本發(fā)明涉及一種車輛制動(dòng)防抱死裝置及方法。

背景技術(shù)：
車輛在緊急剎車時(shí)，制動(dòng)力過大，無防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的車輛的車輪容易發(fā)生抱死現(xiàn)象，使車輛失去轉(zhuǎn)向能力、發(fā)生側(cè)滑甩尾，導(dǎo)致駕駛員不能繼續(xù)控制車輛，引發(fā)交通事故。在潮濕路面或冰雪路面上制動(dòng)時(shí)，這種失控、失穩(wěn)的現(xiàn)象更常發(fā)生。防抱死裝置在制動(dòng)時(shí)能夠提高車輛的安全性和操控能力，保持轉(zhuǎn)向能力從而降低車輛的事故。如果車輛上安裝了防抱死裝置，輪速傳感器檢測(cè)到有可能發(fā)生車輪抱死情況時(shí)，該防抱死裝置可在很短的時(shí)間內(nèi)降低抱死車輪上的制動(dòng)力，防止車輪抱死。目前，汽車和摩托車大多數(shù)采用液壓制動(dòng)系統(tǒng)，因此大多數(shù)防抱死制動(dòng)裝置是針對(duì)液壓制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)和工作原理是在各車輪分別設(shè)置傳感器，傳感器將制動(dòng)時(shí)各車輪的動(dòng)態(tài)信息迅速傳遞到設(shè)置在車輛上的中央處理器上，進(jìn)行處理后通過控制系統(tǒng)，適時(shí)控制液壓制動(dòng)系統(tǒng)的工作狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)防抱死。采用這種制動(dòng)防抱死系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，僅能用于液壓制動(dòng)系統(tǒng)的車輛上，無法在采用機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的車輛上推廣。因此有必要設(shè)計(jì)一種適用于機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的防抱死裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的技術(shù)的不足，提供一種車輛制動(dòng)防抱死裝置及方法，用以防止使用機(jī)械剎車單元的車輛的車輪抱死。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種車輛制動(dòng)防抱死裝置，包括：機(jī)械剎車單元，用以產(chǎn)生制動(dòng)力，制動(dòng)車輛的車輪，并發(fā)出制動(dòng)觸發(fā)信號(hào)，包括剎車觸發(fā)部件、剎車線以及制動(dòng)部；輪速傳感器，安裝于車輛上，用以檢測(cè)車輪速度；微控制器，與輪速傳感器和剎車單元電連接，根據(jù)輪速傳感器的信號(hào)以及剎車單元的剎車觸發(fā)信號(hào)，檢測(cè)是否存在車輪抱死狀況，發(fā)出防抱死控制信號(hào)；以及防抱死執(zhí)行單元，與微控制器電連接，根據(jù)微控制器的防抱死控制信號(hào)，產(chǎn)生拉動(dòng)剎車線的防抱死拉力，以降低存在車輪抱死狀況的車輪上的制動(dòng)力。本發(fā)明還提供一種車輛制動(dòng)防抱死方法，用以降低或消除剎車單元的制動(dòng)力，包括：采集輪速傳感器信號(hào)以及剎車觸發(fā)信號(hào)；若采集到剎車觸發(fā)信號(hào)，即檢測(cè)到車輛制動(dòng)；根據(jù)輪速傳感器信號(hào)計(jì)算車輪的減速度以及車輛的車體速度；計(jì)算車輪滑動(dòng)；比較車輪的減速度與車輪減速度閥值，并且比較車輪滑動(dòng)與車輪滑動(dòng)閥值，檢測(cè)是否具有車輪抱死狀況；若檢測(cè)出車輪具有抱死狀況，發(fā)出防抱死控制信號(hào)；產(chǎn)生拉動(dòng)剎車單元的拉力，減小或消除剎車單元的制動(dòng)力。本發(fā)明由于采用微控制器檢測(cè)車輪抱死狀況，并控制產(chǎn)生拉動(dòng)剎車線的機(jī)械拉力，及時(shí)降低存在車輪抱死狀況的車輪上的制動(dòng)力，有效防止車輪抱死狀況，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，可適用于機(jī)械剎車系統(tǒng)的防抱死。附圖說明本發(fā)明的前述和其它方面將通過下面參照附圖所做的詳細(xì)介紹而被更完整地理解和了解，其中：圖1為本發(fā)明車輛制動(dòng)防抱死裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明車輛制動(dòng)防抱死裝置的輪速傳感器的工作原理圖。圖3為本發(fā)明車輛制動(dòng)防抱死裝置的又一結(jié)構(gòu)示意圖，顯示信號(hào)傳遞。圖4為本發(fā)明車輛制動(dòng)防抱死裝置的微控制器的工作模塊示意圖。圖5為本發(fā)明車輛制動(dòng)防抱死裝置一實(shí)施方式的防抱死執(zhí)行單元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明車輛制動(dòng)防抱死裝置一實(shí)施方式的防抱死執(zhí)行單元與剎車線的連接關(guān)系示意圖。圖7為本發(fā)明車輛制動(dòng)防抱死方法的流程圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。本發(fā)明車輛制動(dòng)防抱死裝置包括剎車單元1、輪速傳感器2、微控制器3以及防抱死執(zhí)行單元4。請(qǐng)結(jié)合參照?qǐng)D1和圖6，剎車單元1可以是鼓式剎車、拉索式剎車等以機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)的剎車單元。在本實(shí)施方式中，剎車單元1主要包括剎車觸發(fā)部件11、剎車線12、制動(dòng)部13以及剎車燈開關(guān)5。剎車觸發(fā)部件11可以是剎車手柄、剎車按鈕或剎車踏板等。制動(dòng)部13是制動(dòng)轂13。剎車線12一端連接剎車觸發(fā)部件11，另一端通過拉桿123連接制動(dòng)轂13。剎車線12上設(shè)置有調(diào)節(jié)螺絲122，用以調(diào)節(jié)剎車線12的“松緊度”。剎車線12與制動(dòng)轂13之間的拉桿123，用以將剎車觸發(fā)部件11的力傳至制動(dòng)轂13。剎車時(shí)，駕駛員施力按動(dòng)剎車觸發(fā)部件，將剎車觸發(fā)部件11的力傳至制動(dòng)轂13，使剎車蹄塊(未圖示)與剎車轂13接觸摩擦，阻礙車輛的車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，起到制動(dòng)作用。請(qǐng)參照?qǐng)D2，輪速傳感器2分別安裝于車輛的前、后車輪上，用以檢測(cè)前、后車輪速度。輪速傳感器2可以是任何速度傳感器，例如磁電式傳感器、光電式傳感器等。在本實(shí)施方式中，輪速傳感器2是霍爾傳感器，車輛的齒圈22的齒23經(jīng)過輪速傳感器2時(shí)，輪速傳感器2發(fā)出輪速傳感器信號(hào)，例如矩形脈沖波。請(qǐng)參照?qǐng)D3，微控制器3的輸入端與輪速傳感器2和剎車燈開關(guān)5電連接，輸入信號(hào)包括前輪的輪速傳感器信號(hào)WSS_F、后輪的輪速傳感器信號(hào)WSS_R、以及前后輪的剎車燈開關(guān)信號(hào)BLS_F和BLS_R。微控制器3根據(jù)輪速傳感器信號(hào)WSS_F和WSS_R以及剎車燈開關(guān)信號(hào)BLS_F和BLS_R，檢測(cè)是否具有車輪抱死狀況(包括潛在的車輪抱死狀況或已發(fā)生的車輪抱死)發(fā)出防抱死控制信號(hào)。在本實(shí)施方式中，該等輸入信號(hào)先由相應(yīng)的輪速傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)模塊21和剎車燈開關(guān)信號(hào)調(diào)節(jié)模塊51作適當(dāng)調(diào)節(jié)后，輸入至微控制器3。在本實(shí)施方式中，微控制器3與剎車燈開關(guān)5電連接，剎車觸發(fā)信號(hào)是剎車燈開關(guān)信號(hào)BLS_F和BLS_R，用以檢測(cè)是否發(fā)生車輛制動(dòng)。微控制器3也可以與剎車單元1的其他元件例如剎車觸發(fā)部件11或剎車線12連接，由剎車觸發(fā)部件11發(fā)出剎車觸發(fā)信號(hào)，檢測(cè)車輛制動(dòng)的發(fā)生。請(qǐng)參照?qǐng)D4，微控制器3包括速度計(jì)算模塊31、滑動(dòng)計(jì)算模塊32、車輛狀態(tài)機(jī)33以及執(zhí)行驅(qū)動(dòng)模塊34。速度計(jì)算模塊31的輸入端與輪速傳感器2和剎車燈開關(guān)5電性連接，輸出端分別與滑動(dòng)計(jì)算模塊32和車輛狀態(tài)機(jī)33電連接。速度計(jì)算模塊31基于輪速傳感器信號(hào)WSS_F、WSS_R以及剎車燈開關(guān)信號(hào)BLS_F、BLS_R，計(jì)算輸出前后車輪的減速度a_F、a_R以及車輛的車體速度V?；瑒?dòng)計(jì)算模塊32的輸入端與輪速傳感器2以及速度計(jì)算模塊31電連接，輸出端與車輛狀態(tài)機(jī)33電連接?；瑒?dòng)計(jì)算模塊32根據(jù)輪速傳感器信號(hào)WSS_F、WSS_R以及車體速度V，計(jì)算并輸出前后車輪的車輪滑動(dòng)Slip_F和Slip_R。在其他實(shí)時(shí)方式中，滑動(dòng)計(jì)算模塊32也可直接根據(jù)前后車輪的減速度a_F、a_R以及車體速度V，計(jì)算輸出前后車輪的車輪滑動(dòng)Slip_F和Slip_R。車輛狀態(tài)機(jī)33的輸入端與滑動(dòng)計(jì)算模塊32和速度計(jì)算模塊31電連接。車輛狀態(tài)機(jī)33內(nèi)存儲(chǔ)有預(yù)設(shè)閥值，包括前后車輪滑動(dòng)閥值slip_thre_1、slip_thre_2以及前后車輪減速度閥值a_thre_1、a_thre_2，其中a_thre_1＜a_thre_2，在本實(shí)施方式中，a_thre_1為負(fù)值，a_thre_2為正值；slip_thre_1＜slip_thre_2，在本實(shí)施方式中，slip_thre_1和slip_thre_2均為負(fù)值?？筛鶕?jù)實(shí)際需要設(shè)定前后車輪滑動(dòng)閥值slip_thre_1、slip_thre_2以及前后車輪減速度閥值a_thre_1、a_thre_2的值的大小。輸入的車輪滑動(dòng)Slip_F、Slip_R和前后車輪減速度a_F、a_R分別與前述預(yù)設(shè)閥值作比較，判斷車輪是否具有抱死狀況，所述的抱死狀況包括潛在的抱死狀況和已發(fā)生的抱死狀況。若檢測(cè)到前輪和/或后輪存在抱死狀況，則輸出防抱死指令信號(hào)Command_ALD，施加拉動(dòng)剎車線的拉力，降低或消除制動(dòng)力。若檢測(cè)到已不存在抱死狀況，則輸出抱死解除信號(hào)，降低乃至消除拉動(dòng)剎車線的拉力。執(zhí)行驅(qū)動(dòng)模塊34，將收到的防抱死指令信號(hào)轉(zhuǎn)換成防抱死控制信號(hào)Command_ALD，控制存在抱死狀況的車輪的防抱死執(zhí)行單元4。請(qǐng)結(jié)合參照?qǐng)D3和圖5，防抱死執(zhí)行單元4，根據(jù)微控制器3的防抱死控制信號(hào)，產(chǎn)生拉動(dòng)剎車線12的拉力，以瞬時(shí)降低或消除存在抱死狀況的車輪上的制動(dòng)力。在本實(shí)施方式中，防抱死執(zhí)行單元4包括電動(dòng)機(jī)41、傳動(dòng)箱42和轉(zhuǎn)軸43。在本實(shí)施方式中，電動(dòng)機(jī)41通過驅(qū)動(dòng)模塊40與微控制器3連接，驅(qū)動(dòng)模塊40主要包括一H橋電路，用以根據(jù)指令驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)41沿正、反方向運(yùn)轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)模塊40收到微控制器3發(fā)出的防抱死控制信號(hào)PWM_p，PWM_m以及EN后，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)41以逆時(shí)針方向進(jìn)行高轉(zhuǎn)速/低扭矩轉(zhuǎn)動(dòng)。在本實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)模塊40是一單獨(dú)設(shè)置的模塊。在其他實(shí)施方式中，可根據(jù)實(shí)際情況，將驅(qū)動(dòng)模塊40集成在微控制器3中，或設(shè)置于電動(dòng)機(jī)41中。傳動(dòng)箱42輸入端421連接電動(dòng)機(jī)41，輸出端422連接轉(zhuǎn)軸43，用以將電動(dòng)機(jī)41的逆時(shí)針高轉(zhuǎn)速/低扭矩的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為低轉(zhuǎn)速/高扭矩的轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出給轉(zhuǎn)軸43，帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸43沿順時(shí)針方向低轉(zhuǎn)速/高扭矩轉(zhuǎn)動(dòng)。在本實(shí)施方式中，傳動(dòng)箱42包括3級(jí)齒輪；電動(dòng)機(jī)41和轉(zhuǎn)軸43的旋轉(zhuǎn)方向僅為示例?？梢岳斫?，在其他實(shí)施方式中，傳動(dòng)箱42也可以是其他類型的傳動(dòng)裝置；電動(dòng)機(jī)41和轉(zhuǎn)軸43可分別沿任意方向旋轉(zhuǎn)，只要能夠產(chǎn)生拉動(dòng)剎車線12的拉力，從而降低或消除存在抱死狀況的車輪上的制動(dòng)力即可。請(qǐng)參照?qǐng)D6，在本實(shí)施方式中，剎車線12上設(shè)置有連接件121，連接件121一端固定在剎車線12上，另一端固定在轉(zhuǎn)軸43上，使轉(zhuǎn)軸43與剎車線12連接。當(dāng)剎車線12產(chǎn)生圖示向右的拉力，使車輪存在抱死狀況時(shí)，轉(zhuǎn)軸43順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的高扭矩產(chǎn)生拉動(dòng)剎車線12的拉力，減小或消除剎車蹄塊與制動(dòng)轂13間的接觸摩擦，即降低或消除存在抱死狀況的車輪上的剎車單元的制動(dòng)力。在本實(shí)施方式中，防抱死執(zhí)行單元4由電動(dòng)機(jī)41、傳動(dòng)箱42和轉(zhuǎn)軸43實(shí)現(xiàn)?？梢岳斫?，根據(jù)本實(shí)施方式的啟示，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員可想到利用其他機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)防抱死執(zhí)行單元4，例如單獨(dú)或組合使用電動(dòng)機(jī)、泵或液壓缸，或以純機(jī)械飛輪和凸輪結(jié)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)，只要能夠產(chǎn)生拉動(dòng)剎車線12的拉力，降低或消除剎車單元1的制動(dòng)力即可。上述防抱死執(zhí)行單元4的其他實(shí)現(xiàn)方法的原理與本實(shí)施方式相同或類似，在此不一一贅述。本實(shí)施方式中，前輪和后輪上分別設(shè)置有本發(fā)明車輛制動(dòng)防抱死裝置，用以防止前輪和后輪抱死?？梢岳斫?，本發(fā)明車輛制動(dòng)防抱死裝置對(duì)于安裝于其他位置的車輪也可以執(zhí)行防抱死功能。例如，在其他實(shí)施方式中，可根據(jù)實(shí)際需要，僅在前輪、前后輪之間的中間輪或后輪上使用本發(fā)明車輛制動(dòng)防抱死裝置，或前后輪共同使用本發(fā)明車輛制動(dòng)防抱死裝置。本發(fā)明車輛制動(dòng)防抱死裝置適用于任何使用機(jī)械制動(dòng)裝置的車輛，例如四輪或四輪以上汽車、電動(dòng)三輪車、電動(dòng)自行車或人力三輪車、自行車等。對(duì)于四輪或四輪以上汽車、電動(dòng)三輪車或電動(dòng)自行車，本發(fā)明車輛制動(dòng)防抱死裝置的微控制器3的硬件和軟件單獨(dú)設(shè)置，也可以集成于車輛已有的電子控制裝置中。請(qǐng)參照?qǐng)D7，本發(fā)明車輛制動(dòng)防抱死裝置的工作方法如下：微控制器采集輪速傳感器信號(hào)WSS_F、WSS_R以及剎車觸發(fā)信號(hào)，在本實(shí)施方式中，剎車觸發(fā)信號(hào)是剎車燈開關(guān)信號(hào)BLS_F、BLS_R；若采集到剎車燈開關(guān)信號(hào)BLS_F、BLS_R，即檢測(cè)到車輛制動(dòng)；根據(jù)輪速傳感器信號(hào)WSS_F、WSS_R計(jì)算前后車輪的減速度a_F、a_R以及車輛的車體速度V；根據(jù)前后車輪的減速度a_F、a_R以及車輛的車體速度V，計(jì)算前后車輪的車輪滑動(dòng)Slip_F和Slip_R；比較任一車輪的減速度a_X(即前后車輪的減速度a_F、a_R)與減速度閥值a_thre_1、a_thre_2，并且比較任一車輪滑動(dòng)Slip_X(Slip_F、Slip_R)與車輪滑動(dòng)閥值slip_thre_1、slip_thre_2，檢測(cè)是否具有車輪抱死狀況，其中a_thre_1＜a_thre_2，slip_thre_1＜slip_thre_2。例如，若任一車輪的減速度a_X小于減速度閥值a_thre_1，或任一車輪滑動(dòng)Slip_X小于車輪滑動(dòng)閥值slip_thre_1，則檢測(cè)出車輪具有抱死狀況，發(fā)出防抱死控制信號(hào)PWM_p，PWM_m以及EN，施加拉動(dòng)剎車線的拉力，降低或消除制動(dòng)力；若任一車輪的減速度a_X大于減速度閥值a_thre_2并且任一車輪滑動(dòng)Slip_X大于車輪滑動(dòng)閥值slip_thre_1，或任一車輪滑動(dòng)Slip_X大于車輪滑動(dòng)閥值slip_thre_2，則發(fā)出抱死解除信號(hào)，降低乃至消除拉動(dòng)剎車線的拉力。本發(fā)明由于采用微控制器的電子控制方式檢測(cè)車輪抱死狀況，并控制產(chǎn)生拉動(dòng)剎車線的機(jī)械拉力，及時(shí)降低存在車輪抱死狀況的車輪上的制動(dòng)力，有效防止車輪抱死狀況，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，可適用于機(jī)械剎車系統(tǒng)的防抱死。雖然基于特定的實(shí)施例顯示和描述了本發(fā)明，但本發(fā)明并不限制于所示出的細(xì)節(jié)。相反地，在權(quán)利要求及其等同替換的范圍內(nèi)，本發(fā)明的各種細(xì)節(jié)可以被制造。