CN106809196A - 一种汽车防抱死装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车防抱死装置，包括制动踏板、压力调节装置、制动器、轮速传感器、车速检测装置、电子控制单元(ECU);所述制动器安装在轮胎上；所述压力调节装置连接制动器和制动踏板；所述车轮上设置有轮速传感器；所述ECU连接轮速传感器和压力调节装置；所述车速检测装置采用的是多普勒雷达；其特征在于：还包括设置于汽车底盘上的路面探测器，连接于ECU；设置于轮胎上的轮胎气压检测装置，同时连接ECU。本发明将卡尔曼滤波器与路面探测器结合用于轮胎路面间摩擦的实时估计，以及通过监控轮胎气压，在控制器软件设计中考虑轮胎气压的影响，根据实时估计和轮胎气压设定合理的门限值，实现防抱死。

Description

一种汽车防抱死装置
技术领域
本发明涉及一种汽车制动装置，尤其是一种汽车防抱死装置。
背景技术
目前已经在应用的ABS产品基本都是基于车轮加、减速度门限值及参考滑移率方法设计的。这种方式在这几个方面还有待改进：①门限值的设置与很多因素有关，不同的车辆需要不同的匹配技术，需要较多的道路试验加以验证；②从理论上讲，整个控制过程车轮滑移率不是保持在最佳滑移率上，而是在它的附近波动，并未达到最佳的制动效果；③不具备很强的自适应性，难以适应各种制动工况。而要从根本上改变这一状况的关键，便是要能够对车轮所处的路面进行实时的监测和识别，根据路面状况采用不同的控制门限值并采取不同的控制算法和控制逻辑。理论上，关键问题包括这几个方面：实时道路识别技术；确定各种路况下的最佳滑移率；车辆速度的测量及处理；控制系统的稳定性。针对上述存在的问题，在ABS实际产品的研制过程中，研究主要集中在这几个方面：（1）将体积小、质量轻、性能可靠、成本低廉的微电子机械及表面声波探测装置应用于ABS中，以测量车辆运行速度；（2）将卡尔曼滤波器与路面探测器结合用于轮胎路面间摩擦的实时估计；（3）将一些具有自适应强的控制算法应用于ABS控制逻辑的设计中，以适应车辆参数、载荷和路面状况的变化；（4）在控制器软件设计中考虑了轮胎充气不足的影响，设计轮胎气压监视程序。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种根据卡尔曼滤波器与路面探测器结合对于轮胎路面间摩擦进行的估计量和轮胎气压的影响，设定合理的门限值，以及检测车速和车轮转速，计算滑移率，与门限值比较，从而输出比较合理的制动力的汽车防抱死装置，还提供了汽车防抱死装置的控制系统和方法。
本发明采用的技术方案如下：
本发明汽车防抱死装置，包括制动踏板、压力调节装置、制动器、轮速传感器、车速检测装置、电子控制单元(ECU);所述制动器安装在在轮胎上；所述压力调节装置连接制动器和制动踏板；所述车轮上设置有轮速传感器；所述ECU连接轮速传感器和压力调节装置；所述车速检测装置采用的是多普勒雷达；其特征在于：还包括设置于汽车底盘上的路面探测器，连接于ECU；设置于轮胎上的轮胎气压检测装置，同时连接ECU。
进一步，所述ECU控制器中含有卡尔曼滤波器。
进一步，一种汽车防抱死装置的控制系统，其特征在于：包括
轮速检测模块：将轮速传感器采集的汽车车轮转速转化为数字信号01，上传到ECU；
轮胎气压检测模块：将检测到的轮胎的气压，转化为数字信号02，上传到ECU；
路面检测模块：将路面探测器探测到的路面情况，转化为数字信号03，上传到ECU；
车速检测模块：将多普勒雷达检测到的汽车速度，转化为数字信号04，上传到ECU；
ECU：接收车轮的转速数字信号01，接收车速数字信号04，计算出滑移率S =[（车速-车轮转速）/车速]；接收轮胎的气压数字信号02，接收探测到的路面数字信号03，根据气压数字信号02以及路面数字信号03通过卡尔曼滤波器的处理值估算路面的摩擦系数，根据路面的摩擦系数设定控制门限值；若计算的S高于设定控制门限值，向执行模块发送执行信号001；若计算的S低于设定控制门限值，向执行模块发送执行信号002；
执行模块：接收ECU发送的执行信号001，通过压力调节装置减小制动力；接收ECU发送的执行信号002，通过压力调节装置增大制动力。
进一步，所述防抱死控制系统的控制方法，包括以下几个步骤：
步骤一：安装于车轮上的轮速传感器采集车轮的转速信息，转化为数字信号01，上传到ECU；
步骤二：轮胎气压检测装置将检测到的轮胎的气压情况，转化为数字信号02，上传到ECU；
步骤三：路面探测器将探测到的路面情况，转化为数字信号03，上传到ECU；
步骤四：多普勒雷达检测汽车的速度，转化为数字信号04，上传到ECU；
步骤五：ECU接收车轮的转速数字信号01，接收车速数字信号04，计算出滑移率S =[（车速-车轮转速）/车速]；接收轮胎的气压数字信号02，接收探测到的路面数字信号03，根据气压数字信号02以及路面数字信号03通过卡尔曼滤波器的处理值估算出路面的摩擦系数，根据路面的摩擦系数设定控制门限值；若计算的S高于设定控制门限值，向执行模块发送执行信号001；若计算的S低于设定控制门限值，向执行模块发送执行信号002；
步骤六：执行模块接收ECU发送的执行信号001，通过压力调节装置减小制动力；接收ECU发送的执行信号002，通过压力调节装置增大制动力。
步骤七：不断的重复以上几个步骤，直到汽车的速度很小或车轮不再趋于抱死时为止。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：将卡尔曼滤波器与路面探测器结合用于轮胎路面间摩擦的实时估计，以及通过监控轮胎气压，在控制器软件设计中考虑轮胎气压的影响，根据实时估计和轮胎气压设定合理的门限值，再检测车速和车轮转速，计算滑移率，与门限值比较，从而输出比较合理的制动力实现汽车防抱死。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是一种汽车防抱死装置的结构示意图。
图2是一种汽车防抱死控制系统的结构示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1 ，本发明汽车防抱死装置，包括制动踏板、压力调节装置、制动器、轮速传感器、车速检测装置、电子控制单元(ECU);所述制动器安装在在轮胎上；所述压力调节装置连接制动器和制动踏板；所述车轮上设置有轮速传感器；所述ECU连接轮速传感器和压力调节装置；所述车速检测装置采用的是多普勒雷达；其特征在于：还包括设置于汽车底盘上的路面探测器，连接于ECU；设置于轮胎上的轮胎气压检测装置，同时连接ECU。
在实施中，所述ECU控制器中含有卡尔曼滤波器。
如图2，一种汽车防抱死装置的控制系统，其特征在于：包括
轮速检测模块：将轮速传感器采集的汽车车轮转速转化为数字信号01，上传到ECU；
轮胎气压检测模块：将检测到的轮胎的气压，转化为数字信号02，上传到ECU；
路面检测模块：将路面探测器探测到的路面情况，转化为数字信号03，上传到ECU；
车速检测模块：将多普勒雷达检测到的汽车速度，转化为数字信号04，上传到ECU；
ECU：接收车轮的转速数字信号01，接收车速数字信号04，计算出滑移率S =[（车速-车轮转速）/车速]；接收轮胎的气压数字信号02，接收探测到的路面数字信号03，根据气压数字信号02以及路面数字信号03通过卡尔曼滤波器的处理值估算路面的摩擦系数，根据路面的摩擦系数设定控制门限值；若计算的S高于设定控制门限值，向执行模块发送执行信号001；若计算的S低于设定控制门限值，向执行模块发送执行信号002；
执行模块：接收ECU发送的执行信号001，通过压力调节装置减小制动力；接收ECU发送的执行信号002，通过压力调节装置增大制动力。
在实施中，所述防抱死控制系统的控制方法，包括以下几个步骤：
步骤一：安装于车轮上的轮速传感器采集车轮的转速信息，转化为数字信号01，上传到ECU；
步骤二：轮胎气压检测装置将检测到的轮胎的气压情况，转化为数字信号02，上传到ECU；
步骤三：路面探测器将探测到的路面情况，转化为数字信号03，上传到ECU；
步骤四：多普勒雷达检测汽车的速度，转化为数字信号04，上传到ECU；
步骤五：ECU接收车轮的转速数字信号01，接收车速数字信号04，计算出滑移率S =[（车速-车轮转速）/车速]；接收轮胎的气压数字信号02，接收探测到的路面数字信号03，根据气压数字信号02以及路面数字信号03通过卡尔曼滤波器的处理值估算出路面的摩擦系数，根据路面的摩擦系数设定控制门限值；若计算的S高于设定控制门限值，向执行模块发送执行信号001；若计算的S低于设定控制门限值，向执行模块发送执行信号002；
步骤六：执行模块接收ECU发送的执行信号001，通过压力调节装置减小制动力；接收ECU发送的执行信号002，通过压力调节装置增大制动力。
步骤七：不断的重复以上几个步骤，直到汽车的速度很小或车轮不再趋于抱死时为止。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (5)

1.一种汽车防抱死装置，包括制动踏板、压力调节装置、制动器、轮速传感器、车速检测装置、电子控制单元(ECU);所述制动器安装在在轮胎上；所述压力调节装置连接制动器和制动踏板；所述车轮上设置有轮速传感器；所述ECU连接轮速传感器和压力调节装置；所述车速检测装置采用的是多普勒雷达；其特征在于：还包括设置于汽车底盘上的路面探测器，连接于ECU；设置于轮胎上的轮胎气压检测装置，同时连接ECU。
2.根据权利要求1所述一种汽车防抱死装置，其特征在于：所述ECU控制器中含有卡尔曼滤波器。
3.根据权利要求1所述一种汽车防抱死装置，其特征在于：还包括一种汽车防抱死装置的控制系统，包括
轮速检测模块：将轮速传感器采集的汽车车轮转速转化为数字信号01，上传到ECU；
轮胎气压检测模块：将检测到的轮胎的气压，转化为数字信号02，上传到ECU；
路面检测模块：将路面探测器探测到的路面情况，转化为数字信号03，上传到ECU；
车速检测模块：将多普勒雷达检测到的汽车速度，转化为数字信号04，上传到ECU；
ECU：接收车轮的转速数字信号01，接收车速数字信号04，计算出滑移率S =[（车速-车轮转速）/车速]；接收轮胎的气压数字信号02，接收探测到的路面数字信号03，根据气压数字信号02以及路面数字信号03通过卡尔曼滤波器的处理值估算路面的摩擦系数，根据路面的摩擦系数设定控制门限值；若计算的S高于设定控制门限值，向执行模块发送执行信号001；若计算的S低于设定控制门限值，向执行模块发送执行信号002；
执行模块：接收ECU发送的执行信号001，通过压力调节装置减小制动力；接收ECU发送的执行信号002，通过压力调节装置增大制动力。
4.根据权利要求3所述一种汽车防抱死控制系统，其特征在于：还包括防抱死控制系统的控制方法，包括以下几个步骤：
步骤一：安装于车轮上的轮速传感器采集车轮的转速信息，转化为数字信号01，上传到ECU；
步骤二：轮胎气压检测装置将检测到的轮胎的气压情况，转化为数字信号02，上传到ECU；
步骤三：路面探测器将探测到的路面情况，转化为数字信号03，上传到ECU；
步骤四：多普勒雷达检测汽车的速度，转化为数字信号04，上传到ECU；
步骤五：ECU接收车轮的转速数字信号01，接收车速数字信号04，计算出滑移率S =[（车速-车轮转速）/车速]；接收轮胎的气压数字信号02，接收探测到的路面数字信号03，根据气压数字信号02以及路面数字信号03通过卡尔曼滤波器的处理值估算出路面的摩擦系数，根据路面的摩擦系数设定控制门限值；若计算的S高于设定控制门限值，向执行模块发送执行信号001；若计算的S低于设定控制门限值，向执行模块发送执行信号002；
步骤六：执行模块接收ECU发送的执行信号001，通过压力调节装置减小制动力；接收ECU发送的执行信号002，通过压力调节装置增大制动力。
5.步骤七：不断的重复以上几个步骤，直到汽车的速度很小或车轮不再趋于抱死时为止。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2019127506A1 (zh) * 2017-12-29 2019-07-04 深圳配天智能技术研究院有限公司 轮胎监测方法、滑移率计算装置、系统、车辆、存储装置
CN114475625A (zh) * 2020-10-26 2022-05-13 安波福技术有限公司 行驶表面摩擦特性确定

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