的结构示意图如图1所示，包括电子稳定性模块1、制动防抱死控制模块2、制动防抱死执行器3、电子稳定性执行器4、轮速传感器5、方向盘转角传感器6、防抱死和稳定性功能按钮7及防抱死和稳定性指示灯8。其中制动防抱死控制模块2直接和制动防抱死执行器3、电子稳定性执行器4、轮速传感器5、防抱死和稳定性指示灯8、防抱死和稳定性功能按钮7连接；电子稳定性模块1通过CAN通信接口和制动防抱死控制模块2连接；电子稳定性模块1通过CAN或者模拟数据采集模块与方向盘转角传感器6连接。
电子稳定性模块1中集成了加速度和横摆角速度传感器，并通过CAN或模拟数据采集模块采集方向盘转角传感器6的信号，分析处理后，通过CAN发送给制动防抱死控制模块2，同时制动防抱死控制模块2采集轮速传感器5的轮速信号；制动防抱死控制模块2结合输入的这些信号，通过内部程序算法给制动防抱死执行器3和电子稳定性执行器4输出控制指令，实现电子稳定性功能控制。
电子稳定性模块1内部结构见图2，主要包括数据处理模块10、CAN通信模块11、CAN通信模块12、模拟数据采集模块13及加速度和横摆角速度传感器14；上述模块全部集成于同一电路板中。
电子稳定性模块1中的模拟数据采集模块13和CAN通信模块11，主要和不同类型的方向盘转角传感器6连接，采集方向盘转角信号。
电子稳定性模块1中的CAN通信模块12和制动防抱死控制模块2中的CAN通信模块23连接，将电子稳定性模块1处理后数据和制动防抱死控制模块2共享；电子稳定性模块1中的加速度和横摆角速度传感器14主要将车辆姿态信息输入数据处理模块10。
电子稳定性模块1中的数据处理模块10主要计算传感器输入信号和方向盘信号，进行判别计算，并将结果通过CAN通信模块12传输给制动防抱死控制模块2。
制动防抱死控制模块2内部结构见图3，包括20数据处理模块、21电源模块、22故障诊断模块、23CAN通信模块、开关及指示灯控制模块24、输出控制模块25和轮速采集模块26；上述模块全部集成于同一电路板中。制动防抱死控制模块2中集成了轮速采集模块26、CAN通信模块23、数据处理模块20、故障诊断模块22、开关指示灯控制模块24、控制输出模块25。其中数据处理模块20是核心，该模块将通过轮速采集模块26、CAN通信模块23、开关指示灯控制模块24采集的信号经过处理，并按照控制算法输出控制指令给控制输出模块25，同时通过故障诊断模块22定时监测系统是否存在故障，并实时显示结果。制动防抱死控制模块2还可以通过故障诊断模块22连接诊断设备读取故障结果
制动防抱死控制模块2综合判断轮速传感器5和电子稳定性模块信号1，通过控制输出模块25输出控制指令，实现对制动防抱死执行器3和电子稳定性执行器4的控制。
防抱死和稳定性功能按钮7与防抱死和稳定性指示灯8为制动防抱死和电子稳定性的功能选择和状态指示，并结合实现故障诊断功能。
防抱死和稳定性功能按钮7主要作为信号输入，制动防抱死控制模块2根据防抱死和稳定性功能按钮7的状态，确定实现制动防抱死功能，或是电子稳定性功能，又或是关闭这些功能。但是如果实现电子稳定性功能则必须在制动防抱死功能开启的状态下，否则无法实现。
防抱死和稳定性指示灯8只接收制动防抱死控制模块2的指令并显示，告知驾驶员当前处于何种模式中。在出现系统故障后，防抱死和稳定性指示灯8也能够常亮报警显示。在防抱死和稳定性功能按钮7实现诊断功能时，防抱死和稳定性指示灯8能够以闪码的形式告知故障原因。
发明中的CAN通信模块按照SAE J1939标准通信协议设计，故障诊断模块按照ISO9141/KWP2000标准诊断协议设计。
本发明的控制方法如图4所示，包括以下步骤：
1、系统上电初始化；
系统上电后，首先进行系统初始化；初始化主要完成系统初始配置。初始化完成后，进入功能模式选择。
2、功能模式选择；
分为：启动防抱死系统功能、启动电子稳定性功能和功能关闭三种功能；初始化以后，系统在不执行控制时，可以实时根据功能模式选择按钮进行功能选择和切换。
a、启动防抱死系统功能，主要实现常规的制动防抱死功能，进入该功能中，系统软件在制动时检测是否达到制动防抱死控制门限要求，达到控制要求，则执行防抱死控制，否则持续检测，直到制动结束；
b、启动电子稳定控制功能，不仅实现常规制动防抱死功能，还能实现车身稳定性控制；选择该功能后，车辆持续进行车身姿态及控制门限判断，如果软件判断处于制动过程中，则判断和执行控制和a相同；如果软件判断需要进行车身稳定性控制，则执行电子稳定性控制。否则持续检测。
c、功能关闭模式中，系统无制动防抱死及电子稳定性控制功能；
4、执行控制；
防抱死控制执行器只实现防抱死控制，电子稳定性执行器执行控制时需要防抱死执行器配合才能完成。
本发明的基于气压制动防抱死控制系统的电子稳定性控制系统装置核心是制动防抱死控制模块和电子稳定性模块，其中制动防抱死控制模块内部集成了制动防抱死控制算法和电子稳定性控制算法，在防抱死制动状态下，通过轮速传感器获取的轮速信号，进行实时的制动防抱死控制。在电子稳定性功能开启状态下，制动防抱死控制模块获取电子稳定性模块传输的信息及轮速传感器信息，进行电子稳定性功能控制。发明的基于气压制动防抱死系统的电子稳定性控制装置在点火开关有效情况下，首先实行各模块的自检功能，并根据防抱死和稳定性功能按钮判断装置处于何种模式，在制动防抱死控制模块中的算法达到设定的控制门限时给予控制。以上实施例仅用以说明本发明而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种基于气压防抱死制动系统的电子稳定性控制装置，其特征在于，包括气压制动防抱死系统控制模块（2）、电子稳定性模块（1）、方向盘转角传感器（6）、轮速传感器（5）、防抱死和稳定性功能按钮（7）、制动防抱死执行器（3）、电子稳定性执行器（4），制动防抱死系统控制模块（2）和电子稳定性模块（1）通过CAN通讯连接，电子稳定性模块（1）和方向盘转角传感器（6）通过CAN或者模拟采集接口连接，防抱死和稳定性功能按钮（7）、制动防抱死执行器（3）、电子稳定性执行器(4)分别与气压制动防抱死控制模块(2)电连接。
2.根据权利要求1所述的电子稳定性控制装置，其特征在于，所述制动防抱死控制模块(2)包括数据处理模块(20)、分别与数据处理(20)模块连接的电源模块(21)、CAN通信模块(23)、轮速采集模块(26)、开关及指示灯控制模块(24)、故障诊断模块(22)和控制输出模块(25)。
3.根据权利要求1所述的电子稳定性控制装置，其特征在于，所述电子稳定性模块(1)包括数据处理模块(10)、分别数据处理模块连接的模块加速度和横摆角速度传感器(14)、CAN通信模块(11)和模拟数据采集模块(13)。
4.根据权利要求1所述的电子稳定性控制装置，其特征在于，所述防抱死和稳定性功能按钮(7)和制动防抱死控制模块(2)电连接，实现防抱死和稳定性功能的选择，并能按照规定方式实现诊断按钮功能。
5.根据权利要求1所述的电子稳定性控制装置，其特征在于，该装置还包括与制动防抱死控制模块(2)连接的防抱死和稳定性指示灯(8)，能够指示系统运行的状态，并在诊断按钮执行时，实现故障闪码输出。
6.根据权利要求1所述的电子稳定性控制装置，其特征在于，所述制动防抱死执行器(3)、电子稳定性执行器(4)与制动防抱死控制模块(2)电连接，通过接收制动防抱死控制模块(2)的控制指令，将制动防抱死控制模块(2)输出的电指令，转换为制动防抱死和电子稳定性控制所需的气制动压力，实现制动防抱死和电子稳定性控制。
7.根据权利要求3所述的电子稳定性控制装置，其特征在于，所述加速度和横摆角速度传感器(14)可以是集成式，也可以由加速度计和陀螺仪两分立芯片组成。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的基于气压防抱死制动系统的电子稳定性控制方法，
其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、系统上电初始化；系统上电后，进行系统初始化；初始化主要完成系统初始配置；
步骤二、功能模式选择；包括启动防抱死系统功能、启动电子稳定性功能和功能关闭三种功能；初始化以后，系统在不执行控制时，可以实时根据功能模式选择按钮进行功能选择和切换；
步骤三、执行控制；防抱死控制执行器实现防抱死控制，电子稳定性执行器执行控制时需要防抱死执行器配合才能完成。
9.根据权利要求8所述的电子稳定性控制方法，其特征在于，所述的步骤二包括以下步骤：
步骤一、启动防抱死系统功能，主要实现常规的制动防抱死功能，进入该功能中，系统软件在制动时检测是否达到制动防抱死控制门限要求，达到控制要求，则执行防抱死控制，否则持续检测，直到制动结束；
步骤二、启动电子稳定控制功能，不仅实现常规制动防抱死功能，还能实现车身稳定性控制；选择该功能后，车辆持续进行车身姿态及控制门限判断，如果软件判断处于制动过程中，则判断和执行控制和步骤一相同；如果软件判断需要进行车身稳定性控制，则执行电子稳定性控制，否则持续检测；
步骤三、功能关闭模式中，系统无制动防抱死及电子稳定性控制功能。
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