一种车辆行驶检测控制系统及方法与流程

本发明涉及一种车辆行驶检测控制系统及方法。

背景技术：

制动性能是直接影响车辆行驶安全的关键因素之一，在车辆使用过程中，由于制动机构磨损、制动液压(或气路)性能衰退等，驾驶员无法直观对制动性能进行精准判断，当车辆速度、行驶坡度、行驶载荷等变化时，依靠驾驶员的经验控制车辆，容易造成制动距离变长、制动跑偏、甚至车辆失控等行驶风险。

申请号201811417811.6的专利给出了根据制动踏板开度、车辆减速度来计算制动性能衰减比的技术方案。但是，该发明存在两个缺陷：一是由于没有考虑行驶质量、行驶坡度、路面不平度等变量在相同制动能力下对制动减速度的影响，不能精准获知真正的制动性能衰减状态；二是该发明的目的是提供一种车辆及其制动系统的检测方法和装置，使驾驶员了解车辆的制动系统状况，当遇到紧急情况时及时采取合理的操作，没有把制动性能衰减状况作为控制因素，主动控制车辆的行驶安全，不能在制动性能衰减的情况下保证车辆的行驶安全。

现有技术中，制动减速度的检测主要是在汽车检测线进行，汽车在额定的行驶质量下，且需要车辆从指定车速紧急制动到车辆静止。汽车行驶过程中，一般不会紧急制动到车停止，汽车的行驶质量会根据成员或载货状态而变化，汽车的行驶路况也是动态变化的。现有技术无法在线判断汽车制动效能，供驾驶员主动控制车辆行驶安全。

技术实现要素：

发明目的：本发明旨在提供一种适用性广、更高效、更准确的车辆行驶控制系统及方法，以解决上述技术问题。

技术方案：本发明的一种车辆行驶控制系统，包括信号输入单元、逻辑控制单元以及信号输出单元；所述信号输入单元用于采集输入变量，该单元包括车速传感器、制动踏板行程传感器、行驶质量检测传感器、车辆倾角传感器；所述逻辑控制单元根据输入变量计算出最高允许安全车速，实时比较该安全车速和实际车速，若实际车速大于最高允许安全车速，将控制信号输出至信号输出单元；所述信号输出单元包括显示器、发动机ecu、变速箱tcu。

所述理论行驶减速度为

a1＝t/(r×m)-g×sin(α)

其中，a1为当前制动踏板百分比下理论行驶减速度，t为当前制动百分比下理论制动扭矩，b为当前制动踏板百分比，m为当前车辆行驶质量，α为当前行驶坡度，g为重力加速度，r为车辆轮胎滚动半径。

一种车辆最高允许安全车速计算方法，包括以下步骤：

(1)采集车辆的实际车速、制动踏板行程、车辆行驶质量、车辆行驶坡度信号；

(2)根据采集的信号，通过下式计算理论行驶减速度：

a1＝t/(r×m)-g×sin(α)

并根据当前实际车速以及对应的时间，计算实际制动减速度a；

(4)计算当前效能衰减系数β＝(a1-a)/a1×100％，根据β计算最高安全车速。

(5)逻辑控制单元实时比较实际车速与最高安全车速，当实际车速大于最高安全车速时，输出信号至发动机ecu和/或变速箱tcu，通过控制发动机转速或变速箱档位减低车速，直到实际车速不超过最高安全车速。

所述步骤(5)还包括：当实际车速大于最高安全车速时，将最高安全车速显示在驾驶室。

所述步骤(5)还包括：当实际车速大于最高安全车速时，输出启动信号至声音或灯光指示器。

本发明可以实时的检测车辆制动性能，解决现有技术中无法全、在线地评估车辆的制动减速度的不足。本发明可以在任意行驶时的制动状态下，通过检测和计算动态检测的行驶质量、行驶坡度等，获得车辆的理论减速度和实际减速度，排除了制动踏板行程、行驶质量、行驶坡度等变量对制动性能衰减的干扰，检测结果准确度高。本发明能够通过显示或警报的方式提醒驾驶员，能够通过自动与主动结合的控制方法，保障车辆的行驶安全。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2位本发明的电气接线原理示意图；

图3位本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明的控制系统如图1所示，包括输入信号单元1主要用于车辆行驶姿态参数的输入，以及行驶路况的检测，包括车速传感器101、制动踏板行程传感器102、行驶质量检测传感器103、车辆倾角传感器104。

逻辑控制单元2主要用于对输入信号的处理、控制逻辑和计算、行驶安全控制信号的输出，主要由车身控制器201组成。

信号输出单元3用于接收、执行逻辑控制单元2的输出信号，通过显示器301、声音/灯光报警装置302、变速箱tcu303、发动机ecu304等。其中显示器301、声音/灯光报警装置302用于显示制动效能的衰减程度，提升驾驶员进行维修保养。当制动效能的衰减可能影响行驶安全时，通过控制变速箱tcu303、发动机ecu304等，控制车辆行驶在安全车速。

组成本发明的电气控制系统如图2所示：

电源总开关4、蓄电池5、保险丝6为控制系统提供电源；车速传感器101、制动踏板行程传感器102、行驶质量检测传感器103、车辆倾角传感器104等并联，把检测信号输入到车身控制器201；车身控制器201、发动机ecu304、变速箱tcu303、显示器301并联，通过总线通信7连接；声音/灯光报警装置302连接到车身控制器201的输出端口。

本发明的控制流程如图3所示：

车身控制器首先读入车速传感器101、制动踏板行程传感器102、行驶质量检测传感器103、车辆倾角传感器104等信号，通过信号处理和计算，获得当前车辆行驶质量m、当前制动百分比下理论制动扭矩t、当前行驶坡度α，继而计算出当前制动踏板百分比b下理论的制动减速度a1。所述理论行驶减速度为

a1＝t/(r×m)-g×sin(α)

其中，a1为当前制动踏板百分比下理论行驶减速度，t为当前制动百分比下理论制动扭矩，b为当前制动踏板百分比，m为当前车辆行驶质量，α为当前行驶坡度，g为重力加速度，r为车辆轮胎滚动半径。理论制动扭矩t为车辆出厂时合格的制动扭矩，存储在逻辑控制单元2的车身控制器里。

当前路况的理论制动减速度a1，是通过实际检测的行驶坡度、车辆行驶质量以及制动扭矩等计算出来的，能够实现任意行驶路况下精准、实时检测。

根据当前车速v以及对应的时间等，计算出实际制动减速度a。继而计算出当前效能衰减系数β＝(a1-a)/a1×100％。逻辑控制单元2能够根据制动性能的衰减系数，计算出当前制动性能下、当前行驶质量下、当前行驶坡度下的最高允许行驶的安全车速。逻辑控制单元2比较实际车速与最高安全车速，当实际车速大于最高安全车速时，输出信号至发动机ecu和/或变速箱tcu，通过控制发动机转速或变速箱档位减低车速，直到实际车速不超过最高安全车速。同时，当实际车速大于最高安全车速时，逻辑控制单元2将最高安全车速显示在驾驶室，或输出启动信号至声音或灯光指示器提醒驾驶员。通过显示和报警，使驾驶员能够主动控制，实现对车辆制动状态的监测。

技术特征：

1.一种车辆行驶检测控制系统，其特征在于，包括信号输入单元(1)、逻辑控制单元(2)以及信号输出单元(3)；所述信号输入单元(1)用于采集输入变量，该单元包括车速传感器(101)、制动踏板行程传感器(102)、行驶质量检测传感器(103)、车辆倾角传感器(104)；所述逻辑控制单元(2)根据输入变量计算出最高允许安全车速，实时比较该安全车速和实际车速，若实际车速大于最高允许安全车速，将控制信号输出至信号输出单元；所述信号输出单元(3)包括显示器(301)、发动机ecu(304)、变速箱tcu(303)。

2.根据权利要求1所述的车辆行驶监测控制系统，其特征在于，所述理论行驶减速度为

a1＝t/(r×m)-g×sin(α)

其中，a1为当前制动踏板百分比下理论行驶减速度，t为当前制动百分比下理论制动扭矩，b为当前制动踏板百分比，m为当前车辆行驶质量，α为当前行驶坡度，g为重力加速度，r为车辆轮胎滚动半径。

3.根据权利要求1所述的车辆行驶检测控制系统，其特征在于，所述信号输出单元(3)包括声音或灯光指示器(302)。

4.一种车辆行驶检测控制系统方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)采集车辆的实际车速、制动踏板行程、车辆行驶质量、车辆行驶坡度信号；

(2)根据采集的信号，通过下式计算理论行驶减速度：

a1＝t/(r×m)-g×sin(α)

并根据当前实际车速以及对应的时间，计算实际制动减速度a；

(4)计算当前效能衰减系数β＝(a1-a)/a1×100％，根据β计算最高安全车速；

(5)逻辑控制单元实时比较实际车速与最高安全车速，当实际车速大于最高安全车速时，输出信号至发动机ecu和/或变速箱tcu，通过控制发动机转速或变速箱档位减低车速，直到实际车速不超过最高安全车速。

5.根据权利要求4所述的车辆最高允许安全车速计算方法，其特征在于，所述步骤(5)还包括：当实际车速大于最高安全车速时，将最高安全车速显示在驾驶室。

6.根据权利要求4所述的车辆最高允许安全车速计算方法，其特征在于，所述步骤(5)还包括：当实际车速大于最高安全车速时，输出启动信号至声音或灯光指示器。

技术总结
本发明公开了一种车辆行驶控制系统及方法，根据采集的行驶速度、制动踏板行程、行驶质量、行驶坡度等输入变量，计算当前车辆行驶减速度和理论减速度，从而计算出制动性能的衰减程度。根据车辆制动性能衰减程度，以及车辆的行驶质量、行驶坡度等，计算出当前制动性能下的最高允许安全车速，通过控制发动机、变速箱等限制车辆的允许最高行驶速度，从而主动控制车辆的行驶安全。本发明可以随时的检测车辆制动性能，解决现有技术中无法全面、实时评估车辆的制动减速度的不足，检测结果准确度高。

技术研发人员：朱长建;郑堃;羊玢;王书林
受保护的技术使用者：南京工程学院
技术研发日：2020.02.20
技术公布日：2020.07.03