CN110758351B - 一种道路磁场辅助车辆制动系统及制动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种道路磁场辅助车辆制动系统，包括：车载线圈、线圈磁芯、磁体、蓄电池、车载电路控制模块；其中，所述线圈磁芯设置于车载线圈的中间位置并随所述车载线圈固定于车辆底盘处；所述磁体为多个，多个磁体按照上磁极为分别为N极、S极交错排列的方式沿道路方向间隔一定距离固定于路面下方；所述车载电路控制模块用于基于车辆状态控制所述蓄电池向车载线圈供电，从而使所述线圈磁芯与磁体配合产生使车辆制动的磁力。本发明将磁场运用到路面上，车载线圈在车辆上形成一个磁场，通过两个磁场的相互作用来达到制动效果，其相当于制动力直接作用于车身，能够降低路面条件对车辆制动效果的影响，提高车辆的制动效率。

Description

一种道路磁场辅助车辆制动系统及制动方法

技术领域

本发明主要涉及车辆制动相关技术领域，具体是一种道路磁场辅助车辆制动系统及制动方法。

背景技术

电磁制动器主要通过控制器发出的制动信号以电流的形式通过电磁体,利用改变电磁线圈的电压来调节制动器的制动力。现有技术中，采用电磁制动方式实现车辆制动的技术都是作用在车辆内部，通过限制车轮的转动来制动，其本质还是通过车轮与道路间的摩擦来达到减速效果。

上述在车辆内部设置电磁制动的技术中，路面条件对车辆制动效果影响较大，尤其是车辆在长下坡路段、大弯道路段、恶劣天气事故易发路段时，车轮与道路的摩擦则难以达到理想的制动效果。

发明内容

为解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种道路磁场辅助车辆制动系统及制动方法。本发明将磁场运用到路面上，车载线圈在车辆上形成一个磁场，通过两个磁场的相互作用来达到制动效果，其相当于制动力直接作用于车身，能够降低路面条件对车辆制动效果的影响，提高车辆的制动效率。

本发明的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种道路磁场辅助车辆制动系统，包括：车载线圈、线圈磁芯、磁体、蓄电池、车载电路控制模块；

其中，所述线圈磁芯设置于车载线圈的中间位置并随所述车载线圈固定于车辆底盘处；

所述磁体为多个，多个磁体按照上磁极分别为N极、S极交错排列的方式沿道路方向间隔一定距离固定于路面下方；

所述车载电路控制模块用于基于车辆状态控制所述蓄电池向车载线圈供电，从而使所述线圈磁芯与磁体配合产生使车辆制动的磁力。

进一步的，在所述相邻磁体之间的路面上设有路面标线，所述路面标线采用两种颜色且相邻所述路面标线颜色不同，所述车辆上设置有用于检测路面标线颜色的颜色传感器，所述颜色传感器连接车载电路控制模块。

进一步的，所述颜色传感器设置于所述车载线圈一侧并固定于车辆底盘上。

进一步的，所述颜色传感器，其感应端与所述车载线圈圆心成一条直线。

进一步的，所述磁体为条形磁体，所述条形磁体为永磁体或电磁体。

进一步的，所述车载电路控制模块用于基于车辆状态控制所述蓄电池向车载线圈供电包括：所述车载电路控制模块用于基于车辆状态控制所述蓄电池向车载线圈提供电流，所述电流使得所述线圈磁芯下方产生的磁极与位于线圈磁芯后方的磁体上磁极相反。

根据本发明的另一方面，提供一种道路磁场辅助车辆制动方法，用于上述制动系统，所述方法包括：设定制动系统启动速度阈值；当车辆制动踏板踩下或相关开关按键按下时，车载电路控制模块对比当前车辆速度与速度阈值，当所述当前车辆速度超过速度阈值时，制动系统启动，此时，车载电路控制模块基于颜色传感器反馈的路面标线颜色信号控制蓄电池向车载线圈提供电流，使线圈磁芯下方产生的磁极与位于线圈磁芯后方的磁体上磁极相反、与位于线圈磁芯前方的磁体上磁极相同。

进一步的，所述制动启动时，所述车载电路控制模块控制蓄电池向车载线圈提供的电流方向随路面标线颜色变化，保证线圈磁芯下方产生的磁极与位于线圈磁芯后方的磁体上磁极相反、与位于线圈磁芯前方的磁体上磁极相同。

本发明的有益效果：

本发明结合当前车路协同的发展理念，针对雨、雪、雾等不利天气或者由于驾驶员原因未能及时减速避险的环境下，提出通过在关键路段和位置建立路面制动区，其下预埋有磁场发生装置，车辆上设置电磁线圈，通过磁场的相互作用来帮助车辆和驾驶员制动，从而实现车路协同避险；由于制动力直接作用于车身，能够减少路面条件对车辆制动效果的影响，保证车辆的制动效率。

附图说明

附图1为本发明制动系统原理图；

附图2为本发明路面标线示意图；

附图3为本发明车辆制动受力示意图一；

附图4为本发明车辆制动受力示意图二；

附图5为本发明车辆制动受力原理图；

附图6为本发明控制流程图。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

如图1～5所示，为本发明所提供的一种道路磁场辅助车辆制动系统，本系统包括：车载线圈1、线圈磁芯2、磁体3、蓄电池、车载电路控制模块；其中，线圈磁芯2设置于车载线圈1的中间位置并随车载线圈1固定于车辆底盘处；磁体3为多个，多个磁体3按照上磁极分别为N极、S极交错排列的方式沿道路方向间隔一定距离固定于路面下方；车载电路控制模块用于制动系统的控制，其主要是依据车辆的状态控制蓄电池向车载线圈1供电，从而使线圈磁芯2与磁体3配合产生使车辆制动的磁力。

对于本发明的制动系统结构，如图1、2所示，磁体3采用条形磁铁结构，优先选用永磁体，也可采用电磁体结构，多个磁体3依次呈一定间距铺设于路面下方，相邻磁体3的上磁极依次为N极、S极、N极、S极……交错排列。车载线圈1和线圈磁芯2共同组成车辆的可变磁力组合结构。车辆在行驶过程中，当需要使用本制动系统进行制动时，通过蓄电池向车载线圈1提供正向电流或反向电流，从而使安装在车辆上的线圈磁芯2其下磁极形成N极或S极，线圈磁芯2和磁体3的磁力配合实现车辆的制动。

具体的，如图3所示，在车辆行进并制动过程中，线圈磁芯2处于两个相邻的磁体3之间时(图3所示，两个相邻磁体3处于行进前方的磁体3上磁极为S极，后方的磁体3上磁极为N极)，车载电路控制模块控制控制蓄电池向车载线圈1施加正向电流，此时线圈磁芯2下磁极变为S极，位于后方的磁体3其N极与线圈磁芯2的S极产生相吸作用力F2，位于前方的磁体3其S极与线圈磁芯2的S极产生相斥的作用力F1，如图5所示，F1和F2的合力组成图示中的F合，该F合即可实现车辆的制动。同理，如图4所示，车辆继续行进并制动，当运动至下一相邻的磁体3之间时，车载电路控制模块控制控制蓄电池向车载线圈1施加反向电流，此时线圈磁芯2下磁极变为N极，位于后方的磁体3其S极与线圈磁芯2的N极产生相吸作用力F3，位于前方的磁体3其N极与线圈磁芯2的N极产生相斥的作用力F4，F3和F4的合力仍然向后实现车辆的制动。

因此，我们只需将一个路段都做成如图1路下磁铁磁极即N、S极交错排列，并在两个磁体3中心线之间的路面上设置相应的识别信号以供车辆识别出前后磁体3磁极方向，若车辆需要在这条车道上制动，驾驶员只需打开本制动系统，控制车载蓄电池给车载线圈1供电的流向以及电流大小，车辆就会受到一个持续的制动力的作用，以帮助车辆制动。

作为本发明的一种优选方案，本发明中，用于提供车辆形成过程中能够识别出位于车载线圈1前后磁体3的上磁极为N极还是S极的方式为：在相邻磁体3之间的路面设置路面标线，路面标线采用两种颜色，且相邻路面标线颜色不同，车辆上设置有用于检测路面标线颜色的颜色传感器，颜色传感器连接车载电路控制模块。具体的是，可在车辆底盘位置车载线圈1的两侧分别设置一个颜色传感器，路面标线设置在两个相邻的磁体3之间，路面标线颜色可任意选定两种不同的颜色。

为方便本发明的说明，路面标线颜色分别采用白色路面标线4和黄色路面标线5，如图2所示，白色路面标线4、黄色路面标线5、白色路面标线4、黄色路面标线5……在道路上依次等间距布置，在车辆行进过程中，当颜色传感器识别到下方的路面标线为白色路面标线4时，车载电路控制模块判断为位于车载线圈1后方的磁体3上磁极为N极，位于车载线圈1前方的磁体3上磁极为S极，当颜色传感器识别到下方的路面标线为黄色路面标线5时，车载电路控制模块判断为位于车载线圈1后方的磁体3上磁极为S极，位于车载线圈1前方的磁体3上磁极为N极，进而可基于上述判断准确控制蓄电池对车载线圈1施加的电流方向。

作为优选，本发明中，颜色传感器其感应端与车载线圈1圆心成一条直线，以保证颜色传感器的感应端与车载线圈1处于同一位置，以达到精准控制车载线圈1电流方向的目的。

如图6所示，本发明中，提供一种用于上述道路磁场辅助车辆制动系统的制动方法，其具体为：

当驾驶员踩下制动踏板或者按下相应制动系统启停开关时，由车载电路控制模块判断此时行车速度是否超过预设阈值，若未超过则不开启回路开关，若超过则开启回路开关，回路接通，此时车载蓄电池向车载线圈1提供电流，车辆实现制动，在制动过程中，车载电路控制模块根据颜色传感器提供的路面标线颜色随时控制电流方向，同时还可根据车辆行进速度随时控制电流大小实现缓慢减速，当车速降低至预设阈值时(可为0，也可为其他值)，车载电路控制模块控制关闭回路开关，回路断开，此举动旨在防止车辆制动过渡或车辆倒退。

本发明将电磁制动与传统制动相结合，提高了车辆的制动效能，减少了制动距离，提高车辆的安全性；同时由于两种制动方式相结合，减少了摩擦片的磨损，提高了其使用寿命；当某一种制动方式失效，另一种制动方式也能满足制动性能的要求，提高了制动系统的容错率；且在雨雪天气能有效应对车辆打滑的情况，降低了事故率。

Claims (7)

1.一种道路磁场辅助车辆制动系统，其特征在于，包括：车载线圈、线圈磁芯、磁体、蓄电池、车载电路控制模块；

其中，所述线圈磁芯设置于车载线圈的中间位置并随所述车载线圈固定于车辆底盘处；

所述磁体为多个，多个磁体按照上磁极为分别为N极、S极交错排列的方式沿道路方向间隔一定距离固定于路面下方，在相邻所述磁体之间的路面上设有路面标线，所述路面标线采用两种颜色且相邻所述路面标线颜色不同，所述车辆上设置有用于检测路面标线颜色的颜色传感器，所述颜色传感器连接车载电路控制模块；

所述车载电路控制模块用于基于车辆状态控制所述蓄电池向车载线圈供电，从而使所述线圈磁芯与磁体配合产生使车辆制动的磁力。

2.如权利要求1所述的一种道路磁场辅助车辆制动系统，其特征在于，所述颜色传感器设置于所述车载线圈一侧并固定于车辆底盘上。

3.如权利要求2所述的一种道路磁场辅助车辆制动系统，其特征在于，所述颜色传感器，其感应端与所述车载线圈圆心成一条直线。

4.如权利要求1所述的一种道路磁场辅助车辆制动系统，其特征在于，所述磁体为条形磁体，所述条形磁体为永磁体或电磁体。

5.如权利要求1所述的一种道路磁场辅助车辆制动系统，其特征在于，所述车载电路控制模块用于基于车辆状态控制所述蓄电池向车载线圈供电包括：所述车载电路控制模块用于基于车辆状态控制所述蓄电池向车载线圈提供电流，所述电流使得所述线圈磁芯下方产生的磁极与位于线圈磁芯后方的磁体上磁极相反。

6.一种道路磁场辅助车辆制动方法，所述方法用于权利要求1～5任一项所述的制动系统，其特征在于，所述方法包括：

设定制动系统启动速度阈值；当车辆制动踏板踩下或相关开关按键按下时，车载电路控制模块对比当前车辆速度与速度阈值，当所述当前车辆速度超过速度阈值时，所述制动系统启动，此时，车载电路控制模块基于颜色传感器反馈的路面标线颜色信号控制蓄电池向车载线圈提供电流，使线圈磁芯下方产生的磁极与位于线圈磁芯后方的磁体上磁极相反、与位于线圈磁芯前方的磁体上磁极相同。

7.如权利要求6所述的一种道路磁场辅助车辆制动方法，其特征在于，所述制动系统启动时，所述车载电路控制模块控制蓄电池向车载线圈提供的电流方向随路面标线颜色变化，保证线圈磁芯下方产生的磁极与位于线圈磁芯后方的磁体上磁极相反、与位于线圈磁芯前方的磁体上磁极相同。

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