CN110696792A - 应用于拖挂房车的刹车控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用于拖挂房车的刹车控制方法及系统，所述方法包括步骤：检测主车的加速度及是否给出制动信号；以及在主车给出制动信号时，根据主车的加速度大小，调整房车的制动力，使得房车的制动力与主车的制动力保持呈正变关系。本发明方法及系统，可以实现房车的制动力与主车的制动力呈正变关系，进而可以防止房车侧滑或翻转，保障房车安全稳定行驶。

Description

应用于拖挂房车的刹车控制方法及系统

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种应用于拖挂房车的刹车控制方法及系统。

背景技术

拖挂式房车凭借其灵活的布置方式、齐备的家居生活配置以及和主车之间的分离便捷性，在欧美市场得到广泛的欢迎，随着国内经济的不断发展、人民生活水平大幅提高，房车将在中国体现出巨大的市场潜力。对于拖挂式房车的刹车系统，目前除了小型拖车仍采用机械式刹车外，一般拖挂房车大都采用惯性刹车和同步电磁刹车。惯性刹车无法实时根据主车制动减速度进行同步实时调整房车制动，因此，对于舒适性、安全性要求较高的中大型房车，则通常采取同步电磁制动刹车系统来实时跟踪主车制动减速度，使主车、房车达到同步制动，以提高拖挂式房车的整体安全、舒适性。然而目前电磁制动的控制方式仅能实现时间同步，而不能实现制动力同步，即是说，只要检测到主车刹车后，不管主车的刹车力度是大或是小，房车均是按照一定的(通常是最大)制动力制动，这样尤其是在雨雪天容易出现抱死现象，导致房车侧滑或翻转。

发明内容

本发明的目的在于改善现有技术中所存在的上述不足，提供一种应用于拖挂房车的刹车控制方法及系统。

为了实现上述发明目的，本发明解决的第一个问题是，如何防止房车侧滑的问题，为此，本发明实施例提供了以下技术方案：

一种应用于拖挂房车的刹车控制方法，包括以下步骤：

检测主车的纵向加速度及是否给出制动信号；以及

在主车给出制动信号时，根据主车的纵向加速度大小，调整房车的制动力，使得房车的制动力与主车的制动力呈正变关系。

上述方案中，通过检测主车的加速度大小，在制动时根据主车的加速度大小调整房车的制动力，即根据主车的制动力调整房车的制动力，实现主车与房车的制动力呈正变关系，甚至保持一致，即可避免因前后车制动力不一致导致的后车侧滑情况。

本发明要解决的第二个问题是，如何防止房车持续左右摆动的问题，为此，本发明实施例提供了如下方案：

检测房车的横向加速度；

根据检测到的房车横向加速度，判断房车是否发生非正常左右摆动，如果是，则持续输出电流给安装于房车车轮的电磁制动器以实现房车制动，直到设定的制动时间；

循环执行上述两个步骤，直到房车停止非正常左右摆动。

上述方案中，通过持续给电磁制动器施加电流，可以实现房车快速制动，使房车与主车保持一条直线行驶。持续施加电流过程中，通过施加电流一段时间后再次判断房车是否继续左右摆动，如继续摆动则继续施加电流，若不摆动则停止制动，如此方式可以减少检测房车姿态信息的时间，且能保障防止房车持续左右摆动的效果。电磁制动器包括电磁线圈，通过直接给电磁线圈施加电流的方式实现制动，相比于电流控制电机，电机转化为机械能拉动刹车线，通过刹车线来制动的方式，可以大大加快制动时间，实现快速制动。

本发明要解决的第三个问题是，如何防止房车溜车，为此，本发明实施例提供了以下方案：

检测房车的纵向加速度；

根据检测到的房车的纵向加速度信息，判断房车是否发生溜车，如果是，则输出第二电流给安装于房车车轮的电磁制动器以实现房车制动。

上述方案中，当检测出房车在溜车时，即输出设定大小的电流给电磁制动器，即可实现快速制动，防止房车继续溜车，保障行车安全。

另一方面，本发明实施例提供了一种应用于拖挂房车的控制系统，包括：

姿态信息检测单元，用于检测主车的纵向加速度，并输出给制动单元；

制动信号检测单元，用于检测主机是否给出制动信号，并输出给制动单元；

制动单元，用于在主车给出制动信号时，根据主车的纵向加速度大小，调整房车的制动力，使得房车的制动力与主车的制动力呈正变关系。

其中，所述制动单元包括：微控制器，用于接收主车的纵向加速度信息和是否给出制动信号的信息，以及在主车给出制动信号时，根据主车的纵向加速度大小，输出相应占空比的PWM信号给电磁刹车驱动电路；所述电磁刹车驱动电路，用于接收微控制器输出的PWM信号，输出相应大小的电流给电磁制动器；所述电磁制动器，安装于房车车轮，用于接收电磁刹车驱动电路输出的电流，产生相应大小的制动力；电压转换电路，用于为微控制器、电磁刹车驱动电路及电磁制动器提供电能。

本发明要解决的第四个问题是，如何防止因制动单元故障而导致需要制动时不能正常制动的问题，为此，本发明实施例提供了以下方案：

所述制动单元还包括电压检测电路；所述微控制器还用于，在主车未给出制动信号时输出PWM信号给电磁刹车驱动电路，以及在电压检测电路检测到的电压为零或者低于设定阈值时，发出报警信号；所述电压检测电路检测电磁刹车驱动电路两端的电压，并传输给微控制器。

另一方面，本发明实施例还提供了另一种应用于拖挂房车的刹车控制系统，包括以下模块：姿态信息获得模块，用于获得主车的纵向加速度信息；制动信号获得模块，用于获得主车是否给出制动信号；第一制动控制模块，用于在主车给出制动信号时，根据主车的纵向加速度大小，调整房车的制动力，使得房车的制动力与主车的制动力呈正变关系。

另一方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明任一实施方案中所述方法的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果：通过检测主车的加速度大小，在制动时根据主车的加速度大小调整房车的制动力，即根据主车的制动力调整房车的制动力，实现主车与房车的制动力呈正变关系，甚至保持一致，即可避免因前后车制动力不一致导致的后车侧滑情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明较佳实施例提供的应用于拖挂车的刹车控制系统组成的方框示意图。

图2为本发明较佳实施例提供的应用于拖挂车的刹车控制方法的流程图。

图3为本发明较佳实施例提供的另一种应用于拖挂车的刹车控制系统的功能模块示意图。

图4为电磁驱动电路的电气原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本实施例中提供的应用于拖挂房车的刹车控制系统，包括姿态信息检测单元，制动信号检测单元，制动单元。

其中，姿态信息检测单元可以包括三轴加速度传感器和/或三轴角度传感器，分别用于检测主车或房车的加速度信息(包括方向和大小)和角度信息，可以在横向和纵向分别设置一组三轴加速度传感器和/或三轴角度传感器，分别实现横向和纵向的加速度数据检测。说明，角度传感器也是用于检测主车或房车的加速度，即通过角度变化计算加速度变化(包括方向和大小)，若同时设置加速度传感器和角度传感器，可以增强加速度检测的准确性，避免因其中一个损坏或精度不够而导致加速度检测不到或不准确。由于房车与主车的加速度一致，因此可以将姿态信息检测单元设置于房车，通过检测房车的加速度来实现检测主车的加速度。根据不同的产品，可以选择直接计算出加速度的三轴加速度传感器和三轴角度传感器，也可以选择仅采集电信号的三轴加速度传感器和三轴角度传感器，然后由微控制器根据所述电信号计算出加速度。

其中，制动信号检测单元可以是电压/电流检测电路，用于通过检测制动信号灯电路的电压/电流来检测制动信号灯是否接通，当主车刹车时，制动信号灯电路接通，制动信号灯被点亮。

姿态信息检测单元和制动信号检测单元分别将采集的信息传输给制动单元，制动单元根据接收的信息实施制动。本实施例中，如图1所示，制动单元包括微控制器、电磁刹车驱动电路、电磁制动器和电压转换电路。

其中，电压转换电路，用于为微控制器、电磁刹车驱动电路及电磁制动器提供电能，即提供相应大小的电压。

所述电磁刹车驱动电路，用于接收微控制器输出的不同占空比的PWM信号，并输出相应大小的电流给电磁制动器。作为一种示意性举例，电磁刹车驱动电路的电气原理图如图4所示。

所述电磁制动器，安装于房车车轮，用于接收电磁刹车驱动电路输出的电流，产生相应大小的制动力。电磁制动器包括电磁刹车线圈，当有电流通过时产生磁场，电磁力吸合刹车片，电流大小不同，产生的电磁力不同，进而实现不同力度的制动力。

所述微控制器，在不同的应用场景下，提供不同的控制策略，以保障房车及主车的安全运行。不同应用场景下的不同控制策略可以参阅图2所示。

在一个控制方案(应用场景)中，微控制器用于接收主车的纵向加速度信息和主车是否给出制动信号的信息，以及在主车给出制动信号时，根据主车的纵向加速度大小，输出相应占空比的PWM(脉宽调制)信号给电磁刹车驱动电路。更具体的，在主车给出制动信号时，开始可先以一个较小值的PWM信号输出给电磁刹车驱动电路，同时根据主车的纵向加速度大小来改变当前输出PWM信号的占空比，继而来改变电磁刹车驱动电路的电流大小，从而达到改变电磁刹车线圈的吸合力度，实现房车刹车力度的控制，使得房车的刹车力度与主车的刹车力度保持呈正变关系。主车的加速度反映了主车的制动力，通过采集主车的加速度，并以此调整房车的制动力，可以实现房车的刹车力度与主车的刹车力度呈正变关系，继而保障房车不发生侧滑或翻转等危险。所述正变关系是指正向变化关系，例如主车的刹车力度变大(小)，房车的刹车力度随之变大(小)，变化结果可以使房车的刹车力度与主车的刹车力度一致或趋近一致。

在另一个控制方案(应用场景)中，微控制器还用于，接收姿态信息检测单元检测到的房车横向加速度，并根据房车横向加速度信息，判断房车是否发生非正常左右摆动，以及在判断出房车发生非正常左右摆动时，持续输出PWM信号给电磁刹车驱动电路，直到房车停止非正常左右摆动。

根据房车横向加速度信息判断房车是否发生非正常左右摆动，此为现有技术，例如可以判断在一个较短的时间内，房车加速度是否是向右达到极限后变为零，又向左达到极限后变为零，如果是，那可以判断房车发生非正常左右摆动。当检测到房车发生非正常左右摆动时，通过给房车车轮上的电磁制动器持续性电流，实现持续制动，可以快速地将左右摆动的房车拉直，即实现房车与主车呈一条直线运行，降低甚至避免房车持续性非正常左右摆动造成的翻车危险。

姿态信息检测单元可以实时不断的采集房车的横向加速度数据，只是这样会加重计算处理的负担，因此为了降低姿态信息采集的频率，且保障防止房车非正常左右摆动的有效性，可以设置一个制动时间(例如2秒，可根据不同种量的房车进行相应设置)，在这个制动时间内姿态信息检测单元停止采集房车的姿态信息，而电磁刹车驱动电路持续给电磁制动器输出电流，在制动时间达到后姿态信息检测单元则再次检测房车的横向加速度数据，当微控制器判断出房车仍在非正常左右摆动时，继续给电磁制动器施加电流，保持持续制动，直到微控制器判断出房车不再非正常左右摆动时，停止给电磁制动器施加电流，制动结束。

在另一个控制方案(应用场景)中，微控制器还用于接收房车的纵向加速度，并根据房车的纵向加速度信息，判断房车是否发生溜车，以及在判断出房车发生溜车时，输出设定占空比的PWM信号给电磁刹车驱动电路。

一般地，房车与主车保持一致的速度和方向行驶，但是在爬坡行驶过程中若主车的牵引力不足可能会出现溜车现象，又或者在不平整路面起步时，主车解除制动的短暂过程中也可能会出现溜车的情况。判断房车是否溜车可采用目前判断小汽车是否溜车的方式，例如检测出房车的加速度不为零且与初始方向相反，即可判断出房车发生溜车。若房车溜车幅度较大时主车的驾驶员可能会觉察到，并立即刹车，防止进一步溜车。但是从房车开始溜车到驾驶员发现并刹车的这一过程中，可能已经与其他车辆或人/物发生碰撞。因此，本方案中，当检测出房车发生溜车时，微控制器即控制电磁刹车驱动电路输出电流给电磁刹车线圈，促使电磁刹车线圈产生吸合力实现制动，消除了驾驶员的觉察时间和反应时间，可以快速地控制房车继续溜车，既而保障房车和其他车辆或人/物的安全。此时房车的制动力可以根据三轴加速度传感器和三轴角度传感器的灵敏度，或者房车与主车的重量比而设置，目的是保障房车的制动不会影响主车的行驶。

制动单元的正常有效工作才能保障房车的安全运行，因此有必要对制动单元进行故障检测，以解决在紧急时刻时因制动单元故障而无法制动的问题。因此，在更优选的方案中，制动单元具有自检能力，即，制动单元还包括电压检测电路。此方案中，微控制器在主车未给出制动信号时输出PWM信号给电磁刹车驱动电路，使得电磁刹车驱动电路输出电流给电磁刹车线圈，此时电压检测电路采集电磁刹车驱动电路两端的电压，继而实现检测电磁刹车驱动电路的输出电流，若电压检测电路检测到的电压为零或者低于设定阈值(即电磁驱动电路的输出电流为零或小于设定值)时，表明微控制器和/或电磁刹车驱动电路故障，于是发出报警信号。报警信号可以是现场声光报警，也可以是远程短信报警。制动单元可以还包括例如CAN接口的通讯接口，通过通讯接口与主车主机通讯连接，将报警信号上报给主车主机。

基于相同的构思，本发明实施例还提供了一种应用于拖挂房车的刹车控制方法，此处对于方法的描述若有不清楚之处，可以参见前述对应用于拖挂房车的刹车控制系统的描述。

请参阅图2，所述的应用于拖挂房车的刹车控制方法，包括以下步骤：

检测主车或房车的纵向或横向加速度信息；

检测主车是否给出制动信号；

在主车给出制动信号时，根据主车的纵向加速度大小，调整房车的制动力，使得房车的制动力与主车的制动力保持呈正变关系；

或者，根据检测到的房车横向加速度，判断房车是否发生非正常左右摆动，如果是，则持续输出电流给安装于房车车轮的电磁制动器以实现房车制动，直到房车停止非正常左右摆动；

或者，根据检测到的房车的纵向加速度信息，判断房车是否发生溜车，如果是，则输出第二电流给安装于房车车轮的电磁制动器以实现房车制动；

或者，在主车未给出制动信号时，输出电流给安装于房车车轮的电磁制动器，并检测输出电流的大小，若输出电流为零或者低于设定阈值时，则发出报警信号。

如图3所示，提供了一种以功能描述的应用于拖挂房车的刹车控制系统，其包括以下功能模块：

姿态信息获得模块，用于获得主车的加速度信息，或者房车的横向或纵向的加速度信息；

制动信号获得模块，用于获得主车是否给出制动信号的信息；

第一制动控制模块，用于在主车给出制动信号时，根据主车的纵向加速度大小，调整房车的制动力，使得房车的制动力与主车的制动力保持呈正变关系；

第二制动控制模块，用于根据检测到的房车横向加速度，判断房车是否发生非正常左右摆动，以及在房车发生非正常摆动时，持续输出电流给安装于房车车轮的电磁制动器以实现房车制动，直到房车停止非正常左右摆动；

第三制动控制模块，用于根据检测到的房车的纵向加速度信息，判断房车是否发生溜车，以及在判断出房车发生溜车时，输出第二电流给安装于房车车轮的电磁制动器以实现房车制动；

第四制动控制模块，用于在主车未给出制动信号时，输出电流给安装于房车车轮的电磁制动器，并检测输出电流的大小，以及在输出电流为零或者低于设定阈值时，发出报警信号。

应注意到：在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的功能系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的功能系统实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的功能系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种应用于拖挂房车的刹车控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测主车的纵向加速度及是否给出制动信号；以及

在主车给出制动信号时，根据主车的纵向加速度大小，调整房车的制动力，使得房车的制动力与主车的制动力呈正变关系。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤：

检测房车的横向加速度；

根据检测到的房车横向加速度，判断房车是否发生非正常左右摆动，如果是，则持续输出电流给安装于房车车轮的电磁制动器以实现房车制动，直到设定的制动时间；

循环执行上述两个步骤，直到房车停止非正常左右摆动。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤：

检测房车的纵向加速度；

根据检测到的房车的纵向加速度信息，判断房车是否发生溜车，如果是，则输出第二电流给安装于房车车轮的电磁制动器以实现房车制动。

4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，通过调整输出给安装于房车车轮的电磁制动器的电流大小来调整房车的制动力。

5.一种应用于拖挂房车的刹车控制系统，其特征在于，包括：

姿态信息检测单元，用于检测主车的纵向加速度，并输出给制动单元；

制动信号检测单元，用于检测主机是否给出制动信号，并输出给制动单元；

制动单元，用于在主车给出制动信号时，根据主车的纵向加速度大小，调整房车的制动力，使得房车的制动力与主车的制动力保持呈正变关系。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述制动单元包括：

微控制器，用于接收主车的纵向加速度信息和主车是否给出制动信号的信息，以及在主车给出制动信号时，根据主车的纵向加速度大小，输出相应占空比的PWM信号给电磁刹车驱动电路；

所述电磁刹车驱动电路，用于接收微控制器输出的PWM信号，输出相应大小的电流给电磁制动器；

所述电磁制动器，安装于房车车轮，用于接收电磁刹车驱动电路输出的电流，产生相应大小的制动力；

电压转换电路，用于为微控制器、电磁刹车驱动电路及电磁制动器提供电能。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述姿态信息检测单元还用于检测房车的横向加速度信息；

所述微控制器还用于，接收房车横向加速度信息，并根据房车横向加速度信息，判断房车是否发生非正常左右摆动，以及在判断出房车发生非正常左右摆动时，持续输出PWM信号给电磁刹车驱动电路，直到房车停止非正常左右摆动。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述姿态信息检测单元还用于检测房车的纵向加速度；

所述微控制器还用于，接收房车的纵向加速度信息，并根据房车的纵向加速度信息，判断房车是否发生溜车，以及在判断出房车发生溜车时，输出设定占空比的PWM信号给电磁刹车驱动电路。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述制动单元还包括电压检测电路；

所述微控制器还用于，在主车未给出制动信号时输出PWM信号给电磁刹车驱动电路，以及在电压检测电路检测到的电压为零或者低于设定阈值时，发出报警信号；

所述电压检测电路用于检测电磁刹车驱动电路两端的电压，并传输给微控制器。

10.一种应用于拖挂房车的刹车控制系统，其特征在于，包括以下模块：

姿态信息获得模块，用于获得主车的纵向加速度信息；

制动信号获得模块，用于获得主车是否给出制动信号的信息；

第一制动控制模块，用于在主车给出制动信号时，根据主车的纵向加速度大小，调整房车的制动力，使得房车的制动力与主车的制动力保持呈正变关系。

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