CN113060110B - 一种无人驾驶矿用车线控制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无人驾驶矿用车线控制动系统，空气压缩机与发动机相连，通过发动机动力为制动系统提供压缩空气；干燥器与空气压缩机相连，通过干燥器进行压缩空气的干燥；四回路保护阀与干燥器连接，四回路保护阀的各出气口分别连接至各自的储气筒，以便将压缩空气形成四条独立回路；在无人驾驶状态下，将指令发送给EBS中央控制器，EBS中央控制器识别外部发来指令，控制单通道桥控模块和双通道桥控模块，单通道桥控模块和双通道桥控模块接收到指令后控制电磁调节阀，电磁调节阀进行动作，控制制动气路通断，轮速传感器反馈车速信号给EBS中央控制器，EBS中央控制器通过轮速传感器反馈信号，下发指令控制通过单通道桥控模块和双通道桥控模块气压。

Description

一种无人驾驶矿用车线控制动系统
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，更为具体地，本发明涉及一种无人驾驶矿用车线控制动系统。
背景技术
矿用车，属非公路用车，主要用于矿山，工程方面，比一般载重车更耐用，载重也更多。从结构上看，矿用汽车和普通自卸卡车好像没有太大的区别，知识体积更大。但是实际上，矿用汽车从设计理念上就与普通自卸汽车有着本质的区别。普通自卸汽车是为满足公路运输使用的，矿用汽车是为满足矿山施工作业的，因而矿用汽车的整车及所用零部件都考虑了矿山作业环境，是针对此类用户设计和制造的。
传统矿用车使用继动阀实现制动系统的控制，通过制动踏板控制脚阀，脚阀和底盘的继动阀通过气管路连接，脚阀直接控制继动阀的开闭，实现制动功能，其中的所有回路都是通过气路控制，无法实现无人驾驶的改装。
近年来，无人驾驶已经成为汽车产业未来转型升级的重要方向之一，国内无人驾驶市场走热，随着无人驾驶矿用车的需求量增加，传统的无人驾驶矿用车底盘已经无法满足无人驾驶改装，因此，设计矿用车线控底盘是实现无人驾驶矿用车必须的工作，而线控制动系统是线控底盘中最重要的一步。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提出一种无人驾驶矿用车线控制动系统，空气压缩机与发动机相连，通过发动机动力为制动系统提供压缩空气；干燥器与空气压缩机相连，通过干燥器进行压缩空气的干燥；四回路保护阀与干燥器连接，四回路保护阀的各出气口分别连接至各自的储气筒，以便将压缩空气形成四条独立回路；在无人驾驶状态下，将指令发送给EBS中央控制器，EBS中央控制器识别外部发来指令，控制单通道桥控模块和双通道桥控模块，单通道桥控模块和双通道桥控模块接收到指令后控制电磁调节阀，电磁调节阀进行动作，控制制动气路通断，轮速传感器反馈车速信号给EBS中央控制器，EBS中央控制器通过轮速传感器反馈信号，下发指令控制通过单通道桥控模块和双通道桥控模块气压。本发明对现有的有人驾驶的制动系统进行改进，解决了传统矿用车使用继动阀实现制动系统的控制，通过制动踏板控制脚阀，而脚阀和底盘的继动阀通过气管路连接，通过脚阀直接控制继动阀的开闭实现制动功能，其中的所有回路都是通过气路控制，无法实现无人驾驶的改装的问题。本发明设能够有效提高控制精度，同时能够有效提高制动系统的反应速度提高。
本发明的技术方案如下：
一种无人驾驶矿用车线控制动系统，其包括空气压缩机、干燥器、四回路保护阀、储气筒、轮速传感器、电磁调节阀、EBS中央控制器、电控气制动阀、单通道桥控模块、双通道桥控模块，制动系统气管为连通各个气路的管路；空气压缩机与发动机相连，通过发动机动力为制动系统提供压缩空气；所述干燥器与空气压缩机相连，通过干燥器进行压缩空气的干燥；所述四回路保护阀与所述干燥器连接，所述四回路保护阀的各出气口分别连接至各自的储气筒，以便将压缩空气形成四条独立回路；在无人驾驶状态下，将指令通过CAN总线发送给EBS中央控制器，EBS中央控制器识别外部发来指令，控制单通道桥控模块和双通道桥控模块，单通道桥控模块和双通道桥控模块接收到指令后控制电磁调节阀，电磁调节阀进行动作，控制制动气路通断，轮速传感器反馈车速信号给EBS中央控制器，EBS中央控制器通过轮速传感器反馈信号，下发指令控制通过单通道桥控模块和双通道桥控模块气压，以此来实现无人驾驶线控制动的控制与执行。
优选地，所述空气压缩机布置在发动机上，所述空气压缩机连接至发动机的空滤进气管的出气口。
优选地，所述干燥器布置在车架上，所述干燥器通过钢管与所述空气压缩机连接，干燥器的进气口连接至空气压缩机的出气口，通过干燥器进行压缩空气的干燥。
优选地，所述干燥器内设置空气滤芯，当来自于空气压缩机的气体经过该空气滤芯时，所述空气滤芯对气体进行清洁；干燥器内部设置电加热装置，以便实现对清洁后的气体进行加热，在干燥器内部设置限压阀，所述限压阀设置在电加热装置出口的管路上，通过所述限压阀对经过清洁和加热的压缩空气进行压力调节以便设置制动系统的工作压力。
优选地，所述所述四回路保护阀布置在车架上，所述四回路保护阀与所述干燥器的出气口通过气管连接；所述储气筒包括第一储气筒、第二储气筒、第三储气筒和第四储气筒；所述独立回路分别为第一独立回路、第二独立回路、第三独立回路和第四独立回路；各储气筒布置在车架和电瓶框下方；各储气筒通过气管与四回路保护阀形成相应的独立回路连接以储存压缩空气。
优选地，所述轮速传感器布置在车轮上，所述轮速传感器分别连接单通道桥控模块和双通道桥控模块，采集轮速信号传递到相应的控制单元。
优选地，所述轮速传感器包括第一轮速传感器和第二轮速传感器，其中所述第一轮速传感器分别设置在前桥车轮的内侧，第一轮速传感器的输出信号线连接至单通道桥控模块的信号接收端口；所述第二轮速传感器分别设置在后桥车轮的内侧，第二轮速传感器的输出信号线连接至双通道桥控模块的信号接收端口。
优选地，EPB开关安装在驾驶室操作面板上，用于控制电子驻车的开闭；
优选地，弹簧制动缸、制动气室安装在车桥上，通过气管与单通道桥控模块、双通道桥控模块连接，通过压缩空气推动气室推杆，推杆推动制动器凸轮轴，产生制动力。
优选地，再生储气筒通过管路与干燥器，反吹干燥器，通过排出压缩空气带走干燥器内的水汽，延长干燥器使用寿命。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的无人驾驶矿用车线控制动系统，线控制动是在传统制动系统上增加EBS中央控制器、电磁调节阀、单通道桥控模块、双通道桥控模块以及电控气制动阀，在无人驾驶状态下，操作者将命令输入程序中，将指令通过CAN总线发送给EBS中央控制器，EBS中央控制器识别外部发来指令，控制单通道桥控模块和双通道桥控模块，单通道桥控模块和双通道桥控模块接收到指令后控制电磁调节阀，电磁调节阀进行动作，控制制动气路通断，轮速传感器反馈车速信号给EBS中央控制器，EBS中央控制器通过轮速传感器反馈信号，下发指令控制通过单通道桥控模块和双通道桥控模块气压，以此来实现无人驾驶线控制动的控制与执行。
附图说明
本发明上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明的无人驾驶矿用车线控制动系统的结构示意图。
图2为根据本发明的无人驾驶矿用车线控制动系统的控制流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下结合附图对本发明进行详细说明。根据本发明的无人驾驶矿用车线控制动系统，如图1和图2所示，其包括空气压缩机1、干燥器2、四回路保护阀3、储气筒4、EPB开关5、弹簧制动缸6、制动气室7、轮速传感器8、电磁调节阀9、齿圈10、EBS中央控制器11、EBS线束12、电控气制动阀13、单通道桥控模块14、双通道桥控模块15、EPB模块16、再生储气筒23以及制动系统气管。其中制动系统气管为连通各个气路的管路。
优选地，所述电磁调节阀为ABS电磁调节阀。
优选地，所述EPB模块为EPB开关。
空气压缩机1布置在发动机上，空气压缩机1连接至发动机的空滤进气管的出气口，通过发动机动力为制动系统提供压缩空气；干燥器2布置在车架上，所述干燥器2通过钢管与所述空气压缩机1连接，干燥器的进气口连接至空气压缩机的出气口，通过干燥器进行压缩空气的干燥；干燥器内设置空气滤芯，当来自于空气压缩机的气体经过该空气滤芯时，所述空气滤芯对气体进行清洁；干燥器内部设置电加热装置，以便实现对清洁后的气体进行加热，在干燥器内部设置限压阀，所述限压阀设置在电加热装置出口的管路上，通过所述限压阀对经过清洁和加热的压缩空气进行压力调节以便设置制动系统的工作压力；四回路保护阀3布置在车架上，四回路保护阀3与干燥器2的出气口通过气管连接，所述四回路保护阀3的四个出气口分别连接至各自的储气筒4，以便将压缩空气形成四条独立回路，所述储气筒4包括第一储气筒、第二储气筒、第三储气筒和第四储气筒；所述独立回路分别为第一独立回路、第二独立回路、第三独立回路和第四独立回路；各储气筒4布置在车架和电瓶框下方，通过气管与四回路保护阀3连接，用于储存压缩空气。
优选地，第一独立回路分为两路，第一独立回路的第一分支连接至双通道桥控模块15的进气口；第一独立回路的第二分支连接至电控气制动阀13的第一进气口；电控气制动阀13的第一进气口与电控气制动阀13的第一出气口相连，从电控气制动阀13的第一出气口出来的压缩气体通过管路输送至双通道桥控模块15的控制口。双通道桥控模块15的出气口与后桥的制动气室7的第一进气口通过管路进行连通。制动气室7的第二进气口与EPB模块16。
优选地，第二独立回路的第一分支连接至单通道桥控模块14的进气口，第二独立回路的第二分支连接至电控气制动阀13的第二进气口；该第二进气口与电控气制动阀13的第二出气口相连，从电控气制动阀13的第二出气口出来的压缩气体通过管路输送至单通道桥控模块14的控制口。单通道桥控模块14的出气口连接至前桥的弹簧制动缸6的进气口，二者通过管路进行连通。
所述电磁调节阀9包括第一电磁调节阀和第二电磁调节阀。第一电磁调节阀和第二电磁调节阀均设置在车架；优选地，各电磁调节阀均设置在车架靠近前桥处；更为具体地，电磁调节阀9布置在距离车轮比较近的车架上，各电磁调节阀距离相应侧的车轮之间的距离为1m-1.5m。更为具体地，各电磁调节阀的进气口通过气管与单通道桥控模块14的出气口；电磁调节阀的出气口通过气管与弹簧制动缸6的进气口相连通。
电磁调节阀9的信号输出端与EBS中央控制器的信号输入端通过线束连接，将轮速信号传输至EBS中央控制器。EBS中央控制器11的输出端通过EBS线束12分别连接单通道桥控模块14的控制信号输入端、双通道桥控模块15的控制信号输入端、电控气制动阀13的控制信号输入端、电磁调节阀9的控制信号输入端。
通过控制到达制动气室的气压，防止车轮产生抱死现象。
优选地，第三独立回路从第三储气筒出来后，经管路连接至EPB模块16的进气口；EPB开关通过线束与EPB模块的开关模块的输入端相连，EPB模块的出气口与后桥的制动气室7的第二进气口相连。
优选地，第四独立回路通过管路与辅助用气系统相连，更进一步地，所述第四独立回路在整个制动过程中持续与辅助用气系统相连通，保证辅助用气系统能够持续运行。
轮速传感器8布置在车轮上，轮速传感器8通过线束分别连接单通道桥控模块14和双通道桥控模块15，用于采集轮速信号传递到相应的控制单元。
优选地，所述轮速传感器8的数量为四个。
所述轮速传感器8包括第一轮速传感器和第二轮速传感器，其中所述第一轮速传感器分别设置在前桥车轮的内侧，第一轮速传感器的输出信号线连接至单通道桥控模块14的信号接收端口。
其中所述第二轮速传感器分别设置在后桥车轮的内侧，第二轮速传感器的输出信号线连接至双通道桥控模块15的信号接收端口。
EPB开关5安装在驾驶室操作面板上，用于控制电子驻车的开闭；弹簧制动缸6、制动气室7安装在车桥上，通过气管与单通道桥控模块14、双通道桥控模块15连接，通过压缩空气推动气室推杆，推杆推动制动器凸轮轴，产生制动力；齿圈10安装在车轮上，轮速传感器8通过齿圈采集轮速信号；EBS中央控制器11，布置在驾驶室内，通过线束与所有传感器和控制模块连接，通过传感器监控汽车运行状态，并发出指令对制动系统进行干预控制；EBS线束12用于连接所有线控制动电子元器件；电控气制动阀13布置在制动踏板下方，通过线束和管路与EBS中央控制器11、单通道桥控模块14、双通道桥控模块15连接，用于采集脚制动力信号，并控制到达控制模块气路的通断；单通道桥控模块14、双通道桥控模块15布置在靠近前后桥的车架上，通过线束与EBS中央控制器11连接，通过管路与弹簧制动缸6、制动气室7、电磁调节阀9连接，用于控制前、后桥的制动压力。再生储气筒16布置在干燥器附近，其通过管路与干燥器，反吹干燥器，通过排出压缩空气带走干燥器内的水汽，延长干燥器使用寿命；
当制动系统的工作压力达到制动系统的额定工作气压后，通过限压阀将再生储气筒内的压缩空气流入至干燥器，例如，流入干燥器的滤芯处。
线控制动是在传统制动系统上增加EBS中央控制器11，电磁调节阀9，单通道桥控模块14，双通道桥控模块15、电控气制动阀13，在无人驾驶状态下，操作者将命令输入程序中，将指令通过CAN总线发送给EBS中央控制器11，EBS中央控制器11识别外部发来指令，控制单通道桥控模块14和双通道桥控模块15，单通道桥控模块14和双通道桥控模块15接收到指令后控制电磁调节阀9，电磁调节阀9进行动作，控制制动气路通断，轮速传感器8反馈车速信号给EBS中央控制器11，EBS中央控制器11通过轮速传感器8反馈信号，下发指令控制通过单通道桥控模块14和双通道桥控模块15气压，以此来实现无人驾驶线控制动的控制与制动执行机构的执行。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“至少三个”的含义是两个或两个以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无人驾驶矿用车线控制动系统，其特征在于，其包括空气压缩机、干燥器、四回路保护阀、储气筒、轮速传感器、电磁调节阀、EBS中央控制器、电控气制动阀、单通道桥控模块、双通道桥控模块，制动系统气管为连通各个气路的管路；空气压缩机与发动机相连，所述空气压缩机连接至发动机的空滤进气管的出气口，通过发动机动力为制动系统提供压缩空气；所述干燥器与空气压缩机相连，通过干燥器进行压缩空气的干燥；所述四回路保护阀与所述干燥器连接，所述四回路保护阀的各出气口分别连接至各自的储气筒，以便将压缩空气形成四条独立回路；
齿圈安装在车轮上，轮速传感器布置在车轮上，轮速传感器通过线束分别连接单通道桥控模块和双通道桥控模块，用于采集轮速信号传递到相应的控制单元；轮速传感器通过齿圈采集轮速信号；EBS中央控制器布置在驾驶室内，通过线束与所有传感器和控制模块连接，通过传感器监控汽车运行状态，并发出指令对制动系统进行干预控制；EBS线束连接所有线控制动电子元器件；电控气制动阀布置在制动踏板下方，通过线束和管路与EBS中央控制器、单通道桥控模块、双通道桥控模块连接，采集脚制动力信号，并控制到达控制模块气路的通断；单通道桥控模块、双通道桥控模块布置在靠近前后桥的车架上，通过线束与EBS中央控制器连接，通过管路与弹簧制动缸、制动气室、电磁调节阀连接，控制前、后桥的制动压力；
所述四回路保护阀布置在车架上，所述四回路保护阀与所述干燥器的出气口通过气管连接；四回路保护阀的四个出气口分别连接至各自的储气筒，以便将压缩空气形成四条独立回路；所述储气筒包括第一储气筒、第二储气筒、第三储气筒和第四储气筒；所述独立回路分别为第一独立回路、第二独立回路、第三独立回路和第四独立回路；各储气筒布置在车架和电瓶框下方；各储气筒通过气管与四回路保护阀形成相应的独立回路连接以储存压缩空气；
第一独立回路分为两路，第一独立回路的第一分支连接至双通道桥控模块的进气口；第一独立回路的第二分支连接至电控气制动阀的第一进气口；电控气制动阀的第一进气口与电控气制动阀的第一出气口相连，从电控气制动阀的第一出气口出来的压缩气体通过管路输送至双通道桥控模块的控制口；双通道桥控模块的出气口与后桥的制动气室的第一进气口通过管路进行连通；制动气室的第二进气口与EPB模块；
第二独立回路的第一分支连接至单通道桥控模块的进气口，第二独立回路的第二分支连接至电控气制动阀的第二进气口；该第二进气口与电控气制动阀的第二出气口相连，从电控气制动阀的第二出气口出来的压缩气体通过管路输送至单通道桥控模块的控制口；单通道桥控模块的出气口连接至前桥的弹簧制动缸的进气口，二者通过管路进行连通；
第三独立回路从第三储气筒出来后，经管路连接至EPB模块的进气口；EPB开关通过线束与EPB模块的开关模块的输入端相连，EPB模块的出气口与后桥的制动气室的第二进气口相连；
第四独立回路通过管路与辅助用气系统相连；
干燥器通过钢管与所述空气压缩机连接，干燥器的进气口连接至空气压缩机的出气口，通过干燥器进行压缩空气的干燥；
电磁调节阀包括第一电磁调节阀和第二电磁调节阀；第一电磁调节阀和第二电磁调节阀均设置在车架；各电磁调节阀均设置在车架靠近前桥处；各电磁调节阀距离相应侧的车轮之间的距离为1m-1.5m；各电磁调节阀的进气口通过气管与单通道桥控模块的出气口；电磁调节阀的出气口通过气管与弹簧制动缸的进气口相连通；
电磁调节阀的信号输出端与EBS中央控制器的信号输入端通过线束连接，将轮速信号传输至EBS中央控制器；EBS中央控制器的输出端通过EBS线束分别连接单通道桥控模块的控制信号输入端、双通道桥控模块的控制信号输入端、电控气制动阀的控制信号输入端、电磁调节阀的控制信号输入端；
通过控制到达制动气室的气压，防止车轮产生抱死现象；
当制动系统的工作压力达到制动系统的额定工作气压后，通过限压阀将再生储气筒内的压缩空气流入至干燥器；
在无人驾驶状态下，将指令通过CAN总线发送给EBS中央控制器，EBS中央控制器识别外部发来指令，控制单通道桥控模块和双通道桥控模块，单通道桥控模块和双通道桥控模块接收到指令后控制电磁调节阀，电磁调节阀进行动作，控制制动气路通断，轮速传感器反馈车速信号给EBS中央控制器，EBS中央控制器通过轮速传感器反馈信号，下发指令控制通过单通道桥控模块和双通道桥控模块气压，以此来实现无人驾驶线控制动的控制与执行。
2.如权利要求1所述的无人驾驶矿用车线控制动系统，其特征在于，所述空气压缩机布置在发动机上。
3.如权利要求2所述的无人驾驶矿用车线控制动系统，其特征在于，所述干燥器布置在车架上。
4.如权利要求3所述的无人驾驶矿用车线控制动系统，其特征在于，所述干燥器内设置空气滤芯，当来自于空气压缩机的气体经过该空气滤芯时，所述空气滤芯对气体进行清洁；干燥器内部设置电加热装置，以便实现对清洁后的气体进行加热，在干燥器内部设置限压阀，所述限压阀设置在电加热装置出口的管路上，通过所述限压阀对经过清洁和加热的压缩空气进行压力调节以便设置制动系统的工作压力。
5.如权利要求4所述的无人驾驶矿用车线控制动系统，其特征在于，
所述轮速传感器布置在车轮上，所述轮速传感器通过线束分别连接单通道桥控模块和双通道桥控模块，采集轮速信号传递到相应的控制单元。
6.如权利要求5所述的无人驾驶矿用车线控制动系统，其特征在于，所述轮速传感器包括第一轮速传感器和第二轮速传感器，其中所述第一轮速传感器分别设置在前桥车轮的内侧，第一轮速传感器的输出信号线连接至单通道桥控模块的信号接收端口；所述第二轮速传感器分别设置在后桥车轮的内侧，第二轮速传感器的输出信号线连接至双通道桥控模块的信号接收端口。
7.如权利要求6所述的无人驾驶矿用车线控制动系统，其特征在于，EPB开关安装在驾驶室操作面板上，用于控制电子驻车的开闭。
8.如权利要求7所述的无人驾驶矿 用车线控制动系统，其特征在于，弹簧制动缸、制动气室安装在车桥上，通过气管与单通道桥控模块、双通道桥控模块连接，通过压缩空气推动气室推杆，推杆推动制动器凸轮轴，产生制动力。
9.如权利要求8所述的无人驾驶矿用车线控制动系统，其特征在于，再生储气筒通过管路与干燥器，反吹干燥器，通过排出压缩空气带走干燥器内的水汽，延长干燥器使用寿命。
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