CN205417585U - 商用车辆的自动驻车控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种商用车的自动驻车控制系统，在现有车辆储气筒、继动阀、弹簧制动缸的构造基础上，在储气筒至继动阀之间的制动气路上，接入二位三通电磁换向阀，其进气口、出气口和排气口分别与储气筒、继动阀的控制口和大气连通；电磁阀通过其驱动电路与驻车控制单元相连。当车辆起步时，电磁阀上电，出气口与进气口导通，使得继动阀的出气口与进气口导通，高压气体经继动阀进入弹簧制动缸的制动气室内，解除驻车完成起步；当车辆正常行驶时，电磁阀保持上电状态；当车辆停车驻车时，电磁阀下电，出气口与排气口导通，使得继动阀的出气口与排气口导通，弹簧制动缸的制动气室内的高压气体经由继动阀排向大气，车辆完成驻车。

Description

商用车辆的自动驻车控制系统

技术领域

本实用新型涉及机动车辆的驻车技术领域，具体地说，特别涉及一种商用车的自动驻车控制系统及控制方法，本发明中的商用车，包括手动挡商用车和自动挡商用车。

背景技术

随着城市化进程的推进，因拥堵引起的停车次数不断增加；城市中红绿灯越来越多，等红灯的次数也越来越多，每次停车都需要驾驶员操纵驻车制动杆，这增加了驾驶员的驾驶负担和驾驶疲劳。特别是坡路上停车后，如驾驶员忘记进行驻车/解除驻车，必将对行车安全造成一定的安全隐患。

车辆控制的自动化和智能化将大大减轻驾驶员的操作负担，提高车辆的运行安全性，是未来汽车发展的趋势。驻车制动是车辆停车安全的基本保障，实现其自动化和智能化控制具有重要意义。对于乘用车，尤其是中高档乘用车，已经配备成型的电子手刹(EPB)和自动驻车功能(AutoHold)，但商用车仍采用手动气压式驻车制动系统，该系统的核心部件是弹簧制动缸，通过驾驶员手动操纵手制动杆(手制动阀)来控制弹簧制动缸中驻车制动气室充气与放气，从而实现驻车的释放与实施。

针对上述问题。中国实用新型专利申请(公布号CN204264125U,公布日2015.04.15)提出一种大中型客车的自动驻车系统，包括储气筒、气动驻车制动手柄、常通式电磁阀、自动驻车系统控制模块、驻车制动快放阀、左轮弹簧制动气室和右轮弹簧制动气室，该种方法的不足在于：

1.只实现了车辆在临时停车时的自动驻车，对于长时间停车，仍需要采用手动操纵的方式。

2.未考虑坡道对起车过程的影响，车辆在坡道起车时，有可能发生溜坡现象，造成一定的安全隐患。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种商用车的自动驻车控制系统及控制方法。实现商用车辆驻车与释放驻车的自动化，解决车辆在起步(尤其是坡道起步)和停车时，由于车辆自身重力在坡道上的分力，可能产生的溜车、溜坡现象所引发的安全问题。

本实用新型可利用下述控制方法来实现：基于原车的驻车制动气路，在储气筒和继动阀之间，用一个二位三通电磁阀替代原有商用车上的手制动阀，并设置驻车控制单元、车辆状态信号采集单元和电磁阀驱动电路，驻车控制单元通过电磁阀驱动电路，控制电磁阀导通与截止而实现驻车的实施与释放，系统具体控制方法如下：

车辆起步前，电磁阀为下电截止状态，出气口与排气口导通，进气口截止。此时，弹簧制动缸的制动气室内没有高压气体，车辆处于驻车状态。

1.当车辆起步(尤其是坡道起步)时，驻车控制单元采集车辆状态信号，分析驾驶员意图，当车辆满足起步条件时，驱动电磁阀变为上电导通状态，进而使继动阀导通。此时，高压气体经继动阀进入弹簧制动缸，驻车制动解除，实现车辆起步。

2.当车辆正常行驶时，驻车控制单元驱动电磁阀持续处于导通状态，继动阀保持气压平衡状态，驻车制动气室保持高压状态，保证车辆正常行驶。

3.当车辆减速停车，车速为零时，驻车控制单元根据采集车辆状态信号，分析驾驶员意图，驱动电磁阀变为下电截止状态，进而使继动阀截止。此时，弹簧制动缸制动气室内的高压气体经继动阀排向大气，完成放气过程，实现车辆驻车。

本实用新型还提供一种商用车自动驻车的控制系统，包括储气筒1、继动阀2、后轮弹簧制动缸3、车辆状态信号采集单元4、驻车电磁阀5、电磁阀驱动电路6、驻车控制单元7、起步控制逻辑8、行车控制逻辑9、驻车控制逻辑10。

其中驻车电磁阀5接在储气筒1和继动阀2之间；车辆状态信号采集单元4将所采集信号发送至驻车控制单元9；驻车控制单元9主体为一单片机，单片机中写入起步控制逻辑8、行车控制逻辑9、驻车控制逻辑10。

车辆状态信号采集单元4所需的信号为：车速信号、车辆驱动转矩信号及车身倾角信号。

对于自动挡商用车，可以将驻车控制单元集成在整车控制单元或ABS控制单元中，无需另设控制单元，从而降低系统成本。驻车控制单元与车辆CAN总线进行通信，采集自动变速箱的输出转矩(结合车桥参数计算得出车辆驱动转矩)和车辆速度信号，另需设置倾角传感器来采集车身倾角信号。

对于手动挡商用车，可以将驻车控制单元集成在ABS控制单元中(手动挡车辆无整车控制单元)。另需在原车中安装速度、扭矩及倾角传感器来采集速度、扭矩及倾角信号。传感器将采集的车辆状态信号发送到驻车控制单元中，控制单元根据信号进行相应控制。

自动挡和手动挡车辆详细的控制逻辑将在下文详细介绍。

优选的，所述驻车电磁阀为二位三通电磁阀。

本实用新型采集以上技术方案，与现有技术相比的有益效果是：

1.本实用新型的控制方法实现了全自动控制，可以消除因驾驶员忘记驻车带来的安全隐患；

2.本实用新型的控制方法考虑了车辆驻车时的坡度信息，针对解除驻车控制过程，可根据不同坡度设置对应的起动转矩条件，避免了固定卸压条件转矩下可能出现的溜车或能量损失、部件磨损等现象；

3.本实用新型是在现有车辆气压制动系统上进行小幅改造，简单易行；系统占用空间较小，在手动挡和自动挡商用车上都可以得到应用。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是本实用新型的系统结构原理图；

图2是本实用新型的手动挡商用车的起步控制流程图；

图3是本实用新型的手动挡商用车的正常行驶控制流程图；

图4是本实用新型的手动挡商用车的驻车控制流程图。

图1中：1-储气筒2-继动阀3-后轮弹簧制动缸4-车辆状态采集单元5-驻车电磁阀6-电磁阀驱动电路7-驻车控制单元8-起步控制逻辑9-行车控制逻辑10-驻车控制逻辑

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的描述：

如图1所示，本实用新型自动驻车控制系统是基于原车驻车制动系统，对原有驻车控制系统进行简单的改进，并根据车辆的状态信息实现对车辆驻车的自动控制。改进后的驻车控制系统主要包括如下几部分：原车设备、驻车制动执行器、车辆状态采集单元、驻车控制单元、电磁阀驱动电路

其中，原车设备包括储气筒1、继动阀2、后轮弹簧制动缸3；驻车制动执行器为驻车电磁阀5；驻车控制单元7由单片机及写入单片机中的起步控制逻辑8(由驻车控制逻辑到行车控制逻辑的切换过程控制逻辑)、行车控制逻辑9和驻车控制逻辑10组成；电磁阀驱动电路6，用于将驻车制动单元所发出的控制信号，转换成可以驱动电磁阀动作的驱动信号，进而驱动驻车电磁阀。

储气筒1为车辆驻车制动系统气源，其输出的高压气体分为两路，一路接到继动阀2的进气口；另一路接到驻车电磁阀7的进气口。

继动阀2是系统中的重要元件，用于缩短制动气室压力建立的时间，并在解除制动时迅速将气室内的高压气体排出，其进气口与储气筒1连通，出气口与弹簧制动缸3的制动气室连通，排气口与大气连通，控制口与电磁阀5的出气口连通。

后轮弹簧制动缸3为驻车元件，其驻车制动室的进气口与继动阀2的出气口连通。

驻车电磁阀5，其进气口与储气筒1连通，其出气口与继动阀的控制口连通，其排气口与大气连通。当电磁阀处于上电导通状态时，其进气口与出气口连通；当电磁阀处于下电截止状态时，其排气口与出气口连通。

系统控制逻辑如式(1)所示：

其中AEPB为电磁阀控制逻辑，1代表电磁阀上电导通(进气口与出气口导通，排气口截止)，0代表电磁阀下电截止(出气口与排气口导通，进气口截止)；T_dri为车辆驱动转矩，由车辆状态信号采集单元4的转矩传感器采集得到；T_req为车辆起动的需求转矩，由车辆状态信号采集单元4的倾角传感器,并结合车重、轮胎半径以及轮胎与地面的摩擦系数，由驻车控制单元9计算得出；n为车速，由车辆状态信号采集单元4的车速采集得到。

以下我们根据车速n、驱动转矩T_dri以及需求转矩T_req的状态，来具体描述车辆起步、正常行驶、停车驻车的控制过程。

1.起步时的系统控制过程

起步时的控制流程图如图2所示。起步过程中，车速n为零，下面根据驱动转矩的变化过程对起车控制过程进行描述。

(1)驱动转矩为零

当驾驶员没有发动车辆、没有挂档或挂完档但没有接合离合器时，车辆驱动转矩为零，驻车控制单元7判断为驾驶员没有起车意图，进而控制车辆保持驻车状态。此时，电磁阀7处于下电状态，其出气口与排气口导通，进气口截止；继动阀2的控制室内没有高压气体，其出气口与排气口导通，进气口截止；后轮弹簧制动缸的制动气室内没有高压气体。

(2)驱动转矩逐渐增大

当驾驶员挂前进或后退档，并逐渐结合离合踏板时，车辆的驱动转矩T_dri逐渐增大，驻车控制单元7判断为驾驶员有起车意图，启动起车控制逻辑8。将车辆状态信号采集单元4采集的车身倾角，结合车辆自身参数，计算得到起步的需求转矩T_req，并将驱动转矩T_dri与需求转矩T_req进行对比，当驱动转矩T_dri小于需求转矩T_req时，保持驻车状态。

(3)驱动转矩大于等于需求转矩

当驾驶员继续松开离合踏板，驱动转矩T_dri大于需求转矩T_req时，驻车控制单元7判断此时满足起车条件，输出控制信号给电磁阀驱动电路6，进而驱动电磁阀5上电。电磁阀5的出气口与进气口导通，排气口截止，其进气口处的高压气体经出气口进入继动阀2的控制气室；继动阀2的控制气室充入高压气体后，使得继动阀的出气口与进气口导通，出排气口截止，其进气口处的高压气体经出气口进入弹簧制动缸的制动气室内，进而车辆解除驻车制动，完成起步。

2.正常行驶时的系统控制过程

正常行驶时的控制流程图如图3所示。车辆完成起步以后，进入正常行驶状态，驻车控制单元7通过车辆状态信号采集单元4采集的车速信号进行判断，车速n大于零时，判定为车辆正常行驶，启动行车控制逻辑9。此时，控制电磁阀5保持上电状态，电磁阀5的出气口与进气口处于导通状态，继动阀2的出气口与进气口处于导通状态，驻车制动的弹簧制动缸内一直充满高压气体，保证车辆正常行驶。

3.驻车时的系统控制过程

驻车时的控制流程图如图4所示。下面根据车速n与驱动转矩T_dri的变化过程对驻车控制过程进行描述。

(1)车速减小为零

当驾驶员减速停车，车速逐渐减小为零时，驻车控制单元判断为驾驶员有驻车意图，启动驻车控制逻辑10。

(2)驱动转矩减小

当车速减小为零以后，驾驶员将档位换为空挡，车辆的驱动力矩减小为零，小于车辆的需求转矩，驻车控制单元7判断此时满足驻车条件，输出控制信号给电磁阀驱动电路6，进而驱动电磁阀5下电。电磁阀5出气口与排气口导通，进气口截止，继动阀2的控制气室内的高压气体经由电磁阀5的排气口排向大气；继动阀2的控制气室内的高压气体排出后，使得继动阀的出气口与排气口导通，进气口截止，弹簧制动缸的制动气室内的高压气体经由继动阀的排气口排向大气，车辆完成驻车，由于驻车时电磁阀为下电状态，所以即使车上的供电电源断开，驻车状态也能继续保持，保证车辆安全。

本实用新型具有结构简单，对原车改动较小的优势，而且其控制方法实现了全自动控制，并考虑了坡道对起车过程的影响，有效地提高了商用车的主动安全性。

Claims (2)

1.一种商用车辆的自动驻车控制系统，其特征在于：包括储气筒(1)、继动阀(2)、后轮弹簧制动缸(3)、车辆状态信号采集单元(4)、驻车电磁阀(5)、电磁阀驱动电路(6)、驻车控制单元(7)、起步控制逻辑(8)、行车控制逻辑(9)、驻车控制逻辑(10)；驻车电磁阀(5)接在储气筒(1)和继动阀(2)之间；车辆状态信号采集单元(4)将所采集信号发送至驻车控制单元(9)；驻车控制单元(7)主体为一单片机，单片机中写入起步控制逻辑(8)、行车控制逻辑(9)和驻车控制逻辑(10)。

2.根据权利要求1所述的一种商用车辆的自动驻车控制系统，其特征在于：所述驻车电磁阀(5)为两位三通气动电磁阀。