CN118358543A - 一种无人线控底盘的气刹制动方法及相关系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于气动制动控制领域，公开了一种无人线控底盘的气刹制动方法及相关系统，本发明通过持续采集车辆载荷数据、车速数据以及气刹的压力数据，实时监测车辆状态，及时做出响应。根据刹车踏板的开度获取期望减速度，结合当前车速进行对比，准确判断车辆的减速需求，从而实现精准的制动控制。根据对比结果生成比例阀调节指令，使得制动力的调节能够根据实际情况进行自适应调整，适应不同的驾驶条件和路况。本发明通过调整前桥比例阀和后桥比例阀，能够平衡车辆的制动力分配，提高制动的平稳性和稳定性，减少车辆的侧滑和打滑风险。本发明通过精准的制动控制，能够有效减少制动能量的浪费，提高车辆的能源利用效率，从而达到节能环保的目的。

Description

一种无人线控底盘的气刹制动方法及相关系统

技术领域

本发明属于气动制动控制领域，具体涉及一种无人线控底盘的气刹制动方法及相关系统。

背景技术

大型卡车或者重型车辆采用传统气刹制动系统，通过驾驶人员踩下制动踏板，机械结构控制制动阀，压缩空气进入气室，控制刹车盘实现制动，整个机械结构复杂安装空间大，制动磨损较明显，制动响应速度慢，后期维护相对复杂，不利于底盘模块化集成等，机械结构潜在问题无法及时发现，且驾驶人员经验不足不同路面情况只能根据经验进行制动，无法实现精准控制，车辆制动过大造成车辆急刹或者侧翻，车辆制动过小造成车辆滑行，下坡频繁踩踏制动踏板会导致气压不足、制动失灵的情况发生。

后期车辆加入制动比例阀，通过线束直接控制比例阀开度大小，但通过制动踏板开度直接控制比例阀开度，线束较多，存在干扰性和线束断开的风险，且制动控制采用开环控制，无法实时采集制动力和车辆滑移率等信号形成闭环，车辆存在无法实现紧急制动和应急制动。当车辆制动系统存在安全隐患和故障时，无法快速识别故障和进行紧急制动，造成车辆发生危险事故，威胁驾驶人员的生命安全。

传统的电子气刹制动系统，电子控制系统，软件开发使用c代码进行开发，无架构体系，造成整体软件的可移植性差，无法适应硬件的更新迭代，功能的变化修改代码后，无法进行代码级别的测试，需要集成到控制器进行测试，造成了开发成本的增加，代码的移植性、可读性、可扩展、复用性比较差，从而影响整个软件开发系统的质量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种无人线控底盘的气刹制动方法及相关系统，能够实时对车辆减速信息进行分析调整，保证行车安全。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种无人线控底盘的气刹制动方法，包括以下步骤：

持续采集车辆的载荷数据和车速数据以及气刹的储气瓶压力数据和气室压力数据；

当踩下刹车踏板时，根据刹车踏板的开度，获取期望减速度；

当车辆开始减速时，将当前车速与期望减速度进行对比，生成对比结果；

根据对比结果生成比例阀调节指令，发送到车辆的前桥比例阀和后桥比例阀；

前桥比例阀和后桥比例阀分别根据比例阀调节指令，调整对应的气室压力数据。

本发明进一步的改进在于，车辆启动时进行故障检测，在满足上电要求后，进行低压和高压上电，如果低压和/或高压上电存在故障时，对故障进行解除后重新进行上电。

本发明进一步的改进在于，当踩下刹车踏板时，车辆前桥和后桥的制动力的计算方法如下：

F_z1+F_z2＝φG

F_z1＝φF₁

F_z2＝φ(F₂+F₃)

其中，F_z1为前桥制动力，F_z2为后桥制动力，φ为地面附着系数，G为重力，F₁为1桥轴荷，F₂为2桥轴荷，F₃为3桥轴荷。

本发明进一步的改进在于，当踩下刹车踏板时，车辆前桥和后桥的制动力分配系数的计算方法如下：

其中，F_z1为前桥制动力，F_z2为后桥制动力。

本发明进一步的改进在于，当踩下刹车踏板时，通过整车控制器VCU控制车辆前桥和后桥的制动力。

本发明进一步的改进在于，当气室压力数据低于预设安全阈值时，持续对气室进行供汽，直至气室压力数据高于预设安全阈值。

第二方面，本发明提供一种无人线控底盘的气刹制动系统，包括：

数据采集模块，用于持续采集车辆的载荷数据和车速数据以及气刹的储气瓶压力数据和气室压力数据；

期望减速度获取模块，用于当踩下刹车踏板时，根据刹车踏板的开度，获取期望减速度；

对比模块，用于当车辆开始减速时，将当前车速与期望减速度进行对比，生成对比结果；

数据发送模块，用于根据对比结果生成比例阀调节指令，发送到车辆的前桥比例阀和后桥比例阀；

压力调整模块，用于使前桥比例阀和后桥比例阀分别根据比例阀调节指令，调整对应的气室压力数据。

本发明进一步的改进在于，还包括自检模块，用于在车辆启动时进行故障检测，在满足上电要求后，进行低压和高压上电，如果低压和/或高压上电存在故障时，对故障进行解除后重新进行上电。

第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种无人线控底盘的气刹制动方法的步骤。

第四方面，本发明提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现一种无人线控底盘的气刹制动方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过持续采集车辆载荷数据、车速数据以及气刹的压力数据，能够实时监测车辆状态，及时做出响应。本发明根据刹车踏板的开度获取期望减速度，结合当前车速进行对比，能够准确判断车辆的减速需求，从而实现精准的制动控制。本发明根据对比结果生成比例阀调节指令，使得制动力的调节能够根据实际情况进行自适应调整，适应不同的驾驶条件和路况。本发明通过调整前桥比例阀和后桥比例阀，能够平衡车辆的制动力分配，提高制动的平稳性和稳定性，减少车辆的侧滑和打滑风险。本发明通过精准的制动控制，能够有效减少制动能量的浪费，提高车辆的能源利用效率，从而达到节能环保的目的。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的系统图；

图3为本发明空压机的控制流程图；

图4为实施例3的系统图。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。

参见图1，一种无人线控底盘的气刹制动方法，包括以下步骤：

S1，持续采集车辆的载荷数据和车速数据以及气刹的储气瓶压力数据和气室压力数据；

S2，当踩下刹车踏板时，根据刹车踏板的开度，获取期望减速度；当踩下刹车踏板时，通过整车控制器VCU控制车辆前桥和后桥的制动力，车辆前桥和后桥的制动力的计算方法如下：

F_z1+F_z2＝φG

F_z1＝φF₁

F_z2＝φ(F₂+F₃)

其中，F_z1为前桥制动力，F_z2为后桥制动力，φ为地面附着系数，G为重力，，F₁为1桥轴荷，F₂为2桥轴荷，F₃为3桥轴荷，

当踩下刹车踏板时，车辆前桥和后桥的制动力分配系数的计算方法如下：

其中，F_z1为前桥制动力，F_z2为后桥制动力。

S3，当车辆开始减速时，将当前车速与期望减速度进行对比，生成对比结果；

S4，根据对比结果生成比例阀调节指令，发送到车辆的前桥比例阀和后桥比例阀；

S5，前桥比例阀和后桥比例阀分别根据比例阀调节指令，调整对应的气室压力数据。当气室压力数据低于预设安全阈值时，持续对气室进行供汽，直至气室压力数据高于预设安全阈值。

车辆启动时进行故障检测，在满足上电要求后，进行低压和高压上电，如果低压和/或高压上电存在故障时，对故障进行解除后重新进行上电。

参见图2，一种无人线控底盘的气刹制动系统，包括：

数据采集模块，用于持续采集车辆的载荷数据和车速数据以及气刹的储气瓶压力数据和气室压力数据；

期望减速度获取模块，用于当踩下刹车踏板时，根据刹车踏板的开度，获取期望减速度；

对比模块，用于当车辆开始减速时，将当前车速与期望减速度进行对比，生成对比结果；

数据发送模块，用于根据对比结果生成比例阀调节指令，发送到车辆的前桥比例阀和后桥比例阀；

压力调整模块，用于使前桥比例阀和后桥比例阀分别根据比例阀调节指令，调整对应的气室压力数据。

自检模块，用于在车辆启动时进行故障检测，在满足上电要求后，进行低压和高压上电，如果低压和/或高压上电存在故障时，对故障进行解除后重新进行上电。

实施例1：

车辆启动时进行故障检测，满足上电要求后，进行低压和高压上电，如果存在故障等待故障解除后重新进行上电。行车过程中整车控制器VCU下发制动指令和制动模式，制动系统采集车辆载荷状态、车速信号以及储气瓶压力值和气室压力值等多重信号，进行分析处理，判断期望减速度和实际减速度是否满足，分别采集前后桥载荷、气室压力以及车速信号，通过公式计算出前后桥制动力，进行前后桥制动力与比例阀开度调节，同时采用PI调节实现目标制动力与实际制动力的调节，实现车辆制动平滑性，当车辆存在通讯中断、驱动器致命故障、整车高压断电情况时，实现车辆紧急制动。

在附着系数为0.8的路面上，前后桥车轮同时抱死的条件是：前后桥制动力之和等于汽车的地面附着力，并且前后桥各制动器制动力分别等于各自的附着力，即：

由于车辆在理想状态下，各轴载荷相同，且轴距相等，此时将二三桥简化为同一轴处理，即可得出制动力分配系数即在理想情况下，车辆总是后轮先抱死，前轮后抱死。

实施例2：

参见图3，第一部分，制动模式控制部分，制动模式切换、前后桥制动独立控制。其中，制动模式分为内部模式和外部模式，通过整车控制器VCU下发不同模式控制指令。

第二部分，气泵控制和制动控制，气泵启停控制包括首次上电储气瓶压力为0mpa，气泵工作压力泵到0.8Mpa，或在0.8mpa后由于制动或者长时间静止，压力降低到0.55mpa时，气泵再次工作。前后轴制动独立控制：在内部模式下直接通过整车控制器VCU控制前后桥制动力，在外部模式下，通过无线遥控下发的减速度指令即制动指令，采集前后桥气室压力、车速信号、车辆滑移率、比例阀开度等信息，进行前后桥制动力分配，控制车辆减速制动。当车辆出现紧急制动故障时，通过驻车制动实现车辆应急制动。

第三部分，故障诊断，气泵驱动器故障检测、气泵漏气故障、传感器故障、通讯丢失故障、比例阀故障、压力传感器故障。

对车辆气泵的启停进行控制，防止气泵工作时间过长造成气泵温度过高损坏气泵，且控制空气处理单元排气，满足气泵空载启动的需求。

检测车辆储气瓶压力值低于预审的安全阈值时，或车辆行驶过程中存在连续制动、车辆漏气且车速超过5km/h，下发气泵启动指令气泵连续工作或者判断驾驶意图提前进行气泵启动，满足特种车辆下坡或者连续制动需求以及漏气制动工况需求。

本发明具备应急制动能力，检测到高压突然断电、气泵驱动器严重故障、车速高于30KM/h储气瓶压力过低故障，则启动应急制动功能，进入制动时，行车制动力达到100％通过驻车制动辅助，进行车辆紧急制动后。保证车辆在高速行驶时的紧急制动功能，使车辆平稳停靠，降低事故的发生。

实施例3：

请参阅图4所示，本发明还提供一种无人线控底盘的气刹制动方法的电子设备100；所述电子设备100包括存储器101、至少一个处理器102、存储在所述存储器101中并可在所述至少一个处理器102上运行的计算机程序103及至少一条通讯总线104。

存储器101可用于存储所述计算机程序103，所述处理器102通过运行或执行存储在所述存储器101内的计算机程序，以及调用存储在存储器101内的数据，实现实施例1所述的一种无人线控底盘的气刹制动方法的步骤。所述存储器101可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据电子设备100的使用所创建的数据(比如音频数据)等。此外，存储器101可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(FlashCard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。

所述至少一个处理器102可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。处理器102可以是微处理器或者该处理器102也可以是任何常规的处理器等，所述处理器102是所述电子设备100的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备100的各个部分。

所述电子设备100中的所述存储器101存储多个指令以实现一种无人线控底盘的气刹制动方法，所述处理器102可执行所述多个指令从而实现：

持续采集车辆的载荷数据和车速数据以及气刹的储气瓶压力数据和气室压力数据；

当踩下刹车踏板时，根据刹车踏板的开度，获取期望减速度；

当车辆开始减速时，将当前车速与期望减速度进行对比，生成对比结果；

根据对比结果生成比例阀调节指令，发送到车辆的前桥比例阀和后桥比例阀；

前桥比例阀和后桥比例阀分别根据比例阀调节指令，调整对应的气室压力数据。

实施例4：

所述电子设备100集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器及只读存储器(ROM，Read-Only Memory)。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人线控底盘的气刹制动方法，其特征在于，包括以下步骤：

持续采集车辆的载荷数据和车速数据以及气刹的储气瓶压力数据和气室压力数据；

当踩下刹车踏板时，根据刹车踏板的开度，获取期望减速度；

当车辆开始减速时，将当前车速与期望减速度进行对比，生成对比结果；

根据对比结果生成比例阀调节指令，发送到车辆的前桥比例阀和后桥比例阀；

前桥比例阀和后桥比例阀分别根据比例阀调节指令，调整对应的气室压力数据。

2.根据权利要求1所述的一种无人线控底盘的气刹制动方法，其特征在于，车辆启动时进行故障检测，在满足上电要求后，进行低压和高压上电，如果低压和/或高压上电存在故障时，对故障进行解除后重新进行上电。

3.根据权利要求1所述的一种无人线控底盘的气刹制动方法，其特征在于，当踩下刹车踏板时，车辆前桥和后桥的制动力的计算方法如下：

F_z1+F_z2＝φG

F_z1＝φF₁

F_z2＝φ(F₂+F₃)

其中，F_z1为前桥制动力，F_z2为后桥制动力，φ为地面附着系数，G为重力，F₁为1桥轴荷，F₂为2桥轴荷，F₃为3桥轴荷。

4.根据权利要求1所述的一种无人线控底盘的气刹制动方法，其特征在于，当踩下刹车踏板时，车辆前桥和后桥的制动力分配系数的计算方法如下：

其中，F_z1为前桥制动力，F_z2为后桥制动力。

5.根据权利要求1所述的一种无人线控底盘的气刹制动方法，其特征在于，当踩下刹车踏板时，通过整车控制器VCU控制车辆前桥和后桥的制动力。

6.根据权利要求1所述的一种无人线控底盘的气刹制动方法，其特征在于，当气室压力数据低于预设安全阈值时，持续对气室进行供汽，直至气室压力数据高于预设安全阈值。

7.一种无人线控底盘的气刹制动系统，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于持续采集车辆的载荷数据和车速数据以及气刹的储气瓶压力数据和气室压力数据；

期望减速度获取模块，用于当踩下刹车踏板时，根据刹车踏板的开度，获取期望减速度；

对比模块，用于当车辆开始减速时，将当前车速与期望减速度进行对比，生成对比结果；

数据发送模块，用于根据对比结果生成比例阀调节指令，发送到车辆的前桥比例阀和后桥比例阀；

压力调整模块，用于使前桥比例阀和后桥比例阀分别根据比例阀调节指令，调整对应的气室压力数据。

8.根据权利要求7所述的一种无人线控底盘的气刹制动系统，其特征在于，还包括自检模块，用于在车辆启动时进行故障检测，在满足上电要求后，进行低压和高压上电，如果低压和/或高压上电存在故障时，对故障进行解除后重新进行上电。

9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的一种无人线控底盘的气刹制动方法的步骤。

10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的一种无人线控底盘的气刹制动方法的步骤。