一種基于新型電磁閥控液壓制動的主動避撞系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于新型電磁閥控液壓制動的主動避撞系統，包括制動踏板傳感器、制動踏板感覺模擬器、輪速傳感器、非對稱液壓制動輪缸、電磁四通閥、溢流閥、油箱、液壓泵、蓄能器、電控單元、激光雷達檢測模塊以及蜂鳴器；去除傳統液壓制動系統制動主缸，采用電磁四通閥代替復雜的制動閥并將傳統的制動輪缸改為非對稱液壓制動輪缸。非對稱制動液壓輪缸配合電磁四通閥能更快切換制動模式實現系統的增壓、保壓及減壓；采用制動踏板傳感器及時發現駕駛員的錯誤制動行為，通過雷達系統時刻監測前方車輛，判斷本車與前車之間的距離、方位及相對速度，必要時進行報警、并且通過ECU控制實現車輛主動避撞，保證車輛安全行駛。
【專利說明】
一種基于新型電磁閥控液壓制動的主動避撞系統
技術領域
[0001] 本發明屬于車輛制動技術領域，尤其涉及一種基于新型電磁閥控液壓制動的主動 避撞系統及制動方法。
【背景技術】
[0002] 隨著汽車保有量的增加，交通安全已成為人們最為關心的問題之一，它直接關系 到人們的生命安全和財產的損失。傳統制動系統控制只是駕駛員操縱一組簡單的機械裝置 向制動器施加作用力，在汽車質量較小、速度較低的狀況下，機械制動能夠滿足車輛制動要 求。隨著汽車質量、車速的增加，傳統的機械制動已經遠遠不能夠滿足車輛對高制動性能的 需求。在駕駛員疲勞狀態資料顯示，有70%~90%的交通事故是由于駕駛員操作失誤所致。 如果能夠在事故發生前提醒駕駛員注意并在緊急狀況下幫助駕駛員采取安全措施，對減少 交通事故的發生無疑是非常有用的，汽車主動避撞系統正是實現這一功能的技術手段。
[0003] 電子液壓制動系統是車輛上重要設施之一，它直接關系到行車安全性能。能夠減 少車輛的機械故障，增加行車的安全性。目前所使用的制動系統中的液壓制動系統都是制 動踏板控制制動主缸來傳遞并執行駕駛員的制動指令，此方法會加長制動時間。已有的液 壓制動系統有制動主缸及比例閥液壓閥、減壓閥、增壓閥等，結構復雜控制困難體積和重量 較大。此外，由于駕駛員錯誤制動或者未制動，在高速碰撞中，傳統的被動安全不能有效的 減小事故的發生，更多的學者開始研究主動安全這一概念。
【發明內容】
[0004 ]為了克服制動主缸在制動時使制動時間加長，液壓制動系統的體積及重量的問 題，以及實現液壓系統靈活控制的要求并且能夠加強系統的穩定性及魯棒性，并且減小交 通事故的發生，本發明提出一種基于新型電磁閥控液壓制動的主動避撞系統，采用如下技 術方案：
[0005] -種基于新型電磁閥控液壓制動的主動避撞系統，包括:制動踏板傳感器、制動踏 板感覺模擬器、輪速傳感器、非對稱液壓制動輪缸、電磁四通閥、溢流閥、油箱、液壓栗、蓄能 器、電控單元、激光雷達檢測模塊；
[0006] 所述制動踏板傳感器安裝在制動踏板下方，用于采集制動踏板的行程、加速度以 及踏板力，所述制動踏板傳感器與所述電控單元相連;所述輪速傳感器安裝在車輪一側，用 于采集車速信息，所述輪速傳感器與所述電控單元相連;所述激光雷達檢測模塊安裝在汽 車散熱柵欄的正上方，用于檢測本車與前方車輛之間的距離、方位以及相對速度，所述激光 雷達檢測模塊與所述電控單元相連；
[0007] 所述電磁四通閥的A端口連接所述非對稱液壓制動輪缸的I端口、B端口連接非對 稱液壓制動輪缸的〇端口；所述油箱連接所述液壓栗的進液口，所述液壓栗的出液口連接所 述蓄能器的進液口，所述蓄能器的出液口連接所述電磁四通閥的P端口，所述電磁四通閥的 P端口還與所述溢流閥的一端連接，所述溢流閥的另一端與所述油箱連接，電磁四通閥的T 端口連接油箱;所述非對稱液壓制動輪缸安裝在制動鉗上；
[0008] 所述電控單元接收所述制動踏板傳感器、輪速傳感器、激光雷達檢測模塊的信息， 根據車輛行駛狀態輸出制動信息給電磁四通閥。
[0009] 進一步優選，所述電控單元由車載電控單元ECU實現;所述激光雷達檢測模塊由車 載掃描式激光雷達系統實現;所述蓄能器是通過所述電控單元ECU控制的液壓栗實現加壓。
[0010] 進一步優選，所述電磁四通閥與所述非對稱液壓制動輪缸之間的連接、所述油箱 與所述液壓栗之間的連接、所述液壓栗與所述蓄能器之間的連接、所述蓄能器與所述電磁 四通閥之間的連接、所述電磁四通閥與所述溢流閥之間的連接、所述溢流閥與所述油箱之 間的連接、所述電磁四通閥與所述油箱之間的連接均采用制動管路方式連接。
[0011] 進一步優選，還包括蜂鳴器，所述蜂鳴器在本車與前車距離小于安全距離時給駕 駛者報警。
[0012] 基于上述主動避撞系統，本發明還提出了一種制動方法，包括如下情況：
[0013] 1)當駕駛者欲對行駛車輛采取制動而踩下制動踏板時，制動踏板傳感器通過探知 制動踏板運動的加速度、行程以及踏板力辨別駕駛者的制動意圖，將信號傳給電控單元 ECU，電控單元ECU采集到輪速傳感器的信號，根據車輛行駛狀態計算出每個車輪的最佳制 動力，發出指令給液壓栗從油箱中抽取制動液給蓄能器加壓產生高壓制動液，同時發出指 令到電磁四通閥，電磁四通閥打開并控制高壓制動液進入非對稱液壓制動輪缸的左缸，并 將非對稱液壓制動輪缸的右缸的制動液通過電磁四通閥排出，實現快速制動增壓；
[0014] 2)當駕駛者欲對行駛車輛采取制動保壓而踩下制動踏板保持不動時，制動踏板傳 感器通過探知制動踏板運動的加速度、行程以及踏板力辨別駕駛者的制動意圖，將信號傳 給電控單元ECU，電控單元ECU采集到輪速傳感器的信號，再發出指令到電磁四通閥，電磁四 通閥的進液口和排液口關閉，實現穩定制動保壓；
[0015] 3)當駕駛者欲對行駛車輛采取制動而松開制動踏板時，制動踏板傳感器通過探知 制動踏板運動的加速度、行程以及踏板力辨別駕駛者的制動意圖，將信號傳給電控單元 ECU，電控單元ECU采集到輪速傳感器的信號，根據車輛行駛狀態計算出每個車輪的最佳制 動力，發出指令給液壓栗從油箱中抽取制動液給蓄能器加壓產生高壓制動液，同時發出指 令到電磁四通閥，電磁四通閥打開并控制高壓制動液進入非對稱液壓制動輪缸的右缸，并 將非對稱液壓制動輪缸的左缸的制動液通過電磁四通閥排出，實現快速制動減壓；
[0016] 4)當駕駛者疲勞狀態或操作失誤，致使沒能及時制動或者未制動時，激光雷達檢 測模塊通過雷達系統時刻監測前方車輛，判斷將本車與前車之間的距離、方位及相對速度 信息發送給電控單元ECU，電控單元ECU接收到激光雷達檢測模塊發送過來的信息及輪速傳 感器采集的車速信息后，進行安全距離計算及安全距離辨識，判定是否進行主動避撞；當需 要進行主動避撞時，電控單元ECU根據車輛行駛狀態計算出每個車輪的最佳制動力，再發出 指令到電磁四通閥，電磁四通閥打開并控制高壓制動液進入非對稱液壓制動輪缸的左缸， 并將非對稱液壓制動輪缸的右缸的制動液通過電磁四通閥排出，實現汽車制動及主動避 撞。
[0017] 與現有技術相比，本發明的有益效果：
[0018] (1)去除傳統液壓制動系統的制動主缸，采用制動踏板及制動踏板傳感器采集并 傳遞駕駛員的制動指令，減少制動時間。
[0019] (2)采用電磁四通閥代替復雜的制動閥，并將傳統的制動輪缸改為非對稱液壓制 動輪缸，實現液壓系統靈活控制的要求并且能夠加強系統的穩定性，減小制動系統的體積 及重量。
[0020] (3)采用非對稱制動液壓輪缸配合電磁四通閥能夠更快切換制動模式實現系統的 增壓、保壓及減壓。
[0021] (4)采用制動踏板傳感器及時發現駕駛員的錯誤制動行為，能夠通過雷達系統時 刻監測前方車輛，判斷本車與前車之間的距離、方位及相對速度，當存在潛在碰撞危險時對 駕駛者進行警告，并且通過電控單元ECU的控制實現主動避撞，使汽車主動避開危險，保證 車輛安全行駛或最大可能的減小事故的傷害程度。
[0022] (5)制動系統液壓機構(包括油箱、液壓栗、蓄能器、電磁四通閥、溢流閥）為模塊化 單元，裝在黑匣子中，安裝在汽車地盤上，模塊化程度高，在車輛設計過程中又提高了設計 的靈活性，減少了制動系統的零部件數量，節省了車內制動系統的布置空間。
【附圖說明】
[0023] 圖1是基于新型電磁閥控液壓制動的主動避撞系統圖；
[0024]圖2是基于新型電磁閥控液壓制動的主動避撞系統的工作原理圖；
[0025] 圖3本發明實現主動避撞的流程圖；
[0026] 圖4本發明主動避撞的效果示意圖。
[0027] 圖中標價，1-制動踏板傳感器，2-制動踏板，3-制動踏板感覺模擬器，4-非對稱液 壓制動輪缸，6-輪速傳感器，7-車輪，8-電磁四通閥，9-溢流閥，10-油箱，11-液壓栗，12-蓄 能器，13-電控單元E⑶，14-激光雷達檢測模塊，15-蜂鳴器。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。
[0029] 如圖1所示，為本發明提出的基于新型電磁閥控液壓制動的主動避撞系統，包括制 動踏板傳感器1、制動踏板感覺模擬器3、輪速傳感器6、非對稱液壓制動輪缸4、電磁四通閥 8、溢流閥9、油箱10、液壓栗11、蓄能器12、電控單元、激光雷達檢測模塊14和蜂鳴器15;所述 制動踏板傳感器1安裝在制動踏板2下方，用于采集制動踏板2的行程、加速度以及踏板力， 所述制動踏板傳感器1與所述電控單元相連;所述制動踏板感覺模擬器3的活塞連接制動踏 板2，制動踏板行程影響活塞位移，從而模擬制動踏板特性，駕駛員產生制動感覺;所述輪速 傳感器6安裝在車輪一側，用于采集車速信息，所述輪速傳感器6與所述電控單元相連;所述 激光雷達檢測模塊14安裝在汽車前方車燈附近位置，用于檢測本車與前方車輛之間的距 離、方位以及相對速度，所述激光雷達檢測模塊14與所述電控單元相連；
[0030] 所述電磁四通閥8的A端口連接所述非對稱液壓制動輪缸4的I端口、B端口連接非 對稱液壓制動輪缸4的0端口；所述油箱10連接所述液壓栗11的進液口，所述液壓栗11的出 液口連接所述蓄能器12的進液口，所述蓄能器12的出液口連接所述電磁四通閥8的P端口， 所述電磁四通閥8的T端口還與所述溢流閥9的一端連接，所述溢流閥9的另一端與所述油箱 10連接，電磁四通閥8的0端口連接油箱10;所述非對稱液壓制動輪缸4安裝在制動鉗上;所 述蓄能器12是通過所述電控單元ECU控制的液壓栗11實現加壓。
[0031] 所述電控單元接收所述制動踏板傳感器1、制動踏板感覺模擬器3以及輪速傳感器 6、激光雷達檢測模塊14的信息，根據車輛行駛狀態輸出制動信息給電磁四通閥8實現車輛 制動。所述電控單元由車載電控單元ECU13實現，所述激光雷達檢測模塊14由車載掃描式激 光雷達系統實現。
[0032] 制動系統液壓機構(包括油箱、液壓栗、蓄能器、電磁四通閥、溢流閥）為模塊化單 元，裝在黑匣子中，安裝在汽車地盤上。
[0033] 如圖2和圖3所示，基于圖1所示的主動避撞系統的制動方法分為如下情況：
[0034] (1)當駕駛者欲對行駛車輛采取制動而踩下制動踏板2時，制動踏板傳感器1通過 探知制動踏板2運動的加速度、行程以及踏板力辨別駕駛者的制動意圖，將信號傳給電控單 元ECU13,電控單元ECU13采集到輪速傳感器6的信號，根據車輛行駛狀態計算出每個車輪7 的最佳制動力，發出指令給液壓栗11從油箱10中抽取制動液給蓄能器12加壓產生高壓制動 液，同時發出指令到電磁四通閥8,電磁四通閥8打開并控制高壓制動液進入非對稱液壓制 動輪缸4的左缸，并將非對稱液壓制動輪缸4的右缸的制動液通過電磁四通閥8排出，實現快 速制動增壓；
[0035] (2)當駕駛者欲對行駛車輛采取制動保壓而踩下制動踏板2保持不動時，制動踏板 傳感器1通過探知制動踏板2運動的加速度、行程以及踏板力辨別駕駛者的制動意圖，將信 號傳給電控單元E⑶13,電控單元E⑶13采集到輪速傳感器6的信號，再發出指令到電磁四通 閥8，電磁四通閥8的進液口和排液口關閉，實現穩定制動保壓；
[0036] (3)當駕駛者欲對行駛車輛采取制動而松開制動踏板2時，制動踏板傳感器1通過 探知制動踏板2運動的加速度、行程以及踏板力辨別駕駛者的制動意圖，將信號傳給電控單 元ECU13,電控單元ECU13采集到輪速傳感器6的信號，根據車輛行駛狀態計算出每個車輪7 的最佳制動力，發出指令給液壓栗11從油箱10中抽取制動液給蓄能器12加壓產生高壓制動 液，同時發出指令到電磁四通閥8,電磁四通閥8打開并控制高壓制動液進入非對稱液壓制 動輪缸4的右缸，并將非對稱液壓制動輪缸4的左缸的制動液通過電磁四通閥8排出，實現快 速制動減壓；
[0037] (4)當駕駛者疲勞狀態或操作失誤，致使沒能及時制動或者未制動時，激光雷達檢 測模塊14通過雷達系統時刻監測前方車輛，判斷將本車與前車之間的距離、方位及相對速 度信息發送給電控單元E⑶13,電控單元E⑶13接收到激光雷達檢測模塊14發送過來的信息 及輪速傳感器6采集的車速信息后，進行安全距離計算及安全距離辨識，判定是否進行主動 避撞；如圖4所示，時間t時刻，激光雷達檢測模塊檢測的本車與前車的實際距離小于汽車 的安全距離，汽車會通過蜂鳴器15進行安全報警，在傳統制動系統下，如果駕駛員沒有采取 制動或者未及時制動，將會發生如4所示的碰撞;在本發明提出的使用新型電磁閥控液壓 制動的主動避撞系統下，小于安全距離時會啟動主動避撞功能，將會如《所示實現汽車的 主動避撞。當需要進行主動避撞時，電控單元ECU13根據車輛行駛狀態計算出每個車輪7的 最佳制動力，再發出指令到電磁四通閥8,電磁四通閥8打開并控制高壓制動液進入非對稱 液壓制動輪缸4的左缸，并將非對稱液壓制動輪缸4的右缸的制動液通過電磁四通閥8排出， 實現汽車制動及主動避撞。
[0038] 以上所述僅用于描述本發明的技術方案和具體實施例，并不用于限定本發明的保 護范圍，應當理解，在不違背本發明實質內容和精神的前提下，所作任何修改、改進或等同 替換等都將落入本發明的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種基于新型電磁閥控液壓制動的主動避撞系統，其特征在于，包括:制動踏板傳感 器（1)、制動踏板感覺模擬器（3)、輪速傳感器（6)、非對稱液壓制動輪缸（4)、電磁四通閥 (8) 、溢流閥(9)、油箱(10)、液壓栗(11)、蓄能器(12)、電控單元、激光雷達檢測模塊(14); 所述制動踏板傳感器（1)安裝在制動踏板(2)下方，用于采集制動踏板(2)的行程、加速 度以及踏板力，所述制動踏板傳感器（1)與所述電控單元相連;所述制動踏板感覺模擬器 (3)的活塞連接制動踏板(2);所述輪速傳感器(6)安裝在車輪(7)-側，用于采集車速信息， 所述輪速傳感器(6)與所述電控單元相連;所述激光雷達檢測模塊（14)安裝在汽車散熱柵 欄的正上方，用于檢測本車與前方車輛之間的距離、方位以及相對速度，所述激光雷達檢測 模塊(14)與所述電控單元相連； 所述電磁四通閥（8)的A端口連接所述非對稱液壓制動輪缸(4)的I端口、B端口連接非 對稱液壓制動輪缸(4)的O端口；所述油箱（10)連接所述液壓栗（11)的進液口，所述液壓栗 (11)的出液口連接所述蓄能器(12)的進液口，所述蓄能器（12)的出液口連接所述電磁四通 閥（8)的P端口，所述電磁四通閥（8)的P端口還與所述溢流閥（9)的一端連接，所述溢流閥 (9) 的另一端與所述油箱（10)連接，電磁四通閥（8)的T端口連接油箱（10);所述非對稱液壓 制動輪缸(4)安裝在制動鉗上； 所述電控單元接收所述制動踏板傳感器（1 )、輪速傳感器(6)、激光雷達檢測模塊（14) 的信息，根據車輛行駛狀態輸出制動信息給電磁四通閥(8)，實現車輛制動。2. 根據權利要求1所述的一種基于新型電磁閥控液壓制動的主動避撞系統，其特征在 于，所述電控單元由車載電控單元ECU( 13)實現。3. 根據權利要求1所述的一種基于新型電磁閥控液壓制動的主動避撞系統，其特征在 于，所述激光雷達檢測模塊(14)由車載掃描式激光雷達系統實現。4. 根據權利要求1所述的一種基于新型電磁閥控液壓制動的主動避撞系統，其特征在 于，所述蓄能器(12)是通過所述電控單元ECU(13)控制的液壓栗(11)實現加壓。5. 根據權利要求1所述的一種基于新型電磁閥控液壓制動的主動避撞系統，其特征在 于，所述電磁四通閥（8)與所述非對稱液壓制動輪缸(4)之間的連接、所述油箱（10)與所述 液壓栗（11)之間的連接、所述液壓栗（11)與所述蓄能器（12)之間的連接、所述蓄能器（12) 與所述電磁四通閥（8)之間的連接、所述電磁四通閥（8)與所述溢流閥（9)之間的連接、所述 溢流閥(9)與所述油箱（10)之間的連接、所述電磁四通閥(8)與所述油箱（10)之間的連接均 采用制動管路方式連接。6. 根據權利要求1所述的一種基于新型電磁閥控液壓制動的主動避撞系統，其特征在 于，還包括蜂鳴器(15)，所述蜂鳴器(15)在本車與前車距離小于安全距離時給駕駛者報警。
【文檔編號】B60T7/12GK205469033SQ201620035822
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月14日
【發明人】袁朝春, 王濰, 徐力, 張龍飛, 朱畏畏
【申請人】江蘇大學