CN109606344B - 一种拖挂式房车电磁制动器制动故障检测警报与处理系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拖挂式房车电磁制动器制动故障检测警报与处理系统及其控制方法，包括制动器主电路和故障检测与处理控制单元；制动器主电路连接故障检测与处理控制单元；故障检测与处理控制单元包括超级电容应急制动模块、PWM信号共享应急制动模块、主电路开关控制模块和故障检测模块，故障检测模块的输入端连接主控制单元，判断出故障时发出报警并且输出紧急制动信号，主电路开关控制模块、超级电容应急制动模块和PWM信号共享应急制动模块根据故障检测模块所发出紧急制动信号相互配合实现紧急制动，本发明能够有效地提高拖挂式房车的操纵安全性以及稳定性。

Description

一种拖挂式房车电磁制动器制动故障检测警报与处理系统及 其控制方法

技术领域

本发明属于拖挂式房车故障检测与处理技术领域，尤其涉及一种拖挂式房车电磁制动器制动故障检测警报与处理系统及其控制方法。

背景技术

随着国内经济的不断发展、人民生活水平大幅提高，房车在中国体现出巨大的市场潜力，而针对房车的制动系统的设计研发也越来越受到重视。电磁制动系统在各种电磁系统中凭借其灵活的布置方式、快速的响应特性以及系统移植的通用性的优势脱颖而出，在新型拖挂式房车中被广泛采用。

由于房车的操纵性能取决于其制动系统的实际工作效果，若在房车行驶过程中，用于房车制动的某一制动器电路发生故障，就会导致房车出现侧滑等较为严重的后果。因此，在行驶过程中确保制动系统始终能够安全有效的工作具有重要的意义。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的房车制动控制的智能化水平较低的问题，本发明提供了一种拖挂式房车电磁制动器制动故障检测警报与处理系统及其控制方法，能够在实现故障报警的同时再通过超级电容应急模块与PWM信息共享模块进行相应的应急制动措施，有效避免由于房车制动系统以及制动器电路故障导致的安全问题，进一步提升了拖挂式房车的操纵安全性以及稳定性。

本发明所采用的技术方案如下：

一种拖挂式房车电磁制动器制动故障检测警报与处理系统，包括制动器主电路和故障检测与处理控制单元；所述制动器主电路包括主控制单元，所述主控制单元的输出端连接故障检测与处理控制单元；

所述故障检测与处理控制单元包括超级电容应急制动模块、PWM信号共享应急制动模块、主电路开关控制模块和故障检测模块，所述故障检测模块的输入端连接主控制单元，对主控制单元输入的信息进行判断，判断出故障时发出报警并且输出紧急制动信号，所述故障检测模块的输出端分别连接主电路开关控制模块、超级电容应急制动模块和PWM信号共享应急制动模块，所述主电路开关控制模块、超级电容应急制动模块和PWM信号共享应急制动模块根据故障检测模块所发出紧急制动信号相互配合实现紧急制动。

进一步，所述主控制单元的输入端分别连接发动机点火信号与车载陀螺仪，将发动机点火信号与车载陀螺仪信号接入主控制单元，所述主控制单元分别输出4条调制信号输出支路，对应控制4个电磁制动器的制动力大小，进行相应的制动操作；

进一步，所述故障检测模块包括4个电压比较器和故障检测控制器，每个电压比较器对应连接每条调制信号输出支路，将PWM信号输入故障检测处理器，所述故障检测处理器还接受主控制单元输出的发动机点火信号与车载陀螺仪信号；结合以上信号进行判断，输出紧急制动命令；

进一步，所述主电路开关控制模块包括4条开关电路A和主电路开关控制器，每条开关电路A对应连接调制信号输出支路与电磁制动器，每条开关电路A上设有常闭式开关，且每个常闭式开关对应设有继电器，所述主电路开关控制器输入端连接故障检测控制器，接收故障检测控制器发出的紧急制动信号，所述主电路开关控制器输出端连接开关电路A的继电器，通过继电器对常闭式开关进行控制，从而控制开关电路A的通断；

进一步，所述超级电容应急制动模块包括超级电容应急制动电路和超级电容应急制动控制器，所述超级电容应急制动电路包括分别从开关电路A上开关之后的部分引出的4条开关电路B，所述开关电路B上设有常开式开关，且每个常开式开关对应设有继电器，所述开关电路B连接超级电容，所述超级电容连接超级电容应急制动控制器的输入端，所述超级电容用于控制超级电容相关充放电参数；所述超级电容应急制动控制器的输入端还连接故障检测控制器，接收故障检测控制器发出的紧急制动信号，所述超级电容应急制动控制器输出端分别连接开关电路B的继电器，通过继电器对常开式开关进行控制；对开关电路B的通断进行控制；

进一步，所述PWM信号共享应急制动模块包括6条开关电路C和PWM信号共享应急制动控制器，所述开关电路C将4条开关电路A上开关之后的部分之间两两相连，且每条开关电路C上设有有常开式开关，且每个常开式开关对应设有继电器，所述PWM信号共享应急制动控制器的输入端连接故障检测控制器，接收故障检测控制器发出的紧急制动信号，所述PWM信号共享应急制动控制器的输出端连接开关电路C的继电器，通过继电器对常开式开关进行控制；对开关电路B的通断进行控制；

一种拖挂式房车电磁制动器制动故障检测警报与处理的控制方法，包括以下步骤：

步骤1，故障检测处理器根据输入的发动机点火信号、车载陀螺仪信号以及PWM信号，判断出故障，并输出紧急制动命令；

步骤2，主电路开关控制模块、超级电容应急制动模块和PWM信号共享应急制动模块接收紧急制动命令，实现紧急制动；具体地如下：

步骤2.1，主电路开关控制模块切断发生故障支路所在的PWM信号；

步骤2.2，超级电容应急制动模块根据超级电容的实际电量、运行状态等信息，判断超级电容制动模块是否满足运行条件，若满足条件，则超级电容应急制动控制器控制与故障支路连接的开关电路B上的继电器，使得该支路上的常开式开关闭合，超级电容放电给该故障支路的电磁制动器实现制动；若超级电容的实际电量不满足条件；则超级电容处于充电状态，无法采取制动，并将该信号传递到故障检测控制器；

步骤2.3，当超级电容应急制动模块无法采取制动时，PWM信号共享应急制动模块根据紧急制动命令，实现紧急制动；具体地：

步骤2.3.1，PWM信号共享应急制动控制器根据车载陀螺仪信号判断前车处于直线制动还是转弯制动；

步骤2.3.2，直线制动时，通过PWM信号共享应急制动控制器控制开关电路C上的电磁继电器，使得故障支路与该故障支路左/右轮所在的调制信号输出支路相连，保证拖挂式房车左右轮具有相同的制动力，避免拖挂式房车侧滑；

步骤2.3.3，转弯制动时，通过PWM信号共享应急制动控制器控制开关电路C上的电磁继电器，使得故障支路与该故障支路同侧前/后轮所在的调制信号输出支路相连，保证拖挂式房车左右轮具有相同的制动力，避免拖挂式房车侧滑；

进一步，所述故障检测处理器根据PWM信号判断故障的方法为：

步骤1.1，电压比较器1、电压比较器2、电压比较器3、电压比较器4实时将4条PWM信号传入故障检测处理器；

步骤1.2，故障检测处理器分别对4路PWM信号传入电平的持续时间进行计时，若某条PWM信号传入电平为0的持续时间超过所设定的阈值，则判断该PWM信号所在的调制信号输出支路故障；

步骤1.3，故障检测处理器通过警报装置进行报警，同时发出紧急制动信号；

本发明的有益效果：

本发明结构简单，易于在传统的房车制动结构上进行改进。本发明通过故障检测模块能够对房车制动装置电路进行安全检测，并在进行检测电路故障后，发出警报并采取应急制动方案，通过超级电容应急制动模块、PWM信号共享应急制动模块和主电路开关控制模块直接的切换，配合工作实现紧急制动，有效避免由于房车制动系统以及制动器电路故障导致的安全问题，进一步提升了拖挂式房车的操纵安全性以及稳定性，提高房车制动控制的智能化水平。

附图说明

图1是本发明的系统总框图；

图2是本发明的系统电路图；

图3是本发明的系统连接图；

图4是本发明的工作流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明为一种拖挂式房车电磁制动器制动故障检测警报与处理系统，包括制动器主电路和故障检测与处理控制单元；制动器主电路包括主控制单元，主控制单元的输出端连接故障检测与处理控制单元；

故障检测与处理控制单元包括超级电容应急制动模块、PWM信号共享应急制动模块、主电路开关控制模块和故障检测模块，故障检测模块的输入端连接主控制单元，对主控制单元输入的信息进行判断，判断出故障时发出报警并且输出紧急制动信号，故障检测模块的输出端分别连接主电路开关控制模块、超级电容应急制动模块和PWM信号共享应急制动模块，主电路开关控制模块、超级电容应急制动模块和PWM信号共享应急制动模块根据故障检测模块所发出紧急制动信号相互配合实现紧急制动。

如图2所示，主控制单元的输入端分别连接发动机点火信号与车载陀螺仪，将发动机点火信号与车载陀螺仪信号接入主控制单元，主控制单元分别输出4条调制信号输出支路PWM1、PWM2、PWM3和PWM4，对应控制4个电磁制动器的制动力大小，进行相应的制动操作。

如图2，故障检测模块包括4个电压比较器和故障检测控制器，电压比较器1、电压比较器2、电压比较器3、电压比较器4对应连接PWM1、PWM2、PWM3和PWM4，电压比较器基准信号连接至地面基准电压，将对应的PWM信号输入电压比较器后经过电压比较后进入故障检测处理器，故障检测处理器还接受主控制单元输出的发动机点火信号与车载陀螺仪信号；发动机点火用于判断车辆是否进入故障检测状态，车载陀螺仪用于PWM信号共享应急制动模块的模式切换判别，结合以上信号进行判断，输出紧急制动命令。

如图3，主电路开关控制模块包括4条开关电路A和主电路开关控制器，每条开关电路A对应连接调制信号输出支路PWM1、PWM2、PWM3和PWM4与电磁制动器，4条开关电路A上都设有常闭式开关，且每个常闭式开关对应设有继电器1、继电器2、继电器3和继电器4，主电路开关控制器输入端连接故障检测控制器，接收故障检测控制器发出的紧急制动信号，主电路开关控制器输出端连接开关电路A的继电器，通过继电器对常闭式开关进行控制，从而控制开关电路A的通断。

如图3所示，超级电容应急制动模块包括超级电容应急制动电路和超级电容应急制动控制器，所述超级电容应急制动电路包括分别从开关电路A之后的部分引出的4条开关电路B，开关电路B上设有常开式开关，且常开式开关对应设有继电器12、继电器13、继电器14和继电器15，开关电路B连接超级电容，超级电容连接。超级电容用于控制超级电容相关充放电参数；超级电容应急制动控制器的输入端分别连接超级电容和故障检测控制器，接收故障检测控制器发出的紧急制动信号，超级电容应急制动控制器输出端分别连接继电器12、继电器13、继电器14和继电器15，通过继电器对常开式开关进行控制；对开关电路B的通断进行控制。

如图3，PWM信号共享应急制动模块包括6条开关电路C和PWM信号共享应急制动控制器，开关电路C将4条开关电路A之后的部分之间两两相连，且每条开关电路C上设有有常开式开关，且每个常开式开关对应设有继电器5、6、7、8、9和10，继电器5对应的开关电路C将电磁制动器1与电磁制动器4的调制信号输出支路连接，继电器6对应的开关电路C将电磁制动器1与电磁制动器3的调制信号输出支路连接，继电器7对应的开关电路C将电磁制动器1与电磁制动器2的调制信号输出支路连接，继电器8对应的开关电路C将电磁制动器2与电磁制动器3的调制信号输出支路连接，继电器10对应的开关电路C将电磁制动器3与电磁制动器4的调制信号输出支路连接。

PWM信号共享应急制动控制器的输入端连接故障检测控制器，接收故障检测控制器发出的紧急制动信号，PWM信号共享应急制动控制器的输出端连接开关电路C的继电器，通过继电器对常开式开关进行控制；对开关电路B的通断进行控制。

如图4所示，结合具体工作过程进一步解释本发明的系统及其控制方法：

步骤1，故障检测处理器根据输入的发动机点火信号、车载陀螺仪信号以及PWM信号，判断出故障，并输出紧急制动命令；具体判断故障的过程如下：

车辆运行前检测：在每次车辆启动前，主控制单元接收发动机点火信号，判断车辆是否即将启动，故障检测与处理控制单元接收该信号，同时开始故障检测处理流程。

车辆运行过程中检测：车辆运行过程中，每次拖挂式房车根据主车运动进行相应制动运动时，主控制单元根据PWM1、PWM2、PWM3、PWM4四路信号对拖挂式房车进行制动，同时，故障检测模块获取主控制单元控制信号，开始故障检测处理流程。

电压比较器1、电压比较器2、电压比较器3、电压比较器4分别对应连接PWM1、PWM2、PWM3和PWM4信号经过电压比较后进入故障检测处理器，故障检测处理器分别对4路接口传入电平的持续时间进行计时，若传入电平为0的持续时间超过提前确定的阈值，则将出现故障的PWM支路故障信息输出，故障检测控制器通过警报装置对驾驶员进行报警；同时，故障检测控制器输出紧急制动信号到主电路开关控制模块、超级电容应急制动模块和PWM信号共享应急制动模块。

步骤2，主电路开关控制模块、超级电容应急制动模块和PWM信号共享应急制动模块接收紧急制动命令，实现紧急制动；具体地如下：

步骤2.1，主电路开关控制器接收紧急制动命令，根据判断出故障所在的PWM调制信号输出支路，主电路开关控制器控制开关电路A上的继电器(继电器1或2或3或4)，使得与继电器对应的常闭开关断开，切断发生故障支路所在的PWM信号。

步骤2.2，超级电容应急制动控制器接收紧急制动命令，根据超级电容的实际电量、运行状态等信息，判断超级电容制动模块是否满足运行条件，若满足条件，则超级电容应急制动控制器控制与故障支路连接的开关电路B上的继电器(继电器11或12或13或14)，使得发生故障支路上的常开式开关闭合，超级电容放电给该故障支路的电磁制动器实现制动；若超级电容的实际电量不满足条件；则超级电容处于充电状态，无法采取制动，并将该信号传递到故障检测控制器；

步骤2.3，当超级电容应急制动模块无法采取制动时，PWM信号共享应急制动控制器根据紧急制动命令，实现紧急制动；具体地：

步骤2.3.1，PWM信号共享应急制动控制器根据车载陀螺仪信号判断前车处于直线制动还是转弯制动；

步骤2.3.2，直线制动时，通过PWM信号共享应急制动控制器控制开关电路C上的电磁继电器，使得故障支路与该故障支路左/右轮所在的调制信号输出支路相连，保证拖挂式房车左右轮具有相同的制动力，避免拖挂式房车侧滑；

步骤2.3.3，转弯制动时，通过PWM信号共享应急制动控制器控制开关电路C上的电磁继电器，使得故障支路与该故障支路同侧前/后轮所在的调制信号输出支路相连，保证拖挂式房车左右轮具有相同的制动力，避免拖挂式房车侧滑。

如图3所示，以下以PWM1、PWM2、PWM3、PWM4支路分别控制拖挂式房车的左前轮、右前轮、左后轮、右后轮，且此时检测出PWM1支路出现故障，即左前轮无法正常制动为例进行具体说明。

情况一，若超级电容应急制动模块能够采取制动，则超级电容应急制动控制器控制继电器14工作，使继电器14对应的常开式开关闭合，超级电容放电补偿原故障的PWM1支路，根据PWM输出的实际电流，控制超级电容的输出电流，其电流大小为PWM输出口理想电流减去PWM输出口实际电流，从而达到精准应急制动。

情况二，若超级电容应急制动模块不能够采取制动，PWM信号共享应急制动模采取制动：

a)若前车处于直线制动，则应急制动应保证拖挂式房车左右轮具有相同的制动力，避免拖挂式房车侧滑。此时，主电路开关控制模块控制继电器1开始工作，继电器1对应的开关断开；继电器7开始工作，继电器7对应的开关闭合；主控制单元将正常状况下的PWM2输出调整为预先设置的应急占空比值。此时PWM2信号同时控制电磁制动器1与电磁制动器2进行拖挂式房车制动。

b)若前车处于转弯制动，则应急制动应保证拖挂式房车前后轮具有相匹配的制动力。此时，主电路开关控制模块控制继电器1开始工作，继电器1对应的开关断开；继电器6开始工作，继电器6对应的开关闭合。主控制单元将正常状况下的PWM3输出调整为预先设置的应急占空比值。此时PWM3信号同时控制电磁制动器1与电磁制动器3进行拖挂式房车制动。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种拖挂式房车电磁制动器制动故障检测警报与处理系统,其特征在于，包括制动器主电路和故障检测与处理控制单元；所述制动器主电路包括主控制单元，所述主控制单元的输出端连接故障检测与处理控制单元；

所述故障检测与处理控制单元包括超级电容应急制动模块、PWM信号共享应急制动模块、主电路开关控制模块和故障检测模块，所述故障检测模块的输入端连接主控制单元，所述故障检测模块的输出端分别连接主电路开关控制模块、超级电容应急制动模块和PWM信号共享应急制动模块，所述主电路开关控制模块、超级电容应急制动模块和PWM信号共享应急制动模块根据故障检测模块所发出紧急制动信号相互配合实现紧急制动；所述主电路开关控制模块包括4条开关电路A和主电路开关控制器，每条开关电路A对应连接调制信号输出支路与电磁制动器，每条开关电路A上设有常闭式开关，且每个常闭式开关对应设有继电器，所述主电路开关控制器输入端连接故障检测控制器，接收故障检测控制器发出的紧急制动信号，所述主电路开关控制器输出端连接开关电路A的继电器，通过继电器对常闭式开关进行控制，从而控制开关电路A的通断。

2.根据权利要求1所述的一种拖挂式房车电磁制动器制动故障检测警报与处理系统，其特征在于，所述主控制单元的输入端分别连接发动机点火信号与车载陀螺仪，将发动机点火信号与车载陀螺仪信号接入主控制单元，所述主控制单元分别输出4条调制信号输出支路，对应控制4个电磁制动器的制动力大小，进行相应的制动操作。

3.根据权利要求1所述的一种拖挂式房车电磁制动器制动故障检测警报与处理系统，其特征在于，所述故障检测模块包括4个电压比较器和故障检测控制器，每个电压比较器对应连接每条调制信号输出支路，将PWM信号输入故障检测处理器，所述故障检测处理器还接受主控制单元输出的发动机点火信号与车载陀螺仪信号；结合以上信号进行判断，输出紧急制动命令。

4.根据权利要求1所述的一种拖挂式房车电磁制动器制动故障检测警报与处理系统，其特征在于，所述超级电容应急制动模块包括超级电容应急制动电路和超级电容应急制动控制器，所述超级电容应急制动电路包括分别从开关电路A上开关之后的部分引出的4条开关电路B，所述开关电路B上设有常开式开关，且每个常开式开关对应设有继电器，所述开关电路B连接超级电容，所述超级电容连接超级电容应急制动控制器的输入端，所述超级电容用于控制超级电容相关充放电参数；所述超级电容应急制动控制器的输入端还连接故障检测控制器，接收故障检测控制器发出的紧急制动信号，所述超级电容应急制动控制器输出端分别连接开关电路B的继电器，通过继电器对常开式开关进行控制；对开关电路B的通断进行控制。

5.一种如权利要求1所述的拖挂式房车电磁制动器制动故障检测警报与处理系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，故障检测处理器根据输入的发动机点火信号、车载陀螺仪信号以及PWM信号，判断出故障，并输出紧急制动命令；

步骤2，主电路开关控制模块、超级电容应急制动模块和PWM信号共享应急制动模块接收紧急制动命令，实现紧急制动；

所述步骤2中各模块之间的处理方法为：

步骤2.1，主电路开关控制模块切断发生故障支路所在的PWM信号；

步骤2.2，超级电容应急制动模块根据超级电容的实际电量、运行状态，判断超级电容制动模块是否满足运行条件，若满足条件，则超级电容应急制动控制器控制与故障支路连接的开关电路B上的继电器，使得该支路上的常开式开关闭合，超级电容放电给该故障支路的电磁制动器实现制动；若超级电容的实际电量不满足条件；则超级电容处于充电状态，无法采取制动，并将该信号传递到故障检测控制器；

步骤2.3，当超级电容应急制动模块无法采取制动时，PWM信号共享应急制动模块根据紧急制动命令，实现紧急制动。

6.根据权利要求5所述的一种拖挂式房车电磁制动器制动故障检测警报与处理系统的控制方法，其特征在于，所述步骤2.3中PWM信号共享应急制动模块实现紧急制动的方法为：

步骤2.3.1，PWM信号共享应急制动控制器根据车载陀螺仪信号判断前车处于直线制动还是转弯制动；

步骤2.3.2，直线制动时，通过PWM信号共享应急制动控制器控制开关电路C上的电磁继电器，使得故障支路与该故障支路左/右轮所在的调制信号输出支路相连，保证拖挂式房车左右轮具有相同的制动力，避免拖挂式房车侧滑；

步骤2.3.3，转弯制动时，通过PWM信号共享应急制动控制器控制开关电路C上的电磁继电器，使得故障支路与该故障支路同侧前/后轮所在的调制信号输出支路相连，保证拖挂式房车左右轮具有相同的制动力，避免拖挂式房车侧滑。

7.根据权利要求5所述的一种拖挂式房车电磁制动器制动故障检测警报与处理系统的控制方法，其特征在于，

步骤1.1，电压比较器1、电压比较器2、电压比较器3、电压比较器4实时将4条PWM信号传入故障检测处理器；

步骤1.2，故障检测处理器分别对4路PWM信号传入电平的持续时间进行计时，若某条PWM信号传入电平为0的持续时间超过所设定的阈值，则判断该PWM信号所在的调制信号输出支路故障；

步骤1.3，故障检测处理器通过警报装置进行报警，同时发出紧急制动信号。

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