一种客运车辆长下坡自适应缓速器及其控制装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术展示了一种客运车辆长下坡自适应缓速器及其控制装置和方法，方法包括：1.检测客运车辆当前行驶的道路信息；2.检测下坡坡度、客运车辆的自车挡位和当前车速，得到当前挡位下客运车辆的安全稳定车速以及各级安全车速；3.确定对应的制动模式，控制缓速器自动开启和选择对应的缓速器挡位；4.缓速器开启后，调节缓速器励磁电流，实现缓速器精准制动力矩补偿；5.在制动过程中继续检测客运车辆的车速，如果检测到车速小于等于当前挡位与坡度下客运车辆的安全稳定车速，则关闭缓速器。本发明专利技术实现缓速器精准制动力矩补偿，以更高的制动效率完成减速过程，保证客车安全有效的完成制动减速下坡。

An adaptive retarder for passenger vehicle downhill and its control device and method

An adaptive retarder and its control device and method for a long downhill of a passenger vehicle are presented. The method includes: 1. detecting the current road information of a passenger vehicle; 2. detecting the slope of the downhill, the self stopping position of the passenger vehicle and the current speed, and obtaining the safe and stable speed of the passenger vehicle under the current position and the safety at all levels. Speed; 3. determine the corresponding braking mode, control the retarder automatically open and select the corresponding retarder gear; after the 4. retarder is opened, adjust the retarder excitation current to realize the retarder precision braking torque compensation; 5. in the braking process to continue to detect the speed of passenger vehicles, if the speed is less than equal to the current gear. The safety and stability of passenger cars on the slope and slope speed limit the retarder. The invention realizes accurate braking torque compensation of retarder, completes the deceleration process with higher braking efficiency, and ensures the safe and effective braking deceleration of passenger cars.

【技术实现步骤摘要】
一种客运车辆长下坡自适应缓速器及其控制装置和方法
本专利技术涉及客运车辆驾驶安全领域，具体为一种客运车辆长下坡自适应缓速器及其控制装置和方法。
技术介绍
当汽车长时间在长下坡路面上行驶时，自身重力势能转化为动能，使得车速有增大的趋势，当坡度比较长时，要求汽车具有足够的持续制动力，保证汽车在下坡行驶至坡底结束时其主制动系统还具有足够的制动性能。坡行驶时，利用制动系统将汽车的势能和动能转化成为热能，特别是在连续下坡行驶时，汽车的制动系统的热负荷是非常大的，而制动系统又无法及时将热量释放到周围环境，使得制动毂和制动蹄的温度大幅度增高，以至于达到制动器的失效温度。由于高速持续制动，可能会因过渡使用行车制动器控制车速而使得制动器温度急剧上升，发生制动效能热衰退，严重时甚至车辆制动能力丧失，致使重特大事故经常发生。为了使汽车在长下坡时具有足够的持续制动能力，目前一般采用发动机辅助制动、排气制动与缓速器联合作用的控制方式来达到稳定车速的目的。但是通常在长大下坡时，驾驶员所面对的车流一般比较混乱复杂，辅助制动与缓速器的开启时机和档位选择也基本全部由驾驶员的驾驶经验决定来手动操作，而对于经验较少的驾驶员来说，很难控制刹车不及时、制动力控制不合理等失误操作的发生情况，甚至会出现刹车不及时进而导致事故的发生。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种客运车辆长下坡自适应缓速器及其控制装置和方法，用以解决客车在长下坡制动器过热和路面附着条件的利用率不高的问题，通过缓速器的自适应开启和选择合适挡位，来提高客车对路面附着条件利用率，实现客车安全下坡。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种客运车辆长下坡自适应缓速器控制方法，包括如下步骤，步骤1，检测客运车辆当前行驶的道路信息，如检测到进入下坡则执行步骤2，如检测到未进入坡道则按预定速度正常行驶；步骤2，检测下坡坡度、客运车辆的自车挡位和当前车速，得到当前挡位下客运车辆的安全稳定车速以及各级安全车速；步骤3，根据当前车速和安全稳定车速以及各级安全车速的关系，确定对应的制动模式，控制缓速器自动开启和选择对应的缓速器挡位；步骤4，缓速器开启后，利用改进粒子群优化的神经网络算法模型计算补偿制动力矩，调节缓速器励磁电流，实现缓速器精准制动力矩补偿；步骤5，在制动过程中继续检测客运车辆的车速，如果检测到车速小于等于当前挡位与坡度下客运车辆的安全稳定车速，则关闭缓速器。优选的，步骤2中，当客运车辆的下滑力与制动力相等时的速度即为此客运车辆挡位的安全稳定车速；所述客运车辆的坡道下滑力Fa为其中，α为下坡的坡道坡度，M为客运车辆的最大质量；各档发动机制动与缓行器不同档位联合作用时，制动力为各档位发动机制动力与各档位缓行器制动力之和，可得所述客运车辆的制动力FB为FB＝FMBi+MREkIHrd式中，FMBi为变速器i档的发动机制动的制动力；MREk为缓行器k档的制动扭矩；IH为主减速器传动比；rd为车轮的动力半径。优选的，步骤2中，所述各级安全车速的计算时，包括如下步骤，a.根据缓速器各档位提供的最大制动力力矩得到缓速器提供的制动力Frk；式中，Trk为缓速器在k档位下提供的最大制动力力矩，k＝0,1,2,3,4，对应缓速器的0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ挡；η为传动效率，r为驱动轮半径，iH为主减速器传动比；b.根据缓速器提供的制动力Frk通过下式得到k挡位下缓速器所提供的减速度ak为其中，α为下坡的坡道坡度，M为客运车辆的最大质量；c.根据k挡位的安全稳定车速，试验测得缓速器最大功率持续工作时间为t1，以及k挡位下缓速器所提供的减速度ak；从而计算得到客运车辆i挡时，缓速器k挡位四级安全车速vik1、vik2、vik3和vik4。进一步，步骤3中，制动模式选择的具体步骤如下，当车速小于等于安全稳定车速时，则不启动缓速器，依靠发动机制动继续行驶，即联合制动模式0；当车速大于安全稳定车速小于等于一级安全车速时，启动缓速器Ⅰ挡辅助汽车制动减速，即行车制动与缓速器Ⅰ挡联合制动模式，即联合制动模式1；当车速大于一级安全车速小于等于二级安全车速时，启动缓速器Ⅱ挡辅助汽车制动减速，即行车制动与缓速器Ⅱ挡联合制动模式，即联合制动模式2；当车速大于二级安全车速小于等于三级安全车速时，启动缓速器Ⅲ挡辅助汽车制动减速，即行车制动与缓速器Ⅲ挡联合制动模式，即联合制动模式3；当车速大于三级安全车速时，启动缓速器Ⅳ挡辅助汽车制动减速，即行车制动与缓速器Ⅳ挡联合制动模式，即联合制动模式4。进一步，还包括若车速在对应的各级安全车速以内，手动开启缓速器恒速挡，即联合制动模式5，根据对应的各级安全车速其电流值，达到力矩平衡，实现恒速行驶；当无法实现恒速行驶，发出警报，提醒驾驶员起动行车制动减速，直至速度降到各级安全车速内。再进一步，以不同制动踏板行程来开启相应的联合制动模式；联合制动模式0时，制动踏板行程为0，仅依靠发动机制动，提供补偿制动力矩为T0；联合制动模式1时，制动踏板行程达到总行程1/4，开启缓速器Ⅰ挡，提供制动力矩为T1；联合制动模式2时，制动踏板行程达到总行程1/2，开启缓速器Ⅱ挡，提供制动力矩为T2；联合制动模式3时，制动踏板行程达到总行程3/4，开启缓速器Ⅲ挡，提供制动力矩为T3；联合制动模式4时，制动踏板行程大于总行程的3/4，开启缓速器Ⅳ挡，提供制动力矩为T4；联合制动模式5时，由驾驶员手动开启缓速器恒速挡，缓速器根据力矩平衡自适应调节制动力矩T5，实现恒速下坡。优选的，步骤4中，缓速器开启后，利用改进粒子群优化的神经网络算法模型计算补偿制动力矩，具体步骤如下，步骤4.1，采集客运车辆的自车信息以及所处道路环境相关参数，对其进行归一化处理；步骤4.2，构建一个具有误差反向传播能力的三层前反馈神经网络模型，并设置其输入层、输出层及隐含层的神经元个数，各层传递函数以及网络训练参数；步骤4.3，利用改进的粒子群算法优化构建的神经网络的权值和阈值，然后对神经网络进行训练，直至其适应度值小于个体极值结束训练，得到训练后的神经网络模型；步骤4.4，利用训练得到的神经网络模型对汽车行驶的期望车速所需要的制动力矩进行力矩补偿，将下坡坡度和客运车辆的自车车速作为神经网络的输入，训练好的神经网络输出补偿后的制动力矩值，从而调节缓速器励磁电流，实现缓速器精准制动力矩补偿。进一步，步骤4.3中，所述粒子群算法优化构建神经网络的流程如下；a.对PSO模块的惯性权值与种群规模进行初始化，并随机给出全部粒子分配位置Xi0，速度组合Vi，0，迭代次数，惯性权重ω以及学习因子c1c2；b.构建以粒子位置Xi，0为参数的BP神经网络，根据公式算出粒子的适应度值，然后将个体最优位置Pi定义为Xi，0，通过对所有Pi对适应度值的比较获得全局最优位置Pg；c.构建以粒子位置Xi，0位参数的BP神经网络，根据公式算出粒子的适应度值，然后将min[f(Pi)，f(Pg)]所对应的位置作为新的个体最优位置Pi；d.把min[f(Pi)，f(Pg)]的对应位置作为新的全局最优位置Pg；e.对全部粒子的位置Xi和速度Vi进行更新；vid(t+1)＝w*vid(t)+c1r1(pid-xid(t))+c2r2(pgd-xid(t))xid(t+1)＝xi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种客运车辆长下坡自适应缓速器控制方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤1，检测客运车辆当前行驶的道路信息，如检测到进入下坡则执行步骤2，如检测到未进入坡道则按预定速度正常行驶；步骤2，检测下坡坡度、客运车辆的自车挡位和当前车速，得到当前挡位下客运车辆的安全稳定车速以及各级安全车速；步骤3，根据当前车速和安全稳定车速以及各级安全车速的关系，确定对应的制动模式，控制缓速器自动开启和选择对应的缓速器挡位；步骤4，缓速器开启后，利用改进粒子群优化的神经网络算法模型计算补偿制动力矩，调节缓速器励磁电流，实现缓速器精准制动力矩补偿；步骤5，在制动过程中继续检测客运车辆的车速，如果检测到车速小于等于当前挡位与坡度下客运车辆的安全稳定车速，则关闭缓速器。

【技术特征摘要】
1.一种客运车辆长下坡自适应缓速器控制方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤1，检测客运车辆当前行驶的道路信息，如检测到进入下坡则执行步骤2，如检测到未进入坡道则按预定速度正常行驶；步骤2，检测下坡坡度、客运车辆的自车挡位和当前车速，得到当前挡位下客运车辆的安全稳定车速以及各级安全车速；步骤3，根据当前车速和安全稳定车速以及各级安全车速的关系，确定对应的制动模式，控制缓速器自动开启和选择对应的缓速器挡位；步骤4，缓速器开启后，利用改进粒子群优化的神经网络算法模型计算补偿制动力矩，调节缓速器励磁电流，实现缓速器精准制动力矩补偿；步骤5，在制动过程中继续检测客运车辆的车速，如果检测到车速小于等于当前挡位与坡度下客运车辆的安全稳定车速，则关闭缓速器。2.根据权利要求1所述的一种客运车辆长下坡自适应缓速器控制方法，其特征在于，步骤2中，当客运车辆的下滑力与制动力相等时的速度即为此客运车辆挡位的安全稳定车速；所述客运车辆的坡道下滑力Fa为其中，α为下坡的坡道坡度，M为客运车辆的最大质量；各档发动机制动与缓行器不同档位联合作用时，制动力为各档位发动机制动力与各档位缓行器制动力之和，可得所述客运车辆的制动力FB为FB＝FMBi+MREkIHrd式中，FMBi为变速器i档的发动机制动的制动力；MREk为缓行器k档的制动扭矩；IH为主减速器传动比；rd为车轮的动力半径。3.根据权利要求1所述的一种客运车辆长下坡自适应缓速器控制方法，其特征在于，步骤2中，所述各级安全车速的计算时，包括如下步骤，a.根据缓速器各档位提供的最大制动力力矩得到缓速器提供的制动力Frk；式中，Trk为缓速器在k档位下提供的最大制动力力矩，k＝0,1,2,3,4，对应缓速器的0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ挡；η为传动效率，r为驱动轮半径，iH为主减速器传动比；b.根据缓速器提供的制动力Frk通过下式得到k挡位下缓速器所提供的减速度ak为其中，α为下坡的坡道坡度，M为客运车辆的最大质量；c.根据k挡位的安全稳定车速，试验测得缓速器最大功率持续工作时间为t1，以及k挡位下缓速器所提供的减速度ak；从而计算得到客运车辆i挡时，缓速器k挡位四级安全车速vik1、vik2、vik3和vik4。4.根据权利要求3所述的一种客运车辆长下坡自适应缓速器控制方法，其特征在于，步骤3中，制动模式选择的具体步骤如下，当车速小于等于安全稳定车速时，则不启动缓速器，依靠发动机制动继续行驶，即联合制动模式0；当车速大于安全稳定车速小于等于一级安全车速时，启动缓速器Ⅰ挡辅助汽车制动减速，即行车制动与缓速器Ⅰ挡联合制动模式，即联合制动模式1；当车速大于一级安全车速小于等于二级安全车速时，启动缓速器Ⅱ挡辅助汽车制动减速，即行车制动与缓速器Ⅱ挡联合制动模式，即联合制动模式2；当车速大于二级安全车速小于等于三级安全车速时，启动缓速器Ⅲ挡辅助汽车制动减速，即行车制动与缓速器Ⅲ挡联合制动模式，即联合制动模式3；当车速大于三级安全车速时，启动缓速器Ⅳ挡辅助汽车制动减速，即行车制动与缓速器Ⅳ挡联合制动模式，即联合制动模式4。5.根据权利要求4所述的一种客运车辆长下坡自适应缓速器控制方法，其特征在于，还包括若车速在对应的各级安全车速以内，手动开启缓速器恒速挡，即联合制动模式5，根据对应的各级安全车速其电流值，达到力矩平衡，实现恒速行驶；当无法实现恒速行驶，发出警报，提醒驾驶员起动行车制动减速，直至速度降到各级安全车速内。6.根据权利要求4所述的一种客运车辆长下坡自适应缓速器控制方法，其特征在于，以不同制动踏板行程来开启相应的联合制动模式；联合制动模式0时，制动踏板行程为0，仅依靠发动机制动，提供补偿制动力矩为T0；联合制动模式1时，制动踏板行程达到总行...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏朗，周文财，田顺，乔洁，刘永涛，周劲草，吴学勤，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61