CN111016868A - 一种面向港口自动驾驶集卡的制动控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了面向港口自动驾驶集卡的制动控制系统及其控制方法，制动气供气装置用于制动系统提供压缩空气，制动气供气装置通过气道与制动阀总成的输入端连接；制动阀总成与制动踏板行程传感器相配合；比例继动阀的输出端通过气道与制动气供气装置连接，比例继动阀与ABS电磁阀连接；ABS电磁阀的输气端制动气室连接；轮速传感器用于采集车辆车轮的速度且与控制器及反馈装置电连接。对比例继动阀进行标定，通过比例继动阀的内置压力传感器将压力信号反馈至控制器，对比例继动阀的气压调节校准以确保主动制动的精度，以电信号代替机械传动，解决了机械传动老化的问题。

Description

一种面向港口自动驾驶集卡的制动控制系统及其控制方法

技术领域

本发明属于自动驾驶技术领域，尤其是涉及一种面向港口自动驾驶集卡的制动控制系统及其控制方法。

背景技术

近年来我国汽车保有量持续增长，所带来的拥堵问题与安全问题也日益严重，因此汽车智能化势在必行。自动驾驶技术是实现汽车智能化的核心问题之一，自动制动系统可对自动驾驶进行纵向控制，是保证自动驾驶行车安全的关键。对于不同车型，例如乘用车或商用车所采用的制动方式不同，且控制方式较为复杂。

制动系统通常由三部分组成，即操纵机构、传动机构和执行机构；根据传动方式的不同，制动系统分为机械式、液压式和气压式。目前商用车制动系统的传动机构大多为气压式，即在行车中需要减速或者制动时，驾驶员踩下制动踏板行程传感器，气压产生的制动力作用在各个制动气室的调整臂，对制动盘或制动鼓产生阻力矩，从而使得车辆减速甚至停止。

在港口环境下，港口是承载货物运输的枢纽，将航运货物运送至内地，而港口集装箱卡车是港口内运输货物的最主要手段。但是，港口集卡任务量大，司机配备少，给货物运输带来极大压力。港口集卡不同于普通车辆，其质量大、惯性大，因此所采用的制动方式也不同。该制动方式为气压制动，但是其控制方式较为复杂，制动的相应时间较长，影响港口集卡的安全性。

因此，需要设计一种能够实现港口自动驾驶集卡的制动控制系统以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、操作简单、操作精度高、安全性高的面向港口自动驾驶集卡的制动控制系统。

本发明的技术方案如下：

一种面向港口自动驾驶集卡的制动控制系统，包括制动气供气装置、制动踏板行程传感器、制动阀总成、第一比例继动阀、第一ABS电磁阀、第一制动气室、第二比例继动阀、第二ABS电磁阀、第二制动气室、控制器、反馈装置、第一轮速传感器和第二轮速传感器；

所述制动气供气装置用于制动系统提供压缩空气，所述制动气供气装置通过气道与所述制动阀总成的输入端连接；

所述制动阀总成的输出端分别与第一比例继动阀、第二比例继动阀连接，所述制动阀总成与制动踏板行程传感器相配合；

所述第一比例继动阀的输出端通过气道与制动气供气装置连接，所述第一比例继动阀与第一ABS电磁阀连接；

所述第一ABS电磁阀的输气端与第一制动气室连接；

所述第二比例继动阀的输出端通过气道与制动气供气装置连接，所述第二ABS电磁阀连接；

所述第二ABS电磁阀的输气端与第二制动气室连接；

所述第一轮速传感器、第二轮速传感器用于采集车辆车轮的速度，所述第一轮速传感器、第二轮速传感器与控制器及反馈装置电连接以用于将采集的轮速信号发送至控制器及反馈装置；

所述控制器、反馈装置与制动阀总成、制动踏板行程传感器、第一比例继动阀、第一ABS电磁阀、第二比例继动阀及第二ABS电磁阀电连接，所述控制器用于向制动阀总成、制动踏板行程传感器、第一比例继动阀、第一ABS电磁阀、第二比例继动阀及第二ABS电磁阀输出目标压力值、电流值，同时接收所述第一比例继动阀、第一ABS电磁阀、第二比例继动阀及第二ABS电磁阀实际输出的目标压力值、电流值的反馈信号。

在上述技术方案中，所述第一ABS电磁阀的数量为2个，2个所述第一ABS电磁阀均通过所述第一比例继动阀与制动气供气装置、控制器连接，所述第一制动气室的数量为2个，每个所述第一ABS电磁阀与每个所述第一制动气室对应连接。

在上述技术方案中，所述第二ABS电磁阀的数量为2个，2个所述第二ABS电磁阀均通过所述第二比例继动阀与制动气供气装置、控制器连接，所述第二制动气室的数量为2个，每个所述第二ABS电磁阀与每个所述第二制动气室对应连接。

在上述技术方案中，所述第一ABS电磁阀与第二ABS电磁阀电连接以用于所述控制器对第一ABS电磁阀与第二ABS电磁阀之间的控制同步。

在上述技术方案中，所述第一轮速传感器的数量为2个，所述第二轮速传感器的数量为2个，所述第一轮速传感器、第二轮速传感器分别与自动驾驶集卡的车轮连接。

在上述技术方案中，每个所述第一轮速传感器与每个第二轮速传感器电连接以用于控制器对第一轮速传感器与第二轮速传感器之间的控制同步。

在上述技术方案中，所述制动气供气装置包括空气压缩机、空气干燥器和四回路保护阀，所述空气压缩机的输出端与空气干燥器连接，所述空气干燥器的输出端与四回路保护阀连接，所述四回路保护阀与储气筒连接，所述储气筒的输出端分别与制动阀总成、第一比例继动阀及第二比例继动阀连接。

在上述技术方案中，所述储气筒包括第一储气筒和第二储气筒，所述第一储气筒的输出端分别与所述制动阀总成、第一比例继动阀连接，所述第二储气筒的输出端分别与制动阀总成及第二比例继动阀连接。

在上述技术方案中，所述空气压缩机与所述空气干燥器之间气道上还设有第三储气筒，所述空气压缩机的输出端与第三储气筒连接，所述第三储气筒的输出端与空气干燥器连接。

在上述技术方案中，所述制动系统还包括蓄电池，所述蓄电池与控制器、反馈装饰罩电连接以用于为控制器及反馈装置供电。

在上述技术方案中，所述控制器及反馈装置为ECU。

本发明的另一个目的是提供一种利用所述制动控制系统的控制方法，包括以下步骤：

(1)控制器接收上层的目标制动力，将目标制动力分解为电信号和目标气压值，所述控制器将电信号传输至第一比例继动阀和第二比例继动阀，所述控制器将目标气压值发送至第一储气筒和第二储气筒；

(2)第一储气筒、第二储气筒接收所述目标气压值后，将储气筒内的气体分别输送至对应的第一比例继动阀及第二比例继动阀中，并由第一比例继动阀、第二比例继动阀将气体分别传送至第一储气筒和第二储气筒中，同时第一比例继动阀、第二比例继动阀接收的电信号与目标气压值进行修正，并以电信号形式传送至控制器；

(3)修正后的电信号将气体通过第一ABS电磁阀及第二ABS电磁阀分别传送至第一制动气室及第二制动气室，同时气道内的气压流通过第一储气筒、第二储气筒反馈至ECU的反馈装置中，并以电信号形式反馈至反馈装置中而形成电路闭环，实现车辆自动驾驶的制动。

本发明具有的优点和积极效果是：

1.对比例继动阀进行标定，通过比例继动阀的内置压力传感器将压力信号反馈至控制器，对比例继动阀的气压调节校准以确保主动制动的精度。

2.制动控制装置通过线控的方式，以电信号代替机械传动，解决了机械传动老化的问题。

3.基于气压制动的制动方式提出一种高效的用于港口集卡的自动制动系统，解决了集卡由于其质量大、惯性大的自动驾驶制动问题。

附图说明

图1是本发明的制动系统的连接结构图；

图2是本发明的制动系统的信号控制图。

图中：

1、蓄电池 2、控制器 3、制动阀总成

4、制动踏板行程传感器 5、第一制动气室 6、第一ABS电磁阀

7、第一比例继动阀 8、第一轮速传感器 9、车轮

10、空气压缩机 11、第一储气筒 12、四回路保护阀

13、空气干燥器 14、第二制动气室 15、第二ABS电磁阀

16、第二比例继动阀 17、第二轮速传感器 18、第二储气筒

19、第三储气筒 20、反馈装置

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明，决不限制本发明的保护范围。

实施例1

如图所示，本发明的面向港口自动驾驶集卡的制动控制系统，包括制动气供气装置、制动踏板行程传感器4、制动阀总成3、第一比例继动阀7、2个第一ABS电磁阀6、2个第一制动气室5、第二比例继动阀16、2个第二ABS电磁阀15、2个第二制动气室14、控制器2、反馈装置20、2个第一轮速传感器8和2个第二轮速传感器17，控制器2与反馈装置20为ECU；

所述制动气供气装置用于制动系统提供压缩空气，所述制动气供气装置通过气道与所述制动阀总成3的输入端连接；

所述制动阀总成3的输出端分别与第一比例继动阀7、第二比例继动阀16连接，所述制动阀总成3与制动踏板行程传感器4相配合，所述制动踏板行程传感器4与第一比例继动阀7、第二比例继动阀16电连接。

所述第一比例继动阀7的输出端通过气道与制动气供气装置连接，所述第一比例继动阀7与第一ABS电磁阀6连接，2个所述第一ABS电磁阀6均通过所述第一比例继动阀7与制动气供气装置、控制器2连接，每个所述第一ABS电磁阀6与每个所述第一制动气室5对应连接。

所述第二比例继动阀16的输出端通过气道与制动气供气装置连接，所述第二ABS电磁阀15连接；所述第二ABS电磁阀15的输气端与第二制动气室14连接；2个所述第二ABS电磁阀15均通过所述第二比例继动阀16与制动气供气装置、控制器2连接，每个所述第二ABS电磁阀15与每个所述第二制动气室14对应连接。

所述第一轮速传感器8、第二轮速传感器17分别与自动驾驶集卡的车轮9连接，所述第一轮速传感器8、第二轮速传感器17用于采集车辆车轮9的速度，所述第一轮速传感器8、第二轮速传感器17与控制器2及反馈装置20电连接以用于将采集的轮速信号发送至控制器2及反馈装置20。

所述控制器2、反馈装置20(ECU)与制动阀总成3、制动踏板行程传感器4、第一比例继动阀7、第一ABS电磁阀6、第二比例继动阀16及第二ABS电磁阀15电连接；所述控制器2与反馈装置20(ECU)用于向第一比例继动阀7、第二比例继动阀16、制动踏板行程传感器4、制动阀总成3、第一ABS电磁阀6、第二ABS电磁阀15输出目标压力值及电流值，同时对实际输出的目标压力值、电流值进行反馈。

进一步地说，所述控制器2包括气压ABS控制器，所述气压ABS控制器以用于控制第一ABS电磁阀6。第二ABS电磁阀15的运行。

进一步地说，所述第一ABS电磁阀6与第二ABS电磁阀15电连接以用于所述控制器2对第一ABS电磁阀6与第二ABS电磁阀15之间的控制同步。

进一步地说，每个所述第一轮速传感器8与每个第二轮速传感器17电连接以用于控制器2对第一轮速传感器8与第二轮速传感器17之间的控制同步。

进一步地说，2个所述第一轮速传感器8与车辆的前轮连接，2个所述第二轮速传感器17与车辆的后轮连接，所述第一制动气室5、第二制动气室14分别与车辆的前轮和后轮的制动盘或制动鼓连接以用于分别对前轮或后轮的左右两个车轮9进行控制。

进一步地说，所述制动气供气装置包括空气压缩机10、空气干燥器13和四回路保护阀12，所述空气压缩机10的输出端与空气干燥器13连接，所述空气干燥器13的输出端与四回路保护阀12连接，所述四回路保护阀12与储气筒连接，所述储气筒的输出端分别与制动阀总成3、第一比例继动阀7及第二比例继动阀16连接。

进一步地说，所述储气筒包括第一储气筒11和第二储气筒18，所述第一储气筒11的输出端分别与所述制动阀总成3、第一比例继动阀7连接，所述第二储气筒18的输出端分别与制动阀总成3及第二比例继动阀16连接。

进一步地说，所述制动系统还包括蓄电池1，所述蓄电池1与控制器2、反馈装置20电连接以用于为控制器2及反馈装置20供电。

实施例2

在实施例1的基础上，本发明的制动系统的控制方法包括以下步骤：

(1)ECU接收目标制动力，并将目标制动力分解为电信号和目标气压值，ECU将电信号传输至第一比例继动阀7和第二比例继动阀16，ECU将目标气压值发送至第一储气筒11和第二储气筒18；

(2)第一储气筒11、第二储气筒18接收所述目标气压值后，将储气筒内的气体分别输送至对应的第一比例继动阀7及第二比例继动阀16中，并由第一比例继动阀7、第二比例继动阀16将气体分别传送至第一储气筒和第二储气筒中，同时第一比例继动阀7、第二比例继动阀16接收的电信号与目标气压值进行修正，并以电信号形式传送至控制器2；

(3)修正后的电信号将气体通过第一ABS电磁阀6及第二ABS电磁阀15分别传送至第一制动气室5及第二制动气室14，同时气道内的气压流通过第一储气筒11、第二储气筒18反馈至ECU的反馈装置20中，并通过电信号反馈至ECU中而形成电路闭环，实现车辆自动驾驶的制动。

实施例3

在实施例1的基础上，所述空气压缩机10与所述空气干燥器13之间气道上还设有第三储气筒19，所述第三储气筒19用于为气压制动储存气体，所述空气压缩机10的输出端与第三储气筒19连接，所述第三储气筒19的输出端与空气干燥器13连接。

空气干燥器13设置在空气压缩机10与储气筒之间，以用于除去压缩空气中的水分，延长所述制动系统的使用寿命，并且设置四回路保护阀12以提高制动系统的使用安全性。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征

“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种面向港口自动驾驶集卡的制动控制系统，其特征在于：包括制动气供气装置、制动踏板行程传感器、制动阀总成、第一比例继动阀、第一ABS电磁阀、第一制动气室、第二比例继动阀、第二ABS电磁阀、第二制动气室、控制器、反馈装置、第一轮速传感器和第二轮速传感器；

所述制动气供气装置用于制动系统提供压缩空气，所述制动气供气装置通过气道与所述制动阀总成的输入端连接；

所述制动阀总成的输出端分别与第一比例继动阀、第二比例继动阀连接，所述制动阀总成与制动踏板行程传感器相配合；

所述第一比例继动阀的输出端通过气道与制动气供气装置连接，所述第一比例继动阀与第一ABS电磁阀连接；

所述第一ABS电磁阀的输气端与第一制动气室连接；

所述第二比例继动阀的输出端通过气道与制动气供气装置连接，所述第二ABS电磁阀连接；

所述第二ABS电磁阀的输气端与第二制动气室连接；

所述第一轮速传感器、第二轮速传感器用于采集车辆车轮的速度，所述第一轮速传感器、第二轮速传感器与控制器及反馈装置电连接以用于将采集的轮速信号发送至控制器及反馈装置；

所述控制器、反馈装置与制动阀总成、制动踏板行程传感器、第一比例继动阀、第一ABS电磁阀、第二比例继动阀及第二ABS电磁阀电连接，所述控制器用于向制动阀总成、制动踏板行程传感器、第一比例继动阀、第一ABS电磁阀、第二比例继动阀及第二ABS电磁阀输出目标压力值、电流值，同时接收所述第一比例继动阀、第一ABS电磁阀、第二比例继动阀及第二ABS电磁阀实际输出的目标压力值、电流值的反馈信号。

2.根据权利要求1所述的制动控制系统，其特征在于：所述第一ABS电磁阀的数量为2个，2个所述第一ABS电磁阀均通过所述第一比例继动阀与制动气供气装置、控制器连接，所述第一制动气室的数量为2个，每个所述第一ABS电磁阀与每个所述第一制动气室对应连接；所述第二ABS电磁阀的数量为2个，2个所述第二ABS电磁阀均通过所述第二比例继动阀与制动气供气装置、控制器连接，所述第二制动气室的数量为2个，每个所述第二ABS电磁阀与每个所述第二制动气室对应连接。

3.根据权利要求2所述的制动控制系统，其特征在于：所述第一ABS电磁阀与第二ABS电磁阀电连接以用于所述控制器对第一ABS电磁阀与第二ABS电磁阀之间的控制同步。

4.根据权利要求3所述的制动控制系统，其特征在于：所述第一轮速传感器的数量为2个，所述第二轮速传感器的数量为2个，所述第一轮速传感器、第二轮速传感器分别与自动驾驶集卡的车轮连接。

5.根据权利要求4所述的制动控制系统，其特征在于：每个所述第一轮速传感器与每个第二轮速传感器电连接以用于控制器对第一轮速传感器与第二轮速传感器之间的控制同步。

6.根据权利要求5所述的制动控制系统，其特征在于：所述制动气供气装置包括空气压缩机、空气干燥器和四回路保护阀，所述空气压缩机的输出端与空气干燥器连接，所述空气干燥器的输出端与四回路保护阀连接，所述四回路保护阀与储气筒连接，所述储气筒的输出端分别与制动阀总成、第一比例继动阀及第二比例继动阀连接。

7.根据权利要求6所述的制动控制系统，其特征在于：所述储气筒包括第一储气筒和第二储气筒，所述第一储气筒的输出端分别与所述制动阀总成、第一比例继动阀连接，所述第二储气筒的输出端分别与制动阀总成及第二比例继动阀连接。

8.根据权利要求7所述的制动控制系统，其特征在于：所述空气压缩机与所述空气干燥器之间气道上还设有第三储气筒，所述空气压缩机的输出端与第三储气筒连接，所述第三储气筒的输出端与空气干燥器连接。

9.根据权利要求8所述的制动控制系统，其特征在于：所述制动系统还包括蓄电池，所述蓄电池与控制器、反馈装饰罩电连接以用于为控制器及反馈装置供电。

10.一种利用如权利要求9所述的制动控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)控制器接收上层的目标制动力，将目标制动力分解为电信号和目标气压值，所述控制器将电信号传输至第一比例继动阀和第二比例继动阀，所述控制器将目标气压值发送至第一储气筒和第二储气筒；

(2)第一储气筒、第二储气筒接收所述目标气压值后，将储气筒内的气体分别输送至对应的第一比例继动阀及第二比例继动阀中，并由第一比例继动阀、第二比例继动阀将气体分别传送至第一储气筒和第二储气筒中，同时第一比例继动阀、第二比例继动阀接收的电信号与目标气压值进行修正，并以电信号形式传送至控制器；

(3)修正后的电信号将气体通过第一ABS电磁阀及第二ABS电磁阀分别传送至第一制动气室及第二制动气室，同时气道内的气压流通过第一储气筒、第二储气筒反馈至ECU的反馈装置中，并以电信号形式反馈至反馈装置中而形成电路闭环，实现车辆自动驾驶的制动。

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