CN107719037A - 一种车辆爆胎应急系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种车辆爆胎应急系统，包括控制单元以及与其电连接的胎压传感器、温度传感器、ABS控制单元、ESC控制单元、人机交互界面，胎压传感器与温度传感器固定在爆胎应急支撑装置上，爆胎应急支撑装置与轮辋机械连接，ABS控制单元与ESC控制单元、轮速传感器、ABS阀电连接，轮速传感器、ABS阀与轮辋机械连接，ESC控制单元与横摆角速度传感器、转角传感器、侧向加速度传感器电连接；车辆爆胎后，爆胎应急支撑装置以使车辆继续行驶，控制单元协调ESC控制单元向ABS控制单元发出指令，完成ABS阀占空比调整，进而调整车轮的制动力矩，以使车辆自主减速的同时维持行驶稳定性。本设计不仅稳定性高、安全性高，而且可靠性高。

Description

一种车辆爆胎应急系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车安全技术领域，尤其涉及一种车辆爆胎应急系统及其控制方法，主要适用于提高爆胎后车辆的稳定性能与安全性能。

背景技术

目前针对车辆爆胎的安全装置主要有内支撑轮胎、应急充气轮胎、胎压监测TPMS系统、爆胎安全控制系统及爆胎应急防护装置。其中内支撑轮胎由于安装及动平衡原因目前应用较少；配有应急充气装置轮胎，监测到轮胎气压降低后，通过引爆火药制造气体对轮胎备用内胎进行应急充气，缓解车辆爆胎后不稳定性，但是该技术不仅额外增加了轮胎重量，对轮胎动平衡有很大的影响，而且引爆火药对车辆本身带来安全隐患；胎压监测TPMS系统可以实时监测轮胎气压与轮胎温度，并判断轮胎是否漏气或者胎温是否正常，当胎压或者轮胎温度异常时向驾驶员预警，能够起到一定的安全保护作用，但是TPMS系统只有预警功能，针对爆胎事故则无法做到防护；爆胎安全控制系统则是对TPMS胎压监测系统的性能扩展，当检测到轮胎爆胎后能够自动减速甚至停车，但是并不能保证车辆爆胎后行驶的稳定性，而且由于存在信号滞后或者驾驶员干预等情景，并不能在第一时间做到应急防护；爆胎应急防护装置则是通过在轮辋凹槽中增加支撑环，使车辆爆胎后保证轮胎胎唇不会脱离轮辋，保证轮辋与地面之间始终有一层橡胶，保证车辆的转向的可控性，但是该装置只有在爆胎后才能发挥作用，在整车行驶过程中并不能做到实时监测轮胎胎内情况，在胎压及轮胎温度异常时无法做到主动防护；还有一种爆胎应急装置，可以在车辆爆胎时伸出备用轮以维持车辆平衡，但是该装置需要安装备用轮，不仅结构复杂，而且额外增加车辆重量，同时无法做到轮胎内部实时监测，适用性不强。

中国专利，授权公告号为CN102765384B，授权公告日为2015年8月5日的发明公开了一种车辆爆胎后紧急处理系统，用于在车辆行驶过程中发生爆胎时对车辆的方向进行控制，包括胎压监测系统，用于监测胎压，并将爆胎信号发送到CAN总线；方向盘转角传感器，用于检测方向盘的转角信息；电动转向系统，从CAN总线接收到爆胎信号后辅助控制方向盘。虽然该发明能实现车辆爆胎后对车辆方向的控制，但是其仍然存在以下缺陷：该发明检测到轮胎爆胎后能够自动减速甚至停车，但是并不能保证车辆爆胎后行驶的稳定性，同时，轮胎爆胎后，车辆并不能继续行驶，降低了车辆的安全性能。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的稳定性低、安全性低的缺陷与问题，提供一种稳定性高、安全性高的车辆爆胎应急系统及其控制方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种车辆爆胎应急系统，包括控制单元、防抱死制动系统、电子稳定控制系统以及与控制单元电连接的胎压传感器、温度传感器，所述控制单元通过CAN总线与防抱死制动系统、电子稳定控制系统电连接，所述防抱死制动系统通过CAN总线与电子稳定控制系统电连接；

所述车辆爆胎应急系统还包括爆胎应急支撑装置，所述胎压传感器与温度传感器均固定在爆胎应急支撑装置上，爆胎应急支撑装置通过螺栓与轮辋机械连接；

所述防抱死制动系统包括ABS控制单元以及分别与其电连接的轮速传感器、ABS阀，所述电子稳定控制系统包括ESC控制单元以及分别与其电连接的横摆角速度传感器、转角传感器、侧向加速度传感器，所述ABS控制单元通过CAN总线与控制单元、ESC控制单元电连接，所述轮速传感器、ABS阀均与轮辋机械连接，所述ESC控制单元通过CAN总线与控制单元电连接。

所述车辆爆胎应急系统还包括人机交互界面，所述人机交互界面与控制单元电连接，人机交互界面安装在车辆仪表盘上，人机交互界面用于显示每个车胎的胎压和温度信息，以及定位胎压异常、温度异常、爆胎的轮胎，并发出预警提示。

所述车辆爆胎应急系统还包括报警单元，所述报警单元与控制单元电连接。

所述车辆爆胎应急系统还包括制动信号灯，所述制动信号灯与控制单元电连接。

一种车辆爆胎应急系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

车辆上电后，控制单元通过胎压传感器、温度传感器实时监测车轮胎压及温度信息，并判断胎压与温度是否处于正常范围内；

当判断车辆爆胎后，爆胎应急支撑装置防止轮胎与轮辋分离，保证轮辋不与地面直接接触，以为车辆提供侧向力及纵向力，与此同时，控制单元通过分析定位爆胎轮及车辆姿态，并协调ESC控制单元确定车辆目标行驶轨迹，通过对比车辆目标行驶轨迹与车辆实际行驶轨迹来调整ABS阀占空比大小，进而调整车轮的制动力矩，当车辆减速且车辆处于稳定状态时，控制方法结束。

所述车辆爆胎应急系统还包括人机交互界面，所述人机交互界面与控制单元电连接，人机交互界面安装在车辆仪表盘上；

当车轮胎压及温度异常时，通过人机交互界面向驾驶员发出预警及高亮显示；

当控制单元定位爆胎轮后，控制单元通过人机交互界面向驾驶员发出预警及高亮显示，直至车辆停车且爆胎轮得到处理后结束预警及高亮显示。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种车辆爆胎应急系统及其控制方法中胎压传感器与温度传感器均固定在爆胎应急支撑装置上，爆胎应急支撑装置通过螺栓与轮辋机械连接，上述设计在车辆爆胎后保证轮辋与地面之间有一层橡胶，为车轮提供足够的纵向力与侧向力，从而保证车辆在爆胎后能够继续行驶一定的距离，提高了车辆的安全性能；防抱死制动系统包括ABS控制单元以及分别与其电连接的轮速传感器、ABS阀，电子稳定控制系统包括ESC控制单元以及分别与其电连接的横摆角速度传感器、转角传感器、侧向加速度传感器，ABS控制单元通过CAN总线与控制单元、ESC控制单元电连接，轮速传感器、ABS阀均与轮辋机械连接， ESC控制单元通过CAN总线与控制单元电连接，上述设计在车辆出现爆胎时，控制单元协调ESC控制单元向ABS控制单元发出指令，完成ABS阀占空比调整，实时调节车轮的制动力矩，使车辆自主减速的同时维持车辆行驶的稳定性。因此，本发明稳定性高、安全性高。

2、本发明一种车辆爆胎应急系统及其控制方法中车辆爆胎应急系统还包括人机交互界面，人机交互界面与控制单元电连接，人机交互界面安装在车辆仪表盘上，人机交互界面实时显示每个车胎的胎压和温度信息，并在胎压异常、温度异常、爆胎时第一时间向驾驶员发出预警提示，以预防可能发生的危险，提高了车辆的可靠性能；车辆爆胎应急系统还包括报警单元与制动信号灯，报警单元、制动信号灯均与控制单元电连接，车辆爆胎后，向驾驶员及后方提供报警与制动信息，提高了车辆的安全性能。因此，本发明可靠性高、安全性高。

附图说明

图1是本发明中车辆爆胎应急系统的结构示意图。

图2是本发明中车辆爆胎应急系统控制方法的控制原理示意图。

图3是本发明中车辆爆胎应急系统控制方法的控制流程示意图。

图4是本发明中人机交互界面的示意图。

图中：控制单元1、胎压传感器2、温度传感器3、爆胎应急支撑装置4、轮辋5、ABS控制单元6、轮速传感器7、ABS阀8、ESC控制单元9、横摆角速度传感器10、转角传感器11、侧向加速度传感器12、人机交互界面13、报警单元14、制动信号灯15。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1至图4，一种车辆爆胎应急系统，包括控制单元1、防抱死制动系统、电子稳定控制系统以及与控制单元1电连接的胎压传感器2、温度传感器3，所述控制单元1通过CAN总线与防抱死制动系统、电子稳定控制系统电连接，所述防抱死制动系统通过CAN总线与电子稳定控制系统电连接；

所述车辆爆胎应急系统还包括爆胎应急支撑装置4，所述胎压传感器2与温度传感器3均固定在爆胎应急支撑装置4上，爆胎应急支撑装置4通过螺栓与轮辋5机械连接；

所述防抱死制动系统包括ABS控制单元6以及分别与其电连接的轮速传感器7、ABS阀8，所述电子稳定控制系统包括ESC控制单元9以及分别与其电连接的横摆角速度传感器10、转角传感器11、侧向加速度传感器12，所述ABS控制单元6通过CAN总线与控制单元1、ESC控制单元9电连接，所述轮速传感器7、ABS阀8均与轮辋5机械连接，所述ESC控制单元9通过CAN总线与控制单元1电连接。

所述车辆爆胎应急系统还包括人机交互界面13，所述人机交互界面13与控制单元1电连接，人机交互界面13安装在车辆仪表盘上，人机交互界面13用于显示每个车胎的胎压和温度信息，以及定位胎压异常、温度异常、爆胎的轮胎，并发出预警提示。

所述车辆爆胎应急系统还包括报警单元14，所述报警单元14与控制单元1电连接。

所述车辆爆胎应急系统还包括制动信号灯15，所述制动信号灯15与控制单元1电连接。

一种车辆爆胎应急系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

车辆上电后，控制单元1通过胎压传感器2、温度传感器3实时监测车轮胎压及温度信息，并判断胎压与温度是否处于正常范围内；

当判断车辆爆胎后，爆胎应急支撑装置4防止轮胎与轮辋5分离，保证轮辋5不与地面直接接触，以为车辆提供侧向力及纵向力，与此同时，控制单元1通过分析定位爆胎轮及车辆姿态，并协调ESC控制单元9确定车辆目标行驶轨迹，通过对比车辆目标行驶轨迹与车辆实际行驶轨迹来调整ABS阀8占空比大小，进而调整车轮的制动力矩，当车辆减速且车辆处于稳定状态时，控制方法结束。

所述车辆爆胎应急系统还包括人机交互界面13，所述人机交互界面13与控制单元1电连接，人机交互界面13安装在车辆仪表盘上；

当车轮胎压及温度异常时，通过人机交互界面13向驾驶员发出预警及高亮显示；

当控制单元1定位爆胎轮后，控制单元1通过人机交互界面13向驾驶员发出预警及高亮显示，直至车辆停车且爆胎轮得到处理后结束预警及高亮显示。

本发明的原理说明如下：

本设计一种车辆爆胎应急系统及其控制方法，要求车辆配置有ESC系统与ABS系统，以供本设计调用实现制动力分配及维持车辆稳定性功能，该设计用于简化结构、确保车辆爆胎后自动减速并维持车辆稳定性，以实现车辆爆胎后能维持方向稳定性及续航行走的能力。

本设计将爆胎应急装置与胎压监测系统结合，克服现有系统存在的结构复杂、应用范围窄的问题，提供一种可以实时监测车辆轮胎胎压及温度，并在轮胎内部出现异常时进行预警，同时在车辆爆胎后保证轮辋不与地面直接接触，维持车轮有足够的侧向力提供转向，并能够定位爆胎位置及形态，根据车辆爆胎时运动状态提供车辆制动模式，与此同时协调ESC及调用ABS阀功能特性调节各轮制动力实现差动制动，确保在最短时间内维持车辆稳定性并将车速降低到安全车速范围内甚至停车，同时向驾驶员及后方提供报警与制动信息。

胎压传感器与温度传感器实时监测车辆轮胎内部胎压及温度信息，并传递给控制单元，胎压传感器与温度传感器固定在爆胎应急支撑装置上，成为一体式装置，并利用螺栓紧固使之与轮辋凹槽相连，保证车辆爆胎时，轮胎不与轮辋分离，保证轮辋与地面之间有一层橡胶，提供车辆转向及行驶的侧向力和纵向力，使车辆不会出现严重跑偏问题，可以在车辆发生爆胎后能够继续行驶。

人机交互界面安装在仪表盘上，实时显示每个车轮胎压及温度信息，当胎压及温度出现异常时，向驾驶员发出预警提示，当出现爆胎时相应车轮高亮显示，使驾驶员在第一时间内找到爆胎位置，其中，对每个车轮进行编号处理，如前轴左前轮胎编号为51，右前轮胎为52，依次类推对每个车轮进行编号，每个轮胎都有特定编号以便在人机交互界面中对应显示，方便驾驶员了解每个车轮信息，并在胎压、温度异常及爆胎时及时找到对应问题轮胎，通过车辆纵向与横向控制维持车辆爆胎后稳定性。附图4人机交互界面只是显示6×4牵引车信息图，其他车型可以按照该原理进行扩展。

所述系统控制单元与ABS控制单元及ESC控制单元通过整车CAN总线实时通讯，通过ESC控制单元实时监测整车横摆角速度、侧向加速度及转角信息，在车辆出现爆胎时协调ESC控制单元，向ABS控制单元发出指令，完成ABS阀占空比调整，实时动态调节目标车轮的制动力矩，使车辆自主减速的同时维持车辆行驶稳定性。

参见图2，控制单元通过胎压、温度传感器及ESC控制单元判断车辆出现爆胎后是否处于稳定状态，通过调用ABS阀功能特性，调整ABS占空比，实时精确调整锁定目标轮制动力矩，实现整车差动制动使车辆恢复既定轨迹行驶。

参见图3，本设计通过判断胎压及温度是否正常来决定预警的开启与关闭，通过胎压变化率来判断是否爆胎，并锁定爆胎位置及车辆姿态，同时协调ESC控制单元确定目标轨迹，通过对比目标轨迹与实际轨迹来调整ABS阀占空比大小，进而实现特定车轮的制动力矩精确控制，当监测到车辆减速至安全车速范围内并且车辆处于稳定状态时结束整个流程。本设计能够实现车辆全速范围内轮胎状态实时监测及维持车辆稳定性并向驾驶员传递相关信息，保证在胎压异常、温度异常及车辆出现不稳定状态时第一时间向驾驶员预警，预防可能发生的危险；另外，利用ABS减压∕保压的基本功能，通过控制ABS阀的占空比大小实现了制动力矩的实时精确调节；同时，不论车辆是否出现爆胎情况，都能提供车辆稳定性控制。

实施例：

参见图1，一种车辆爆胎应急系统，包括控制单元1、防抱死制动系统、电子稳定控制系统以及与控制单元1电连接的胎压传感器2、温度传感器3，所述防抱死制动系统包括ABS控制单元6以及分别与其电连接的轮速传感器7、ABS阀8，所述电子稳定控制系统包括ESC控制单元9以及分别与其电连接的横摆角速度传感器10、转角传感器11、侧向加速度传感器12；所述车辆爆胎应急系统还包括爆胎应急支撑装置4，所述车辆爆胎应急系统还包括人机交互界面13、报警单元14、制动信号灯15，所述胎压传感器2与温度传感器3均固定在爆胎应急支撑装置4上，爆胎应急支撑装置4通过螺栓与轮辋5机械连接；所述ABS控制单元6通过CAN总线与控制单元1、ESC控制单元9电连接，所述轮速传感器7、ABS阀8均与轮辋5机械连接，所述ESC控制单元9通过CAN总线与控制单元1电连接；所述人机交互界面13与控制单元1电连接，人机交互界面13安装在车辆仪表盘上，人机交互界面13用于显示每个车胎的胎压和温度信息，以及定位胎压异常、温度异常、爆胎的轮胎，并发出预警提示；所述报警单元14与控制单元1电连接；所述制动信号灯15与控制单元1电连接。

按上述方案，参见图1至图3，一种车辆爆胎应急系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

车辆上电后，控制单元1通过胎压传感器2、温度传感器3实时监测车轮胎压及温度信息，并判断胎压与温度是否处于正常范围内；当车轮胎压及温度异常时，通过人机交互界面13向驾驶员发出预警及高亮显示；

当判断车辆爆胎后，爆胎应急支撑装置4防止轮胎与轮辋5分离，保证轮辋5不与地面直接接触，以为车辆提供侧向力及纵向力，与此同时，控制单元1通过分析定位爆胎轮及车辆姿态，之后，控制单元1通过人机交互界面13向驾驶员发出预警及高亮显示（预警及高亮显示直至车辆停车且爆胎轮得到处理后结束），并协调ESC控制单元9确定车辆目标行驶轨迹，通过对比车辆目标行驶轨迹与车辆实际行驶轨迹来调整ABS阀8占空比大小，进而调整车轮的制动力矩，当车辆减速且车辆处于稳定状态时，控制方法结束。

Claims (6)

1.一种车辆爆胎应急系统，包括控制单元（1）、防抱死制动系统、电子稳定控制系统以及与控制单元（1）电连接的胎压传感器（2）、温度传感器（3），所述控制单元（1）通过CAN总线与防抱死制动系统、电子稳定控制系统电连接，所述防抱死制动系统通过CAN总线与电子稳定控制系统电连接，其特征在于：

所述车辆爆胎应急系统还包括爆胎应急支撑装置（4），所述胎压传感器（2）与温度传感器（3）均固定在爆胎应急支撑装置（4）上，爆胎应急支撑装置（4）通过螺栓与轮辋（5）机械连接；

所述防抱死制动系统包括ABS控制单元（6）以及分别与其电连接的轮速传感器（7）、ABS阀（8），所述电子稳定控制系统包括ESC控制单元（9）以及分别与其电连接的横摆角速度传感器（10）、转角传感器（11）、侧向加速度传感器（12），所述ABS控制单元（6）通过CAN总线与控制单元（1）、ESC控制单元（9）电连接，所述轮速传感器（7）、ABS阀（8）均与轮辋（5）机械连接，所述ESC控制单元（9）通过CAN总线与控制单元（1）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种车辆爆胎应急系统，其特征在于：所述车辆爆胎应急系统还包括人机交互界面（13），所述人机交互界面（13）与控制单元（1）电连接，人机交互界面（13）安装在车辆仪表盘上，人机交互界面（13）用于显示每个车胎的胎压和温度信息，以及定位胎压异常、温度异常、爆胎的轮胎，并发出预警提示。

3.根据权利要求1或2所述的一种车辆爆胎应急系统，其特征在于：所述车辆爆胎应急系统还包括报警单元（14），所述报警单元（14）与控制单元（1）电连接。

4.根据权利要求3所述的一种车辆爆胎应急系统，其特征在于：所述车辆爆胎应急系统还包括制动信号灯（15），所述制动信号灯（15）与控制单元（1）电连接。

5.一种权利要求1所述的车辆爆胎应急系统的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：

车辆上电后，控制单元（1）通过胎压传感器（2）、温度传感器（3）实时监测车轮胎压及温度信息，并判断胎压与温度是否处于正常范围内；

当判断车辆爆胎后，爆胎应急支撑装置（4）防止轮胎与轮辋（5）分离，保证轮辋（5）不与地面直接接触，以为车辆提供侧向力及纵向力，与此同时，控制单元（1）通过分析定位爆胎轮及车辆姿态，并协调ESC控制单元（9）确定车辆目标行驶轨迹，通过对比车辆目标行驶轨迹与车辆实际行驶轨迹来调整ABS阀（8）占空比大小，进而调整车轮的制动力矩，当车辆减速且车辆处于稳定状态时，控制方法结束。

6.根据权利要求5所述的一种车辆爆胎应急系统的控制方法，其特征在于：

所述车辆爆胎应急系统还包括人机交互界面（13），所述人机交互界面（13）与控制单元（1）电连接，人机交互界面（13）安装在车辆仪表盘上；

当车轮胎压及温度异常时，通过人机交互界面（13）向驾驶员发出预警及高亮显示；

当控制单元（1）定位爆胎轮后，控制单元（1）通过人机交互界面（13）向驾驶员发出预警及高亮显示，直至车辆停车且爆胎轮得到处理后结束预警及高亮显示。