CN105196991B - 汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构及其控制方法，其特点是，除了包括原有的汽车制动系统，还包括第二制动系统，第二制动系统包括步进电机、凸轮、活塞杆和用于流通液压油的管路，所述步进电机与凸轮固定连接，凸轮与活塞杆相连，上述步进电机、凸轮和活塞杆共同构成一个整体机构，该整体机构可模拟脚踩踏板的动作，从而控制第二制动系统完成减速或刹车的动作。本发明能够根据汽车智能防撞系统的中央处理器的判断，及时并可靠地做出相应的执行动作，从而有效避免交通事故的发生；本发明可以很好地与现有汽车结构相结合，不必对汽车的制动系统进行大幅度改造，降低了成本且便于安装，有利于汽车智能防撞系统的普及。

Description

汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构的控制方法

技术领域

本发明涉及一种汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构的控制方法，属于汽车安全设备技术领域。

背景技术

近年来，随着经济的快速发展，汽车作为交通工具正为越来越多的人群使用，道路上的汽车密度越来越高，随之而来的问题是显而易见的。随着汽车数量的快速增加，交通事故频繁发生，由此导致的生命财产损失数目惊人。在汽车上安装汽车智能防撞系统可以有效避免交通事故的发生，减小安全隐患。

汽车智能防撞系统包括如下三个部分：

(1)雷达部分

探测雷达相当于人的眼睛。其功能是不断快速扫描，发现目标，跟踪、测量每个目标参数，如距离、速度和方位等，将数据流信号快速传输到中央处理器。

(2)中央处理器

中央处理器是系统中总指挥部，相当于人的大脑。工作时：

一是接受雷达源源不断传输来的数据流信息；

二是接受通过传感器采集的本车的车速、方向角、加速度的信息；

三是接受关于路面、天气、驾驶员个性特征的信息。

将以上三方面的信息汇总后，根据特定的程序软件进行计算、分析和判断，形成指令，传输到下一级执行机构，最终完成指令内容的动作：报警，自动分级减速或自动刹车。

(3)执行机构

执行机构属于汽车智能防撞系统中的三大主要部件之一，如果把雷达比作眼睛，中央处理器比作大脑，那么液压执行机构就相当于人的四肢。它的主要功能是接受从中央处理器传送的减速、制动指令，通过执行机构的执行，准确可靠的完成相应的减速、制动。

在车辆高速行驶中，利用雷达对于本车前方视场的多个目标障碍物，进行快速和连续的探测、跟踪(测距、测速、测角)，通过中央处理器进行分析、计算和判断，并发出相应的报警、减速、制动控制指令，由执行机构执行。对车辆的控制由单一人控改变为人机并联双控。当急行中的车辆面临碰撞危险而司机又未能及时避让和正确操作时，本系统能快速反应：及时报警、自动减速直至紧急刹车，化险为夷。

目前，汽车原有减速和制动系统，如图1所示，包括踏板11、油箱5、油缸6和前后轮ABS系统，踏板11与油缸6相连，油箱5与油缸6相连，油缸6通过管道分别与前后轮ABS系统相连。若是想在普通汽车上装上汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构，其成本较高，改造难度也较大。

因此，针对上述技术中的不足，设计一种能与汽车现有结构较好衔接的新型汽车智能防撞装置的减速和制动执行机构，是很有意义的技术课题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种结构简单且方便安装于普通汽车上的汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构的控制方法。

本发明技术解决方案是：一种汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构，一种汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构，包括踏板、第一油箱、第一油缸、第一管路、第五管路、第一汽车ABS系统、第二管路、第六管路和第二汽车ABS系统；所述踏板和第一油缸相连接，所述第一油箱安装于第一油缸上，所述第一油缸通过第一管路和第五管路与第一汽车ABS系统相连通，同时，所述第一油缸通过第二管路和第六管路与第二汽车ABS系统相连通，此外，还包括第一梭阀、第二梭阀、步进电机、凸轮、活塞杆、复位机构、第二油箱、第二油缸、第三管路和第四管路，所述第一梭阀设置于第一管路与第五管路之间，所述第一管路与第一梭阀其中一端进口相连，所述第五管路与第一梭阀的出口相连；所述第二梭阀设置于第二管路与第六管路之间，所述第二管路与第二梭阀其中一端进口相连，第六管路与第二梭阀的出口相连；所述步进电机的机头与凸轮固定连接，使得凸轮随步进电机转动，所述连接件活塞杆的一端设有连接件，所述凸轮的外周与该连接件相接触，且凸轮在转动过程中与连接件始终保持接触，所述复位机构安装于活塞杆上，所述活塞杆的另一端与第二油缸相连接，所述第二油箱安装于第二油缸上方，所述第二油缸通过第三管路和第五管路与第一汽车ABS系统相连，所述第三管路连接于第一梭阀的另一端进口，所述第二油缸通过第四管路和第六管路与第二汽车ABS系统相连，所述第四管路连接于第二梭阀的另一端开口。

进一步地，上述的汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构，其中：另设有第一反向单向阀和第二反向单向阀，所述第一管路通过管道经由第一反向单向阀与第五管路相连通，所述第二管路通过管道经由第二反向单向阀与第六管路相连通。

进一步地，上述的汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构，其中：另设有一连通管，该连通管位于第一油箱和第二油箱之间，使得第一油箱与第二油箱相连通。

进一步地，上述的汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构，其中：所述活塞杆与凸轮相连的那一端设有一滚轮，所述凸轮与该滚轮相接处，从而与活塞杆相连。

更进一步地，上述的汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构，其中：所述复位机构为支承座。

更进一步地，上述的汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构，其中：所述步进电机的机头与凸轮平面垂直连接，且位于凸轮的回转中心。

更进一步地，上述的汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构，其中：另设有一电机驱动器，所述步进电机与电机驱动器电连接。

此外，本发明还揭示了一种汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构的控制方法，在发生安全隐患时，汽车防撞系统的中央处理器根据接收到的信号做出判断，通过控制电机控制器从而控制步进电机的转动角度，执行减速或刹车动作，在凸轮的顶点触碰到滚轮之前，步进电机转动角度越大，则减速效果越强，在凸轮的顶点触碰到滚轮之后，步进电机转动角度越大，则减速效果越弱；当执行减速动作时，步进电机转动带动凸轮转动，凸轮转动对滚轮及活塞杆施力，使得活塞杆逐渐伸入第二油缸，从而模拟人脚踩踏板的动作，液压油从第二油箱经过第二油缸、第三管路、第一梭阀、第五管路流至第一汽车ABS系统，同时，液压油从第二油箱经过第二油缸、第四管路、第二梭阀、第六管路流至第二汽车ABS系统，使得汽车执行减速动作；当不再需要减速时，步进电机反转，活塞杆逐渐从第二油缸内弹出，液压油按原路返回；当执行制动动作时，步进电机带动凸轮转动，直至凸轮的顶点触碰滚轮，使得活塞杆最大限度伸入第二油缸中，液压油从第二油箱经过第二油缸、第三管路、第一梭阀、第五管路流至第一汽车ABS系统，同时，液压油从第二油箱经过第二油缸、第四管路、第二梭阀、第六管路流至第二汽车ABS系统，此时步进电机停止转动，从而始终维持制动动作；待汽车制动并确认无安全隐患后，步进电机继续按原方向转动，活塞杆逐渐从第二油缸内弹出，液压油按原路返回。

本发明突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：本发明能够根据汽车智能防撞系统的中央处理器的判断，及时并可靠地做出相应的执行动作，从而有效避免交通事故的发生，保护驾驶者的安全；本发明可以很好地与现有汽车结构相结合，不必对汽车的制动系统进行大幅度改造，降低了成本且便于安装，有利于汽车智能防撞系统的普及；此外，本装置还可以作为汽车无人驾驶或半自动驾驶的减速、制动执行机构之用。

附图说明

图1是汽车原有减速与制动执行机构结构示意图；

图2是本发明汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构结构示意图；

图3是凸轮、活塞杆及油缸连接示意图。

图中各标记的含义为：1－凸轮，2－滚轮，3－活塞杆，4－支承座，5－油缸，5a－第一油缸，5b－第二油缸，6－油箱，6a－第一油箱，6b－第二油箱，7a－第一管路，7b－第二管路，7c－第三管路，7d－第四管路，8a－第一梭阀，8b－第二梭阀，9a－第一反向单向阀，9b－第二反向单向阀，10a－第五管路，10b－第六管路，11－踏板，12－连通管。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。

如图2所示，本发明汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构，包括第一制动系统和第二制动系统，第一制动系统为汽车原有制动系统，包括踏板11、第一油箱6a、第一油缸5a、第一管路7a、第一梭阀8a、第五管路10a、第一汽车ABS系统、第二管路7b、第二梭阀8b、第六管路10b和第二汽车ABS系统。踏板11和第一油缸5a相连接，第一油箱6a安装于第一油缸5a上，第一油缸5a通过第一管路7a和第五管路10a与第一汽车ABS系统相连通，第一管路7a与第五管路10a之间设有第一梭阀8a，第一管路7a与第一梭阀8a其中一端进口相连，第五管路10a与第一梭阀8a的出口相连。第一油缸5a通过第二管路7b和第六管路10b与第二汽车ABS系统相连通，第二管路7b与第六管路10a之间设有第二梭阀8b，第二管路7b与第二梭阀8b其中一端进口相连，第六管路10b与第二梭阀8b的出口相连。如图2及图3所示，第二制动系统包括步进电机及其电机控制器、凸轮1、滚轮2、活塞杆3、支承座4、第二油箱6b、第二油缸5b、第三管路7c、第一梭阀8a、第五管路10a、第一汽车ABS系统、第四管路7d、第二梭阀8b、第六管路10b和第二汽车ABS系统，步进电机与电机控制器电连接，电机控制器与中央处理器电连接。步进电机的机头与凸轮1相连，使得凸轮1可以随着步进电机转动，活塞杆3的一端设有一滚轮2，凸轮1的外周与滚轮2相接触，且凸轮1在转动过程中与滚轮2始终保持接触，支承座4安装于活塞杆上，支承座4内部安装有复位部件，其对活塞杆3起到导向和复位的作用，活塞杆3的另一端与第二油缸5b相连接，第二油箱6b安装于第二油缸5b上方，第二油缸5b通过第三管路7c和第五管路10a与第一汽车ABS系统相连，第三管路7c连接于第一梭阀8a的另一端进口，第二油缸5b通过第四管路7d和第六管路10b与第二汽车ABS系统相连，第四管路7d连接于第二梭阀8b的另一端开口。

所述步进电机的机头与凸轮1平面垂直连接，且位于凸轮1的回转中心。如图2及图3所示，第一油箱6a和第二油箱6b之间设有一根连通管12，使得第一油箱6a与第二油箱6b相连通，用于保证液压油平均分配于两个油箱，防止其中某个油箱内液压油不足而无法完成减速或制动的情况发生。另设有第一反向单向阀9a和第二反向单向阀9b，第一管路7a通过管道经由第一反向单向阀9a与第五管路10a相连通，第二管路7b通过管道经由第二反向单向阀9b与第六管路10b相连通。第一反向单向阀9及所在管路、第二反向单向阀10及所在管路其作用是，在第一制动系统和第二制动系统同时工作时，起到液压油分流作用，保证液压油流动无阻碍。

在没有安全隐患的情况下，若是想要减速或制动汽车，驾驶者可以踩踏踏板11，液压油从第一油箱6a经过第一油缸5a、第一管路7a、第一梭阀8a、第一反向单向阀9a、第五管路10a流至第一汽车ABS系统，同时，液压油从第一油箱6a经过第一油缸5a、第二管路7b、第二梭阀8b、第二反向单向阀9b、第六管路10b流至第二汽车ABS系统，当不再需要减速和制动时，抬起踏板11，液压油按原路返回。在发生安全隐患时，汽车防撞系统的中央处理器根据接收到的信号做出判断，通过控制电机控制器从而控制步进电机的转动角度，执行减速或刹车动作，在凸轮1的顶点触碰到滚轮2之前，步进电机转动角度越大，则减速效果越强，在凸轮1的顶点触碰到滚轮2之后，步进电机转动角度越大，则减速效果越弱；当执行减速动作时，步进电机转动带动凸轮1转动，凸轮1转动对滚轮2及活塞杆3施力，使得活塞杆3逐渐伸入第二油缸5b，从而模拟人脚踩踏板11的动作，液压油从第二油箱6b经过第二油缸5b、第三管路7c、第一梭阀8a、第五管路10a流至第一汽车ABS系统，同时，液压油从第二油箱6b经过第二油缸5b、第四管路7d、第二梭阀8b、第六管路10d流至第二汽车ABS系统，使得汽车执行减速动作；当不再需要减速时，步进电机反转，活塞杆3逐渐从第二油缸5b内弹出，液压油按原路返回；当执行制动动作时，步进电机带动凸轮1转动，直至凸轮1的顶点触碰滚轮2，使得活塞杆3最大限度伸入第二油缸5b中，液压油流动方式与执行减速动作时的流动方式相同，这里不再赘述，此时步进电机停止转动，从而始终维持制动动作，待汽车制动并确认无安全隐患后，步进电机继续按原方向转动，活塞杆3逐渐从第二油缸5b内弹出，液压油按原路返回。此外，在发生安全隐患时，驾驶员也可自己主动踩下踏板11，则第一制动系统和第二制动系统同时工作，二者互不干扰。

通过以上描述可以看出，使用本发明汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构，能够根据汽车智能防撞系统的中央处理器的判断，及时并可靠地做出相应的执行动作，从而有效避免交通事故的发生，保护驾驶者的安全；本发明可以很好地与现有汽车结构相结合，不必对汽车的制动系统大幅度改造，降低了成本且便于安装，有利于汽车智能防撞系统的普及；此外，本装置还可以作为汽车无人驾驶或半自动驾驶的减速、制动执行机构之用。

当然，以上所述仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构的控制方法，其特征在于：采用汽车智能防撞 系统的减速与制动装置，汽车智能防撞 系统的减速与制动装置包括踏板、第一油箱、第一油缸、第一管路、第五管路、第一汽车ABS系统、第二管路、第六管路、第一梭阀、第二梭阀、步进电机、凸轮、活塞杆、复位机构、第二油箱、第二油缸、第三管路和第四管路，第二汽车ABS系统；所述踏板和第一油缸相连接，所述第一油箱安装于第一油缸上，所述第一油缸通过第一管路和第五管路与第一汽车ABS系统相连通，同时，所述第一油缸通过第二管路和第六管路与第二汽车ABS系统相连通，所述第一梭阀设置于第一管路与第五管路之间，所述第一管路与第一梭阀其中一端进口相连，所述第五管路与第一梭阀的出口相连；所述第二梭阀设置于第二管路与第六管路之间，所述第二管路与第二梭阀其中一端进口相连，第六管路与第二梭阀的出口相连；所述步进电机的机头与凸轮固定连接，使得凸轮随步进电机转动，所述凸轮的外周与活塞杆的一端相接触，且凸轮在转动过程中与活塞杆始终保持接触，所述复位机构安装于活塞杆上，所述活塞杆的另一端与第二油缸相连接，所述第二油箱安装于第二油缸上方，所述第二油缸通过第三管路和第五管路与第一汽车ABS系统相连，所述第三管路连接于第一梭阀的另一端进口，所述第二油缸通过第四管路和第六管路与第二汽车ABS系统相连，所述第四管路连接于第二梭阀的另一端开口，在发生安全隐患时，汽车防撞系统的中央处理器根据接收到的信号做出判断，通过控制电机控制器从而控制步进电机的转动角度，执行减速或刹车动作，在凸轮的顶点触碰到滚轮之前，步进电机转动角度越大，则减速效果越强，在凸轮的顶点触碰到滚轮之后，步进电机转动角度越大，则减速效果越弱；当执行减速动作时，步进电机转动带动凸轮转动，凸轮转动对滚轮及活塞杆施力，使得活塞杆逐渐伸入第二油缸，从而模拟人脚踩踏板的动作，液压油从第二油箱经过第二油缸、第三管路、第一梭阀、第五管路流至第一汽车ABS系统，同时，液压油从第二油箱经过第二油缸、第四管路、第二梭阀、第六管路流至第二汽车ABS系统，使得汽车执行减速动作；当不再需要减速时，步进电机反转，活塞杆逐渐从第二油缸内弹出，液压油按原路返回；当执行制动动作时，步进电机带动凸轮转动，直至凸轮的顶点触碰滚轮，使得活塞杆最大限度伸入第二油缸中，液压油从第二油箱经过第二油缸、第三管路、第一梭阀、第五管路流至第一汽车ABS系统，同时，液压油从第二油箱经过第二油缸、第四管路、第二梭阀、第六管路流至第二汽车ABS系统，此时步进电机停止转动，从而始终维持制动动作；待汽车制动并确认无安全隐患后，步进电机继续按原方向转动，活塞杆逐渐从第二油缸内弹出，液压油按原路返回。

2.根据权利要求1所述的汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构的控制方法，其特征在于：汽车智能防撞 系统的减速与制动装置另设有第一反向单向阀和第二反向单向阀，所述第一管路通过管道经由第一反向单向阀与第五管路相连通，所述第二管路通过管道经由第二反向单向阀与第六管路相连通。

3.根据权利要求1所述的汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构的控制方法，其特征在于：汽车智能防撞 系统的减速与制动装置另设有一连通管，该连通管位于第一油箱和第二油箱之间，使得第一油箱与第二油箱相连通。

4.根据权利要求1所述的汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构的控制方法，其特征在于：所述活塞杆与凸轮相连的那一端设有一滚轮，所述凸轮与该滚轮相接处，从而与活塞杆相连。

5.根据权利要求1所述的汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构的控制方法，其特征在于：所述复位机构为支承座。

6.根据权利要求1所述的汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构的控制方法，其特征在于：所述步进电机的机头与凸轮平面垂直连接，且位于凸轮的回转中心。

7.根据权利要求1所述的汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构的控制方法，其特征在于：另设有一电机驱动器，所述步进电机与电机驱动器电连接。