CN117681603A - 挂车电力和通信管理 - Google Patents

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CN117681603A CN202410073329.4A CN202410073329A CN117681603A CN 117681603 A CN117681603 A CN 117681603A CN 202410073329 A CN202410073329 A CN 202410073329A CN 117681603 A CN117681603 A CN 117681603A
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Abstract

一种用于挂车的商用车辆电子制动和通信系统中的智能灯光板连接器，用于将系统连接到原动机。所述连接器包括具有第一数据总线连接结构和第二数据总线连接结构的电子控制模块，第一数据总线在使用中载送与制动相关的数据信号并且制动压力控制装置附接到第一数据总线上，第二数据总线在使用中载送与非制动功能相关的数据。

Description

挂车电力和通信管理
本申请是申请号为201780007919.5、申请日为2017年10月10日、发明名称为“挂车电力和通信管理”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及例如连接到重型卡车的挂车中的电力和通信管理。
背景技术
随着附加功能的引入，商用车辆挂车的电子制动系统和其它相关应用变得越来越复杂。这也是一个高度竞争、注重成本的市场。挂车通常不拥有任何自主供电，并依靠牵引车辆的电力。挂车设置有自动制动系统，该制动系统具有可独立操作的挂车制动控制单元。挂车电子制动控制单元使挂车能够配备稳定性控制，并大大提高挂车的安全性。
卡车与挂车之间的用于制动和运转传动的标准连接结构由用于12V和24V系统的ISO7638管理。标准ISO7638连接器是7针连接器，其中针1为挂车制动控制阀提供电力；针2为控制电子器件提供电力，针3和针4分别为这些针脚的接地；针5用于故障指示，针6和针7用于CAN通信。
备用电连接可选择地通过ISO1185连接器上可用的停车灯供应来提供。挂车的灯光控制信号在ISO1185连接器和ISO3731连接器上提供。ISO12098定义了15路连接器，用于替代ISOl185和ISO3731连接器。标准ISO12098连接器是15针连接器，其中针7为停车灯提供电力，该电力也用作制动系统的备用电力；针9提供可选电力，针4为这些针脚的接地；针14和针15用于与针13上的独立接地进行CAN通信。ISO12098不用于制动数据或运转传动信号，而是用于包括但不限于障碍物检测的所有其它信号。
ISO7638电连接器包括5根横截面为1.5mm2和2根在针1和针2上横截面为4mm2或6mm2的缆线。这些缆线相对昂贵，并且由于两根电力缆线的横截面面积大造成刚度较大而很难安装。由于挂车电子制动系统通常是围绕欧洲使用的标准设计的，因此需要额外的成本将制动系统的电气管理调整成适用于采用不同标准(J560)的美国市场。另一个限制是，由ISO11992-2标准定义的对安全性至关重要的制动和运转传动数据以及法规阻止其用于其它功能，而且在多车辆组合中CAN总线负载非常高，这限制了附加功能的范围。在EP2563606中公开了这种方法的一个示例，其具有连接盒，其制动控制信号来自牵引车辆(即来自ISO7638连接器的ISO11992-2)和灯光控制信号(即来自ISO12098连接器的ISO11992-3)。然后将这些信号放在单独的挂车总线上，它们在此被传递到控制挂车上的灯光的挂车EBS。US2011/257840公开了一种类似的系统。
附加功能通常通过作为辅助功能包含在挂车EBS中而引入。GB2395241公开了一种电子控制单元ECU，其具有用于存储车辆特定的与制动相关的控制参数的非易失性存储器装置和用于为车辆的一个或多于一个辅助功能载送操作数据的可编程存储装置。然后可以根据预先确定的列表来检查输入和输出变量和控制算法，以保护制动功能免受错误模式的影响。
还可以提供与挂车EBS单元并置的附加挂车电子控制器，以在主挂车EBS控制单元外的挂车制动系统中提供附加的智能。这种方法由于附加的控制单元简单地导致额外的成本，并且由于需要额外的布线而增加了安装成本和难度。这种方法尚未取得商业成功。尽管附加功能并不单纯与制动行为有关，而是例如包括通信，但这些附加功能仍被称为制动系统的一部分。
发明内容
因此，本发明寻求为已知解决方案所解决的问题提供更灵活和成本效益更高的解决方案。
根据本发明，提供了一种用于挂车灯光系统的智能灯光板，该智能灯光板包括电子控制单元，该电子控制单元电连接到摄像装置、雷达检测器或激光雷达检测器中的至少一个，电子控制单元经由数据总线连接到挂车上的符合标准的连接器，该数据总线是与挂车制动CAN总线分开的挂车内部CAN总线。其中，电子控制单元适于在将数据总线上的数据传输到连接器之前处理来自摄像装置、雷达检测器或激光雷达检测器的数据，其中灯光信号由连接器模块读取或从数据总线解码。
智能灯光板可以由一个或多于一个智能灯光组件组成，每个智能灯光组件包含多个灯光功能并且具有与灯光功能并置的传感器组。然后可以将这种智能灯光组件安装在挂车的框架上以形成实际上的智能灯光板，所述智能灯光板通常包括两个这样的组件。
优选地，第一数据总线符合ISO7638并且第二数据总线符合ISO12098。优选地，到制动器或制动器和底盘控制器的连接使用4线缆线来进行。优选地，每根导线具有大约1mm的直径。优选地，数据总线中的至少一个上的数据信号的速度为250Kb/s或高于250Kb/s。优选地，与非制动功能相关的数据包括灯光控制、物体检测、物体位置、物体距离传感器和/或视频信号中的至少一种。优选地，提供第三数据总线连接结构，第三数据总线载送与物体检测、物体位置、物体距离传感器和/或视频信号中的至少一种有关的数据。
ISO7638连接器模块和ISO12098连接器模块可以优选地组合成一个挂车电力和通信模块，从而向牵引车辆提供标准化的电连接，优选地具有组合的功率调节和控制器布置结构，由此ISO11992-2和ISO11992-3CAN总线都被处理。挂车电力和连接器模块分别为挂车制动模块和灯光控制板提供两个4*1mm的连接结构。这提供了将ISO7638和ISO12098的电源组合的选项，以在原动机故障时提高制动模块的可用性。此外，可以处理来自障碍物检测或后视摄像系统的信息，并且如果选择倒档，则挂车电力和通信模块可以在检测到障碍物时应用挂车的制动。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述本发明的示例性实施例，其中：
图1示出了已知的挂车电子制动系统
图2示意性地示出了已知制动系统中的电连接
图3示意性地示出了本发明的一个实施例中的电连接
图4示意性地示出了本发明的另一个实施例中的电连接
图5示意性地示出了本发明的另一个实施例中的电连接
图6示意性地示出了本发明的另一个实施例中的电连接
图7示意性地示出了本发明的另一个实施例中的电连接
具体实施方式
图1示出了一种已知的挂车电子制动系统，其中多用途车辆挂车具有带有前轮1、2的可转向的前轴和带有后轮3、4的后轴。旋转轮速传感器5-8分别配属于前轮1、2和后轮3、4，并且通过电线9-12与主要配属于后轴制动器的电动气动式制动器压力控制模块13(EBS模块)相连接。分别为前轮1、2和后轮3、4分配一个制动器14-17，该制动器14-17可以借助于前轴的制动缸18、19或后轴的弹簧加载式制动缸20、21来施加制动力。
挂车车辆的制动系统可以通过三个连接结构，特别是气动供应管路连接结构22、气动控制管路连接结构23和电控制连接结构24与牵引器的或另外的挂车的制动系统相连接。电控制线路24提供ISO11992 CAN数据连接。
供应管路连接结构22通过回流阀25和停放阀26与空气制动容器27相连接。气动管路28、31从空气制动容器27通向压力控制模块13的供应输入端和ABS阀32。此外，气动管路29从停放阀26分出分支至压力控制模块13。气动管路30在停放阀26与空气制动容器27之间延伸。
ABS阀32共同配属于前轴的两个制动缸18、19，并通过气动管路33与制动缸18相连接，通过气动管路34与制动缸19相连接。ABS阀32具有两个电控制输入端，这两个电控制输入端通过在此仅示意性示出的“一根”电线35与压力控制模块13相连接。
此外，ABS阀32具有通过回流阀37与气动控制连接结构23相连接的气动控制输入端36。气动控制输入端36还通过气动控制管路38与压力控制模块13的气动控制输入端相连接。压力控制模块13具有测量气动控制管路38中的压力、即存在于ABS阀的气动控制输入端36处的控制压力的集成的压力传感器(未示出)，该控制压力与可被控制到制动缸18、19中的最大压力相同。
压力控制模块13具有气动输出端39-42，所述气动输出端通过配属的气动管路与弹簧制动缸20或21相连接。
此外，气动轴载传感器或空气弹簧43、44设置在后轴处并且使得能够确定轴载、特别是制动和启动期间的动态轴载。轴载传感器或空气弹簧43、44通过气动管路与压力控制模块13相连接。相应地，设置在前轴处的在此为电控制的空气囊45、46中的压力可以通过感测器47检测。然而，轴载传感器45、46不是绝对必要的。
为了提供稳定性控制，提供了侧向加速度传感器50，其也可以与偏航传感器集成，并且侧向加速度传感器的输出被馈送到压力控制模块/ECU13。通常，侧向加速度传感器50被集成到压力控制模块/ECU13中。在检测到挂车上的侧向加速度的情况下，压力控制模块可以在前轴和/或后轴处提供增大的制动力。当侧向加速度传感器50在它所安装于的挂车上检测到侧向加速度时，传感器生成使稳定性控制设置为激活的信号。
关于图1所描述的实施例，ABS阀32可以用电动气动阀代替，其中，电控制线路35包括优选为CAN的通信装置和电源。
压力控制模块13接收来自位于挂车上的轮速传感器的数据并且还接收指示车辆驾驶室中的制动踏板是否被压下的信号以及制动压力需求。除了所示的ISO7638电连接外，挂车还可以具有ISO1185电连接以用于为指示灯和挂车停车灯供电。
在本发明的制动系统的第一实施例中，系统设置有连接到电子控制模块的ISO7638和可选的ISO1185(或者替代地ISO12098)连接结构。电子控制模块位于挂车头板处并接收来自卡车-挂车CAN总线的制动和运转传动控制信号。挂车电子模块还连接到与挂车制动模块(相当于EBS模块13)连接的第一挂车制动CAN总线。该CAN总线包括4根1mm2横截面的导线。挂车制动模块还连接到轮速传感器和辅助I/O。
电子控制模块还连接到与挂车电子压力模块连接(相当于单通道制动模块32)的第二挂车制动CAN总线。挂车电子压力模块306接收来自车轮传感器和辅助I/O输入端的输入信号。尽管挂车电子压力模块有多种变体，但只有一种类型适用于标准挂车。
挂车设置有内部CAN总线、特别是5V CAN总线，以便能够安装辅助装置或功能、例如挂车信息模块、胎压监测系统或挂车接入点。内部总线连接到挂车电子压力模块。
ISO11992标准限定了总线上的最大速度为125Kb/s，因为该CAN总线上的信号的范围为从0到卡车电池电压。由于挂车经常断开连接并重新连接，连接结构不可避免地受到损坏，导致电压衰减。在已知的系统中，由于这种损坏，因此，5V CAN总线不适合连接到卡车，因为信号将从太低的水平衰减而无法在系统的整个使用寿命期间提供可靠的信号。
然而电子控制模块与该模块之间的连接在安装时是永久的。由于没有任何连接结构损坏，因此，CAN总线连接结构上的信号衰减大大降低，所以可以使用5V CAN总线。此外，该CAN总线上的数据信号速度也可以提高到250Kb/s或更高，从而能够将明显更多的数据放在CAN总线上。这使得能够在挂车上引入另外的功能、例如障碍物检测或车道控制。
在刚刚描述的替代的且简单的布置中，ISO7638和可选的ISO1185(或ISO12098)连接结构都连接到电子控制模块。电子控制模块位于挂车头板处并且接收来自卡车-挂车CAN总线的ECU Talk控制信号。挂车电子模块还连接到与挂车制动模块(相当于EBS模块13)连接的第一挂车制动CAN总线。挂车制动模块还连接到轮速传感器和辅助I/O。
挂车设置有内部CAN总线，以使得能够安装辅助设备或功能、例如挂车信息模块、胎压监测系统或挂车接入点。挂车内部总线连接到电子控制模块。
与图1的布置相比，这些布置减少了布线成本并简化了缆线的安装，因为不再需要7针ISO7638连接结构的两根较厚的电力缆线。这些是更昂贵和更硬的缆线，价格约为较薄缆线价格的三倍，而且安装时间更长。
电子控制模块包括电力管理功能、CAN总线连接结构和警示灯电路连接结构。挂车制动系统的控制逻辑位于该模块中，而不是制动控制模块中。这又具有多个意想不到的优点，即不需要来自卡车的信号的功率调节，并且也可以省略制动模块中的相应安全部件。制动模块因此可以简化为压力控制器和I/O集线器。该架构还使得挂车内部CAN能够与挂车制动器CAN分开，从而提高制动功能的安全性，因为不需要优先考虑CAN总线上的制动数据。
电子控制模块还能够对数据进行压缩，然后将所述数据通过桥传递到卡车制动系统，而无需修改卡车系统，从而确保与现有卡车车队的良好兼容性。挂车因此可以具有包括CAN-FD的高速CAN总线，便于引入车道控制和自动驾驶。
图2示出了挂车300中的已知挂车制动系统中的电连接的示意图。挂车的由主销301标示的前端设置有单独的ISO12098连接器302和ISO7638连接器303。ISO12098连接器302经由分路器304连接到与挂车EBS单元306连接的配线箱305。配线箱305提供停车灯电力供应，其被用作EBS单元306的备用电源。
分路器304还提供到挂车灯光系统的电连接。在挂车上对称布置的挂车灯光系统包括后灯组307、顶部308和底部309后轮廓标记灯、四个侧部标记灯310、前部标记灯311和车牌灯316，后灯组307包括制动灯、倒车灯和后部位置灯。
ISO7638连接器303提供到EBS单元306的电和CAN数据总线连接结构。EBS单元306经由另外的电和数据总线连接结构312连接到位于挂车前部的挂车接入点单元313。该挂车接入点单元313经由另外的连接结构314连接到位于挂车后部的面向后方的摄像装置315。
图3示出了挂车400中的本发明的第一实施例。挂车的由主销401标示的前部设置有单独的ISO12098连接器402和ISO7638连接器403。ISO7638连接器403设置有电子控制单元404。电子控制单元404通过电和CAN总线连接结构405连接到挂车EBS 406，并通过电连接结构407连接到分路器408，分路器408还连接到ISO12098连接器402并且提供到挂车灯光系统的连接结构。在挂车上对称布置的挂车灯光系统包括后灯组409、顶部410和底部411后部标记灯、四个侧部标记灯412和前部标记灯413，后灯组409包括制动灯、倒车灯和夜灯。
本发明的概念提供了一种智能ISO7638连接器模块，其中电力管理和功率调节在连接器模块中进行。然后使用4线缆线(例如4*1mm)连接制动器或制动器和底盘控制器。制动系统的主要智能也可以留在连接器模块中，从而能够简化制动器或制动器底盘控制器(例如压力控制器和IO集线器)。这又显著降低了将2S/2M模块适配到4S/3M模块的成本，此外，还可以在美国/北美自由贸易区市场使用，因为只需要不同的连接器而不需要为基于欧洲标准的市场另外提供不同的制动器或制动器和底盘控制器。本发明的概念也可以应用于如下所述的ISO12098连接器。灯光信号由ISO12098连接器模块读取，或从ISO11992-3 CAN总线解码。挂车设置有后部灯光控制板。然后使用4线缆线(例如4*1mm)在ISO12098连接器模块和后部灯光控制板之间进行连接。后部灯光控制板对CAN信号进行解码并启动各个灯光电路。灯光控制系统的主要智能也可以留在连接器模块中，从而能够简化布线。灯光控制板可以使用诸如障碍物检测或后视摄像系统之类的感测技术进一步扩展，应理解，该数据也可以经由CAN总线传输回连接器模块。
CAN总线可以是CAN FD或普通CAN，或者是替代技术、例如6线连接的以太网。
图4示出了挂车500中的本发明的第二实施例。挂车的由主销501标示的前部设置有包括ECU的组合的ISO12098和ISO7638连接器502。连接器ECU设置有到挂车EBS 504的第一连接结构503和到灯光系统506的第二连接结构505。所述连接结构可以是2个电力引脚和CAN连接结构或以太网连接结构。在已知的系统中，以太网由于系统的机械需求而不可用，尽管它具有高数据传输速率的潜力。在本发明的实施例中，机械要求显著降低，因此以太网的使用变得技术上可行。
挂车灯光系统包括包含ECU的灯光板507。灯光板设置有后灯组508，车牌灯509和底部标记灯510。它们基本对称地布置。顶部后标记灯511经由第一连接结构连接到板507。侧部标记灯512和前部标记灯513经由第二连接结构连接到板508。
图5示出了图6的实施例的替代布置，其中相同的附图标记表示相同的部件。灯光板507设置有面向后方的摄像装置514。
图6示出了另一个实施例，其中相同的附图标记表示相同的部件。灯光板可以设置有物体距离和/或位置传感器，例如后向雷达或激光雷达或可提供物体检测和定位的其它物体传感器、诸如超声波传感器515或者甚至摄像装置514。
图7示出了包括侧向雷达或激光雷达516和517的另一实施例，所述侧向雷达或激光雷达通过电连接结构518与连接器502相连接。
与在图2所示的已知系统中包括雷达的技术要求相比，图6和7的实施例不需要任何附加的控制单元。附加的ECU和布线的成本使得在挂车上引入这些系统对于运营商来说在商业上没有吸引力。
随着自动驾驶的推出，挂车上所需传感器的数量将增加，由于需要大量数据，挂车系统需要在传输到原动机之前对传感器数据进行预处理。应理解的是，一些传感器将被安装在光控制板上，而其它传感器将被安装到挂车的侧部。挂车电力和通信模块可以进一步扩展到包括第三个4*1mm连接结构，以用于供电和与这些侧部安装的传感器阵列通信。然后挂车电力和通信模块将作为组合的制动器、制动器和底盘控制、灯光和自动驾驶控制器起作用。
在图3至7的实施例中，可以将用于诸如挂车接入点(例如)、GSM或GPS的辅助装置的连接结构包括到智能连接器中。
本发明的方法具有高度的可扩展性，因为它能够在2S/2M系统中的更通用且更低成本的卡车制动控制控制器的挂车中使用，但也可以通过增加单通道制动控制器容易地用于更复杂的4S/3M制动系统布置结构中。
也可以使用关于图4至7描述的连接器作为卡车侧连接器。卡车侧连接器然后可以通过有线连接或无线方式连接到挂车侧连接器。在此应用中，原动机包括也被称为卡车或牵引器的部件。
目前，有效的标准是ISO7638-2:2003和ISO12098:2004。

Claims (5)

1.一种用于挂车灯光系统的智能灯光板，所述智能灯光板包括电子控制单元，所述电子控制单元电连接到摄像装置、雷达检测器和激光雷达检测器中的至少一个，所述电子控制单元经由数据总线连接到挂车中的符合标准的连接器，所述数据总线是与挂车制动CAN总线分开的挂车内部CAN总线，其中，所述电子控制单元适于在将数据总线上的数据传输到连接器之前处理来自摄像装置、雷达检测器、激光雷达检测器或物体检测器的数据，其中灯光信号由连接器模块读取或从数据总线解码。
2.根据权利要求1所述的智能灯光板，其中，所述连接器包括ISO7638连接器模块和和ISO12098连接器模块，以及具有电源管理功能和CAN总线连接功能的另外的电子控制模块。
3.根据权利要求1或2所述的智能灯光板，其中，所述数据总线包括ISO11992-2和ISO11992-3 CAN总线，以及来自这些总线的信号由电子控制单元处理。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的智能灯光板，其中，来自障碍物检测系统或后视摄像系统的信息能够被处理，以及如果选择倒档，电子控制模块在检测到障碍物时应用挂车的制动。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的智能灯光板，其中，所述灯光板包括多个智能灯光组件，每个智能灯光组件包含多个灯光功能并且具有与灯光功能并置的传感器组。
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