一种适用于商用挂车的安全控制系统技术方案

本发明专利技术公开一种适用于商用挂车的安全控制系统，属于汽车安全领域；其目的在于解决商用挂车在转弯和换道时的折叠失稳与侧倾现象以及避免车辆在行驶过程中可能发生的爆胎和制动器热衰退的安全问题；本发明专利技术采用多模块化的安全控制方式，包括可主动分离的铰接杆和主控制器以及与主控制器相连接的超载预警模快、侧倾监测模块、轮胎状态监测模块、制动器预警模块和云端控制模块，通过以上模块和装置对车辆状态进行综合监测，进而提高车辆的行驶稳定性及安全性。性及安全性。性及安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于商用挂车的安全控制系统


[0001]本专利技术属于汽车安全领域，涉及车辆的主动安全技术，具体涉及一种适用于全挂车辆的安全控制系统，用于提高全挂车辆的行驶安全性和稳定性。

技术介绍

[0002]近年来，随着我国公路条件的不断改善和国民经济的快速发展，作为高速公路客货运主力运输装备的商用车产销量迅速增大。与此同时商用挂车作为公路货运的主要运输工具，因其具有运输量大、成本低、在运输上效率高的优势，在经济消费、货物运输等方面发挥了巨大的作用。近年来疫情不断，货运车辆因其特点，在抢险救灾、输送医疗物资和生活必须品上起到了中流砥柱的作用，为抗疫工作提供帮助，缓解运输压力。
[0003]然而由于挂车具有体型较大、机动性较差且自身整备质量较大等固有特点，当车辆以较高速度较大载重行驶时，在转弯和换道等工况下，系统不稳定，容易产生折叠失稳及侧倾的现象，同时超载现象也给车辆轮胎造成较大的负荷，一旦发生爆胎事故，对道路交通安全造成较大影响。目前已有的商用挂车的安全控制系统不能及时有效地避免和控制车辆侧倾、折叠、爆胎等可能发生的安全问题。

技术实现思路

[0004]针对上述存在的问题，本专利技术提供一种适用于商用挂车的安全控制系统，用以实现对挂车在行驶过程中可能发生的折叠风险、超载现象、侧倾风险、轮胎与制动器风险进行判断分析与预警控制。
[0005]为实现上述目标，本专利技术技术方案如下所示：
[0006]一种适用于商用挂车的安全控制系统，该安全控制系统主要适用于全挂车，包括：包括可主动分离的铰接杆、铰接控制模块、主控制器、超载预警模快、侧倾监测模块、轮胎状态监测模块、制动器预警模块和云端控制模块。
[0007]所述可主动分离的铰接杆将牵引车与挂车相连，其与牵引车连接部分由电动锁止机构连接，该电动锁止机构有两种模式，分别为打开和关闭模式；模式的切换由铰接控制模块进行判断，如果判断结果为分离，则进入打开模式，电动锁止机构打开，使得铰接杆与牵引车分离，如果判断结果为锁止，则电动锁止机构继续关闭，牵引车与挂车继续连接，即为关闭模式。
[0008]所述铰接控制模块，其通过采集牵引车和挂车的铰接角，并经过铰接安全分离模型进行判断和分析，决定控制可主动分离的铰接杆是处于打开还是关闭模式；
[0009]所述主控制器与超载预警模快、侧倾监测模块、轮胎状态监测模块、制动器预警模块和云端控制模块进行连接和通信；
[0010]所述超载预警模块，其通过采集各车轮垂向载荷，并通过整车质量计算公式计算车辆总质量，如果超出车辆承载阈值则对驾驶员发出预警信号；
[0011]所述侧倾监测模块，其通过采集车辆侧向加速度、牵引车侧倾角、挂车侧倾角、方
向盘转角与车辆速度，并根据侧倾综合判断公式判断车辆侧倾状态并对驾驶员发出预警信号；
[0012]所述轮胎状态监测模块，其通过采集车辆总质量、环境温度、与每个轮胎的胎压、轮速以及轮胎表面温度，通过轮胎综合预警公式对轮胎状态进行量化，并使用模糊控制方法对轮胎风险状态进行评级，将轮胎风险状态分为三级：正常状态、中风险状态和高风险状态；
[0013]所述制动器预警模块，其通过采集制动器的表面温度、车辆总质量、各车轮轮速信息，通过制动器预警判断公式对制动器状态进行判断，并及时对驾驶员发出预警信号；
[0014]所述云端控制模块，其通过云端分析模型对车辆所上传的超载信息、侧翻信息、轮胎高风险状态信息和制动器危险信息进行综合分析，并对车辆进行干预控制。
[0015]进一步的，所述可主动分离的铰接杆包括电动锁止机构，铰接角传感器、车辆速度传感器和力传感器；通过所述铰接安全分离模型来决定所述可主动分离的铰接杆处于打开或者关闭模式；所述电动锁止机构安装在所述可主动分离的铰接杆的与牵引车相连接的一端；所述铰接角传感器与力传感器安装在牵引车与所述可主动分离的铰接杆连接位置；
[0016]所述铰接安全分离模型具体内容如下：
[0017]所述铰接角传感器负责采集所述可主动分离的铰接杆与牵引车中心线之间的夹角α；所述力传感器负责采集所述可主动分离的铰接杆与牵引车之间的沿牵引车中心线的纵向力F
qy
；
[0018]当或时，所述可主动分离的铰接杆进入打开模式，所述电动锁止机构打开，使得牵引车与挂车分离；
[0019]式中v为所述车辆速度传感器所测得的车辆速度；
[0020]η为车辆最大分离阈值，是判断所述可主动分离的铰接杆进入打开模式的判断阈值；
[0021]当α＜
‑
30
°
或α＞30
°
时，频率计数因子K
f
加1，如果则所述可主动分离的铰接杆进入打开模式，所述电动锁止机构打开，使得牵引车与挂车分离，其中t为一定时间间隔，f
qy
为一定时间牵引车
‑
挂车角度变换因子，是判断挂车摆动频率是否过高进而决定是否进入打开模式的判断数值。
[0022]所述超载预警模块包括各车轮垂向力传感器和驾驶员中央显示屏；所述各车轮垂向力传感器安装在不同车轮上的悬架上方，同一轴车轮所述各车轮垂向力传感器与同一轴的轴线平行且共线而且到车身中心线的距离相等；负责采集各车轮的垂向载荷F
x
，其中，x为各车轮的标号，x＝1,2,3,4...；所述超载预警模块与所述云端控制模块和所述制动器预警模块进行通信连接；
[0023]所述超载预警模块通过所述整车质量计算公式来计算车辆总质量：
[0024][0025]式中，M为车辆总质量，单位为kg；
[0026]t为当前时刻；
[0027]F
x
(t)为在t时刻所述第x号车轮传感器所测得的轮胎垂向力；
[0028]g为重力加速度；
[0029]F
x
(t+1)为在t+1时刻所述第x号车轮垂向力传感器所测得的轮胎垂向力；
[0030]y为所述各车轮垂向力传感器继续进行的测量次数与时间；
[0031]F
x
(t+y)为在t+y时刻所述第x号车轮垂向力传感器所测得的轮胎垂向力；
[0032]n为车辆车轮数目；
[0033]τ为当前时刻所述各车轮垂向力传感器与后一时刻所述各车轮垂向力的偏差度的阈值；
[0034]当M＞M
lim
时，所述超载预警模块将超载信息传给所述云端控制模块与所述驾驶员中央显示屏，其中M
lim
为车辆标准满载总质量，所述驾驶员中央显示屏会播放超载警告动画对驾驶员进行预警。
[0035]所述侧倾监测模块包括车辆侧向加速度传感器、牵引车侧倾角传感器、挂车侧倾角传感器、方向盘转角传感器和车速传感器；所述牵引车侧倾角传感器用于采集牵引车车体的侧倾角φ
tra
；所述挂车侧倾角传感器安装于挂车重心位置，用于采集挂车车体的侧倾角φ
semi
；所述侧倾监测模块与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于商用挂车的安全控制系统，其特征在于：该安全控制系统适用于全挂车，包括可主动分离的铰接杆、铰接控制模块、主控制器、超载预警模快、侧倾监测模块、轮胎状态监测模块、制动器预警模块和云端控制模块；所述可主动分离的铰接杆将牵引车与挂车相连，其与牵引车连接部分由电动锁止机构连接，该电动锁止机构有两种模式，分别为打开和关闭模式；模式的切换由铰接控制模块进行判断，如果判断结果为分离，则进入打开模式，电动锁止机构打开，使得铰接杆与牵引车分离，如果判断结果为锁止，则电动锁止机构继续关闭，牵引车与挂车继续连接，即为关闭模式；所述铰接控制模块，其通过采集牵引车和挂车的铰接角，并经过铰接安全分离模型进行判断和分析，决定控制所述可主动分离的铰接杆是处于打开还是关闭模式；所述主控制器与超载预警模快、侧倾监测模块、轮胎状态监测模块、制动器预警模块和云端控制模块进行连接和通信；所述超载预警模块，其通过采集各车轮垂向载荷，并通过整车质量计算公式计算车辆总质量，如果超出车辆承载阈值则对驾驶员发出预警信号；所述侧倾监测模块，其通过采集车辆侧向加速度、牵引车侧倾角、挂车侧倾角、方向盘转角与车辆速度，并根据侧倾综合判断公式判断车辆侧倾状态并对驾驶员发出预警信号；所述轮胎状态监测模块，其通过采集车辆总质量、环境温度、与每个轮胎的胎压、轮速以及轮胎表面温度，通过轮胎综合预警公式对轮胎状态进行量化，并使用模糊控制方法对轮胎风险状态进行评级，将轮胎风险状态分为三级：正常状态、中风险状态和高风险状态；所述制动器预警模块，其通过采集制动器的表面温度、车辆总质量、各车轮轮速信息，通过制动器预警判断公式对制动器状态进行判断，并及时对驾驶员发出预警信号；所述云端控制模块，其通过云端分析模型对车辆所上传的超载信息、侧翻信息、轮胎高风险状态信息和制动器危险信息进行综合分析，并对车辆进行干预控制。2.根据权利要求1所述的一种适用于商用挂车的安全控制系统，其特征在于，可主动分离的铰接杆包括电动锁止机构，铰接角传感器、车辆速度传感器、铰接装置和力传感器；通过所述铰接安全分离模型来决定所述可主动分离的铰接杆处于打开或者关闭模式；所述电动锁止机构安装在所述可主动分离的铰接杆的与牵引车相连接的一端；所述铰接角传感器与力传感器安装在牵引车与所述可主动分离的铰接杆连接位置；所述铰接安全分离模型具体内容如下：所述铰接角传感器负责采集所述可主动分离的铰接杆与牵引车中心线之间的夹角α；所述力传感器负责采集所述可主动分离的铰接杆与牵引车之间的沿牵引车中心线的纵向力F
qy
；当或时，所述可主动分离的铰接杆进入打开模式，所述电动锁止机构打开，使得牵引车与挂车分离，其中v为所述车辆速度传感器所测得的车辆速度，η为车辆最大分离阈值，是判断所述可主动分离的铰接杆进入打开模式的判断阈值；当α＜
‑
30
°
或α＞30
°
时，频率计数因子K
f
加1，如果则所述可主动分离的铰接
杆进入打开模式，所述电动锁止机构打开，使得牵引车与挂车分离；其中t为一定时间间隔；f
qy
为一定时间牵引车
‑
挂车角度变换因子，是判断挂车摆动频率是否过高进而决定是否进入打开模式的判断数值。3.根据权利要求1所述的一种适用于商用挂车的安全控制系统，其特征在于，所述超载预警模块包括各车轮垂向力传感器和驾驶员中央显示屏；所述各车轮垂向力传感器安装在不同车轮上的悬架上方，同一轴车轮所述各车轮垂向力传感器与同一轴的轴线平行且共线而且到车身中心线的距离相等；负责采集各各车轮的垂向载荷F
x
，其中，x为各车轮的标号，x＝1,2,3,4...；所述超载预警模块与所述云端控制模块和所述制动器预警模块进行通信连接；所述超载预警模块通过所述整车质量计算公式来计算车辆总质量：其中，M为车辆总质量，单位为kg；t为当前时刻；F
x
(t)为在t时刻所述第x号车轮传感器所测得的轮胎垂向力；g为重力加速度；F
x
(t+1)为在t+1时刻所述第x号车轮垂向力传感器所测得的轮胎垂向力；y为所述各车轮垂向力传感器继续进行的测量次数与时间；F
x
(t+y)为在t+y时刻所述第x号车轮垂向力传感器所测得的轮胎垂向力；n为车辆车轮数目；τ为当前时刻所述各车轮垂向力传感器与后一时刻所述各车轮垂向力的偏差度的阈值；当M＞M
lim
时，所述超载预警模块将超载信息传给所述云端控制模块与所述驾驶员中央显示屏，其中M
lim
为车辆标准满载总质量；所述驾驶员中央显示屏会播放超载警告动画对驾驶员进行预警。4.根据权利要求1所述的一种适用于商用挂车的安全控制系统，其特征在于，所述侧倾监测模块包括车辆侧向加速度传感器、牵引车侧倾角传感器、挂车侧倾角传感器、方向盘转角传感器和车速传感器；所述牵引车侧倾角传感器用于采集牵引车车体的侧倾角φ
tra
；所述挂车侧倾角传感器安装于挂车重心位置，用于采集挂车车体的侧倾角φ
semi
；所述侧倾监测模块与所述云端控制模块进行通信；所述侧倾监测模块通过侧倾综合判断公式判断车辆侧倾状态：其中，Ce为侧倾指数，用于判断车辆综合侧倾程度；ρ1、ρ2和ρ3为权重因子，可通过神经网络训练得到合适的数值；a
y
为所述车辆侧向加速度传感器所测得的车辆侧向加速度；v为所述车速传感器所测得的车辆车速；g为重力加速度；
δ
sw
为所述方向盘转角传感器所测得的方向盘转角；当Ce＞σ时，则判断当前车辆侧倾程度超过最大侧倾阈值，车辆存在侧翻风险，其中σ为最大侧倾阈值；所述侧倾监测模块会将侧翻信息传递给所述云端控制模块与所述驾驶员中...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑宏宇，常越峰，郭中阳，赵祥超，束磊，刘贞雷，吴竟启，束琦，
申请(专利权)人：江苏超力电器有限公司，
类型：发明
国别省市：