CN110606065A - 一种牵引车和挂车的无线通信控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车制动系统领域，具体涉及一种牵引车和挂车的无线通信控制系统。其包括牵引车V2V通信单元和挂车V2V通信单元，15芯电连接器，联接构件，挂车电控单元，挂车液压系统，牵引车蓄电池和挂车蓄电池，分别用于为牵引车V2V通信单元与挂车V2V通信单元、挂车电控单元和挂车液压系统供电。本发明创新性地在挂车制动系统上采用V2V无线通信技术，使得牵引车和挂车之间能够进行无线通信，当牵引车进行制动时，能够及时、智能地采取最佳制动力对挂车进行平顺制动以避免碰撞并减小颠簸。

Description

一种牵引车和挂车的无线通信控制系统

技术领域

本发明属于汽车制动系统领域，具体涉及一种牵引车和挂车的无线通信控制系统。

背景技术

近年来随着生活水平的提高，汽车变得越来越普及，经济社会的发展尤其是运输和物流行业促使汽车市场快速发展。从过去的行车实践来看，传统的惯性挂车行驶时对驾驶员的驾驶技能要求更高，也容易发生挂车与牵引车碰撞的事故。

目前挂车的主动式制动系统主要是通过传感器和机械机构等来获取牵引车的制动和倒车信号，如中国发明专利“一种主动式挂车制动系统”(申请号：201810430889.5，公开日：2018-08-17)，在牵引车制动之时，能够根据牵引车的制动信号和相对位置的检测装置信号对挂车进行制动，相比于惯性制动系统全机械的结构，此套系统更加可靠，但是也存在着传感器易损坏，安装要求较高和制动不够灵敏造成的制动过程颠簸等问题。

为减轻驾驶员的负担、减少或规避碰撞事故的发生，业界开始考虑使用V2V通信技术，以确保在复杂的道路情况下得到一个更加安全的驾驶环境，保障人员的生命财产安全。

例如中国发明专利“一种基于V2V的汽车距离控制系统及方法”(申请号：201610503238.5，公开日：2016-11-09)，所述V2V通讯单元用来接收来自前车的各种信息发送给中央处理单元，所述检测单元检测本车信息与前车信息并发送给中央处理单元，中央处理单元根据V2V通讯单元和检测单元发送过来的信息，通过事先设定的算法进行计算并将计算结果发送预警单元和汽车控制单元，预警单元和汽车控制单元根据计算结果判定是否向汽车驾驶员发出预警信息和对汽车进行控制。上述基于V2V的车辆防碰撞系统及控制方法仅限于用在独立的车与车之间，目前还没有发明专利将V2V技术应用到挂车制动上。

总之，现有技术存在的问题是：

1、上述“一种主动式挂车制动系统”上安装的位移传感器具有相对较高的故障率，且其检测时对环境要求较高，导致其制动相对不够可靠；2、位移传感器的安装要求较高。安装时要特别注意安装对中性和安装方法等，否则容易造成短路故障、使用寿命的降低等问题；3、上述“一种主动式挂车制动系统”测量的精度有限，因此制动存在一定的滞后性、相对不够灵敏的问题。因此即使可以避免牵引车与挂车碰撞，制动过程中也会有一定的颠簸。4、上述基于V2V的车辆防碰撞系统及控制方法仅限于用在独立的车与车之间，目前还没有发明专利将V2V应用到挂车制动上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种牵引车和挂车的无线通信控制系统。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种牵引车和挂车的无线通信制动系统，包括：

牵引车V2V通信单元和挂车V2V通信单元，用于牵引车与挂车之间的无线通信；

15芯电连接器，用于牵引车与挂车之间的电气连接；

联接构件，用于牵引车与挂车之间的机械连接；

挂车电控单元，用于接收牵引车V2V通信单元和15芯电连接器的信号，发出相应的指令信号给挂车液压系统执行；

挂车液压系统，用于挂车制动的执行机构；

牵引车蓄电池和挂车蓄电池，分别用于为牵引车V2V通信单元与挂车V2V通信单元、挂车电控单元和挂车液压系统供电；

所述牵引车V2V通信单元通过无线通信将牵引车的行驶信息发送到挂车V2V通信单元，所述挂车电控单元的信号输入端分别与挂车V2V通信单元和15芯电连接器的信号输出端相连，挂车电控单元的信号输出端与挂车液压系统的信号输入端相连，所述15芯电连接器的电源输出端分别与挂车液压系统和挂车蓄电池的电源输入端相连，牵引车蓄电池的电源输出端与牵引车V2V通信单元的电源输入端相连，挂车蓄电池的电源输出端分别与挂车V2V通信单元、挂车电控单元和挂车液压系统的电源输入端相连。

进一步的，所述联接构件包括挂车牵引环、连接块一、连接块二、限位弹簧和紧急制动装置；

所述连接块一一端与挂车牵引环固定连接，另一端可左右滑动地嵌套在连接块二内；

所述限位弹簧置于连接块一嵌套于连接块二内的端部与连接块二内侧的限位块之间；

所述紧急制动装置固定于连接块二顶部，引出的钢丝拉线一端与牵引车相连，另一端与挂车驻车制动拉索相连；

进一步的，所述15芯电连接器的信号输出端包括牵引车制动信号输出端和牵引车倒车信号输出端。

进一步的，所述挂车液压系统包括储液罐、电动液压泵、单向阀、高压蓄能器、减压阀、进液阀、出液阀、液压传感器和轮缸；

所述储液罐、电动液压泵、单向阀、进液阀、轮缸用管路依次串联，轮缸还与出液阀、储液罐用管路依次串联，高压蓄能器的管路与单向阀和进液阀之间的管路相通，减压阀一端接在电动液压泵的进液口，另一端接在进液阀的进液口，液压传感器置于进液阀与轮缸相连的管路之中；

所述电动液压泵、进液阀和出液阀的控制端分别与所述电控单元的信号输出端相连；

所述电动液压泵的电源输入端与所述15芯电连接器和挂车蓄电池的电源输出端相连。

一种利用上述的制动系统进行制动的方法，牵引车制动时，电控单元接收到牵引车制动信号和挂车V2V通信单元发送的牵引车加速度与速度、方向信号，驱动电动液压泵和进液阀，高压蓄能器中的高压制动液经进液阀给轮缸加压完成挂车制动；

牵引车解除制动时，电控单元接收到从挂车V2V通信单元发送的牵引车加速度、速度和方向等信号，判断是否还需要对挂车进行制动，如果还需对挂车进行制动则使进液阀和出液阀均关闭，此为保压过程；反之，电控单元驱动出液阀，轮缸里的制动液经出液阀流回储液罐从而完成卸压，挂车解除制动；

牵引车倒车时，挂车电控单元接收到牵引车倒车信号，不对挂车进行制动，直至完成倒车

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

1、制动更加可靠：V2V技术实现了牵引车与挂车之间的无线通信，挂车接收牵引车的加速度、速度和方向等行驶信息实时监控挂车是否需要进行制动；故障率比上述“一种主动式挂车制动系统”更低。显而易见，本发明使得挂车制动更加实时可靠，且其故障率相对更低，检修也更加方便。

2、安装简便：只需在挂车上加装V2V通信单元，对于安装的要求相对较低，也更加简便；

3、制动智能灵敏：由于牵引车和挂车都安装了V2V通信单元，挂车也可以和道路上的其他车辆实现行驶信息交互，所以本发明不仅可以智能、平滑地制动以减小颠簸，还可以避免在行驶过程尤其是在制动过程中挂车与道路中的其他车辆产生碰撞，因此制动过程更加智能；本发明的检测精度更高，V2V技术的实时性可以缓解原系统检测有一定滞后的问题，使得制动更加灵敏。显而易见，对于采用了V2V通信单元的挂车制动系统，其制动特性更加智能灵敏，对牵引车和挂车在道路上的安全行驶更加有保障。

4、创新性地提出在牵引车和挂车之间采用V2V无线通信技术，传递信息给控制单元来给挂车进行制动。

附图说明

图1为本发明制动系统的结构框图。

图2为图1中联接构件的结构示意图。

图3为图1中挂车液压系统的工作原理图。

附图标记说明：

11-牵引车V2V通信单元，12-挂车V2V通信单元，2-15芯电连接器，3-联接构件，4-挂车电控单元，5-挂车液压系统，6-蓄电池，31-挂车牵引环，32-连接块一，33-连接块二，34-限位弹簧，35-紧急制动装置，51-储液罐，52-电动液压泵，53-单向阀，54-高压蓄能器，55-减压阀，56-进液阀，57-出液阀，58-液压传感器，59-轮缸。

具体实施方式

如图1所示，本发明基于V2V的无线通信挂车制动系统，包括牵引车V2V通信单元11和挂车V2V通信单元12，用于牵引车与挂车之间的无线通信；15芯电连接器2，用于牵引车与挂车之间的电气连接；联接构件3，用于牵引车与挂车之间的机械连接；挂车电控单元4，用于接收15芯电连接器2和联接构件3的信号，发出相应的指令信号给挂车液压系统5执行；挂车液压系统5为挂车制动的执行机构；牵引车蓄电池61、挂车蓄电池62，用于为V2V通信单元11和V2V通信单元12、挂车电控单元4和挂车液压系统5供电。

所述牵引车V2V通信单元11和挂车V2V通信单元12通过无线通信实现通讯；所述15芯电连接器2的电源输出端分别与液压系统5和挂车蓄电池62的电源输入端相连；所述电控单元4的信号输入端与15芯电连接器2和联接构件3的信号输出端相连，电控单元4的信号输出端与液压系统5的信号输入端相连；挂车蓄电池62的电源输出端分别与V2V通信单元12、电控单元4和液压系统5的电源输入端相连。

如图2所示，

所述联接构件3包括挂车牵引环31、连接块一32、连接块二33、限位弹簧34和紧急制动装置35；

所述连接块一32一端与挂车牵引环31固定连接，另一端嵌套在连接块33内，可前后滑动；

所述限位弹簧34置于连接块一32嵌套于连接块二33内的端部与连接块二33内侧的限位块之间；

所述紧急制动装置36固定于连接块二33顶部，引出的钢丝拉线一端与牵引车相连，另一端与挂车驻车制动拉索相连；

根据《GB/T 20717-2006道路车辆牵引车与挂车之间电连接器24V15芯型》规定：15芯电连接器2的接点7为牵引车制动信号输出端，接点8为牵引车倒车信号输出端，将它们分别与挂车电控单元4的信号输入端相连。

所述15芯电连接器2的信号输出端包括牵引车制动信号输出端和牵引车倒车信号输出端。

如图3所示，

所述挂车液压系统5包括储液罐51、电动液压泵52、单向阀53、高压蓄能器54、减压阀55、进液阀56、出液阀57、液压传感器58和轮缸59；

所述储液罐51、电动液压泵52、单向阀53、进液阀56、轮缸59用管路依次串联，轮缸59还与出液阀57、储液罐51用管路依次串联，高压蓄能器54的管路与单向阀53和进液阀56之间的管路相通，减压阀55一端接在电动液压泵52的进液口，另一端接在进液阀56的进液口，液压传感器58置于进液阀56与轮缸59相连的管路之中；

所述电动液压泵52、进液阀56和出液阀57的控制端分别与所述电控单元4的信号输出端相连；

因为挂车无动力源，根据《GB/T 20717-2006道路车辆牵引车与挂车之间电连接器24V15芯型》规定：15芯电连接器2接点9为24V持续供电电源输出端，将其分别与蓄电池6和挂车液压系统5的电源输入端相连，将蓄电池6的电源输出端分别与挂车电控单元4和挂车液压系统5的电源输入端相连。行驶过程中挂车不需要制动时，15芯电连接器2给蓄电池6充电；挂车需要制动时，15芯电连接器2和蓄电池6同时给挂车液压系统5供电。

本发明一种基于V2V的无线通信挂车制动系统的工作原理如下：

牵引车制动施加，挂车电控单元4综合考虑接收到的牵引车制动信号和V2V通信单元12实时发送的牵引车加速度与速度、方向等信号，根据挂车电控单元4内部算法计算出最佳制动力，后驱动电动液压泵52和进液阀56，高压蓄能器54中的高压制动液经进液阀56给轮缸59加压完成挂车制动。

具体过程为：15芯电连接器2的牵引车制动信号输出端输出制动信号到挂车电控单元4，牵引车V2V通信单元11实时将加速度、速度等信号发送到挂车V2V通信单元12并输出到挂车电控单元4，挂车电控单元4综合考虑接收到的牵引车制动信号和挂车V2V通信单元12发送的信号，经内部预先设置好的算法计算之后得到最佳制动力并输出控制信号给电动液压泵52和进液阀56，使进液阀56处于“开”状态，高压蓄能器54中的高压制动液经进液阀56流入制动轮缸59，推动制动蹄或制动钳进行制动，此为加压过程。

牵引车制动解除，挂车电控单元4接收到牵引车解除制动信号，根据V2V通信单元11、12实时发送的加速度等信号，通过内部算法计算并判断是否还需要对挂车进行制动，如果还需对挂车进行制动则使进液阀56和出液阀57均关闭，此为保压过程；反之，电控单元4驱动出液阀57，轮缸59里的制动液经出液阀57流回储液罐51从而完成卸压，挂车解除制动。

具体过程为：牵引车V2V通信单元11实时发送牵引车加速度与速度、方向等信号给挂车V2V通信单元12，挂车电控单元4接收到牵引车解除制动信号和挂车V2V通信单元12的信号后判断是否还需要对挂车进行制动，如果还需对挂车进行制动则使进液阀56恢复“闭”状态，此为保压过程；反之，电控单元4输出信号给进液阀56、出液阀57和电动液压泵52，使出液阀57处于“开”状态，进液阀处于“闭”状态，电动液压泵52停止工作，轮缸59里的制动液经出液阀57流回储液罐51，此为卸压过程。

牵引车倒车，挂车电控单元4接收到牵引车倒车信号和V2V通信单元11、12实时发送的速度方向信号，不对挂车进行制动，直至完成倒车。具体过程为：牵引车V2V通信单元11实时发送牵引车速度方向信号给挂车V2V通信单元12，挂车V2V通信单元输出牵引车速度方向信号，同时15芯电连接器2也输出牵引车信号，挂车电控单元4接收到这两个信号后不会对挂车发出制动指令，直至完成倒车。

本发明创新性地在挂车制动系统上采用V2V无线通信技术，使得牵引车和挂车之间能够进行无线通信，当牵引车进行制动时，能够及时、智能地采取最佳制动力对挂车进行平顺制动以避免碰撞并减小颠簸。相较于采用位移传感器的主动式制动系统，本发明故障率相对更低，更可靠；对于安装的要求也更少；且能实时共享牵引车与挂车的行驶信息，减少了滞后，使得制动更加智能、灵敏，对驾驶员的驾驶技术要求更小。本发明采用V2V无线通信技术和电子控制，相比较之前的主动式制动系统，制动更加可靠、安装更加简便且更加智能灵敏。

Claims (5)

1.一种牵引车和挂车的无线通信制动系统，其特征在于，包括：

牵引车V2V通信单元(11)和挂车V2V通信单元(12)，用于牵引车与挂车之间的无线通信；

15芯电连接器(2)，用于牵引车与挂车之间的电气连接；

联接构件(3)，用于牵引车与挂车之间的机械连接；

挂车电控单元(4)，用于接收牵引车V2V通信单元(11)和15芯电连接器(2)的信号，发出相应的指令信号给挂车液压系统(5)执行；

挂车液压系统(5)，用于挂车制动的执行机构；

牵引车蓄电池(61)和挂车蓄电池(62)，分别用于为牵引车V2V通信单元(11)与挂车V2V通信单元(12)、挂车电控单元(4)和挂车液压系统(5)供电；

所述牵引车V2V通信单元(11)通过无线通信将牵引车的行驶信息发送到挂车V2V通信单元(12)，所述挂车电控单元(4)的信号输入端分别与挂车V2V通信单元(12)和15芯电连接器(2)的信号输出端相连，挂车电控单元(4)的信号输出端与挂车液压系统(5)的信号输入端相连，所述15芯电连接器(2)的电源输出端分别与挂车液压系统(5)和挂车蓄电池(62)的电源输入端相连，牵引车蓄电池(61)的电源输出端与牵引车V2V通信单元(11)的电源输入端相连，挂车蓄电池(62)的电源输出端分别与挂车V2V通信单元(12)、挂车电控单元(4)和挂车液压系统(5)的电源输入端相连。

2.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于：

所述联接构件(3)包括挂车牵引环(31)、连接块一(32)、连接块二(33)、限位弹簧(34)和紧急制动装置(35)；

所述连接块一(32)一端与挂车牵引环(31)固定连接，另一端可左右滑动地嵌套在连接块二(33)内；

所述限位弹簧(34)置于连接块一(32)嵌套于连接块二(33)内的端部与连接块二(33)内侧的限位块之间；

所述紧急制动装置(35)固定于连接块二(33)顶部，引出的钢丝拉线一端与牵引车相连，另一端与挂车驻车制动拉索相连；

3.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于：所述15芯电连接器(2)的信号输出端包括牵引车制动信号输出端和牵引车倒车信号输出端。

4.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于：

所述挂车液压系统(5)包括储液罐(51)、电动液压泵(52)、单向阀(53)、高压蓄能器(54)、减压阀(55)、进液阀(56)、出液阀(57)、液压传感器(58)和轮缸(59)；

所述储液罐(51)、电动液压泵(52)、单向阀(53)、进液阀(56)、轮缸(59)用管路依次串联，轮缸(59)还与出液阀(57)、储液罐(51)用管路依次串联，高压蓄能器(54)的管路与单向阀(53)和进液阀(56)之间的管路相通，减压阀(55)一端接在电动液压泵(52)的进液口，另一端接在进液阀(56)的进液口，液压传感器(58)置于进液阀(56)与轮缸(59)相连的管路之中；

所述电动液压泵(52)、进液阀(56)和出液阀(57)的控制端分别与所述电控单元(4)的信号输出端相连；

所述电动液压泵(52)的电源输入端与所述15芯电连接器(1)和挂车蓄电池(62)的电源输出端相连。

5.一种利用权利要求1-4任一项所述的制动系统进行制动的方法，其特征在于：

牵引车制动时，电控单元(4)接收到牵引车制动信号和挂车V2V通信单元(12)发送的牵引车加速度与速度、方向信号，驱动电动液压泵(52)和进液阀(56)，高压蓄能器(54)中的高压制动液经进液阀(56)给轮缸(59)加压完成挂车制动；

牵引车解除制动时，电控单元(4)接收到从挂车V2V通信单元(12)发送的牵引车加速度、速度和方向等信号，判断是否还需要对挂车进行制动，如果还需对挂车进行制动则使进液阀(56)和出液阀(57)均关闭，此为保压过程；反之，电控单元(4)驱动出液阀(57)，轮缸(59)里的制动液经出液阀(57)流回储液罐(51)从而完成卸压，挂车解除制动；

牵引车倒车时，挂车电控单元(4)接收到牵引车倒车信号，不对挂车进行制动，直至完成倒车。