CN110641431A - 一种商用车的电子制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种商用车的电子制动系统，所述商用车采用气压制动系统，所述电子制动系统包括ABS模块，用于在紧急制动时防止车轮在制动时抱死；缓速模块，用于在一般制动时降低车轮制动器的磨损程度，在所述ABS模块工作时，所述缓速模块关闭；EBS模块，用于控制所述气压制动系统；数据采集处理模块，用于连续采集和处理所述气压制动系统的制动信号，并将处理后的所述制动信号输出至所述ABS模块、EBS模块和缓速模块。本发明能够使前后轴的相对滑移接近于零，使所有车轮的制动同步。

Description

一种商用车的电子制动系统

技术领域

本发明涉及汽车安全技术领域，具体涉及一种商用车的电子制动系统。

背景技术

电子制动系统是车辆安全系统的重要组成部分，它将电子控制与传统的制动系统结合，采用电控气的制动方式，解决了机械制动响应时间长的问题，同时又提高了制动的舒适性。

然而，目前现有的电子制动系统中，在制动时往往会发生后轴和前轴之间发生相对滑移，导致制动效果不佳。即，现有的电子制动系统难以对制动力进行分配，使后轴和前轴之间的滑移差异接近于零。

发明内容

针对上述技术问题，本发明旨在提供一种商用车的电子制动系统，解决了制动力分配不均的技术问题，能够合理分配后轴和前轴之间的制动力，使后轴和前轴之间的相对滑移为零。为解决上述技术问题，本发明实施例采用以下技术方案来实现：

一种商用车的电子制动系统，所述商用车采用气压制动系统，所述电子制动系统包括：数据采集处理模块、ABS模块、缓速模块和EBS模块；

所述数据采集模块分别与所述ABS模块、缓速模块和EBS模块通信连接；

所述EBS模块分别与所述ABS模块、缓速模块通信连接；所述数据采集处理模块，用于在气压制动系统中的踏板有信号输入时，实时采集所述气压制动系统的制动信号并进行处理，并将处理后的制动信号发送至所述EBS模块；

所述EBS模块，用于根据处理后的制动信号，判断制动方式是一般制动还是紧急制动，若判断结果是紧急制动，则驱动所述ABS模块启动，若判断结果是一般制动，则驱动所述缓速模块启动；所述EBS模块还用于调控气压制动系统的前轴和后轴的制动力矩；

所述ABS模块，用于在紧急制动时控制各处车轮的实际制动压力，防止车轮在制动时抱死；

所述缓速模块，用于在一般制动时控制气压制动系统中的缓速器和制动器对车轮的实际制动压力。

与所述数据采集处理模块通讯相连的ABS模块，用于在紧急制动时控制各处车轮的实际制动压力，防止车轮在制动时抱死；

与所述数据采集处理模块通讯相连的缓速模块，用于在一般制动时控制气压制动系统中的缓速器和制动器对车轮的实际制动压力；

EBS模块，所述EBS模块与所述数据采集处理模块、ABS模块和缓速模块通讯相连；所述EBS模块用于启动所述ABS模块或缓速模块，并调控气压制动系统的前轴和后轴的制动力矩。

有益地或示例性地，所述数据采集处理模块，还用于在气压制动系统中的踏板无信号输入时，向所述EBS模块、ABS模块和缓速模块发出第三控制指令以使所述EBS模块、ABS模块和缓速模块停止工作。

有益地或示例性地，所述数据采集处理模块处理后的制动信号包括商用车各个车轮的轮速信号、实际压力信号、期望压力信号、实际横摆角度信号、期望横摆角度信号，以及商用车缓速器冷却液的温度信号；

其中，所述期望横摆角度信号由商用车的方向盘转角计算得出；所述期望压力信号由商用车的踏板位移计算得出。

有益地或示例性地，所述EBS模块包括制动力分配子模块和判断子模块，所述EBS模块的工作过程如下：

A1：所述制动力分配子模块接收所述期望压力信号和实际压力信号，并根据两者的差值计算气压制动系统中前、后轴所需的制动力矩，生成前轴制动力矩信号和后轴制动力矩信号；

A2：所述制动力分配子模块根据生成的前轴制动力矩信号和后轴制动力矩信号，通过调整电磁阀的开度调控气压制动系统中的前轴制动力矩和后轴制动力矩；

A3：所述判断子模块接收期望压力信号并判断所述期望压力信号是否大于预设的紧急制动阈值，若大于预设的紧急制动阈值，则为一般制动，此时发送第一控制指令至ABS模块，驱动所述ABS模块启动；反之，则为紧急制动，此时发送第二控制指令至缓速模块，驱动缓速模块启动；

A4：若所述判断子模块发出第一控制指令，则所述制动力分配子模块向所述 ABS模块发送前轴制动力矩信号和后轴制动力矩信号；若所述判断子模块发出第二控制指令，则所述制动力分配子模块向所述缓速模块发送后轴制动力矩信号。

有益地或示例性地，其中，所述后轴制动力矩和前轴制动力矩之比D满足如下条件：

D-E≤F；

式中：D的计算公式为D＝a+b*z，a为前后轴的静态载荷的比，由静止时的实际压力信号计算得出；b为制动时前后轴载荷的转移率，由制动时的实际压力信号与前后轴的静态载荷的比计算得出；z为加速度，由轮速信号计算得出；

E为实际制动力分配比值，等于实际前轴制动力矩和实际后轴制动力矩的比，由实际压力信号计算得出；

F为阈值；当D-E＞F时，表明实际制动力分配比值E未达到最优分配极限，制动力分配子模块控制所述气压制动系统中的电磁阀的开度，增大E值。

有益地或示例性地，所述缓速模块预存有预设的安全温度阈值和缓速器信息，所述缓速模块的工作过程如下：

B1：所述缓速模块接收所述温度信号，并判断所述温度信号是否大于预设的安全温度阈值，若大于预设的安全温度阈值，则缓速模块停止工作，反之，继续下一步；

B2：根据所述缓速器信息，得出所述缓速器能够提供的最大制动力矩；

B3：接收制动力分配子模块发出的后轴制动力矩信号，判断所述后轴制动力矩信号是否大于缓速器能够提供的最大制动力矩，若大于缓速器能够提供的最大制动力矩，则发出缓速器信号和制动器信号控制缓速器和制动器完成制动；反之，则发出缓速器信号控制所述缓速器完成制动；

有益地或示例性地，所述ABS模块包括单通道控制子模块和双通道控制子模块；所述ABS模块的工作过程如下：

C1：接收数据采集处理模块发出的所述轮速信号、实际压力信号；

C2：接收制动力分配子模块发出的后轴制动力矩信号和前轴制动力矩信号；

C3：根据所接收的信号，计算各个车轮的滑移率；

C4：根据各个车轮的滑移率，对每个车轮处的电磁阀发出电磁阀信号，调节各个车轮的电磁阀开度，进而调节各个车轮的实际制动压力；

其中，所述单通道控制子模块用于计算两个前轮的滑移率，并发出两个前轮的电磁阀信号；所述双通道控制子模块用于计算两个后轮的滑移率，并发出两个后轮的电磁阀信号。

有益地或示例性地，所述EBS模块还包括横摆子模块，所述横摆子模块接收并根据期望横摆角度信号和实际横摆角度信号，发送控制信号至气压制动系统中的横摆力矩控制器，所述横摆力矩控制器调整实际横摆角度。

本发明的各种实施方式具有以下有益效果为：

1、本发明用于调整制动器实际压力的期望压力信号由踏板位移转换得出，因此无论实际轴荷的大小，只要是相同的踏板位移行程，车辆的减速度将相同；这样的设置，当制动器的摩擦片潮湿时，本发明的电子制动系统将增加制动压力，指导满足制动需求。因此，车辆无需额外安装感载阀。

2、本发明设置制动力分配子模块，能够使前后轴的相对滑移接近于零，使所有车轮的制动同步。

3、在一般制动时，缓速模块根据制动器的磨损信号来调整，对于制动器磨损较多的车轮相应的减少制动压力，对于制动器磨损较少的车轮相应的增加制动压力，在保证能够达到最大制动力矩的同时，有效降低制动器的磨损速度，延长了制动器的使用寿命。

4、本发明设置缓速模块，最大化的利用无磨损制动的缓速器制动，减少制动器的磨损，使制动车轮尽可能保持冷态。

5、本发明还设置有ABS模块，计算并调整滑移率，实现车轮防抱死。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明一实施例的电子制动系统个模块的通讯连接关系图；

图2是本发明一实施例的气压制动系统中各部件的结构及其与电子制动系统的连接关系图；

图3是本发明一实施例的缓速模块流程图；

图4是本发明一实施例的ABS模块流程图；

图5是本发明一实施例的ECU模块流程图；

图6是本发明一实施例的电子制动系统总体流程图。

具体实施方式

下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步描述。

如图1-图6所示，一种商用车的电子制动系统，商用车采用气压制动系统，其特征是，电子制动系统包括：数据采集处理模块、ABS模块、缓速模块和EBS 模块；

数据采集模块分别与ABS模块、缓速模块和EBS模块通信连接；

EBS模块分别与ABS模块、缓速模块通信连接；数据采集处理模块，用于在气压制动系统中的踏板有信号输入时，实时采集气压制动系统的制动信号并进行处理，并将处理后的制动信号发送至EBS模块；

EBS模块，用于根据处理后的制动信号，判断制动方式是一般制动还是紧急制动，若判断结果是紧急制动，则驱动ABS模块启动，若判断结果是一般制动，则驱动缓速模块启动；EBS模块还用于调控气压制动系统的前轴和后轴的制动力矩；

ABS模块，用于在紧急制动时控制各处车轮的实际制动压力，防止车轮在制动时抱死；

缓速模块，用于在一般制动时控制气压制动系统中的缓速器和制动器对车轮的实际制动压力。

与数据采集处理模块通讯相连的ABS模块，用于在紧急制动时控制各处车轮的实际制动压力，防止车轮在制动时抱死；

与数据采集处理模块通讯相连的缓速模块，用于在一般制动时控制气压制动系统中的缓速器和制动器对车轮的实际制动压力；

EBS模块，EBS模块与数据采集处理模块、ABS模块和缓速模块通讯相连； EBS模块用于启动ABS模块或缓速模块，并调控气压制动系统的前轴和后轴的制动力矩。

其中，气压制动系统包括制动踏板、测得制动踏板信号的制动信号传感器、备压阀、作为ABS模块执行器的电磁阀、设于电磁阀与电子制动系统之间的比例继动阀、后轴上的桥控调节器、四个车轮以及车轮上的轮速传感器、压力传感器与磨损传感器。其具体的连接关系如图2所示。

在一种实施方式中，气压制动系统还包括电子稳定控制模块，实现拓展电子稳定性功能。

根据本发明的一个优选实施例，数据采集处理模块，还用于在气压制动系统中的踏板无信号输入时，向EBS模块、ABS模块和缓速模块发出第三控制指令以使EBS模块、ABS模块和缓速模块停止工作。

根据本发明的一个优先实施例，数据采集处理模块处理后的制动信号包括商用车各个车轮的轮速信号、实际压力信号、期望压力信号、实际横摆角度信号、期望横摆角度信号，以及商用车缓速器冷却液的温度信号；

其中，期望横摆角度信号由商用车的方向盘转角计算得出；期望压力信号由商用车的踏板位移计算得出。

根据本发明的一优选实施例，EBS模块包括制动力分配子模块和判断子模块， EBS模块的工作过程如下：

A1：制动力分配子模块接收期望压力信号和实际压力信号，并根据两者的差值计算气压制动系统中前、后轴所需的制动力矩，生成前轴制动力矩信号和后轴制动力矩信号；

A2：制动力分配子模块根据生成的前轴制动力矩信号和后轴制动力矩信号，通过调整电磁阀开度调控气压制动系统中的前轴制动力矩和后轴制动力矩；

A3：判断子模块接收期望压力信号并判断期望压力信号是否大于预设的紧急制动阈值，若大于预设的紧急制动阈值，则为一般制动，此时发送第一控制指令至ABS模块，驱动ABS模块启动；反之，则为紧急制动，此时发送第二控制指令至缓速模块，驱动缓速模块启动；

A4：若判断子模块发出第一控制指令，则制动力分配子模块向ABS模块发送前轴制动力矩信号和后轴制动力矩信号；若判断子模块发出第二控制指令，则制动力分配子模块向缓速模块发送后轴制动力矩信号。

本优选实施例，将制动状态分为一般制动状态与紧急制动状态，在不同的制动状态下启动不同的模块，能够有效地针对不同制动状态作出不同的制动方法。

根据本发明的一个优选实施例，如图5所示，制动力分配子模块通过向气压制动系统中的前轴和后轴输入前轴制动力矩和后轴制动力矩，调控前轴和后轴的实际制动力分配比值。

其中，后轴制动力矩和前轴制动力矩之比D满足如下条件：

D-E≤F；

式中：D的计算公式为D＝a+b*z，a为前后轴的静态载荷的比，由静止时的实际压力信号计算得出；b为制动时前后轴载荷的转移率，由制动时的实际压力信号与前后轴的静态载荷的比计算得出；z为加速度，由轮速信号计算得出；

E为实际制动力分配比值，等于实际前轴制动力矩和实际后轴制动力矩的比，由实际压力信号计算得出；

F为阈值；当D-E＞F时，表明实际制动力分配比值E未达到最优分配极限，制动力分配子模块控制气压制动系统中的电磁阀开度，增大E值。

其中，阈值F优选为0。

制动力分配子模块通过向气压制动系统中的前轴和后轴输入前轴制动力矩和后轴制动力矩，调控前轴和后轴的实际制动力分配比值。

对于采用气压制动系统的商用车来说，首先利用制动力分配子模块对前后轴的制动力矩进行分配，确定一个最优的制动力分配值，即后轴制动力矩和前轴制动力矩之比A，保证制动时前后轴的车轮能够充分利用的地面提供的制动力，再由ABS模块控制电磁阀来完成对每个车轮防抱死的压力微小调节。

根据本发明的一个优选实施例，如图3所示，缓速模块预存有预设的安全温度阈值和缓速器信息，缓速模块的工作过程如下：

B1：缓速模块接收温度信号，并判断温度信号是否大于预设的安全温度阈值，若大于预设的安全温度阈值，则缓速模块停止工作，反之，继续下一步；

B2：根据缓速器信息，得出缓速器能够提供的最大制动力矩；

B3：接收制动力分配子模块发出的后轴制动力矩信号，判断后轴制动力矩信号是否大于缓速器能够提供的最大制动力矩，若大于缓速器能够提供的最大制动力矩，则发出缓速器信号和制动器信号控制缓速器和制动器完成制动；反之，则发出缓速器信号控制缓速器完成制动。

缓速器制动是辅助电子制动系统工作的一个组成部分，它能够减轻车轮制动器的磨损，是电子制动系统中一个重要的制动部件。缓速器制动只对驱动轮起作用，因此它必须对由制动力分配子模块分给后轴的制动力矩作出判断，并结合当前ABS模块的工作状态，运用逻辑门限值控制进行相应的控制。

根据本发明的一个优选实施例，如图4所示，ABS模块包括单通道控制子模块和双通道控制子模块；ABS模块的工作过程如下：

C1：接收数据采集处理模块发出的轮速信号、实际压力信号；

C2：接收制动力分配子模块发出的后轴制动力矩信号和前轴制动力矩信号；

C3：根据所接收的信号，计算各个车轮的滑移率；

C4：根据各个车轮的滑移率，对每个车轮处的电磁阀发出电磁阀信号，调节各个车轮的电磁阀开度，进而调节各个车轮的实际制动压力；

其中，单通道控制子模块用于计算两个前轮的滑移率，并发出两个前轮的电磁阀信号；双通道控制子模块用于计算两个后轮的滑移率，并发出两个后轮的电磁阀信号。

当制动踏板被踩下时，数据采集处理模块将踏板位移信号转换为期望压力信号，由单通道控制子模块接收，当气压制动系统中的气压传感器测得的实际压力信号与期望压力信号不符时，单通道控制子模块对电磁阀进行闭环调节，直至期望压力信号与实际压力信号相符。

双通道控制子模块与单通道控制子模块作用过程类似，与其不同之处在于：由于该模块内部有自己的控制逻辑，可以对轮速信号进行判断，并根据控制逻辑调整电磁阀的开关，防止车轮抱死。

根据本发明的一个优选实施例，如图5所示，EBS模块还包括横摆子模块，横摆子模块接收并根据期望横摆角度信号和实际横摆角度信号，发送控制信号至气压制动系统中的横摆力矩控制器，所述横摆力矩控制器调整实际横摆角度。

横摆力矩控制器能够调整各个车轮的制动力，通过实时调节各个车轮上的制动力从而使汽车产生绕质心的横摆力矩来控制汽车旋转，产生横摆运动。

具体地：当判定车辆转向不足时，制动汽车的内后轮；车辆转向过度时，制动汽车的前外轮，考虑到制动车轮会对车速有大影响从而影响驾驶体验，一般对汽车的对角车轮进行制动从而产生附加横摆力矩。

在电子制动系统中，设置横摆子模块，能够抑制汽车过度和不足转向的趋势，从而提高汽车操纵稳定性。

横摆子模块的启动条件是存在如下信号输入：驾驶员的方向盘转角输入，驾驶员的制动踏板信号输入。横摆子模块首先对驾驶员转向意图进行判断,并与汽车实际的横摆角速度进行比较,如果两者之差超过某个门限值,就通过制动力产生横摆力矩,使实际的横摆角速度与驾驶员期望的横摆角速度一致,这样就极大的减少过多转向和过大的不足转向发生的可能。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种商用车的电子制动系统，所述商用车采用气压制动系统，其特征是，所述电子制动系统包括：数据采集处理模块、ABS模块、缓速模块和EBS模块；

所述数据采集模块分别与所述ABS模块、缓速模块和EBS模块通信连接；

所述EBS模块分别与所述ABS模块、缓速模块通信连接；所述数据采集处理模块，用于在气压制动系统中的踏板有信号输入时，实时采集所述气压制动系统的制动信号并进行处理，并将处理后的制动信号发送至所述EBS模块；

所述EBS模块，用于根据处理后的制动信号，判断制动方式是一般制动还是紧急制动，若判断结果是紧急制动，则驱动所述ABS模块启动，若判断结果是一般制动，则驱动所述缓速模块启动；所述EBS模块还用于调控气压制动系统的前轴和后轴的制动力矩；

所述ABS模块，用于在紧急制动时控制各处车轮的实际制动压力，防止车轮在制动时抱死；

所述缓速模块，用于在一般制动时控制气压制动系统中的缓速器和制动器对车轮的实际制动压力。

与所述数据采集处理模块通讯相连的ABS模块，用于在紧急制动时控制各处车轮的实际制动压力，防止车轮在制动时抱死；

与所述数据采集处理模块通讯相连的缓速模块，用于在一般制动时控制气压制动系统中的缓速器和制动器对车轮的实际制动压力；

EBS模块，所述EBS模块与所述数据采集处理模块、ABS模块和缓速模块通讯相连；所述EBS模块用于启动所述ABS模块或缓速模块，并调控气压制动系统的前轴和后轴的制动力矩。

2.根据权利要求1所述的一种商用车的电子制动系统，其特征是，所述数据采集处理模块，还用于在气压制动系统中的踏板无信号输入时，向所述EBS模块、ABS模块和缓速模块发出第三控制指令以使所述EBS模块、ABS模块和缓速模块停止工作。

3.根据权利要求1所述的一种商用车的电子制动系统，其特征是，所述数据采集处理模块处理后的制动信号包括商用车各个车轮的轮速信号、实际压力信号、期望压力信号、实际横摆角度信号、期望横摆角度信号，以及商用车缓速器冷却液的温度信号；

其中，所述期望横摆角度信号由商用车的方向盘转角计算得出；所述期望压力信号由商用车的踏板位移计算得出。

4.根据权利要求3所述的一种商用车的电子制动系统，其特征是，所述EBS模块包括制动力分配子模块和判断子模块，所述EBS模块的工作过程如下：

A1：所述制动力分配子模块接收所述期望压力信号和实际压力信号，并根据两者的差值计算气压制动系统中前、后轴所需的制动力矩，生成前轴制动力矩信号和后轴制动力矩信号；

A2：所述制动力分配子模块根据生成的前轴制动力矩信号和后轴制动力矩信号，通过调整电磁阀的开度调控气压制动系统中的前轴制动力矩和后轴制动力矩；

A3：所述判断子模块接收期望压力信号并判断所述期望压力信号是否大于预设的紧急制动阈值，若大于预设的紧急制动阈值，则为一般制动，此时发送第一控制指令至ABS模块，驱动所述ABS模块启动；反之，则为紧急制动，此时发送第二控制指令至缓速模块，驱动缓速模块启动；

A4：若所述判断子模块发出第一控制指令，则所述制动力分配子模块向所述ABS模块发送前轴制动力矩信号和后轴制动力矩信号；若所述判断子模块发出第二控制指令，则所述制动力分配子模块向所述缓速模块发送后轴制动力矩信号。

5.根据权利要求3所述的一种商用车的电子制动系统，其特征是，其中，所述后轴制动力矩和前轴制动力矩之比D满足如下条件：

D-E≤F；

式中：D的计算公式为D＝a+b*z，a为前后轴的静态载荷的比，由静止时的实际压力信号计算得出；b为制动时前后轴载荷的转移率，由制动时的实际压力信号与前后轴的静态载荷的比计算得出；z为加速度，由轮速信号计算得出；

E为实际制动力分配比值，等于实际前轴制动力矩和实际后轴制动力矩的比，由实际压力信号计算得出；

F为阈值；当D-E＞F时，表明实际制动力分配比值E未达到最优分配极限，制动力分配子模块控制所述气压制动系统中的电磁阀的开度，增大E值。

6.根据权利要求3所述的一种商用车的电子制动系统，其特征是，所述缓速模块预存有预设的安全温度阈值和缓速器信息，所述缓速模块的工作过程如下：

B1：所述缓速模块接收所述温度信号，并判断所述温度信号是否大于预设的安全温度阈值，若大于预设的安全温度阈值，则缓速模块停止工作，反之，继续下一步；

B2：根据所述缓速器信息，得出所述缓速器能够提供的最大制动力矩；

B3：接收制动力分配子模块发出的后轴制动力矩信号，判断所述后轴制动力矩信号是否大于缓速器能够提供的最大制动力矩，若大于缓速器能够提供的最大制动力矩，则发出缓速器信号和制动器信号控制缓速器和制动器完成制动；反之，则发出缓速器信号控制所述缓速器完成制动。

7.根据权利要求3所述的一种商用车的电子制动系统，其特征是，所述ABS模块包括单通道控制子模块和双通道控制子模块；所述ABS模块的工作过程如下：

C1：接收数据采集处理模块发出的所述轮速信号、实际压力信号；

C2：接收制动力分配子模块发出的后轴制动力矩信号和前轴制动力矩信号；

C3：根据所接收的信号，计算各个车轮的滑移率；

C4：根据各个车轮的滑移率，对每个车轮处的电磁阀发出电磁阀信号，调节各个车轮的电磁阀开度，进而调节各个车轮的实际制动压力；

其中，所述单通道控制子模块用于计算两个前轮的滑移率，并发出两个前轮的电磁阀信号；所述双通道控制子模块用于计算两个后轮的滑移率，并发出两个后轮的电磁阀信号。

8.根据权利要求3所述的一种商用车的电子制动系统，其特征是，所述EBS模块还包括横摆子模块，所述横摆子模块接收并根据期望横摆角度信号和实际横摆角度信号，发送控制信号至气压制动系统中的横摆力矩控制器，所述横摆力矩控制器调整实际横摆角度。

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