一种基于悬架振动能量回收的自动刹车系统及其刹车方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于悬架振动能量回收的自动刹车系统及其刹车方法，通过减震器吸收振动能量再由液压回路中液压马达反馈能量，并利用液压马达带动液压泵，将液压油储存在蓄能器中从而回收能量。汽车正常行驶时，判断出前车车距属于危险车距时，通过排油通路迅速排出回收在蓄能器内的液压油，排油过程带动液压马达工作，通过传动机构拉动制动踏板，在蓄能器压力不足时通过伺服电机代替液压马达拉动制动踏板，同时紧急关闭发动机，实现汽车自动刹车。本发明专利技术基于回收能量实现汽车自动刹车，不仅提高了汽车安全性，还实现了汽车节能减排的目的，提高能源效率；利用传感器实时采集信号实现了系统实时动态调节，提高了自动刹车系统的灵敏性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于汽车能量回收技术和自动刹车
，具体涉及一种基于悬架振动能量回收的自动刹车系统及其刹车方法。
技术介绍
随着我国经济的迅速发展，汽车保有量增长迅速，交通事故也逐年增多，交通安全问题日益受到关注。当汽车高速行驶时，如前方突然出现障碍物或者前方车辆紧急刹车的时候，由于驾驶员需要一定的反应时间，很容易刹车不及时，导致交通事故的发生，甚至引发连环碰撞。因此，自动刹车技术应运而生，据美国高速公路安全保险协会(IIHS)一份新的研究显示，自动刹车技术可使追尾事故发生率平均降低40％，各大汽车厂商都极力推动新车配备此项技术。最初出现的主动刹车技术，是根据驾驶员踩下刹车速度和力度判断的制动辅助系统(BAS)，后来出现了加入雷达或摄像头系统的BAS PLUS，在此基础上发展到最新的自动刹车技术。代表技术有奔驰PRE-SAFE系统、丰田Pre-Collision System、斯巴鲁EyeSight系统和沃尔沃City Safety系统。与此同时，随着能源的短缺与环境的恶化，发展汽车节能技术已成为汽车技术发展另一重要趋势。汽车在行驶过程中由于振动而消耗大量的能量，如果将这些能量转化后加以回收利用，就可以达到节能的目的并提高能源使用效率。因此，本专利技术提出了一种基于能量回收的自动刹车系统及其控制方法，利用回收能量实现汽车紧急情况下自动刹车。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了实现汽车在紧急状态下自动刹车，而提供的一种基于悬架振动能量回收的自动刹车系统及其控制方法。通过减震器吸收振动能量再由液压回路中液压马达反馈能量，并利用液压马达带动液压泵，将液压油储存在蓄能器中从而回收能量。汽车正常行驶时，根据车速实时判断是否检测本车安全状态。需要检测安全状态时根据通过电子控制单元接受并处理传感器数据，计算出最小安全车距s1和最小警示车距s2，并与前车车距比较后判断汽车安全状态，同时利用警告提示灯提示汽车安全状态。在判断出前车车距属于危险车距时，迅速排出蓄能器内的液压油带动液压马达工作，通过传动机构拉动制动踏板，在蓄能器压力不足时通过伺服电机代替液压马达拉动制动踏板，同时紧急关闭发动机，实现汽车自动刹车。实现本专利技术的技术方案如下：一种基于悬架振动能量回收的自动刹车系统，包括能量回收机构、检测机构、电子控制单元和执行机构；所述能量回收机构包括减震器、液压马达a和液压马达b、液压泵a和液压泵b、单向阀a和单向阀b、单向阀c和单向阀d、电磁阀a和电磁阀b、安全阀、油箱和蓄能器；所述电磁阀a、液压马达a、单向阀a由液压管道依次相连构成压缩回路；所述电磁阀b、液压马达b、单向阀b由液压管道依次相连构成伸张回路；所述减震器的有杆腔、无杆腔之间通过所述压缩回路、所述伸张回路相连通，实现液压油在所述有杆腔和所述无杆腔之间来回流动；所述液压泵a分别与所述油箱、所述液压马达a相连；所述液压泵b分别与所述油箱、所述液压马达b相连；所述液压泵a通过液压管道经由所述单向阀c连接到所述蓄能器，所述液压泵b通过液压管道经由所述单向阀d连接到所述蓄能器；所述液压泵a、所述液压泵b分别在液压马达a、液压马达b的带动下工作，将油箱中的油液通过单向阀专递到蓄能器，实现能量回收；所述检测机构包括车速传感器、激光雷达传感器、制动踏板行程传感器和压力传感器；所述车速传感器用于实时采集车速信号并发送给电子控制单元；所述激光雷达传感器用于实时测量前方车距并发送给电子控制单元；所述制动踏板行程传感器用于检测制动踏板是否被踩下并发送给电子控制单元；所述压力传感器用于实时检测蓄能器压力并发送给电子控制单元；所述执行机构包括蓄能器、电磁阀c、液压马达c、油箱、锥齿轮、传动箱、拉索、制动踏板；所述蓄能器、所述电磁阀c、所述液压马达c、所述油箱依次通过液压管道连通，构成排油通路；所述锥齿轮、所述传动箱和所述拉索依次连接构成传动机构；所述液压马达c的输出连接所述锥齿轮，所述拉索连接所述制动踏板；排油过程中，带动液压马达c工作；液压马达c通过所述传动机构将制动力传递给所述制动踏板；所述电子控制单元根据检测机构的信息，判断需要电控制动时，打开执行机构中的电磁阀c，使得能量回收机构中回收的液压油通过所述排油通路由蓄能器传递到油箱中，在排油过程中，执行机构中的液压马达c通过所述传动机构将制动力传递给所述制动踏板，实现自动刹车。进一步地，所述执行机构还包括伺服电机，所述伺服电机一方面受电子控制单元控制、另一方面通过拉索作用于所述制动踏板。进一步地，所述执行机构还包括警告提示灯、刹车灯和发动机；所述警告提示灯布置于汽车中控台上，受电子控制单元控制开闭及不同颜色显示，用于提醒驾驶员汽车安全状
态；所述刹车灯布置于汽车后端两侧，受电子控制单元控制开闭，用于刹车时提醒后方车辆；所述发动机在自动刹车时受电子控制单元控制而关闭，用于辅助刹车。进一步地，所述能量回收机构还包括安全阀，所述安全阀安装在所述单向阀c、所述单向阀d与所述蓄能器之间的液压管道上。进一步地，所述车速传感器布置于汽车的驱动桥壳内，所述激光雷达传感器布置于汽车最前端，所述制动踏板行程传感器布置于制动踏板内，所述压力传感器布置于蓄能器上。进一步地，所述传动箱采用齿轮齿条结构。根据上述自动刹车系统，本专利技术还提出了一种自动刹车方法，包括利用减震器的压缩和伸张进行能量回收的方法以及利用回收的能量进行自动刹车的方法。进一步，所述能量回收的方法包括：在汽车行驶时，所述减震器内弹性元件由于路面不平而产生往复运动，该运动分为压缩行程与伸张行程；当发生压缩行程时，无杆腔压力增大，有杆腔压力减小，因此一部分液压油从无杆腔通过液压管道经由所述电磁阀a、液压马达a、单向阀a流向有杆腔，此过程所述液压马达a由于油液运动开始工作，并同时带动所述液压泵a工作；当发生伸张行程时，无杆腔压力减小，有杆腔压力增大，因此一部分液压油从有杆腔通过液压管道经由所述电磁阀b、液压马达b、单向阀b流向无杆腔，此过程所述液压马达b由于油液运动开始工作，并同时带动所述液压泵b工作；当所述液压泵a工作时，油箱中的油液被吸入液压管道并经由所述单向阀c存入所述蓄能器中；当所述液压泵b工作时，油箱中的油液被吸入液压管道并经由所述单向阀d存入所述蓄能器中，完成能量回收。进一步，所述利用回收的能量进行自动刹车的方法包括：a.所述电子控制单元接受由压力传感器采集的压力信号实时判断蓄能器压力是否达到额定值，若未达到额定值，能量回收机构继续工作；若达到额定值，电子控制单元输出信号关闭电磁阀a和电磁阀b，停止能量回收机构工作；b.所述车速传感器实时采集车速信号并发送给电子控制单元，根据车速实时判断是否检测本车安全状态。若车速未达额定值，不检测本车安全状态；若车速达额定值，开始检测本车安全状态，执行c，否则执行b；c.所述激光雷达传感器实时测量前方车距并发送给电子控制单元，并由电子控制单元根据采集频率计算出相对车速，再根据车速传感器采集的车速信号计算前车车速；根据本车车速、前方车速和本车设定参数计算出最小安全车距s1和最小警示车距s2，并与前车车距比较后判断本车安全状态，若s≥s1，前车车距属于安全车距，若s1>s≥s2，前车车
距属于警示车距，若s<s2，前车车距属于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于悬架振动能量回收的自动刹车系统，其特征在于，包括能量回收机构、检测机构、电子控制单元和执行机构；所述能量回收机构包括减震器(1)、液压马达a(6)和液压马达b(3)、液压泵a(7)和液压泵b(4)、单向阀a(5)和单向阀b(29)、单向阀c(19)和单向阀d(27)、电磁阀a(28)和电磁阀b(2)、安全阀(18)、油箱(13)和蓄能器(16)；所述电磁阀a(28)、液压马达a(6)、单向阀a(5)由液压管道依次相连构成压缩回路；所述电磁阀b(2)、液压马达b(3)、单向阀b(29)由液压管道依次相连构成伸张回路；所述减震器的有杆腔、无杆腔之间通过所述压缩回路、所述伸张回路相连通，实现液压油在所述有杆腔和所述无杆腔之间来回流动；所述液压泵a(7)分别与所述油箱(13)、所述液压马达a(6)相连；所述液压泵b(4)分别与所述油箱(13)、所述液压马达b(3)相连；所述液压泵a(7)通过液压管道经由所述单向阀c(19)连接到所述蓄能器(16)，所述液压泵b(4)通过液压管道经由所述单向阀d(27)连接到所述蓄能器(16)；所述液压泵a(7)、所述液压泵b(4)分别在液压马达a(6)、液压马达b(3)的带动下工作，将油箱(13)中的油液通过单向阀专递到蓄能器(16)，实现能量回收；所述检测机构包括车速传感器(21)、激光雷达传感器(22)、制动踏板行程传感器(23)和压力传感器(14)；所述车速传感器(21)用于实时采集车速信号并发送给电子控制单元(20)；所述激光雷达传感器(22)用于实时测量前方车距并发送给电子控制单元(20)；所述制动踏板行程传感器(23)用于检测制动踏板(8)是否被踩下并发送给电子控制单元(20)；所述压力传感器(14)用于实时检测蓄能器(16)压力并发送给电子控制单元(20)；所述执行机构包括蓄能器(16)、电磁阀c(17)、液压马达c(15)、油箱(13)、锥齿轮(12)、传动箱(10)、拉索(9)、制动踏板(8)；所述蓄能器、所述电磁阀c、所述液压马达c、所述油箱依次通过液压管道连通，构成排油通路；所述锥齿轮(12)、所述传动箱(10)和所述拉索(9)依次连接构成传动机构；所述液压马达c(15)的输出连接所述锥齿轮(12)，所述拉索(9)连接所述制动踏板(8)；排油过程中，带动液压马达c(15)工作；液压马达c(15)通过所述传动机构将制动力传递给所述制动踏板(8)；所述电子控制单元(20)根据检测机构的信息，判断需要电控制动时，打开执行机构中的电磁阀c(17)，使得能量回收机构中回收的液压油通过所述排油通路由蓄能器(16)传递到油箱(13)中，在排油过程中，执行机构中的液压马达c(15)通过所述传动机构将制动力传递给所述制动踏板(8)，实现自动刹车。...

【技术特征摘要】
1.一种基于悬架振动能量回收的自动刹车系统，其特征在于，包括能量回收机构、检测机构、电子控制单元和执行机构；所述能量回收机构包括减震器(1)、液压马达a(6)和液压马达b(3)、液压泵a(7)和液压泵b(4)、单向阀a(5)和单向阀b(29)、单向阀c(19)和单向阀d(27)、电磁阀a(28)和电磁阀b(2)、安全阀(18)、油箱(13)和蓄能器(16)；所述电磁阀a(28)、液压马达a(6)、单向阀a(5)由液压管道依次相连构成压缩回路；所述电磁阀b(2)、液压马达b(3)、单向阀b(29)由液压管道依次相连构成伸张回路；所述减震器的有杆腔、无杆腔之间通过所述压缩回路、所述伸张回路相连通，实现液压油在所述有杆腔和所述无杆腔之间来回流动；所述液压泵a(7)分别与所述油箱(13)、所述液压马达a(6)相连；所述液压泵b(4)分别与所述油箱(13)、所述液压马达b(3)相连；所述液压泵a(7)通过液压管道经由所述单向阀c(19)连接到所述蓄能器(16)，所述液压泵b(4)通过液压管道经由所述单向阀d(27)连接到所述蓄能器(16)；所述液压泵a(7)、所述液压泵b(4)分别在液压马达a(6)、液压马达b(3)的带动下工作，将油箱(13)中的油液通过单向阀专递到蓄能器(16)，实现能量回收；所述检测机构包括车速传感器(21)、激光雷达传感器(22)、制动踏板行程传感器(23)和压力传感器(14)；所述车速传感器(21)用于实时采集车速信号并发送给电子控制单元(20)；所述激光雷达传感器(22)用于实时测量前方车距并发送给电子控制单元(20)；所述制动踏板行程传感器(23)用于检测制动踏板(8)是否被踩下并发送给电子控制单元(20)；所述压力传感器(14)用于实时检测蓄能器(16)压力并发送给电子控制单元(20)；所述执行机构包括蓄能器(16)、电磁阀c(17)、液压马达c(15)、油箱(13)、锥齿轮(12)、传动箱(10)、拉索(9)、制动踏板(8)；所述蓄能器、所述电磁阀c、所述液压马达c、所述油箱依次通过液压管道连通，构成排油通路；所述锥齿轮(12)、所述传动箱(10)和所述拉索(9)依次连接构成传动机构；所述液压马达c(15)的输出连接所述锥齿轮(12)，所述拉索(9)连接所述制动踏板(8)；排油过程中，带动液压马达c(15)工作；液压马达c(15)通过所述传动机构将制动力传递给所述制动踏板(8)；所述电子控制单元(20)根据检测机构的信息，判断需要电控制动时，打开执行机构中的电磁阀c(17)，使得能量回收机构中回收的液压油通过所述排油通路由蓄能器(16)
\t传递到油箱(13)中，在排油过程中，执行机构中的液压马达c(15)通过所述传动机构将制动力传递给所述制动踏板(8)，实现自动刹车。2.根据权利要求1所述的一种基于悬架振动能量回收的自动刹车系统，其特征在于，所述执行机构还包括伺服电机(11)，所述伺服电机(11)一方面受电子控制单元(20)控制、另一方面通过拉索(9)作用于所述制动踏板(8)。3.根据权利要求1所述的一种基于悬架振动能量回收的自动刹车系统，其特征在于，所述执行机构还包括警告提示灯(24)、刹车灯(25)和发动机；所述警告提示灯(24)布置于汽车中控台上，受电子控制单元(20)控制开闭及不同颜色显示，用于提醒驾驶员汽车安全状态；所述刹车灯(25)布置于汽车后端两侧，受电子控制单元(20)控制开闭，用于刹车时提醒后方车辆；所述发动机在自动刹车时受电子控制单元(20)控制而关闭，用于辅助刹车。4.根据权利要求1所述的一种基于悬架振动能量回收的自动刹车系统，其特征在于，所述能量回收机构还包括安全阀(18)，所述安全阀(18)安装在所述单向阀c(19)、所述单向阀d(27)与所述蓄能器(16)之间的液压管道上。5.根据权利要求1所述的一种基于悬架振动能量回收的自动刹车系统，其特征在于，所述车速传感器(21)布置于汽车的驱动桥壳内，所述激光雷达传感器(22)布置于汽车最前端，所述制动踏板行程传感器(23)布置于制动踏板内，所述压力传感器(14)布置于蓄能器(16)上。6.根据权利要求1所述的一种基于悬架振动能...

【专利技术属性】
技术研发人员：江浩斌，解炬，马世典，沈峥楠，李臣旭，张旭培，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32