CN113135173B - 一种基于气制动响应时间的制动差异监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于气制动响应时间的制动差异监测系统，在每个轮端气室进气口处的气管接头和气管之间安装压力开关，还包括行以下监测方法的处理器：在行驶过程中实时获取制动踏板的运行状态；当所述制动踏板的运行状态为启动状态时，获取各轮端压力开关的响应时间根据各轮端压力开关的响应时间的差异计算获得制动偏移量；若所述制动偏移量大于预设阈值，则判断为制动差异；所述各轮端压力开关的响应时间为制动踏板的启动时刻至各轮端处的压力开关检测到制动气压输入时刻的时间间隔。该监测系统能有效判断车辆是否存在制动差异，还能计算各轮端车轮制动的响应时间并显示到仪表上，且成本低廉易于维修。

Description

一种基于气制动响应时间的制动差异监测系统

技术领域

本发明涉及车辆制动技术领域，尤其涉及一种基于气制动响应时间的制动差异监测系统。

背景技术

制动差异是国内外商用车的老大难问题，但是日常行驶过程中，司机很少能发现车辆是否存在制动差异现象，除非跑偏严重，而重卡车辆由于对安全性的要求更高，故对跑偏的实时检测的需求性明显更强，目前国内商用车或者大型运输车辆基本都是基于压力来对车辆的跑偏进行检测的。

例如中国专利CN201510471785.5就公开了一种车辆制动差异控制方法、系统及汽车，其包括位置传感器和压力传感器，通过监测制动气缸活塞杆长度或气缸内压力，通过数据处理转换为制动力，从而判断左右轮是否存在制动力大小差异，得出是否跑偏的结论。然而，在实际情况下，此种结构存在如下几个问题：

1.该结构通过计算顶杆位移差异或气压差异，从而计算出左右制动力差异，判断是否存在制动差异，该方法存在一定局限性；该结构采集的是一次制动过程中最终的制动数据，若两侧制动力可达到一致(瞬时制动力不一致)，但制动响应时间存在差异，则同样会造成制动差异；故其仅能通过电信号差值计算出整体制动力差异，但不能检测到两侧车轮气压制动响应时间，而本发明基于实验发现响应时间差异为目前商用车或者重卡等大型运输车辆制动差异的主要影响因素；

2.该系统中的传感器、位移传感器结构复杂，且需要对制动气室进行改进，价格较高，位移传感器体积较大；且由于气室及顶杆的特性，两种传感器均不便于安装在气室内及顶杆上，这样可能会影响气室的制动工作。

基于此，急需设计一种制动差异监测系统，以在降低成本的同时提高车辆制动的可靠性和及时性。

发明内容

本发明提供一种基于气制动响应时间的制动差异监测系统，用以解决现有制动技术中跑偏控制效果差且改进成本高的缺陷，以实现在低成本下制动差异的高可靠性监测。

本发明公开了一种基于气制动响应时间的制动差异监测系统，在每个轮端气室进气口处的气管接头和气管之间安装压力开关，所述压力开关与控制器单元信号连接，所述监测系统中还包括行以下监测方法的处理器：

在行驶过程中实时获取制动踏板的运行状态；

当所述制动踏板的运行状态为启动状态时，获取各轮端压力开关的响应时间；

根据各轮端压力开关的响应时间之间的差异计算获得制动偏移量；

若所述制动偏移量大于预设阈值，则判断为制动差异；

其中，所述各轮端压力开关的响应时间为制动踏板的启动时刻至各轮端处的压力开关检测到制动气压输入时刻的时间间隔。

优选地，当驾驶员踩下制动踏板后，制动气压通过脚制动阀输出至各轮端气室，各轮端的压力开关能检测到气压输入的开关信号，开关信号通过电信号输出至控制器单元，并转化为各轮端的气压到达时间T1、T2、T3、T4，所述T1、T2、T3、T4分别为左前轮、右前轮、左后轮、右后轮的气压到达时间；当时间差异|T1-T2|或|T3-T4|大于设定阈值时，则判断为制动差异。

优选地，当|T1-T2|或|T3-T4|大于标准阈值一的15％，则为三级报警；当|T1-T2|或|T3-T4|在标准阈值一的10％～15％之间时，则为二级报警；当|T1-T2|或|T3-T4|在标准阈值一的5％～10％之间时，则为一级报警；当|T1-T2|或|T3-T4|小于或等于标准阈值一的5％时，则不进行报警。

优选地，当驾驶员踩下制动踏板后，通过制动灯信号读取踩下制动踏板的时间T0；随后计算每一次制动后各轮端的响应时间，即T1-T0、T2-T0、T3-T0、T4-T0。

优选地，车辆带有挂车，当驾驶员踩下制动踏板后，制动气压通过脚制动阀输出至各轮端气室，此时主车和挂车气室中的压力开关检测到气压输入的开关信号，开关信号通过电信号输出至控制器单元，并转化为各轮端气压到达时间T5、T6,其中，T5、T6分别对应主车最后轴右轮和挂车最后轴右轮的气压到达时间。

优选地，当|T5-T6|大于标准阈值二的15％，则为三级报警，此时亮红灯；当|T5-T6|在标准阈值二的10％～15％之间时(不含10％)，则为二级报警；当|T5-T6|在标准阈值二的5％～10％之间时(不含5％)，则为一级报警；当|T5-T6|小于或等于标准阈值二的5％时，则不进行报警。

优选地，当驾驶员踩下制动踏板后，控制器单元同时通过制动灯信号读取踩下制动踏板的时间T0；随后计算每一次制动后前后主挂右后轮端的响应时间，即T5-T0、T6-T0。

优选地，所述压力开关检测到0.5MPa以上压力时自动输出电信号。

优选地，所述压力开关通过三通接头设置在气管接头和气管之间。

优选地，将各轮端压力开关的响应时间发送到仪表或者远程终端上显示。

本发明提供的基于气制动响应时间的制动差异监测系统，通过成本仅为压力传感器或位置传感器十分之一的压力开关(目前商用车批量使用的压力开关能在气压达到0.5MPa时输出电信号，可直接通过气管三通接头安装在制动气室的进气口处，且价格较气压传感器大幅度降低)，实现了在低成本下制动差异的高可靠性监测功能，该监测方法和系统中的软件计算量小，能输出具体各轮端制动响应时间至仪表或者远程显示终端处、准确度高且便于安装维修，在最终输出至左右车轮制动压力一致的情况下也能够及时的发现车辆跑偏问题并在发生横向跑偏或者前后主挂跑偏时发出报警信息提示驾驶员，从而消除安全隐患，另外该监测方法和系统特别适合应用于对实时性和安全性要求更高的重卡或者商用车辆上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明提供的基于气制动响应时间的制动差异监测系统的示意图；

图2是本发明实施例一中横向左右差异的制动差异监测方法的流程图；

图3是本发明实施例二中主挂前后制动一致性监测方法的流程图；

附图标记：

1：整车仪表； 2：制动灯信号； 3：储气筒；

4：制动踏板； 5：ABS控制器； 6：ABS电磁阀；

7：控制器单元； 8：压力开关； 9：制动气室。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

基于现有技术中未发现存在行车过程中实时监测制动响应时间以及通过响应时间判断是否存在制动差异的方法，故本发明设计了一种基于气制动响应时间的系统。

下面结合图1描述本发明的基于气制动响应时间的制动差异监测系统，图1所示的改进后的制动系统中，虚线连接线为电器线束，实线连接线为尼龙管，其中，控制器单元7分别与整车仪表1、制动灯信号2、ABS控制器5以及安装在气室上四个压力开关8电连接，ABS控制器5分别与四个ABS电磁阀电连接，储气筒3通过制动踏板4与各个ABS电磁阀6的进气端连接，各个压力开关8设置于气室进气口处的气管接头和气管之间，可优先采用三通接头形式设置压力开关8，从而不影响车辆的正常制动。

为了实现本发明中基于气制动响应时间的制动差异监测功能，本发明通过在车辆各轮端气室进气口处的气管接头和气管之间均安装了一个压力开关8(用于检测到0.5MPa以上压力自动输出电信号)，该压力开关8和已有的与制动踏板连接的制动灯信号2以及监测程序进行软硬件的有机配合，即可直接实现各轮端制动的响应时间有效测量，并实时监测车辆制动差异的情况；在该监测系统中，用于读取各轮轮速信号的ABS控制器5与控制器单元7连接，控制器单元7与整车仪表1连接，故最终还可以在整车仪表1上输出报警信号以及输出各轮端制动响应时间，以便于驾驶员查看车辆的当前制动工况。

在安装了输出开关量信号的压力开关的基础上，本发明基于气制动响应时间的制动差异监测系统中所执行的监测方法为：

在行驶过程中实时获取制动踏板运行状态；

当所述制动踏板运行状态为启动状态时，获取各轮端压力开关的响应时间(即响应时长)；

根据各轮端压力开关的响应时间之间的差异计算获得制动偏移量；

若所述制动偏移量大于预设阈值，则判断为制动差异；

其中，所述各轮端压力开关的响应时间为制动踏板启动时刻至各轮端处的压力开关检测到制动气压输入时刻的时间间隔。

综上可知，以上监测方法通过计算气压到达各轮端的时间差异判断整车制动响应时间差异，并以此为依据判断是否存在制动差异，还能计算两侧车轮制动的响应时间并显示到仪表上，该方法对现有的制动系统硬件改进工作量少，所需硬件成本低廉，低成较本的压力开关仅需通过尼龙气管三通接头就可安装在气室进气口处，使得安装维修换件更便捷。

需要指出的是，所述监测方法可以通过控制器单元7或者其它能运行计算机程序的处理器来执行，且以上制动差异的监测可以依据选择的轮端气室的不同分为横向左右差异的制动差异或者主挂前后差异的制动差异(主要针对运输车)的监测。

为体现和明确本发明制动差异监测系统的优点，以下分实施例一和实施例二来分别具体阐述横向左右差异的制动差异监测和主挂前后差异的制动差异监测方法，实施例一和二所涉及的监测方法既可以是并列的关系，也可以是叠加关系。

实施例一

如图2所示，为了保证制动后左右的一致性，横向左右差异的制动差异监测方法包括以下步骤：

步骤1：车辆启动后通过ABS控制器检测各桥轮速是否大于0；若是则执行下一步骤；若否则停止执行程序，并人工排查硬件问题；

步骤2：当驾驶员踩下制动踏板后，此时制动气压通过制动踏板上的脚制动阀输出至各轮端气室，各轮端的压力开关能检测到气压输入的开关信号，开关信号通过电信号输出至控制器单元，并转化为各轮端的气压到达时间T1、T2、T3、T4，其中，T1、T2、T3、T4分别对应左前轮、右前轮、左后轮、右后轮的气压到达时间；

优选地，该压力开关用于检测到0.5MPa以上压力自动输出电信号。

步骤3：当时间差异|T1-T2|或|T3-T4|大于设定阈值时，则判断为制动差异，并显示报警信息。

优选的，为了根据不同的阈值级别在仪表上显示对应的报警信息，可以分为三级报警的情况，作为最低报警线的设定阈值具体可设置为标准阈值的5％(该标准阈值一为通过实际实验所测得的人工设定的时间值)。

即，当|T1-T2|或|T3-T4|大于标准阈值一的15％，则为三级报警，此时亮红灯，表示制动差异严重；

当|T1-T2|或|T3-T4|在标准阈值一的10％～15％之间时(不含10％)，则为二级报警，此时黄红灯，表示存在制动差异；

当|T1-T2|或|T3-T4|在标准阈值一的5％～10％之间时(不含5％)，则为一级报警，此时亮绿灯，表示轻微制动差异；

当|T1-T2|或|T3-T4|小于或等于标准阈值一的5％时，则不进行报警。

步骤4：当驾驶员踩下制动踏板后，控制器单元同时通过制动灯信号读取踩下制动踏板的时间T0；随后计算每一次制动后各轮端的响应时间，即T1-T0、T2-T0、T3-T0、T4-T0，并将各轮端的响应时间显示在仪表或者远程终端上显示。

优选地，各轮端的响应时间在仪表上的显示形式为“**轮响应时间：**s”。

该横向左右差异的制动差异监测方法可针对一般的四轮车辆，也可用于带挂车的重卡等运输车辆。

实施例二

如图3所示，为了保证制动后主挂的一致性，主挂前后差异的制动差异监测方法包括以下步骤：

步骤1：车辆启动后通过ABS控制器检测各桥轮速是否大于0；若是则执行下一步骤；若否则停止执行程序，并人工排查硬件问题；

步骤2：车辆带有挂车(例如:货车或牵引车、叉车)，当驾驶员踩下制动踏板后，制动气压通过脚制动阀输出至各轮端气室，此时主车和挂车气室中的压力开关检测到气压输入的开关信号，开关信号通过电信号输出至控制器单元，并转化为各轮端气压到达时间T5、T6,其中，T5、T6分别对应主车最后轴右轮和挂车最后轴右轮的气压到达时间(因为方向盘在左边，故主要考虑右轮的前后主挂是否一致的跑偏问题，此处两个压力开关位置的设计图1中虽未示出，但是根据实施例一的方案，本领域技术人员应该完全能够理解)；

优选地，该压力开关用于检测到0.5MPa以上压力自动输出电信号。

步骤3：当时间差异|T5-T6|大于设定阈值时，则判断为制动差异，并显示报警信息。当带有挂车时，以上报警为主车和挂车制动响应不一致的报警，与实施例一的制动跑偏报警虽说都属于制动差异报警，但是还是不同的。

优选的，为了根据不同的阈值级别在仪表上显示对应的报警信息，可以分为三级报警的情况，作为最低报警线的设定阈值具体可设置为标准阈值的5％(该标准阈值二为通过实际实验所测得的人工设定的时间值)。

即，当|T5-T6|大于标准阈值二的15％，则为三级报警，此时亮红灯，表示制动差异严重；

当|T5-T6|在标准阈值二的10％～15％之间时(不含10％)，则为二级报警，此时黄红灯，表示存在制动差异；

当|T5-T6|在标准阈值二的5％～10％之间时(不含5％)，则为一级报警，此时亮绿灯，表示轻微制动差异；

当|T5-T6|小于或等于标准阈值二的5％时，则不进行报警。

步骤4：当驾驶员踩下制动踏板后，控制器单元同时通过制动灯信号读取踩下制动踏板的时间T0；随后计算每一次制动后前后主挂右后轮端的响应时间，即T5-T0、T6-T0，并将各轮端的响应时间显示在仪表或者远程终端上显示。

该主挂前后差异的制动差异监测方法针对带挂车的运输车辆，例如货车或牵引车、叉车等。

另外，值得一提的是，实施例一和实施例二的步骤4中各轮端响应时间的计算是依靠时间T0和步骤S3中得到的T1-T6来综合得到的，步骤4可以作为拓展功能存在(即步骤4并非必须的步骤)，其能够便于驾驶员对比各轮的时间来了解各轮的制动差异具体程度，另外该步骤S4是可以与实现预警监测功能的步骤S3一起并行执行的。当步骤4或者步骤3的制动差异监测完成后，在检测到重新踩下制动踏板时，系统能从头开始循环继续执行新一阶段的监测和报警工作。

最后，在各轮端都安装了压力开关的情况下，将结合图1-3进一步说明该跑偏监测系统的具体工作流程：当车辆启动时，控制器单元7基于ABS控制器5的轮速信号开始检测前后桥轮速是否大于0(判断车辆是否处于行驶状态)；当车辆处于行驶状态时，控制器单元开始判断制动灯是否点亮(即是否存在制动操作)，当驾驶员踩下制动踏板后，在制动灯点亮时，输出制动灯点亮时间T0，同时输出前后桥轮端压力开关电信号发出时间T1～T6。开始判断前桥左右轮、后桥左右轮压力开关电信号发出时间和/或主车最后轴右轮和挂车最后轴右轮的气压到达时间，当前桥左右轮差异或后桥左右轮的响应时间差大于一定阈值时(即线性化标准阈值一的5％、10％、15％)，输出不同的报警信号，用以进行横向左右差异制动差异报警；和/或当主车最后轴右轮与挂车最后轴右轮的响应时间差大于一定阈值时(即线性化标准阈值二的5％、10％、15％)，输出不同的报警信号，用以进行主挂前后差异的制动差异报警；同时控制器单元计算出从制动灯点亮时间到各轮端压力信号发出时间的差值t，以**轮制动响应时间“t”S输出至整车仪表(如左前轮制动响应时间0.6S)。通过该监测方法，可让驾驶员等了解车辆各轮制动响应时间及了解整车是否存在制动差异现象，对主机厂车辆下线检测和售后市场故障排查均具有重大意义。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，本发明所揭露的制动差异监测系统中的监测方法的程序可以通过其它的硬件方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述程序单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元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)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，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精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于气制动响应时间的制动差异监测系统，其特征在于，在每个轮端气室进气口处的气管接头和气管之间安装压力开关，所述压力开关与控制器单元信号连接，所述监测系统中还包括行以下监测方法的处理器：

在行驶过程中实时获取制动踏板的运行状态；

当所述制动踏板的运行状态为启动状态时，获取各轮端压力开关的响应时间；

根据各轮端压力开关的响应时间之间的差异计算获得制动偏移量；

若所述制动偏移量大于预设阈值，则判断为车轮横向跑偏或者前后主挂跑偏的制动差异；

其中，所述各轮端压力开关的响应时间为制动踏板的启动时刻至各轮端处的压力开关检测到制动气压输入时刻的时间间隔。

2.根据权利要求1所述的基于气制动响应时间的制动差异监测系统，其特征在于，当驾驶员踩下制动踏板后，制动气压通过脚制动阀输出至各轮端气室，各轮端的压力开关能检测到气压输入的开关信号，开关信号通过电信号输出至控制器单元，并转化为各轮端的气压到达时间T1、T2、T3、T4，所述T1、T2、T3、T4分别为左前轮、右前轮、左后轮、右后轮的气压到达时间；当时间差异|T1-T2|或|T3-T4|大于设定阈值时，则判断为制动差异。

3.根据权利要求2所述的基于气制动响应时间的制动差异监测系统，其特征在于，当|T1-T2|或|T3-T4|大于标准阈值一的15％，则为三级报警；当|T1-T2|或|T3-T4|在标准阈值一的10％～15％之间时，则为二级报警；当|T1-T2|或|T3-T4|在标准阈值一的5％～10％之间时，则为一级报警；当|T1-T2|或|T3-T4|小于或等于标准阈值一的5％时，则不进行报警。

4.根据权利要求2所述的基于气制动响应时间的制动差异监测系统，其特征在于，当驾驶员踩下制动踏板后，通过制动灯信号读取踩下制动踏板的时间T0；随后计算每一次制动后各轮端的响应时间，即T1-T0、T2-T0、T3-T0、T4-T0。

5.根据权利要求1或2所述的基于气制动响应时间的制动差异监测系统，其特征在于，车辆带有挂车，当驾驶员踩下制动踏板后，制动气压通过脚制动阀输出至各轮端气室，此时主车和挂车气室中的压力开关检测到气压输入的开关信号，开关信号通过电信号输出至控制器单元，并转化为各轮端气压到达时间T5、T6,其中，T5、T6分别对应主车最后轴右轮和挂车最后轴右轮的气压到达时间。

6.根据权利要求5所述的基于气制动响应时间的制动差异监测系统，其特征在于，当|T5-T6|大于标准阈值二的15％，则为三级报警，此时亮红灯；当|T5-T6|在标准阈值二的10％～15％之间时(不含10％)，则为二级报警；当|T5-T6|在标准阈值二的5％～10％之间时(不含5％)，则为一级报警；当|T5-T6|小于或等于标准阈值二的5％时，则不进行报警。

7.根据权利要求5所述的基于气制动响应时间的制动差异监测系统，其特征在于，当驾驶员踩下制动踏板后，控制器单元同时通过制动灯信号读取踩下制动踏板的时间T0；随后计算每一次制动后前后主挂右后轮端的响应时间，即T5-T0、T6-T0。

8.根据权利要求1所述的基于气制动响应时间的制动差异监测系统，其特征在于，所述压力开关检测到0.5MPa以上压力时自动输出电信号。

9.根据权利要求1或8所述的基于气制动响应时间的制动差异监测系统，其特征在于，所述压力开关通过三通接头设置在气管接头和气管之间。

10.根据权利要求1所述的基于气制动响应时间的制动差异监测系统，其特征在于，将各轮端压力开关的响应时间发送到仪表或者远程终端上显示。

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