CN109466527B - 一种基于电液控制的智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于电液控制的智能控制系统，包括：制动装置，所述制动装置包括：制动缸；蓄能部分，其包括用于充液蓄能的蓄能器；制动阀，所述制动阀与所述蓄能器及所述制动缸连接；电控部分，其包括能够通电控制所述蓄能器释放压力的第一电比例减压阀，所述第一电比例减压阀与所述制动缸连接，所述第一电比例减压阀控制液压油流向所述制动缸以驱动所述制动缸工作，从而实现自动制动控制；以及用于控制车辆转向的转向装置。
Description
技术领域
本发明涉及汽车控制技术领域，具体地涉及一种基于电液控制的智能控制系统，尤其涉及一种基于电液控制的制动和转向。
背景技术
为了适应智能化进程的发展，满足人们对智能化产品的需求，车辆的制动系统和转向系统逐渐实现智能自动化。人工制动与自动制动相结合的汽车制动系统，已成为智能汽车发展的迫切需求。
传统的制动系统主要是通过人工制动，基于驾驶员的反应及正确操作，这需要驾驶员在驾驶过程中要始终保持高度集中，在遇到突发情况置，能够及时作出反应，及时制动。人工制动对驾驶员来说要求很高，而驾驶员也不可能一直保持注意力集中，无法避免由于驾驶员疲劳驾驶和误判造成的交通事故。因此，传统的制动系统远不能满足现代交通和智能驾驶对汽车安全的需求。此外，人为对车辆的控制存在一定的反应时间，因此制动操作会存在延迟，从而导致制动控制不精确。在面对一些特殊情况时，驾驶员可能会由于疲劳、注意力不集中、慌乱等因素，不能及时作出制动反应，安全性能低。
此外，在常规转向系统中，主要是通过液压转向器实现对车辆的转向控制，具体地是通过人为手动调整方向盘来实现的，并且传统的转向系统利用机械传动部件。人为控制转向，由于各种人为原因，如疲劳驾驶、酒驾等，从而使人对车辆的控制会存在一定的反应时间，因此操作会存在延迟，从而导致转向控制不精确。同时，人为控制车辆运行，在面对一些特殊情况时，反应不及时，安全性低。
因此，为了减少交通事故的发生，降低事故风险，需要提供一种智能化且能够实现自动制动与转向控制系统。
发明内容
针对至少一些如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种基于电液控制的智能控制系统。该智能控制系统采用制动装置和转向装置相结合的电液控制，从而能够实现自动制动和自动转向的控制。电液控制的制动装置和转向装置的控制端均采用电信号输入，能够实现切换远程手动控制或本地程序的自动电控，从而实现了制动和转向的智能化。转向装置利用角度传感器的闭环控制系统，实现了车辆转向的精密控制，提高了车辆控制系统的控制精度。该智能控制系统通过手动和电控自动控制，有效保证了车辆制动与转向的安全性和可靠性。制动装置采用手动控制与自动电控方式并行，有效保证了制动效果，大大提高了车辆的安全性能。
为此，根据本发明，提供了一种基于电液控制的智能控制系统，包括：制动装置，所述制动装置包括：制动缸；蓄能部分，其包括用于充液蓄能的蓄能器；制动阀，所述制动阀与所述蓄能器及所述制动缸连接；电控部分，其包括能够通电控制所述蓄能器释放压力的第一电比例减压阀，所述第一电比例减压阀与所述制动缸连接，所述第一电比例减压阀控制液压油流向所述制动缸以驱动所述制动缸工作，从而实现自动制动控制；以及用于控制车辆转向的转向装置。
在一个优选的实施例中，在所述第一电比例减压阀和所述制动阀均与所述制动缸之间连接有梭阀，所述梭阀选择性地接收经所述制动阀或所述第一电比例减压阀流过的液压油，以驱动所述制动缸工作。
在一个优选的实施例中，所述制动阀设有制动踏板，踩踏所述制动踏板能够切换到液压制动模式。
在一个优选的实施例中，在所述蓄能器与所述第一电比例减压阀之间设有第二单向阀。
在一个优选的实施例中，所述转向装置包括液路控制机构，所述液路控制机构包括分别用于控制车辆前、后轮进行转向的前桥转向油缸和后桥转向油缸，以及用于控制液压油流向所述前桥转向油缸或后桥转向油缸的第二电比例换向阀。
在一个优选的实施例中，所述转向装置还包括角度测量机构，所述角度测量机构包括用于测量车轮的实际转向角的角度传感器，所述第二电比例换向阀根据所述车轮的实际转向角与目标转向角之间的关系，来控制液压油的流向，以控制所述前、后桥转向油缸的运动，从而实现车轮的自动转向控制。
在一个优选的实施例中，在所述第二电比例换向阀与所述后桥转向油缸和所述前桥转向油缸之间分别设有第一电磁换向阀和第二电磁换向阀，其分别用于控制所述后桥转向油缸和所述前桥转向油缸中液压油的流向，以控制所述后桥转向油缸和所述前桥转向油缸的运动方向。
在一个优选的实施例中，在所述第二电比例换向阀与所述第一电磁换向阀和第二电磁换向阀之间设有液压锁，所述液压锁仅能使液压油从所述电比例换向阀流向所述第一电磁换向阀或第二电磁换向阀。
在一个优选的实施例中，所述角度测量装置还包括与所述车轮及所述角度传感器连接的连杆件。所述连杆件包括与所述角度传感器连接的第一连杆、与所述车轮固定连接的第二连杆以及连接所述第一连杆与所述第二连杆的连接杆。
在一个优选的实施例中，所述第一连杆两端的转轴之间的距离与所述第二连杆上两端的转轴之间的距离相等，所述连接杆两端的转轴距离与所述车轮的转轴到所述角度传感器的转轴的距离相等。
附图说明
下面将参照附图对本发明进行说明。
图1显示了根据本发明的基于电液控制的智能控制系统中的制动装置的示意图。
图2显示了根据本发明的基于电液控制的智能控制系统中的转向装置的示意图。
图3显示了根据本发明的转向装置中的角度测量机构的安装示意图。
图4显示了根据本发明的电液控制的角度测量机构的角度测量原理图。
在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
下面通过附图来对本发明进行介绍。
需要说明的是，本发明中使用的方向性用语或限定词“上”、“下”、“左”、“右”均是针对所参照的附图而言。它们并不用于限定所涉及零部件的绝对位置，而是可以根据具体情况而变化。
根据本发明的基于电液控制的智能控制系统包括制动装置100和转向装置200，该智能控制系统采用自动制动与自动转向相结合的电液控制，从而实现车辆的智能控制。
图1显示了根据本发明的基于电液控制的智能控制系统中的制动装置100的示意图。如图1所示，制动装置100包括液压泵101，液压泵101用于从油箱中抽取液压油提供给制动装置100的油路。制动装置100还包括第一换向阀111，第一换向阀111为液动三位四通换向阀。第一换向阀111的出口端分别连接有第一单向阀112和第二换向阀113，第二换向阀113为液动两位两通换向阀。此外，制动装置100还包括制动阀102，制动阀102为三位三通制动阀，制动阀102通过油路管线与第一换向阀111及第二换向阀113相连。
根据本发明，制动装置100还包括蓄能部分，该蓄能部分包括蓄能器104。如图1所示，蓄能器104通过油路管线与第一换向阀111及第二换向阀113连接，且连接在制动阀102的入口端。由此，第一换向阀111、第一单向阀112和第二换向阀113共同形成了充液阀，该充液阀用于对蓄能器104进行充液蓄能。液压油通过液压泵101依次流向第一换向阀111、第一单向阀112，最终到达蓄能器4中，开始充液蓄能。当蓄能完成，A点充液压力达到预先设定值时，驱动第二换向阀113阀芯下移，液压油经过第一换向阀111后通过第二换向阀113进行逐步回油。当压力持续上升，B点压力达到设定值时，驱动第一换向阀111的阀芯下移，液压油直接进行回油到油箱。
在本实施例中，第一单向阀112保证了液压油只能从第一换向阀111流进蓄能器104，有效防止液压油回流。
根据本发明，制动装置100还包括用于实现自动控制的电控部分。如图1所示，电控部分包括第一电比例减压阀105。第一电比例减压阀105通过梭阀106连接用于进行制动的制动缸107，同时制动阀102也通过梭阀106与制动缸107连接。梭阀106选择性地接收经制动阀102或第一电比例减压阀105流过的液压油，以驱动制动缸107工作。梭阀106通过比较两个输入口的压力的大小进行端口输入的选择，压力大的一端的输入口导通，从而控制第一电比例减压阀105，进而驱动制动缸107工作。第一电比例减压阀105与蓄能器104连接，其能够通电控制蓄能器104释放压力，并且通过控制第一电比例减压阀105阀口的出口压力，以控制液压油流向制动缸107而驱动制动缸107工作，从而实现自动制动控制。其中，第一电比例减压阀105的控制信号来源于外部，例如程序的输出或远程的电位计等。
在本实施例中，在第一电比例减压阀105与蓄能器104之间设有第二单向阀103。第二单向阀103使得液压油仅能从蓄能器104流向第一电比例减压阀105，从而防止液压油倒流，有效保证了电控部分的控制精度。
根据本发明，制动阀102还设有制动踏板108，通过制动踏板108能够进行手动制动。在本实施例中，当制动阀102的阀芯处于最下方的工作位时，制动缸107卸荷恢复到初始不工作状态。当制动阀102的阀芯处于最上方工作位时，蓄能器104通过制动阀102释放压力，且液压油经过梭阀106驱动制动缸107工作。而当制动阀102的阀芯的处于中间的工作位时，此时为过渡状态。踩动踏板，控制制动阀102的阀芯运动到最上方工作位，驱动制动缸107工作。松开踏板，当制动缸107中有压力时，控制制动阀102的阀芯运动到最下方工作位，制动缸107卸荷，卸荷完毕后，制动阀102的阀芯移动到中间工作位。
由此，制动装置100通过手动控制与自动控制方式并行的制动控制，只要有一方收到信号便可实现制动，有效保证了智能控制系统的安全性能。
图2显示了根据本发明的基于电液控制的智能控制系统中的转向装置200的示意图。如图2所示，转向装置包括液路控制机构200，液路控制机构200通过液压控制实现对车辆转向的自动控制。如图1所示，液路控制机构200包括液压泵1，液压泵1用于从油箱中抽取液压油提供给液路控制机构200的油路。液路控制机构200还包括液压转向器4，液压泵1与液压转向器4通过油路管线连接。在液压泵1与液压转向器4之间设有切换阀3，切换阀3用于切换工作模式以选择手动控制或自动控制。调节切换阀3能够使车辆采用液压转向器4进行手动控制。
上述液压转向器4是本领域常见的液压转向器，因此，这里不再赘述。
根据本发明，液路控制机构200还包括连接在油路管线中的第二电比例换向阀6。第二电比例换向阀6用于控制油路管线中的液压油的流向。第二电比例换向阀6采用三位四通的电磁换向阀。第二电比例换向阀6的控制信号来自于角度传感器（角度传感器将在下文中进行详细描述）反馈车轮实际转向角与目标转向角的差值，并根据差值的正负和大小关系来闭环控制第二电比例换向阀6，通过对阀芯的进行左右移动或者中间态的控制，从而对液压油进行流向的控制。当第二电比例换向阀6右边的线圈得电时，第二电比例换向阀6的阀芯左移则液压油从左边油路进油，从右边油路回油。第二电比例换向阀6不得电时中间态，此时，第二电比例换向阀6不进油也不出油。当第二电比例换向阀6左边的线圈得电时，第二电比例换向阀6的阀芯右移则液压油从右边油路进油，从左边油路回油。
在本实施例中，在切换阀3和第二电比例换向阀6之间还通过油路管线连接有两个支路，该两个支路与油箱连通。在该两个支路中分别设有卸荷阀2和安全阀5，紧急情况下，卸荷阀2和安全阀5能够及时控制油液管路中液压油的压力，从而有效保证油液管路的安全，提高了自动转向系统的安全性能。
如图2所示，液路控制机构200还包括后桥转向油缸10和前桥转向油缸13。后桥转向油缸10用于控制车辆后轮进行转向，前桥转向油缸13用于控制车辆前轮进行转向。通过控制后桥转向油缸10或前桥转向油缸13的运动方向来控制车轮的转向。根据本发明，在后桥转向油缸10和前桥转向油缸13与第二电比例换向阀6之间分别设有第一电磁换向阀11和第二电磁换向阀12，第一电磁换向阀11和第二电磁换向阀12用于控制液压油流入后桥转向油缸10或前桥转向油缸13的流向，从而控制车轮的转向。在本实施例中，第一电磁换向阀11三位四通的电磁换向阀，第二电磁换向阀12采用两位四通的电磁换向阀。
根据本发明，在第二电比例换向阀6与后桥转向油缸10及前桥转向油缸13之间设有液压锁7。液压锁7构造成仅能使油液管路中的液压油从第二电比例换向阀6流向第一电磁换向阀11和第二电磁换向阀12。因此。当液压转向器工作，输出的液压油就能够直接输送到第一电磁换向阀11和第二电磁换向阀12以控制后桥转向油缸10和前桥转向油缸13的运动，而不会流到第二电比例换向阀6。油液管路中的液压油从第二电比例换向阀6流出后，经过液压锁7单向流向电磁换向阀11和电磁换向阀12。在本实施例中，在第二电比例换向阀6与第一电磁换向阀11和第二电磁换向阀12之间设有两个支路，在这两个支路中分别设有溢流阀8和第三单向阀9。溢流阀8能够起到溢流稳压的作用，第三单向阀9用于补油以补充油液管路中的油压。
下面简述后桥转向油缸10和前桥转向油缸13的工作过程。其中，第一电磁换向阀11用于调整流入后桥转向油缸10的液压油的流向，以控制后桥转向油缸10的运动方向。当第一电磁换向阀11的左侧线圈得电时，阀芯右移，阀芯内通过的油路平行。当第一电磁换向阀11的右侧线圈得电时，则阀芯左移，阀芯内通过的油路交叉。
第二电磁换向阀12用于控制流入前桥转向油缸13的液压油的流向，以控制前桥转向油缸13的运动方向。当第二电磁换向阀12不得电，液压油可通过第二电磁阀12驱动前桥转向油缸13运动，此时油缸具体运动方向由第二电比例换向阀6控制。当第二电磁阀12得电，液压油将不通过第二电磁阀12，则前桥转向油缸13工作。当第二电比例换向阀6右侧线圈得电时，此时，控制第二电磁换向阀12不得电，则可驱动前桥转向油缸13向右伸出。控制第一电磁换向阀11右侧线圈得电，则驱动后桥转向油缸10向左伸出。控制第一电磁换向阀11左侧线圈得电，则驱动后桥转向油缸10向右伸出。当第二电比例换向阀6左侧线圈得电时，如果此时控制第二电磁换向阀12不得电，则可驱动前桥转向油缸13向左伸出。控制第一电磁换向阀11右侧线圈得电，则驱动后桥转向油缸10向右伸出。控制第一电磁换向阀11左侧线圈得电，则驱动后桥转向油缸10向左伸出。由此，通过后桥转向油缸10的左右运动能够控制后桥车轮进行转向。通过前桥转向油缸13的左右运动能够控制前桥车轮进行转向。根据本发明，通过后桥转向油缸10和前桥转向油缸13控制前后桥车轮的摆动方向的不同组合，从而实现车轮的不同转向。
图3显示了根据本发明的转向装置中的角度测量机构210的安装示意图。如图3所示，角度测量机构210包括角度传感器211。角度传感器211用于测量车轮240的实际转向角。角度传感器211通过底座212固定安装到车辆的前桥220（或后桥）上。
根据本发明，角度测量机构210还包括与车轮240及角度传感器211连接的连杆件230。如图2所示，连杆件230包括第一连杆231、第二连杆232以及连接第一连杆231与第二连杆232的连接杆233。第一连杆231的一端与角度传感器211的转轴固定连接，第一连杆231的另一端与连接杆233的一端通过转轴形成转动连接。第二连杆232的一端与车轮固定连接，第二连杆232的另一端与连接杆233通过转轴形成转动连接。
图4显示了角度测量机构210的角度测量原理图。如图4所示，A、B、C、D为连杆件230的各个转轴，x指示车辆行驶的方向。在本实施例中，第一连杆231两端的转轴之间的距离LCD与第二连杆232两端的转轴LAB之间的距离设置为相等，连接杆两端的转轴距离LBC与车轮240的转轴到角度传感器的转轴LAD的距离设置为相等。由此，连杆件230的各相邻转轴的连线形成了平行四边形。由于车轮240的纵向端面E与第一连杆231始终平行。记车轮240的纵向端面E与x的夹角为θ1，记第一连杆231两端的转轴的连线CD与x的夹角为θ2。由于第一连杆231与角度传感器211的传动轴固定连接，因此能够通过角度传感器211测得车轮240的转向角，即θ1=θ2。由此，通过角度传感器211能够精确测得车轮240的实际转向角。
根据本发明的基于电液控制的智能控制系统采用制动装置100和转向装置200相结合的电液控制，从而能够实现自动制动和自动转向的控制。制动装置100和转向装置200的控制端均采用电信号输入，其能够实现切换远程手动控制或本地程序的自动电控，从而实现了制动和转向的智能化。转向装置200利用角度传感器211的闭环控制系统，实现了车辆转向的精密控制，提高了车辆控制系统的控制精度。该智能控制系统通过手动和电控自动控制，有效保证了车辆制动与转向的安全性和可靠性。制动装置100采用手动控制与自动电控方式并行，有效保证了制动效果，大大提高了车辆的安全性能。
最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于电液控制的智能控制系统，包括：
制动装置（100），所述制动装置包括：
制动缸（107）；
蓄能部分，其包括用于充液蓄能的蓄能器（104）；
制动阀（102），所述制动阀与所述蓄能器及所述制动缸连接；
用于对所述蓄能器进行充液蓄能的充液阀，所述充液阀包括第一换向阀（111）、第一单向阀（112）和第二换向阀（113），所述蓄能器与所述第一换向阀及所述第二换向阀连接，且连接在所述制动阀的入口端；
电控部分，其包括能够通电控制所述蓄能器释放压力的第一电比例减压阀（105），所述第一电比例减压阀与所述制动缸连接，所述第一电比例减压阀控制液压油流向所述制动缸以驱动所述制动缸工作，从而实现自动制动控制；以及
用于控制车辆转向的转向装置，所述转向装置包括：
液路控制机构（200），所述液路控制机构包括分别用于控制车辆前、后轮进行转向的前桥转向油缸（13）和后桥转向油缸（10）；
用于控制液压油流向所述前桥转向油缸或后桥转向油缸的第二电比例换向阀（6），在所述第二电比例换向阀与所述后桥转向油缸和所述前桥转向油缸之间分别设有第一电磁换向阀（11）和第二电磁换向阀（12），在所述第二电比例换向阀与所述第一电磁换向阀和第二电磁换向阀之间设有液压锁（7），所述液压锁仅能使液压油从所述电比例换向阀流向所述第一电磁换向阀或第二电磁换向阀；
角度测量机构（210），所述角度测量机构包括用于测量车轮的实际转向角的角度传感器（211），所述第二电比例换向阀采用闭环控制并根据所述车轮的实际转向角与目标转向角之间的关系控制液压油的流向，以控制所述前、后桥转向油缸的运动，从而实现车轮的自动转向控制。
2.根据权利要求1所述的智能控制系统，其特征在于，在所述第一电比例减压阀和所述制动阀均与所述制动缸之间连接有梭阀（106），所述梭阀选择性地接收经所述制动阀或所述第一电比例减压阀流过的液压油，以驱动所述制动缸工作。
3.根据权利要求2所述的智能控制系统，其特征在于，所述制动阀设有制动踏板（108），踩踏所述制动踏板能够切换到液压制动模式。
4.根据权利要求1所述的智能控制系统，其特征在于，在所述蓄能器与所述第一电比例减压阀之间设有第二单向阀（103）。
5.根据权利要求1所述的智能控制系统，其特征在于，所述后桥转向油缸和所述前桥转向油缸中液压油的流向分别通过所述第一电磁换向阀和所述第二电磁换向阀进行控制，从而控制所述后桥转向油缸和所述前桥转向油缸的运动方向。
6.根据权利要求1所述的智能控制系统，其特征在于，所述角度测量装置还包括与所述车轮及所述角度传感器连接的连杆件（230），所述连杆件包括与所述角度传感器连接的第一连杆（231）、与所述车轮固定连接的第二连杆（232）以及连接所述第一连杆与所述第二连杆的连接杆（233）。
7.根据权利要求6所述的智能控制系统，其特征在于，所述第一连杆两端的转轴之间的距离与所述第二连杆上两端的转轴之间的距离相等，所述连接杆两端的转轴距离与所述车轮的转轴到所述角度传感器的转轴的距离相等。
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