CN115246384A - 一种牵引式载重车辆的辅助驾驶系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了种牵引式载重车辆的辅助驾驶系统及其控制方法，包括牵引车头和挂车，所述牵引车头通过与牵引座与挂车连接；所述挂车上设有称重系统，所述挂车的轮胎内设有胎压监测装置，所述牵引车头内设有挂车车身稳定控制系统，所述挂车车身稳定控制系统分别与称重系统和挂车的胎压监测装置信号连接，所述挂车车身稳定控制系统与分别与挂车的制动系统和牵引车头的转向系统连接。有益效果：本发明可以有效避免挂车的甩挂和侧翻事故发生的机率；根据当前挂车的载重量实时调节制动力的大小，能够避免紧急情况下的紧急制动造成的安全事故；有效地降低了牵引式载重车辆的操控难度以及驾驶人员的工作强度。

Description

一种牵引式载重车辆的辅助驾驶系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种车辆自动驾驶系统及其控制方法，特别提供了一种牵引式载重车辆的辅助驾驶系统及其控制方法，属于车辆自动控制技术领域。
背景技术
载重车辆，是运载货物和商品用的一种车辆形式，包括自卸货车、 牵引车、非公路和无路地区的越野牵引式载重车辆和各种专为特殊需要制造的车辆(如机场摆渡车、消防车和救护车、油罐车、集装箱牵引车等)。
牵引式载重车辆是载重车辆中的一种重要车型，结构包括牵引车头和挂车两部分。牵引车头是提供驱动力并且可以独立行驶的车辆主体部分；挂车是用于承载货物和商品的部分，挂车按挂车与牵引汽车的连接方式分为全挂车和半挂车。全挂车由牵引车牵引且其全部质量由本身承受的挂车；半挂车由牵引车牵引且其部分质量由牵引车承受的挂车。
牵引式载重车辆满载重量是普通轿车的20-25倍，长度是普通轿车的4-5倍，所以在道路行驶中，牵引式载重车辆的操控与其他车辆相比更为复杂且要求更高。
牵引式载重车辆在变道过程中，除了需要考虑牵引车头的稳定性，还要考虑挂车的稳定性。当前大部分牵引式载重车辆的牵引车头安装了车身稳定控制系统ESC/ESP，在一定程度上解决了牵引式载重车辆变道过程中的稳定性问题，但挂车基本未安装车身稳定控制系统ESC/ESP,且即便牵引车头与挂车均安装有车身稳定控制系统ESC/ESP，但由于牵引式载重车辆空载、半载、满载重量不同，行驶速度不同，如果驾驶操作不当，如，对方向盘转角、转向角速度控制不当，会造成牵引式载重车辆甩挂现象，严重情况下会导致牵引式载重车辆侧翻，因此牵引式载重车辆带挂变道，对驾驶员的驾驶经验要求较高。
牵引式载重车辆在车道内行驶，除了需要将牵引车头保持在车道内外，还需要将挂车保持在车道内。由于牵引式载重车辆空载、半载、满载重量不同，行驶速度不同，如果在行驶过程中驾驶操作不当，如，对方向盘转角、转向角速度控制不当，将会出现牵引式载重车辆在直线车道行驶过程中的甩挂现象、过弯行驶过程中的刮碰现象。
另外由于牵引式载重车辆空载、半载、满载重量不同，行驶速度不同，制动过程所需要的制动距离和制动时间也不同，如果满载时操作不当造成车毁人亡，如满载时紧急制动，挂车上的货物会冲向牵引车头造成严重安全事故。
综上所述，由于牵引式载重车辆自身特点，车辆在变道、车道保持、转弯和制动过程中操控难度较大，需要驾驶员具备丰富的牵引式载重车辆驾驶经验以及需要驾驶员保持思想高度的集中。
因此，为了降低牵引式载重车辆的操控难度，需要解决的技术问题主要是根据载重量和车速对转向和制动系统的控制。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种牵引式载重车辆的辅助驾驶系统及其控制方法。本发明根据车辆当前载重和车速对转向和制动系统的辅助控制，可以降低牵引式载重车辆的操控难度以及驾驶人员的工作强度。
技术方案：一种牵引式载重车辆的辅助驾驶系统，包括牵引车头和挂车，所述牵引车头通过与牵引座与挂车连接；所述挂车上设有称重系统，所述挂车的轮胎内设有胎压监测装置，所述牵引车头内设有挂车车身稳定控制系统，所述挂车车身稳定控制系统分别与称重系统和挂车的胎压监测装置信号连接，所述挂车车身稳定控制系统与分别与挂车的制动系统和牵引车头的转向系统连接。
本发明通过挂车两侧胎压的胎压监测装置实时监测胎压值能够准确快速的判断行驶过程中挂车的状态，通过挂车车身稳定控制系统设定的辅助驾驶程序可以自动控制制动系统制动力的大小和制动时机的把控，并且通过限制转向系统的转向角度和转向角速度可以有效避免挂车的甩挂和侧翻事故发生的机率；有效地降低了牵引式载重车辆的操控难度以及驾驶人员的工作强度。
优选项，为了节省整机控制器的计算量，所述牵引座内设有辅助驾驶启动开关，当牵引车头与挂车完成连接时，辅助驾驶启动开关激活挂车车身稳定控制系统。只有挂车与牵引车完成连接时才激活挂车车身稳定控制系统，牵引车头单独行驶时挂车车身稳定控制系统处于休眠状态，有效地节省了整车控制器的计算量。
优选项，为了进一步降低牵引式载重车辆的操控难度以及驾驶人员的工作强度，所述牵引车头前向设有测速雷达和测距仪，所述测速雷达和测距仪同时与挂车车身稳定控制系统信号连接。根据当前挂车的载重量实时调节制动力的大小，并且让制动系统提前介入，能够避免紧急情况下的紧急制动造成的安全事故。
优选项，为了提高本明的兼容性，所述牵引车头的操控系统中设有车身稳定控制系统，所述挂车车身稳定控制系统镶嵌于牵引车头的车身稳定控制系统中。将挂车车身稳定控制系统与整车的车身稳定控制系统进入镶嵌可以提高本发明的兼容性。
优选项，为了提高数据传输的可靠性，所述挂车的胎压监测装置、测速雷达和测距仪通过整车的CAN总线与车身稳定控制系统连接。借用整车现有的CAN总成可以进一步提高数据传输的速率和可靠性。
一种牵引式载重车辆的辅助驾驶系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤一、系统启动，当牵引车头与挂车完成连接时，辅助驾驶启动开关激活挂车车身稳定控制系统；
步骤二、载重量数据采集，称重系统将当前挂车的载重量信息发送至挂车车身稳定控制系统；
步骤三、选择辅助驾驶模式，挂车车身稳定控制系统根据当前挂车的载重量信息选择对应的车身稳定控制参数；
步骤四、稳定性控制，车辆行驶过程中挂车车身稳定控制系统对挂车的各个胎压监测装置测得的胎压进行监测；当挂车两侧的胎压之间的差值大于当前辅助驾驶模式的设定值时，挂车车身稳定控制系统控制挂车的制动系统进行制动，同时限制牵引车头的转向系统的转向角度和转向角速度；
步骤五、制动力管理，车辆行驶过程中挂车车身稳定控制系统实时通过测速雷达和测距仪测量本车与前车之间的相对车速和车距，根据当前辅助驾驶模式控制挂车和牵引车头的制动系统的制动力大小；
步骤六、系统关闭，当车辆静止或者挂车与牵引车头分离时，挂车车身稳定控制系统关闭。
优选项，为了进一步降低控制系统的计算量，所述步骤三中的辅助驾驶模式包括空载控制模式、半载控制模式和满载控制模式三种辅助驾驶模式；当称重系统测得当前载重量小于额定载重量的25%时，系统载入空载控制模式；当称重系统测得当前载重量大于等于额定载重量的25%同时小于等于额定载重量的75%时，系统载入半载控制模式；当称重系统测得当前载重量大于额定载重量的75%时，系统载入满载载控制模式。
优选项，所述步骤四三种辅助驾驶模式中挂车两侧的胎压之间差值的设定阈值为挂车发生侧翻时的临界值乘以安全系数获得。
优选项，所述步骤四三种辅助驾驶模式中挂车车身稳定控制系统控制挂车的制动系统进行制动的制动力和牵引车头的转向系统的转向角度和转向角速度值以发生侧翻或甩挂时的临界值乘以安全系数获得。
优选项，所述步骤五中挂车和牵引车头的制动系统的制动力以发生侧翻或甩挂时的临界值乘以安全系数获得。
有益效果：本发明通过挂车两侧胎压的胎压监测装置实时监测胎压值能够准确快速的判断行驶过程中挂车的状态，通过挂车车身稳定控制系统设定的辅助驾驶程序可以自动控制制动系统制动力的大小和制动时机的把控，并且通过限制转向系统的转向角度和转向角速度可以有效避免挂车的甩挂和侧翻事故发生的机率；根据当前挂车的载重量实时调节制动力的大小，并且让制动系统提前介入，能够避免紧急情况下的紧急制动造成的安全事故；有效地降低了牵引式载重车辆的操控难度以及驾驶人员的工作强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图；
图1为本发明整车安装示意图；
图2为本发明控制原理图；
图3为本发明控制方法的控制流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
如图1和2所示，一种牵引式载重车辆的辅助驾驶系统，包括牵引车头1和挂车2，所述牵引车头1通过与牵引座3与挂车2连接；所述挂车2上设有称重系统4，所述挂车2的轮胎5内设有胎压监测装置6，所述牵引车头1内设有挂车车身稳定控制系统，所述挂车车身稳定控制系统分别与称重系统4和挂车的胎压监测装置6信号连接，所述挂车车身稳定控制系统与分别与挂车的制动系统和牵引车头的转向系统连接。
本发明通过挂车两侧胎压的胎压监测装置6实时监测胎压值能够准确快速的判断行驶过程中挂车的状态，通过挂车车身稳定控制系统设定的辅助驾驶程序可以自动控制制动系统制动力的大小和制动时机的把控，并且通过限制转向系统的转向角度和转向角速度可以有效避免挂车的甩挂和侧翻事故发生的机率；有效地降低了牵引式载重车辆的操控难度以及驾驶人员的工作强度。
为了节省整机控制器的计算量，所述牵引座3内设有辅助驾驶启动开关，当牵引车头1与挂车2完成连接时，辅助驾驶启动开关激活挂车车身稳定控制系统。只有挂车2与牵引车1完成连接时才激活挂车车身稳定控制系统，牵引车头1单独行驶时挂车车身稳定控制系统处于休眠状态，有效地节省了整车控制器的计算量。
为了进一步降低牵引式载重车辆的操控难度以及驾驶人员的工作强度，所述牵引车头1前向设有测速雷达7和测距仪8，所述测速雷达7和测距仪8同时与挂车车身稳定控制系统信号连接。根据当前挂车2的载重量实时调节制动力的大小，并且让制动系统提前介入，能够避免紧急情况下的紧急制动造成的安全事故。
为了提高本明的兼容性，所述牵引车头的操控系统中设有车身稳定控制系统，所述挂车车身稳定控制系统镶嵌于牵引车头的车身稳定控制系统中。将挂车车身稳定控制系统与整车的车身稳定控制系统进入镶嵌可以提高本发明的兼容性。
为了提高数据传输的可靠性，所述挂车的胎压监测装置、测速雷达7和测距仪8通过整车的CAN总线与车身稳定控制系统连接。借用整车现有的CAN总成可以进一步提高数据传输的速率和可靠性。
如图3所示，一种牵引式载重车辆的辅助驾驶系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤一、系统启动，当牵引车头与挂车完成连接时，辅助驾驶启动开关激活挂车车身稳定控制系统；
步骤二、载重量数据采集，称重系统将当前挂车的载重量信息发送至挂车车身稳定控制系统；
步骤三、选择辅助驾驶模式，挂车车身稳定控制系统根据当前挂车的载重量信息选择对应的车身稳定控制参数；
步骤四、稳定性控制，车辆行驶过程中挂车车身稳定控制系统对挂车的各个胎压监测装置测得的胎压进行监测；当挂车两侧的胎压之间的差值大于当前辅助驾驶模式的设定值时，挂车车身稳定控制系统控制挂车的制动系统进行制动，同时限制牵引车头的转向系统的转向角度和转向角速度；
步骤五、制动力管理，车辆行驶过程中挂车车身稳定控制系统实时通过测速雷达和测距仪测量本车与前车之间的相对车速和车距，根据当前辅助驾驶模式控制挂车和牵引车头的制动系统的制动力大小；
步骤六、系统关闭，当车辆静止或者挂车与牵引车头分离时，挂车车身稳定控制系统关闭。
为了进一步降低控制系统的计算量，所述步骤三中的辅助驾驶模式包括空载控制模式、半载控制模式和满载控制模式三种辅助驾驶模式；当称重系统测得当前载重量小于额定载重量的25%时，系统载入空载控制模式；当称重系统测得当前载重量大于等于额定载重量的25%同时小于等于额定载重量的75%时，系统载入半载控制模式；当称重系统测得当前载重量大于额定载重量的75%时，系统载入满载载控制模式。
所述步骤四三种辅助驾驶模式中挂车两侧的胎压之间差值的设定阈值为挂车发生侧翻时的临界值乘以安全系数获得。
所述步骤四三种辅助驾驶模式中挂车车身稳定控制系统控制挂车的制动系统进行制动的制动力和牵引车头的转向系统的转向角度和转向角速度值以发生侧翻或甩挂时的临界值乘以安全系数获得。
所述步骤五中挂车和牵引车头的制动系统的制动力以发生侧翻或甩挂时的临界值乘以安全系数获得。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种牵引式载重车辆的辅助驾驶系统，包括牵引车头和挂车，所述牵引车头通过与牵引座与挂车连接；其特征在于：所述挂车上设有称重系统，所述挂车的轮胎内设有胎压监测装置，所述牵引车头内设有挂车车身稳定控制系统，所述挂车车身稳定控制系统分别与称重系统和挂车的胎压监测装置信号连接，所述挂车车身稳定控制系统与分别与挂车的制动系统和牵引车头的转向系统连接。
2.根据权利要求1所述的牵引式载重车辆的辅助驾驶系统，其特征在于：所述牵引座内设有辅助驾驶启动开关，当牵引车头与挂车完成连接时，辅助驾驶启动开关激活挂车车身稳定控制系统。
3.根据权利要求1或2所述的牵引式载重车辆的辅助驾驶系统，其特征在于：所述牵引车头前向设有测速雷达和测距仪，所述测速雷达和测距仪同时与挂车车身稳定控制系统信号连接。
4.根据权利要求3所述的牵引式载重车辆的辅助驾驶系统，其特征在于：所述牵引车头的操控系统中设有车身稳定控制系统，所述挂车车身稳定控制系统镶嵌于牵引车头的车身稳定控制系统中。
5.根据权利要求4所述的牵引式载重车辆的辅助驾驶系统，其特征在于：所述挂车的胎压监测装置、测速雷达和测距仪通过整车的CAN总线与车身稳定控制系统连接。
6.根据权利要求3所述的牵引式载重车辆的辅助驾驶系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、系统启动，当牵引车头与挂车完成连接时，辅助驾驶启动开关激活挂车车身稳定控制系统；
步骤二、载重量数据采集，称重系统将当前挂车的载重量信息发送至挂车车身稳定控制系统；
步骤三、选择辅助驾驶模式，挂车车身稳定控制系统根据当前挂车的载重量信息选择对应的车身稳定控制参数；
步骤四、稳定性控制，车辆行驶过程中挂车车身稳定控制系统对挂车的各个胎压监测装置测得的胎压进行监测；当挂车两侧的胎压之间的差值大于当前辅助驾驶模式的设定值时，挂车车身稳定控制系统控制挂车的制动系统进行制动，同时限制牵引车头的转向系统的转向角度和转向角速度；
步骤五、制动力管理，车辆行驶过程中挂车车身稳定控制系统实时通过测速雷达和测距仪测量本车与前车之间的相对车速和车距，根据当前辅助驾驶模式控制挂车和牵引车头的制动系统的制动力大小；
步骤六、系统关闭，当车辆静止或者挂车与牵引车头分离时，挂车车身稳定控制系统关闭。
7.根据权利要求6所述的牵引式载重车辆的辅助驾驶系统的控制方法，其特征在于：所述步骤三中的辅助驾驶模式包括空载控制模式、半载控制模式和满载控制模式三种辅助驾驶模式；当称重系统测得当前载重量小于额定载重量的25%时，系统载入空载控制模式；当称重系统测得当前载重量大于等于额定载重量的25%同时小于等于额定载重量的75%时，系统载入半载控制模式；当称重系统测得当前载重量大于额定载重量的75%时，系统载入满载载控制模式。
8.根据权利要求7所述的牵引式载重车辆的辅助驾驶系统的控制方法，其特征在于：所述步骤四三种辅助驾驶模式中挂车两侧的胎压之间差值的设定阈值为挂车发生侧翻时的临界值乘以安全系数获得。
9.根据权利要求7所述的牵引式载重车辆的辅助驾驶系统的控制方法，其特征在于：所述步骤四三种辅助驾驶模式中挂车车身稳定控制系统控制挂车的制动系统进行制动的制动力和牵引车头的转向系统的转向角度和转向角速度值以发生侧翻或甩挂时的临界值乘以安全系数获得。
10.根据权利要求7所述的牵引式载重车辆的辅助驾驶系统的控制方法，其特征在于：所述步骤五中挂车和牵引车头的制动系统的制动力以发生侧翻或甩挂时的临界值乘以安全系数获得。
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