一种基于ZigBee的挂车主动液压制动系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于ZigBee的挂车主动液压制动系统及方法，该系统包括牵引车的检测单元、ZigBee通信发送单元和挂车的ZigBee通信接收单元、车间挂钩力检测单元、电控单元及电机液压制动单元；首先通过检测单元获取牵引车辆的加速度、速度以及车辆方向盘转角角度，其次将检测到的牵引车辆状态信息通过ZigBee无线传输方式发送给挂车的接收单元，然后挂车的电控单元根据牵引车的运动状态信息和车间挂钩力进行内部判断，最后对电机液压制动单元输出相应的控制信号使挂车进行制动。本发明专利技术将ZigBee通讯和汽车制动控制相结合，能够及时获取牵引车的车辆状态信息，有效对挂车制动控制，使挂车制动变得更加安全可靠，降低汽车列车间的碰撞冲突。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ZigBee的挂车主动液压制动系统及方法
本专利技术属于汽车底盘制动
，具体涉及一种基于ZigBee的挂车主动液压制动系统及方法。
技术介绍
随着我国交通基础设施建设的快速发展，以及国民经济对现代化物流的紧迫需求，公路运输朝着集约化的方向发展，而汽车列车由于其高效率、低成本等特点成为公路运输中主要的运输工具。在汽车列车化运输方式高速发展的同时，道路交通安全问题逐渐显现出来，根据交通管理局的相关统计显示，交通事故的发生原因90％以上是由于刹车制动引起前后车发生碰撞造成的，由此越来越多的研究人员逐渐开始重视挂车制动系统的研究。原先为了配合不同形式制动系统的牵引车，国内外挂车制动系统一般采用惯性制动系统。然而当采用机械式惯性制动系统时，由于机械式惯性制动系统制动效能低，有一定的滞后性，容易出现侧滑，制动协调性差，易产生制动冲击等不利结果；当采用液压式惯性制动系统时，由于液压式惯性制动系统制动不灵敏，在转弯制动过程中，易造成挂车顶开牵引车的现象，并且制动特性无法调节。为此又有人提出一种主动式液压制动系统，挂车上液压制动系统以传感器和主车的刹车信号为依据产生制动信号主动控制挂车制动，如中国专利技术专利“一种主动式挂车制动系统”(申请号：201810430889.5)，根据牵引车的制动信号和传感器检测的车辆间相对位置信号对挂车进行制动控制。这套系统相比于传统的惯性液压制动系统，虽然更加可靠，但是安装要求高且不够灵敏，而且挂车通过线束插口只能获取牵引车的制动信号，不能再获得牵引车其他的运动状态信息，不能准确应对复杂工况下的制动情况。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于ZigBee的挂车主动液压制动系统及方法。该系统引入物联网概念，通过前后车的信息交互，有效利用信息资源，改善汽车列车的制动情况。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于ZigBee的挂车主动液压制动系统，包括检测单元，ZigBee发送单元，ZigBee接收单元，车间挂钩力检测单元、电控单元以及电机液压制动单元；所述的检测单元将检测到牵引车辆的速度、减速度及方向盘转角信息打包输送给ZigBee发送单元，通过ZigBee通讯的方式发送给挂车的ZigBee接收单元，挂车上的挂钩力检测单元检测牵引车和挂车之间的挂钩作用力，电控单元根据挂车的ZigBee接收单元和挂钩力检测单元发送的信息，通过内部算法进行计算，判断是否对挂车进行制动，并将计算输出的控制信号发送给电机液压制动单元。进一步的，所述检测单元包括速度检测单元、减速度检测单元以及方向盘转角检测单元；所述速度检测单元和减速度检测单元分别通过速度传感器和加速度传感器来完成检测牵引车速度和减速度的任务，方向盘转角检测单元通过方向盘上的角度传感器进行检测牵引车的方向盘角度。进一步的，所述电机液压制动单元包括电机、蜗杆、蜗轮、小齿轮、齿条、储液罐、第一活塞腔、第二活塞腔、制动轮缸左以及制动轮缸右；所述电机的控制端与电控单元的输出端相连，并且电机、蜗杆、蜗轮、小齿轮和齿条依次串联，储液罐通过液体管路与制动主缸的第一活塞腔和第二活塞腔、制动轮缸左以及制动轮缸右相连；所述电控单元接收到牵引车的运动状态信息和车间挂钩力信息，经过计算输出给电机控制信号，电机开始旋转，经蜗杆、蜗轮组成的减速机构和小齿轮、齿条组成的运动转换机构，推动制动主缸内的活塞，使第一活塞腔和第二活塞腔产生压强，从而给制动轮缸左和制动轮缸右加压，促使挂车进行制动。一种利用上述的控制系统进行控制的方法，包括如下步骤：S1)牵引车进行制动时，挂车的电控单元通过ZigBee接收单元和车间挂钩力检测单元收到牵引车运动状态信息和车间挂钩力信息，经过内部算法输出控制信号给电机产生扭矩，扭矩经过减速机构和运动转换机构后转换为直线作用力，并作用到与之相连的制动主缸活塞推杆上，使第一活塞腔和第二活塞腔产生压强，对制动轮缸左和制动轮缸右进行加压，从而迫使挂车进行制动，此为加压过程；S2)牵引车解除制动时，挂车的电控单元收到牵引车解除制动信号，根据车辆间挂钩作用力进行判断是否需要对挂车进行制动控制，如果车辆间挂钩作用力超出一定临界值则需要对挂车进行制动，则保持电机转子当前位置，保有一定制动压力，此为保压过程；如果车辆间挂钩作用力没有达到一定临界值则不需要对挂车进行制动，则电控单元驱使电机反转，经过减速机构和运动转换机构拉回制动主缸中的活塞，对制动轮缸左和制动轮缸右进行泄压，此为减压过程；S3)牵引车进行倒车时，挂车的电控单元收到牵引车进行倒车信号后，不考虑牵引车和挂车的状态信息，内部判断挂车不需要进行制动控制，电机不工作，直到完成倒车任务，此为无压过程。本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：(1)本专利技术在挂车液压制动系统基础上，引入物联网概念，采用ZigBee通信系统，其具备低功耗、低成本、自配置和安全性高等特点，使得挂车能够快速准确接受牵引车的速度、减速度及方向盘转角信息，挂车电控单元根据这些信息能够精确和及时的对挂车进行控制，实现挂车主动式制动，让挂车制动更加实时可靠，大大降低汽车列车间的冲撞概率，并且能够避免在制动过程中汽车列车与道路中的其他车辆产生碰撞。(2)本专利技术中采用的电机液压制动系统，通过接收电控单元的控制信号，使电机旋转产生扭矩，经过减速机构和运动转换机构转换为直线推力，推动制动主缸内的活塞，对制动轮缸产生液压力，使挂车进行制动，能够满足较大液压力的需求。该电机液压制动系统结合ZigBee通信系统，使得挂车的主动制动变得更加高效，有利于面对各种复杂工况，并且安装ZigBee通信单元，使布置更加简便，故障检修更为方便。附图说明图1是本专利技术中基于ZigBee的挂车主动液压制动系统原理示意图。图2是本专利技术中汽车列车模型图。图3是本专利技术中挂车电机液压制动系统的工作原理图。图4是本专利技术中基于ZigBee的挂车主动液压制动控制方法步骤流程图。附图标记说明：100-检测单元，101-ZigBee发送单元，102-ZigBee接收单元，103-车间挂钩力检测单元，104-电控单元，105-电机液压制动单元，100a-速度检测单元，100b-减速度检测单元，100c-方向盘转角检测单元，110-电机，111-蜗杆，112-蜗轮，113-小齿轮，114-齿条，115-储液罐，116-第一活塞腔，117-第二活塞腔，118-制动轮缸左，119-制动轮缸右。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。如图1所示，本专利技术实施基于ZigBee的挂车主动液压制动系统是针对如图2所示的汽车列车模型，其中系统包括检测牵引车信息的检测单元100、牵引车的ZigBee发送单元101、挂车的ZigBee接收单元102、车间挂钩力检测单元103、处理相关信息的电控单元104以及执行挂车制动的电机液压制动单元105。所述检测单元100包括速度检测单元100a、减速度检测单元100b和方向盘转角本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ZigBee的挂车主动液压制动系统，其特征在于，包括检测单元(100)，ZigBee发送单元(101)，ZigBee接收单元(102)，车间挂钩力检测单元(103)、电控单元(104)以及电机液压制动单元(105)；/n所述的检测单元(100)将检测到牵引车辆的速度、减速度及方向盘转角信息打包输送给ZigBee发送单元(101)，通过ZigBee通讯的方式发送给挂车的ZigBee接收单元(102)，挂车上的挂钩力检测单元(103)检测牵引车和挂车之间的挂钩作用力，电控单元(104)根据挂车的ZigBee接收单元(102)和挂钩力检测单元(103)发送的信息，通过内部算法进行计算，判断是否对挂车进行制动，并将计算输出的控制信号发送给电机液压制动单元(105)。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于ZigBee的挂车主动液压制动系统，其特征在于，包括检测单元(100)，ZigBee发送单元(101)，ZigBee接收单元(102)，车间挂钩力检测单元(103)、电控单元(104)以及电机液压制动单元(105)；
所述的检测单元(100)将检测到牵引车辆的速度、减速度及方向盘转角信息打包输送给ZigBee发送单元(101)，通过ZigBee通讯的方式发送给挂车的ZigBee接收单元(102)，挂车上的挂钩力检测单元(103)检测牵引车和挂车之间的挂钩作用力，电控单元(104)根据挂车的ZigBee接收单元(102)和挂钩力检测单元(103)发送的信息，通过内部算法进行计算，判断是否对挂车进行制动，并将计算输出的控制信号发送给电机液压制动单元(105)。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测单元(100)包括速度检测单元(100a)、减速度检测单元(100b)以及方向盘转角检测单元(100c)；
所述速度检测单元(100a)和减速度检测单元(100b)分别通过速度传感器和加速度传感器来完成检测牵引车速度和减速度的任务，方向盘转角检测单元(100c)通过方向盘上的角度传感器进行检测牵引车的方向盘角度。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电机液压制动单元(105)包括电机(110)、蜗杆(111)、蜗轮(112)、小齿轮(113)、齿条(114)、储液罐(115)、第一活塞腔(116)、第二活塞腔(117)、制动轮缸左(118)以及制动轮缸右(119)；
所述电机(110)的控制端与电控单元(104)的输出端相连，并且电机(110)、蜗杆(111)、蜗轮(112)、小齿轮(113)和齿条(114)依次串联，储液罐(115)通过液体管路与制动主缸的第一活塞腔(116)和第二活塞腔(117)、制动轮缸左(118)以...

【专利技术属性】
技术研发人员：何刚，王洪亮，皮大伟，谢伯元，王显会，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32