CN204367913U - 一种重载车辆轮式驱动电机巡航控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种重载车辆轮式驱动电机巡航控制装置，包括中央控制器(1)、信号交换系统(2)、人机界面(3)、轮式驱动电机系统(4)和能量管理系统(5)；本实用新型设计新颖，轮式驱动电机巡航控制装置通过轮式电机驱动重载车辆，并实现自适应巡航功能。通过信号交换系统检测和交换车辆行驶过程中的状态信息，并结合驾驶员的指令信息及驾驶员的疲劳状态及时传送给车辆中央控制器，由中央控制器进行综合分析与处理发出控制指令，控制轮式电机的动作，实现重载车辆的自适应巡航控制，从而降低驾驶员的疲劳性，提高重载车辆行驶安全性。

Description

一种重载车辆轮式驱动电机巡航控制装置

技术领域

本实用新型涉及重载车辆的新型驱动方式和巡航控制系统。

背景技术

在高速公路上驾驶重载车辆不是一件容易的事，不仅需要强劲的体力，而且对于驾驶技巧的要求也是相当高，主要表现在以下几点：

一、升档繁琐，刹车作用不大。目前，国内公路上行驶的重载车辆由于挡位多，加速升档的过程相当繁琐，驾驶员一旦加速，基本鲜有改变主意减速的。他们大多通过驾驶经验和技巧去躲避一些障碍物，而刹车自然就用得少了，这就造成了一些安全事故。如果判断失误，结果会很严重。而超载超速是重载车辆容易失控的另一个原因。所以一般超载车辆行驶起来的动能相当大，刹车的作用相对减弱，再加上超速，刹车所担负的远远大于自己的能力所及。所以经常看到的重载车辆刹车失灵等事故就是这样出现的。

二、驾驶疲劳。长途重载车辆司机由于长时间、长距离驾驶，难免会出现疲倦、精力不集中等状况，更有甚者在开车的时候打起了瞌睡，特别是在道路又宽又直，或者是长下坡的时候，重载车辆司机最容易视觉麻痹而造成惨重的事故。

三、超车变道技巧要求高。目前的重载车辆超车变道均靠驾驶员的主观判断，但是车辆在行驶过程中存在视觉盲点，所以单靠人为判断存在很多安全隐患。为解决上述问题，目前采取的措施主要是给车辆安装巡航控制系统，这样可以减少驾驶员的驾驶强度，减少安全隐患，但主要还是针对传统内燃机重载车辆。而随着新能源技术和电力驱动技术的不断发展和成熟，其中基于轮式驱动技术的电动汽车以其独特的优势成为研究的热点，在重载领域将轮式驱动技术与巡航控制系统结合不仅可以很好地解决驾驶过程中的安全问题，而且可以解决传统巡航控制中控制响应慢和易出现超调的问题，所以无论是从能源清洁，减少污染还是交通安全等各个方面来说，都有必要发明一种重载车辆轮式驱动电机巡航控制装置。

实用新型内容

鉴于现有的内燃机驱动技术在能源节约和安全驾驶的协调上存在不足，本实用新型的目的是提供一种重载车辆轮式驱动电机巡航控制装置，使之既能达到重载车辆能源清洁和尾气“零排放”，又可以减轻驾驶员的操作强度，提高重载车辆的驾驶安全性。

本实用新型为实现其发明目的所采用的技术方案是：

一种重载车辆轮式驱动电机巡航控制装置，包括中央控制器1、信号交换系统2、人机界面3、轮式驱动电机系统4和能量管理系统5。信号交换系统2、人机界面3、轮式驱动电机系统4、能量管理系统5均与中央控制器1电连接。

所述的信号交换系统2包括接收器7、发射器8、驾驶员疲劳检测装置9和信息处理中心6；所述的接收器和发射器通过局域网络与信息处理中心6通讯连接；所述驾驶员疲劳检测装置与信息处理中心电连接。

轮式驱动电机系统4包括轮式驱动电机控制器10、轮式驱动电机驱动器11、轮式驱动电机12和电池组15；所述的轮式驱动电机控制器10与中央控制器1电连接，并结合轮式驱动电机驱动器11来驱动控制轮式驱动电机12的动作；所述的轮式驱动电机12与车轮13之间通过行星齿轮组14连接。所述的行星齿轮组14的中心轮与电机12的转子输出端同轴并刚性连接；所述的行星齿轮组14的内齿圈与车轮的轮盘固结在一起。所述的电池组15为车辆所有电力电子单元提供能源，并结合能量管理系统5实现车辆的能源分配和能量回收。

在信号交换系统中，给每辆车车前车后也都加装了雷达或者摄像头等探测仪。探测仪在汽车行驶过程中不断检测正前方和正后方车辆的行驶信息，作为局域网络信号的补充，提高信息的可靠度。

所述的人机界面3是一种触摸屏。界面上主要有巡航开启/关闭、巡航加速、巡航减速、相对距离加、相对距离减等指令按钮，是驾驶员与中央控制器1的通讯接口。

采用本实用新型安排的行驶车辆均安装了接收器和发射器，并通过一个局域网络来实现车辆间的信息交换。用户汽车不断将自身车辆的行驶速度、行驶方向、加减速情况和刹车启停等信息通过发射器发射到局域网络中以供周围车辆参考；同时，用户车辆也通过接收器不断接收来自局域网络的周围其他车辆的相应信息， 并将接收到的信息传递给信息处理中心。在车辆行驶过程中驾驶员疲劳检测装置不断地检测驾驶员的疲劳状态，将此状态信息也传递给信息处理中心。信息处理中心综合处理来自车辆和驾驶员的信息，如果驾驶员处于疲劳状态，则信息处理中心将给中央控制器发出一个警告信息，此时由中央控制器控制车辆减速甚至停车；如果驾驶员状态良好，则信息处理中心会根据接收到的周围车辆的信息做出综合判断，给中央控制器一个允许加速、减速或者保持原速的信息。驾驶员通过人机界面向车辆发出指令信号，中央控制器在接收到来自信号交换系统的信息后，根据驾驶员发出的指令信号做综合判断，控制轮式驱动电机系统的动作。例如驾驶员给出的是巡航加速的指令，同时信息处理中心给出的信息也是允许加速，则中央控制器会向轮式驱动电机系统发出加速信号，通过轮式驱动电机控制器和轮式驱动电机驱动器驱动无刷直流电机加速，从而实现车辆加速；如果驾驶员给出的是巡航加速的指令，而信息处理中心给出的信息是保持原速，则中央控制器将选择保持原来的速度行驶，不会产生加速；如果驾驶员只是给定了一个巡航启动的指令，则中央控制器会根据信息处理中心的信号自动判断是否加速或减速，如图4所示的是巡航加速过程的控制流程图，以此实现车辆的自适应控制。在整个行驶过程中，由能量管理系统为车辆提供能源，并且在车辆减速或者刹车阶段，电动机可以转变为发电机将损耗的能量回收并存储到蓄电池中，进一步提高能源利用率。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

一、重载车辆因其载荷量远远大于普通轿车，所以其对功率和扭矩的要求高，目前的重载车辆大多数采用柴油发动机为动力源。2011年我国的柴油车仅占机动车总保有量的6.3％，而氮氧化物排放量却占到全国当年汽车氮氧化物排放量的67.2％，颗粒物PM的排放量也占到了汽车总排量的78.8％。所以无论是从能源还是污染两方面来说，柴油机型重载车辆都存在严重不足。本实用新型在重载车辆上采用轮式驱动电机直接驱动车轮转动，不仅省去了大量的传动部件，减轻了车身重量，而且可以实现尾气“零排放”。

二、自适应巡航控制系统要在传统燃油汽车上实现，从系统发出调速信号，经调整节气门开度而改变发动机输出功率，再经机械传动到车速改变需要一个较长的动态响应周期，这一方面使系统调速响应缓慢，另一方面如果参数调节稍不 合适，很容易引起系统振荡而导致严重的车速波动现象。本实用新型是在由轮式电机驱动的电动汽车上实现自适应巡航控制，实际上是对轮式驱动电机实现自适应控制，车辆控制模块发出的指令直接控制驱动电机的动作，不仅控制速度提高了，控制精度也比控制发动机高，其控制指标得到了大大提高。

三、目前的自适应巡航控制系统主要为检测用户车辆与周围车辆之间的相互作用信息，其“自适应”主要体现在对周围环境的感知上，对驾驶员的行为检测较少。由于重载车辆一般为长距离运输，且在驾驶过程中需要频繁踩踏油门，这样就容易引起驾驶员疲劳。本实用新型通过给驾驶员安装一个疲劳检测装置通过该设备可以检测出驾驶员的精神状态，一旦检测出驾驶员处于疲劳状态后，自适应巡航将启动低速巡航状态。这样就可以降低重载车辆因为驾驶员疲劳而造成的重大交通事故，实现主动安全。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例的整体系统电连接图。

图2是本实用新型实施例的信号交换系统电连接图。

图3是本实用新型实施例的轮式驱动电机系统电连接图。

图4是本实用新型实施例的轮式驱动系统结构图。

图5是本实用新型实施例的巡航加速过程的控制流程图。

具体实施方式

本实用新型一种重载车辆轮式驱动电机巡航控制装置，如图1-5所示，包括中央控制器1、信号交换系统2、人机界面3、轮式驱动电机系统4和能量管理系统5；所述的信号交换系统2、人机界面3、轮式驱动电机系统4、能量管理系统5均与中央控制器1电连接。

信号交换系统2其特征在于，所述的信号交换系统2包括接收器7、发射器8、驾驶员疲劳检测装置9和信息处理中心6；所述的接收器7和发射器8通过局域网络与信息处理中心6通讯连接；所述的疲劳检测装置9与信息处理中心6电连接。在信号交换系统中，给每辆车车前车后也都加装了雷达或者摄像头等探测仪。探测仪在汽车行驶过程中不断检测正前方和正后方车辆的行驶信息，作为 局域网络信号的补充，提高信息的可靠度。

所述的人机界面3是一种触摸屏。界面上主要有巡航开启/关闭、巡航加速、巡航减速、相对距离加、相对距离减等指令按钮，是驾驶员与中央控制器1的通讯接口。

轮式驱动电机系统4包括轮式驱动电机控制器10、轮式驱动电机驱动器11、轮式驱动电机12和电池组15；所述的轮式驱动电机控制器10与中央控制器1电连接，并结合轮式驱动电机驱动器11来驱动控制轮式驱动电机12的动作；所述的轮式驱动电机12与车轮13之间通过行星齿轮组14连接。所述的行星齿轮组14的中心轮与驱动电机12的转子输出端同轴并刚性连接；所述的行星齿轮组14的内齿圈与车轮的轮盘固结在一起。所述的电池组15为车辆所有电力电子单元提供能源，并结合能量管理系统5实现车辆的能源分配和能量回收。

Claims (4)

1.一种重载车辆轮式驱动电机巡航控制装置，其特征在于，包括中央控制器(1)、信号交换系统(2)、人机界面(3)、轮式驱动电机系统(4)和能量管理系统(5)；信号交换系统(2)、人机界面(3)、轮式驱动电机系统(4)、能量管理系统(5)均与中央控制器(1)电连接。

2.如权利要求1所述的重载车辆轮式驱动电机巡航控制装置，其特征在于，所述的信号交换系统(2)包括接收器(7)、发射器(8)、驾驶员疲劳检测装置(9)和信息处理中心(6)；所述的接收器和发射器通过局域网络与信息处理中心通讯连接；所述驾驶员疲劳检测装置与信息处理中心电连接。

3.如权利要求1所述的重载车辆轮式驱动电机巡航控制装置，其特征在于，所述的人机界面(3)是一种触摸屏。

4.如权利要求1所述的重载车辆轮式驱动电机巡航控制装置，其特征在于，所述轮式驱动电机系统(4)包括轮式驱动电机控制器(10)、轮式驱动电机驱动器(11)、轮式驱动电机(12)和电池组(15)；所述的轮式驱动电机控制器(10)与中央控制器(1)电连接，并结合轮式驱动电机驱动器来驱动控制轮式驱动电机的动作；所述的轮式驱动电机与车轮(13)之间通过行星齿轮组(14)连接；所述的行星齿轮组的中心轮与驱动电机的转子输出端同轴并刚性连接；所述的行星齿轮组的内齿圈与车轮的轮盘固结在一起；所述的电池组(15)为车辆所有电力电子单元提供能源，并结合能量管理系统(5)实现车辆的能源分配和能量回收。