CN105151021B - 一种人机双驾双控的车辆制动自动控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种人机双驾双控的车辆制动自动控制系统及其控制方法，该系统包括制动阀、车辆气压制动系统和自动制动控制气路，制动阀通过气压制动气路连接车辆气压制动系统，制动踏板连接制动阀，自动制动控制气路与制动阀并联，自动制动控制气路上设有电磁阀，电磁阀电连接有控制器。当车辆在手动制动方式下时，如果此时制动力不足，那么，控制器控制电磁阀相应导通，进行自动制动。此时自动制动产生的制动力较大，能够满足车辆有效制动，缩短了制动距离，保证了车辆的行车安全。

Description

一种人机双驾双控的车辆制动自动控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种人机双驾双控的车辆制动自动控制系统及其控制方法，属于车辆自动制动控制领域。

背景技术

目前，车辆常规的摩擦制动方式为气压制动或者液压制动，气压制动的基本原理是：如图1所示，在制动时，踩下制动踏板，并控制制动阀打开，制动气缸中的高压气体通过制动阀给制动组件进行制动；液压制动一般由油泵、蓄能器和电磁控制阀组成，其原理和气压制动类似。

随着汽车各系统电子控制技术的发展，汽车制动系统的自动制动也已成为一项重要的基础技术，在车辆的碰撞防止，巡航控制，智能驾驶等诸多方面发挥着基础性的作用，尤其在防止汽车在突发情况下出现人工制动失灵或者故障的方面起着越来越重要的作用。如申请号为201410401176.8，发明名称为“一种汽车自动制动系统”的中国专利申请，公开了一种基于液压制动的自动制动系统，该系统是在传统液压式制动系统中增加了一路主要由制动电动泵、制动蓄能器和制动器转换电磁阀等构成的制动器制动油路。该系统能够在特殊情况下有效地进行自动制动，但是该系统新增的制动油路中有电动泵、蓄能器等机构，制动系统总体比较复杂，而且投入的成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种人机双驾双控的车辆制动自动控制系统，用以解决现有自动制动系统的结构复杂，投入成本高的问题。本发明同时提供一种人机双驾双控的车辆制动自动控制方法。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种人机双驾双控的车辆制动自动控制系统，包括制动气缸、制动阀和制动组件，制动气缸通过一个踏板制动气路连接制动组件，所述踏板制动气路上串接有一个制动阀，制动踏板连接所述制动阀；所述自动控制系统还包括自动制动控制气路，所述自动制动控制气路与所述踏板制动气路并联，所述自动制动控制气路上设有用于导通所述自动制动控制气路的电磁阀，所述电磁阀电连接有用于控制该电磁阀导通的控制器。

所述自动控制系统还包括一个障碍物距离检测装置，所述控制器采样连接所述检测装置。

所述障碍物距离检测装置为雷达检测装置。

一种专用于上述人机双驾双控的车辆制动自动控制系统的人机双驾双控的车辆制动自动控制方法，该控制系统包括两种制动控制方式：司机踩下制动踏板而制动的手动制动方式和电磁阀根据控制器的指令而制动的自动制动方式；车辆在手动制动方式的过程中，当判断制动力不足时，控制器发出制动指令，控制电磁阀相应导通，进行自动制动。

所述判断制动力不足的具体方式为：障碍物距离检测装置检测出车辆与障碍物之间的距离小于一设定阈值；在两种制动控制方式均存在时，制动组件所响应的制动气压为制动踏板踩下时产生的制动气压与自动制动方式下产生的制动气压之间的较大者。

所述控制器中设置若干个障碍物距离阈值，每两个相邻阈值形成的阈值区间对应一个电磁阀的通断时间的比例值；当车辆与障碍物之间的实际距离值满足某一个阈值区间时，控制器根据该阈值区间对应的电磁阀的通断时间的比例值控制电磁阀进行相应的通断，以此产生相应的制动力。

当车辆进行驻车操作时，控制器控制电磁阀常通以实现制动驻车。

当车辆在自动制动方式的过程中，如果此时车辆的制动力不足，那么，司机踩下制动踏板，进行手动制动。

当手动制动方式出现故障时，控制器根据车辆与障碍物的距离对电磁阀进行相应控制，以进行自动制动；当自动制动方式出现故障时，司机根据制动踏板进行相应的手动制动。

本发明提供的自动控制系统中，只在与制动踏板连接的制动阀的两端并联一个自动制动控制气路，该气路上连接有控制电磁阀，该电磁阀用于导通该自动制动控制气路，通过一个控制器电连接该电磁阀以实现于控制该电磁阀导通。该自动控制系统中只增加了一个控制器和电磁阀，除此之外并没有设置其他的器件，制动系统总体比较简单，而且投入的成本较低。

而且，该控制系统包括两种制动控制方式：司机踩下制动踏板而制动的手动制动方式和电磁阀根据控制器的指令而制动的自动制动方式；当车辆在手动制动方式下时，如果判断制动力不足时，控制器发出制动指令，控制电磁阀相应导通，进行自动制动，此时自动制动产生的制动力较大，能够满足车辆有效制动，缩短了制动距离，保证了车辆的行车安全。

附图说明

图1是人机双驾双控的车辆制动自动控制系统的结构示意图；

图2是人机双驾双控的车辆制动自动控制系统的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示的人机双驾双控的车辆制动自动控制系统，包括两套制动分系统，一路是司机制动分系统，即手动制动分系统，另一路是自动制动分系统。该气压制动分系统包括一条连接在制动气缸和制动组件之间的连接气路，在该连接气路上串接有制动阀，制动踏板控制连接该制动阀，通过踩下制动踏板能够控制该制动阀导通；自动制动分系统包括一条自动制动控制气路，该自动制动控制气路与上述连接气路并联，在该自动制动控制气路上设有用于导通自动制动控制气路的开关电磁阀，该开关电磁阀电连接有一个自动控制系统控制器，该控制器用于控制该电磁阀导通或者关断，为了能够实现自动制动的控制，该自动控制分系统还包括一个障碍物距离检测装置，控制器采样连接该检测装置。该障碍物距离检测装置可以是雷达检测装置，还可以是激光检测装置，本实施例中，以雷达检测装置为例。

如图1所示，在一个车辆中，车辆本身具有两套制动系统，分别为前轮和后轮制动系统，其中，前轮制动系统和后轮制动系统包含的制动设备相同，两套制动设备均包括开关电磁阀、制动阀、继动阀、制动气缸等。其中，前轮制动设备包括开关电磁阀1、制动阀5、继动阀3、制动气缸2等；后轮制动设备包括开关电磁阀8、制动阀6、继动阀9、制动气缸7等。但是，在一个车辆中，只需一个自动制动系统控制器和制动踏板4，所以，该控制器同时控制前后制动系统中的两个开关电磁阀1、8，每个电磁阀控制各自对应的制动系统，进行制动操作。

两个开关电磁阀均是两位两通阀，这两个电磁阀是该人机双驾双控的车辆制动自动控制系统的核心，用于在制动气路中控制制动气路的通断。电磁阀在通电状态下，阀芯打开，阀体出入口连通；断电状态下，阀芯闭合，阀体出入口关断。

本实施例中，开关电磁阀在进行制动气路通断控制时，通过改变电磁阀在一定时间周期内的通断时间的比例值来达到控制制动气路气压大小的目的，从而能够实现对制动力大小的控制。具体为，在控制器中设置若干个障碍物距离阈值，每两个相邻阈值形成的阈值区间对应一个电磁阀的通断时间的比例值；当车辆与障碍物之间的实际距离值满足某一个阈值区间时，控制器根据该阈值区间对应的电磁阀的通断时间的比例值控制电磁阀进行相应的通断，以此产生相应的制动力进行制动。

该人机双驾双控的车辆制动自动控制系统有两种制动控制方式，一种是手动制动方式，该方式是通过司机踩下制动踏板产生的。在司机踩下制动踏板时，制动阀导通，制动气缸中的高压气体通过制动阀进入前后桥制动组件中，生与踏板角度相应的制动压力，前后桥制动组件将该制动压力传递给制动轮缸进行制动。另一种制动方式是自动制动方式，为：雷达检测装置实时检测车辆与障碍物的实际距离，并将检测的距离信息传输给控制器，控制器根据车辆与障碍物的实际距离信息和内部设定的一系列阈值区间来分析判断该实际距离信息满足的阈值区间，并根据该满足的阈值区间对应的电磁阀的通断时间比例来相应控制前后桥两个开关电磁阀的通断，进而前后桥相应产生一个制动压力，然后同样通过前后桥制动组件将该制动压力对应传递给制动轮缸进行制动。另外，在正常行驶状态下，两种制动方式均可以正常进行，而且，两种制动方式之间相互独立，互不影响。

当车辆在手动制动方式进行制动的过程中，雷达检测装置实时检测车辆与障碍物的实际距离，当实际距离满足某一个阈值区间时，控制器根据该阈值区间对应的电磁阀的通断时间的比例值控制前后桥电磁阀进行相应的通断，以此产生相应的制动力进行制动，以实现自动制动方式。

当车辆在自动制动方式下进行制动过程中，如果此时司机察觉到车辆的制动力不足，那么，司机踩下制动踏板，进行手动制动。

以上两种情况均是在一种制动方式不满足制动要求的前提下，增加另一种制动方式，在另一种方式也投入到制动控制时，此时车辆同时进行两种制动方式。由于这两种制动方式对应的制动气路并联，所以，在两种制动方式均投入时，两个制动气路相通，制动组件所响应的制动气压为制动踏板踩下产生的制动气压与自动制动方式下产生的制动气压之间的较大者。

在两种制动方式均投入时，制动气压为两者的较大者；当只有一个制动方式投入时，也即另一种制动方式产生的制动压力为零，这种情况也可以理解为制动气压为两者的较大者。

对于当车辆在手动制动方式过程中，自动制动方式仍然启动这种情况，可以认为出现了以下两种可能中的其中一种才导致上述情况发生：

第一种，在手动制动方式过程中，控制器经过判定，认为当前的制动力不足，从而按照自己的分析结果进行制动，那么，此时自动制动下给予的制动力较大，最终制动轮缸响应自动制动方式下的制动力，从而保证车辆制动安全。

第二种，司机制动正常，自动控制制动分系统也正常工作，只是自动控制制动分系统启动稍晚，由于启动较晚，检测的障碍物距离会变小，故而自动控制制动分系统也就会发出较司机制动更大的制动力指令。在这种情况下，系统将一直按照较大制动气压进行制动，保证行车安全。

对于当车辆在自动制动方式过程中，司机仍然需要踩下制动踏板这种情况，可以认为出现了以下可能：自动制动分系统出现故障，给出的制动力指令较小，从而不能正常保证制动距离足够小，这种情况下，司机踩下制动踏板，提供更大的制动力，制动轮缸将响应司机的正常制动指令，从而保证车辆安全。

在本实施例中，在两种制动方式均存在时，制动组件所响应的制动气压为制动踏板踩下产生的制动气压与自动制动方式下产生的制动气压之间的较大者。因为如果制动轮缸响应的是两种制动方式所施加的气压之和，则可能会大大增加车辆在当前情况下所应被施与的制动力，进而，可能会过分缩短其制动距离，这将有可能出现后车应对不及而对本车造成追尾的危险。采用两种制动方式中的较大者，首先有效缩短制动距离，保证了车辆的良好制动；其次，不会过分缩短制动距离，避免了出现车辆追尾的危险。

由于该车辆制动自动控制系统中的两种制动方式能够单独存在和实施，所以，当手动制动方式出现故障时，控制器根据车辆与障碍物的距离对电磁阀进行相应控制，以进行自动制动；当自动制动方式出现故障时，司机可以根据制动踏板进行相应的手动制动控制。

该人机双驾双控的车辆制动自动控制系统不但能够实现自动制动的控制，还可以实现驻车制动的自动控制。当车辆需要进行驻车制动时，控制器控制前后桥开关电磁阀或者仅后桥电磁阀打开，使制动气路常通(不再进行一定通断时间比例的控制)，从而即可使前后桥或后桥制动轮缸进行制动，从而实现驻车；也可以使用常规驻车方式，通过手刹10使驻车气缸11中的高压气体进入继动阀12中，从而使后桥制动轮缸进行制动，从而实现驻车。

如图1所示，在车辆不制动时，装有压缩空气的前桥气囊、后桥气囊、以及驻车气囊分别与前桥、后桥和驻车的3个继动阀相连，这3个继动阀与前后桥气室(也就是车轮制动器)相连，此时继动阀为与大气连通的状态；在司机手动制动时，司机踩下制动踏板，制动阀打开，前后气路也因此打开，前后气囊中的压缩空气通过继动阀注入前后桥的4个气室，进行制动；在自动制动时，控制器会控制前后桥的两个开关电磁阀以一定的开闭时间比例进行开闭动作，从而使得前后气囊中的压缩空气通过继动阀注入前后桥的4个气室，进行制动；司机驻车制动时，司机拉起手刹阀，驻车气囊中的压缩空气通过手刹阀注入后桥的两个气室，实现驻车；车辆自动驻车制动时，控制器会控制后桥的电磁阀打开并处于常通的状态，从而使驻车气囊中的压缩气体通过后桥继动阀注入后桥的两个气室，实现驻车制动。

图1中，各个开关电磁阀、继动阀等设备上的每个端口处的数字各自代表着对应的端口。

上述实施例中，给出了一种电磁阀的控制方式，采用通断时间的比例值来控制电磁阀的通断，当然，电磁阀并不局限于上述控制方式，作为其他的实施方式，电磁阀也可以只常通和常断两种方式，当障碍物距离检测装置检测出车辆与障碍物之间的距离小于一设定阈值，那么，控制器发出制动指令，控制电磁阀相应导通，进行自动制动。

上述实施例中，控制器连接一个障碍物距离检测装置，通过检测车辆与障碍物之间的距离判断制动力是否充足，但是本发明并不局限于上述实施例，作为其他的实施方式，系统中不设置障碍物距离检测装置，而是控制器接收外部传输的信息，比如上级系统的制动力需求指令，并根据该需求指令计算所需制动力，然后进行自动制动控制。

上述实施例中给出了一种具体的制动系统，包括继动阀、制动轮缸等，这些属于车辆本身的制动系统，由于本发明的重点不在于这些车辆本身的制动系统的结构，所以，本发明并不局限于上述实施例中给出的车辆本身的制动系统。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种人机双驾双控的车辆制动自动控制系统，其特征在于，包括制动气缸、制动阀和制动组件，制动气缸通过一个踏板制动气路连接制动组件，所述踏板制动气路上串接有一个制动阀，制动踏板连接所述制动阀；所述自动控制系统还包括自动制动控制气路，所述自动制动控制气路与所述踏板制动气路并联，所述自动制动控制气路上设有用于导通所述自动制动控制气路的电磁阀，所述电磁阀电连接有用于控制该电磁阀导通的控制器；

控制系统包括两种制动控制方式:司机踩下制动踏板而制动的手动制动方式和电磁阀根据控制器的指令而制动的自动制动方式；车辆在手动制动方式的过程中，当判断制动力不足时，控制器发出制动指令，控制电磁阀相应导通，进行自动制动；所述判断制动力不足的具体方式为:障碍物距离检测装置检测出车辆与障碍物之间的距离小于一设定阈值；在两种制动控制方式均存在时，制动组件所响应的制动气压为制动踏板踩下时产生的制动气压与自动制动方式下产生的制动气压之间的较大者。

2.根据权利要求1所述的人机双驾双控的车辆制动自动控制系统，其特征在于，所述自动控制系统还包括一个障碍物距离检测装置，所述控制器采样连接所述检测装置。

3.根据权利要求2所述的人机双驾双控的车辆制动自动控制系统，其特征在于，所述障碍物距离检测装置为雷达检测装置。

4.一种人机双驾双控的车辆制动自动控制方法，其特征在于，所述控制方法对应的控制系统包括制动气缸、制动阀和制动组件，制动气缸通过一个踏板制动气路连接制动组件，所述踏板制动气路上串接有一个制动阀，制动踏板连接所述制动阀；所述自动控制系统还包括自动制动控制气路，所述自动制动控制气路与所述踏板制动气路并联，所述自动制动控制气路上设有用于导通所述自动制动控制气路的电磁阀，所述电磁阀电连接有用于控制该电磁阀导通的控制器；该控制系统包括两种制动控制方式：司机踩下制动踏板而制动的手动制动方式和电磁阀根据控制器的指令而制动的自动制动方式；车辆在手动制动方式的过程中，当判断制动力不足时，控制器发出制动指令，控制电磁阀相应导通，进行自动制动；

所述判断制动力不足的具体方式为：障碍物距离检测装置检测出车辆与障碍物之间的距离小于一设定阈值；

在两种制动控制方式均存在时，制动组件所响应的制动气压为制动踏板踩下时产生的制动气压与自动制动方式下产生的制动气压之间的较大者。

5.根据权利要求4所述的人机双驾双控的车辆制动自动控制方法，其特征在于，所述控制器中设置若干个障碍物距离阈值，每两个相邻阈值形成的阈值区间对应一个电磁阀的通断时间的比例值；当车辆与障碍物之间的实际距离值满足某一个阈值区间时，控制器根据该阈值区间对应的电磁阀的通断时间的比例值控制电磁阀进行相应的通断，以此产生相应的制动力。

6.根据权利要求4或5所述的人机双驾双控的车辆制动自动控制方法，其特征在于，当车辆进行驻车操作时，控制器控制电磁阀常通以实现制动驻车。

7.根据权利要求4或5所述的人机双驾双控的车辆制动自动控制方法，其特征在于，当车辆在自动制动方式的过程中，如果此时车辆的制动力不足，那么，司机踩下制动踏板，进行手动制动。

8.根据权利要求4或5所述的人机双驾双控的车辆制动自动控制方法，其特征在于，当手动制动方式出现故障时，控制器根据车辆与障碍物的距离对电磁阀进行相应控制，以进行自动制动；当自动制动方式出现故障时，司机根据制动踏板进行相应的手动制动。