CN205469033U - 一种基于新型电磁阀控液压制动的主动避撞系统 - Google Patents
一种基于新型电磁阀控液压制动的主动避撞系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于新型电磁阀控液压制动的主动避撞系统，包括制动踏板传感器、制动踏板感觉模拟器、轮速传感器、非对称液压制动轮缸、电磁四通阀、溢流阀、油箱、液压泵、蓄能器、电控单元、激光雷达检测模块以及蜂鸣器；去除传统液压制动系统制动主缸，采用电磁四通阀代替复杂的制动阀并将传统的制动轮缸改为非对称液压制动轮缸。非对称制动液压轮缸配合电磁四通阀能更快切换制动模式实现系统的增压、保压及减压；采用制动踏板传感器及时发现驾驶员的错误制动行为，通过雷达系统时刻监测前方车辆，判断本车与前车之间的距离、方位及相对速度，必要时进行报警、并且通过ECU控制实现车辆主动避撞，保证车辆安全行驶。
Description
技术领域
本发明属于车辆制动技术领域，尤其涉及一种基于新型电磁阀控液压制动的主动避撞系统及制动方法。
背景技术
随着汽车保有量的增加，交通安全已成为人们最为关心的问题之一，它直接关系到人们的生命安全和财产的损失。传统制动系统控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力，在汽车质量较小、速度较低的状况下，机械制动能够满足车辆制动要求。随着汽车质量、车速的增加，传统的机械制动已经远远不能够满足车辆对高制动性能的需求。在驾驶员疲劳状态资料显示，有70％～90％的交通事故是由于驾驶员操作失误所致。如果能够在事故发生前提醒驾驶员注意并在紧急状况下帮助驾驶员采取安全措施，对减少交通事故的发生无疑是非常有用的，汽车主动避撞系统正是实现这一功能的技术手段。
电子液压制动系统是车辆上重要设施之一，它直接关系到行车安全性能。能够减少车辆的机械故障，增加行车的安全性。目前所使用的制动系统中的液压制动系统都是制动踏板控制制动主缸来传递并执行驾驶员的制动指令，此方法会加长制动时间。已有的液压制动系统有制动主缸及比例阀液压阀、减压阀、增压阀等，结构复杂控制困难体积和重量较大。此外，由于驾驶员错误制动或者未制动，在高速碰撞中，传统的被动安全不能有效的减小事故的发生，更多的学者开始研究主动安全这一概念。
发明内容
为了克服制动主缸在制动时使制动时间加长，液压制动系统的体积及重量的问题，以及实现液压系统灵活控制的要求并且能够加强系统的稳定性及鲁棒性，并且减小交通事故的发生，本发明提出一种基于新型电磁阀控液压制动的主动避撞系统，采用如下技术方案：
一种基于新型电磁阀控液压制动的主动避撞系统，包括：制动踏板传感器、制动踏板感觉模拟器、轮速传感器、非对称液压制动轮缸、电磁四通阀、溢流阀、油箱、液压泵、蓄能器、电控单元、激光雷达检测模块；
所述制动踏板传感器安装在制动踏板下方，用于采集制动踏板的行程、加速度以及踏板力，所述制动踏板传感器与所述电控单元相连；所述轮速传感器安装在车轮一侧，用于采集车速信息，所述轮速传感器与所述电控单元相连；所述激光雷达检测模块安装在汽车散热栅栏的正上方，用于检测本车与前方车辆之间的距离、方位以及相对速度，所述激光雷达检测模块与所述电控单元相连；
所述电磁四通阀的A端口连接所述非对称液压制动轮缸的I端口、B端口连接非对称液压制动轮缸的O端口；所述油箱连接所述液压泵的进液口，所述液压泵的出液口连接所述蓄能器的进液口，所述蓄能器的出液口连接所述电磁四通阀的P端口，所述电磁四通阀的P端口还与所述溢流阀的一端连接，所述溢流阀的另一端与所述油箱连接，电磁四通阀的T端口连接油箱；所述非对称液压制动轮缸安装在制动钳上；
所述电控单元接收所述制动踏板传感器、轮速传感器、激光雷达检测模块的信息，根据车辆行驶状态输出制动信息给电磁四通阀。
进一步优选，所述电控单元由车载电控单元ECU实现；所述激光雷达检测模块由车载扫描式激光雷达系统实现；所述蓄能器是通过所述电控单元ECU控制的液压泵实现加压。
进一步优选，所述电磁四通阀与所述非对称液压制动轮缸之间的连接、所述油箱与所述液压泵之间的连接、所述液压泵与所述蓄能器之间的连接、所述蓄能器与所述电磁四通阀之间的连接、所述电磁四通阀与所述溢流阀之间的连接、所述溢流阀与所述油箱之间的连接、所述电磁四通阀与所述油箱之间的连接均采用制动管路方式连接。
进一步优选，还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器在本车与前车距离小于安全距离时给驾驶者报警。
基于上述主动避撞系统，本发明还提出了一种制动方法，包括如下情况：
1)当驾驶者欲对行驶车辆采取制动而踩下制动踏板时，制动踏板传感器通过探知制动踏板运动的加速度、行程以及踏板力辨别驾驶者的制动意图，将信号传给电控单元ECU，电控单元ECU采集到轮速传感器的信号，根据车辆行驶状态计算出每个车轮的最佳制动力，发出指令给液压泵从油箱中抽取制动液给蓄能器加压产生高压制动液，同时发出指令到电磁四通阀，电磁四通阀打开并控制高压制动液进入非对称液压制动轮缸的左缸，并将非对称液压制动轮缸的右缸的制动液通过电磁四通阀排出，实现快速制动增压；
2)当驾驶者欲对行驶车辆采取制动保压而踩下制动踏板保持不动时，制动踏板传感器通过探知制动踏板运动的加速度、行程以及踏板力辨别驾驶者的制动意图，将信号传给电控单元ECU，电控单元ECU采集到轮速传感器的信号，再发出指令到电磁四通阀，电磁四通阀的进液口和排液口关闭，实现稳定制动保压；
3)当驾驶者欲对行驶车辆采取制动而松开制动踏板时，制动踏板传感器通过探知制动踏板运动的加速度、行程以及踏板力辨别驾驶者的制动意图，将信号传给电控单元ECU，电控单元ECU采集到轮速传感器的信号，根据车辆行驶状态计算出每个车轮的最佳制动力，发出指令给液压泵从油箱中抽取制动液给蓄能器加压产生高压制动液，同时发出指令到电磁四通阀，电磁四通阀打开并控制高压制动液进入非对称液压制动轮缸的右缸，并将非对称液压制动轮缸的左缸的制动液通过电磁四通阀排出，实现快速制动减压；
4)当驾驶者疲劳状态或操作失误，致使没能及时制动或者未制动时，激光雷达检测模块通过雷达系统时刻监测前方车辆，判断将本车与前车之间的距离、方位及相对速度信息发送给电控单元ECU，电控单元ECU接收到激光雷达检测模块发送过来的信息及轮速传感器采集的车速信息后，进行安全距离计算及安全距离辨识，判定是否进行主动避撞；当需要进行主动避撞时，电控单元ECU根据车辆行驶状态计算出每个车轮的最佳制动力，再发出指令到电磁四通阀，电磁四通阀打开并控制高压制动液进入非对称液压制动轮缸的左缸，并将非对称液压制动轮缸的右缸的制动液通过电磁四通阀排出，实现汽车制动及主动避撞。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)去除传统液压制动系统的制动主缸，采用制动踏板及制动踏板传感器采集并传递驾驶员的制动指令，减少制动时间。
(2)采用电磁四通阀代替复杂的制动阀，并将传统的制动轮缸改为非对称液压制动轮缸，实现液压系统灵活控制的要求并且能够加强系统的稳定性，减小制动系统的体积及重量。
(3)采用非对称制动液压轮缸配合电磁四通阀能够更快切换制动模式实现系统的增压、保压及减压。
(4)采用制动踏板传感器及时发现驾驶员的错误制动行为，能够通过雷达系统时刻监测前方车辆，判断本车与前车之间的距离、方位及相对速度，当存在潜在碰撞危险时对驾驶者进行警告，并且通过电控单元ECU的控制实现主动避撞，使汽车主动避开危险，保证车辆安全行驶或最大可能的减小事故的伤害程度。
(5)制动系统液压机构(包括油箱、液压泵、蓄能器、电磁四通阀、溢流阀)为模块化单元，装在黑匣子中，安装在汽车地盘上，模块化程度高，在车辆设计过程中又提高了设计的灵活性，减少了制动系统的零部件数量，节省了车内制动系统的布置空间。
附图说明
图1是基于新型电磁阀控液压制动的主动避撞系统图；
图2是基于新型电磁阀控液压制动的主动避撞系统的工作原理图；
图3本发明实现主动避撞的流程图；
图4本发明主动避撞的效果示意图。
图中标价，1-制动踏板传感器，2-制动踏板，3-制动踏板感觉模拟器，4-非对称液压制动轮缸，6-轮速传感器，7-车轮，8-电磁四通阀，9-溢流阀，10-油箱，11-液压泵，12-蓄能器，13-电控单元ECU，14-激光雷达检测模块，15-蜂鸣器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，为本发明提出的基于新型电磁阀控液压制动的主动避撞系统，包括制动踏板传感器1、制动踏板感觉模拟器3、轮速传感器6、非对称液压制动轮缸4、电磁四通阀8、溢流阀9、油箱10、液压泵11、蓄能器12、电控单元、激光雷达检测模块14和蜂鸣器15；所述制动踏板传感器1安装在制动踏板2下方，用于采集制动踏板2的行程、加速度以及踏板力，所述制动踏板传感器1与所述电控单元相连；所述制动踏板感觉模拟器3的活塞连接制动踏板2，制动踏板行程影响活塞位移，从而模拟制动踏板特性，驾驶员产生制动感觉；所述轮速传感器6安装在车轮一侧，用于采集车速信息，所述轮速传感器6与所述电控单元相连；所述激光雷达检测模块14安装在汽车前方车灯附近位置，用于检测本车与前方车辆之间的距离、方位以及相对速度，所述激光雷达检测模块14与所述电控单元相连；
所述电磁四通阀8的A端口连接所述非对称液压制动轮缸4的I端口、B端口连接非对称液压制动轮缸4的O端口；所述油箱10连接所述液压泵11的进液口，所述液压泵11的出液口连接所述蓄能器12的进液口，所述蓄能器12的出液口连接所述电磁四通阀8的P端口，所述电磁四通阀8的T端口还与所述溢流阀9的一端连接，所述溢流阀9的另一端与所述油箱10连接，电磁四通阀8的O端口连接油箱10；所述非对称液压制动轮缸4安装在制动钳上；所述蓄能器12是通过所述电控单元ECU控制的液压泵11实现加压。
所述电控单元接收所述制动踏板传感器1、制动踏板感觉模拟器3以及轮速传感器6、激光雷达检测模块14的信息，根据车辆行驶状态输出制动信息给电磁四通阀8实现车辆制动。所述电控单元由车载电控单元ECU13实现，所述激光雷达检测模块14由车载扫描式激光雷达系统实现。
制动系统液压机构(包括油箱、液压泵、蓄能器、电磁四通阀、溢流阀)为模块化单元，装在黑匣子中，安装在汽车地盘上。
如图2和图3所示，基于图1所示的主动避撞系统的制动方法分为如下情况：
(1)当驾驶者欲对行驶车辆采取制动而踩下制动踏板2时，制动踏板传感器1通过探知制动踏板2运动的加速度、行程以及踏板力辨别驾驶者的制动意图，将信号传给电控单元ECU13，电控单元ECU13采集到轮速传感器6的信号，根据车辆行驶状态计算出每个车轮7的最佳制动力，发出指令给液压泵11从油箱10中抽取制动液给蓄能器12加压产生高压制动液，同时发出指令到电磁四通阀8，电磁四通阀8打开并控制高压制动液进入非对称液压制动轮缸4的左缸，并将非对称液压制动轮缸4的右缸的制动液通过电磁四通阀8排出，实现快速制动增压；
(2)当驾驶者欲对行驶车辆采取制动保压而踩下制动踏板2保持不动时，制动踏板传感器1通过探知制动踏板2运动的加速度、行程以及踏板力辨别驾驶者的制动意图，将信号传给电控单元ECU13，电控单元ECU13采集到轮速传感器6的信号，再发出指令到电磁四通阀8，电磁四通阀8的进液口和排液口关闭，实现稳定制动保压；
(3)当驾驶者欲对行驶车辆采取制动而松开制动踏板2时，制动踏板传感器1通过探知制动踏板2运动的加速度、行程以及踏板力辨别驾驶者的制动意图，将信号传给电控单元ECU13，电控单元ECU13采集到轮速传感器6的信号，根据车辆行驶状态计算出每个车轮7的最佳制动力，发出指令给液压泵11从油箱10中抽取制动液给蓄能器12加压产生高压制动液，同时发出指令到电磁四通阀8，电磁四通阀8打开并控制高压制动液进入非对称液压制动轮缸4的右缸，并将非对称液压制动轮缸4的左缸的制动液通过电磁四通阀8排出，实现快速制动减压；
(4)当驾驶者疲劳状态或操作失误，致使没能及时制动或者未制动时，激光雷达检测模块14通过雷达系统时刻监测前方车辆，判断将本车与前车之间的距离、方位及相对速度信息发送给电控单元ECU13，电控单元ECU13接收到激光雷达检测模块14发送过来的信息及轮速传感器6采集的车速信息后，进行安全距离计算及安全距离辨识，判定是否进行主动避撞；如图4所示，时间t1时刻，激光雷达检测模块检测的本车与前车的实际距离小于汽车的安全距离，汽车会通过蜂鸣器15进行安全报警，在传统制动系统下，如果驾驶员没有采取制动或者未及时制动，将会发生如所示的碰撞；在本发明提出的使用新型电磁阀控液压制动的主动避撞系统下，小于安全距离时会启动主动避撞功能，将会如所示实现汽车的主动避撞。当需要进行主动避撞时，电控单元ECU13根据车辆行驶状态计算出每个车轮7的最佳制动力，再发出指令到电磁四通阀8，电磁四通阀8打开并控制高压制动液进入非对称液压制动轮缸4的左缸，并将非对称液压制动轮缸4的右缸的制动液通过电磁四通阀8排出，实现汽车制动及主动避撞。
以上所述仅用于描述本发明的技术方案和具体实施例，并不用于限定本发明的保护范围，应当理解，在不违背本发明实质内容和精神的前提下，所作任何修改、改进或等同替换等都将落入本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于新型电磁阀控液压制动的主动避撞系统，其特征在于，包括：制动踏板传感器(1)、制动踏板感觉模拟器(3)、轮速传感器(6)、非对称液压制动轮缸(4)、电磁四通阀(8)、溢流阀(9)、油箱(10)、液压泵(11)、蓄能器(12)、电控单元、激光雷达检测模块(14)；
所述制动踏板传感器(1)安装在制动踏板(2)下方，用于采集制动踏板(2)的行程、加速度以及踏板力，所述制动踏板传感器(1)与所述电控单元相连；所述制动踏板感觉模拟器(3)的活塞连接制动踏板(2)；所述轮速传感器(6)安装在车轮(7)一侧，用于采集车速信息，所述轮速传感器(6)与所述电控单元相连；所述激光雷达检测模块(14)安装在汽车散热栅栏的正上方，用于检测本车与前方车辆之间的距离、方位以及相对速度，所述激光雷达检测模块(14)与所述电控单元相连；
所述电磁四通阀(8)的A端口连接所述非对称液压制动轮缸(4)的I端口、B端口连接非对称液压制动轮缸(4)的O端口；所述油箱(10)连接所述液压泵(11)的进液口，所述液压泵(11)的出液口连接所述蓄能器(12)的进液口，所述蓄能器(12)的出液口连接所述电磁四通阀(8)的P端口，所述电磁四通阀(8)的P端口还与所述溢流阀(9)的一端连接，所述溢流阀(9)的另一端与所述油箱(10)连接，电磁四通阀(8)的T端口连接油箱(10)；所述非对称液压制动轮缸(4)安装在制动钳上；
所述电控单元接收所述制动踏板传感器(1)、轮速传感器(6)、激光雷达检测模块(14)的信息，根据车辆行驶状态输出制动信息给电磁四通阀(8)，实现车辆制动。
2.根据权利要求1所述的一种基于新型电磁阀控液压制动的主动避撞系统，其特征在于，所述电控单元由车载电控单元ECU(13)实现。
3.根据权利要求1所述的一种基于新型电磁阀控液压制动的主动避撞系统，其特征在于，所述激光雷达检测模块(14)由车载扫描式激光雷达系统实现。
4.根据权利要求1所述的一种基于新型电磁阀控液压制动的主动避撞系统，其特征在于，所述蓄能器(12)是通过所述电控单元ECU(13)控制的液压泵(11)实现加压。
5.根据权利要求1所述的一种基于新型电磁阀控液压制动的主动避撞系统，其特征在于，所述电磁四通阀(8)与所述非对称液压制动轮缸(4)之间的连接、所述油箱(10)与所述液压泵(11)之间的连接、所述液压泵(11)与所述蓄能器(12)之间的连接、所述蓄能器(12)与所述电磁四通阀(8)之间的连接、所述电磁四通阀(8)与所述溢流阀(9)之间的连接、所述溢流阀(9)与所述油箱(10)之间的连接、所述电磁四通阀(8)与所述油箱(10)之间的连接均采用制动管路方式连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于新型电磁阀控液压制动的主动避撞系统，其特征在于，还包括蜂鸣器(15)，所述蜂鸣器(15)在本车与前车距离小于安全距离时给驾驶者报警。
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