1.本发明属于自动驾驶控制技术领域，具体涉及一种重卡线控制动的制动装置及制动方法。
背景技术：2.随着智能驾驶技术的发展和普及，智能驾驶在重卡领域逐步推广应用。线控底盘作为智能驾驶系统的执行器，系统性能和可靠性对智能驾驶技术的普及发挥至关重要的作用。为提高系统安全性和可靠性，线控制动需要增加冗余装置。
3.现有重卡技术中，线控制动主要是依靠气压制动实现制动力调节，过多的调用气压制动一方面会导致摩擦盘过热，影响系统的安全性；另一方面，由于气压波动较大，舒适性较差。冗余制动主要是通过电子手刹实现车辆停车，无法实现车辆的制动减速度线性调节，同时，由于冗余制动是开环控制，极可能导致车辆失稳等现象，影响车辆安全性。此为现有技术的不足之处。
4.鉴于此，本发明提供一种重卡线控制动的制动装置及制动方法，以解决现有技术中存在的缺陷，是非常有必要的。
技术实现要素：5.本发明的目的在于，针对上述现有技术存在的缺陷，提供设计一种重卡线控制动的制动装置及制动方法，以解决上述技术问题。
6.为实现上述目的，本发明给出以下技术方案：
7.一种重卡线控制动的制动装置，包括：
8.智能驾驶控制器、车辆制动系统控制器、制动执行单元、人机交互单元以及信息传递单元；
9.所述的智能驾驶控制器通过信息传递单元同车辆制动系统控制器、人机交互单元进行数据通信，所述智能驾驶控制器对人机交互单元的提示信息，通过所述的信息传递单元进行传递；
10.所述智能驾驶控制器对车辆制动系统控制器的制动加速度请求信息，通过所述的信息传递单元进行传递；
11.所述的车辆制动系统控制器采集到的车辆及道路的数据信息，通过所述的信息单元传递到智能驾驶控制器；
12.车辆制动系统控制器通过信息传递单元同制动执行单元进行连接，所述的车辆制动系统控制器对制动执行单元的控制信息，通过所述的信息传递单元进行传递；制动执行单元将车辆制动系统的响应信息，通过所述的信息传递单元进行传递。
13.作为优选，所述的车辆制动系统控制器采集的车辆及道路的数据信息包括：车辆的速度数据信息、加速度数据信息、载重数据信息、路面附着系数数据信息、发动机状态数据信息、缓速器状态数据信息、气压制动系统状态数据信息、电子驻车制动系统状态数据信
息。
14.作为优选，所述的智能驾驶控制器根据获取的车辆加速度数据信息，以及车辆的状态数据信息做出相应的驾驶策略，并将车辆的状态数据信息传递到人机交互单元。
15.作为优选，所述的车辆制动系统控制器通过车辆状态数据信息、道路数据信息对制动请求进行分配，通过车辆动力学模型求解需要各执行机构的控制量；同时，当车辆气压制动系统失效时，车辆制动系统控制器通过卡尔曼算法对路面附着系数进行估算，其公式为：
16.μ＝k(s-δ
x
)
17.其中：μ为车辆纵向力与垂向力的比值，
18.k为车辆在良好路面下滑移率与路面辐照系数的斜率；
19.s为车辆的滑移率；
20.δ
x
为不同道路条件下的修正因子，由控制器采集的车辆及道路的数据信息进行修正；
21.fx为车辆纵向力，fz为车辆垂直力。
22.作为优选，所述的制动执行单元包括发动机、缓速器、气压制动系统、电子驻车制动系统，根据所述的车辆制动系统控制器的控制指令，执行相应的操作，并将执行结果反馈给车辆制动系统控制器。
23.作为优选，所述的人机交互单元包括仪表、蜂鸣器、刹车灯，所述的仪表显示发动机、缓速器、气压制动系统、电子驻车制动系统状态信息以及是否需要驾驶员接管信息；所述的蜂鸣器提示驾驶员接管车辆；所述的刹车灯需要在车辆制动时点亮；所述的人机交互单元实现驾驶人与车辆之间的信息传递，提高车辆的安全性。
24.作为优选，所述的信息传递单元负责车辆各模块之间的信息传递，所述的智能驾驶控制器将车辆需求减速度的信息通过信息传递单元发送至车辆制动系统控制器，车辆制动系统控制器通过车辆动力学模型对车辆制动力进行分配，并将控制指令通过信息传递单元发送给制动执行单元，制动执行单元通过信息传递单元将车辆信息及执行机构的状态信息发给车辆制动系统控制器，控制器将车辆信息及执行机构的状态信息通过信息传递单元发送给智能驾驶控制器。
25.如图2所示，本发明还提供一种重卡线控制动的制动方法，包括以下步骤：
26.步骤s1：智能驾驶控制器根据车辆信息、道路信息及执行机构的状态信息对车辆目标减速度做出决策，当线控制动系统无异常时，计算当前车辆的目标减速度；当线控制动系统存在异常时，智能驾驶控制器启动安全模式，根据路面附着系数，提前对车辆制动减速度进行修正调整，并将请求减速度通过信息传递单元发送给车辆制动系统控制器；
27.步骤s2：当线控制动系统正常时，车辆制动系统控制器根据目标制动减速度对制动力进行分配，当制动请求小于预设阈值时，系统根据车辆动力学模型，通过发动机反拖力矩对车辆制动，当制动力小于预设阈值时，通过调用发动机排气制动对系统进行制动，若发动机反拖力矩和发动机排气制动无法满足制动请求时，通过调用缓速器对车辆进行制动，若发动机反拖力矩、发动机排气制动、缓速器扭矩三者均无法满足制动请求时，通过传统气压制动进行制动力调节；当制动力大于预设阈值时，车辆制动系统控制器根据车辆动力学
模型，同时调用发动机反拖力矩、发动机排气制动、缓速器、气压制动系统对车辆进行制动；当线控制动系统异常时，车辆制动系统控制器根据目标制动减速度调用电子驻车制动系统，根据实车反馈的车辆减速度，通过pid控制器，实时调节电子驻车制动系统压力阀的开度，从而实现制动力实时调节，同时，车辆制动系统控制器根据当前车辆信息通过卡尔曼滤波算法计算当前道路的路面附着系数，并将制动执行单元的状态信息及估算的路面附着系数通过信息传递单元反馈给智能驾驶控制器；
28.步骤s3：车辆制动系统控制器根据计算结果，将控制指令通过信息传递单元发送至制动执行单元，制动执行单元根据控制指令调节发动机反拖力矩、发动机排气制动电磁阀开度、缓速器扭矩、气压制动系统电磁阀开度、电子驻车制动系统电磁阀开度，并将实际的执行情况、状态信息反馈至车辆制动系统控制器；
29.步骤s4：车辆制动系统控制器将制动执行单元的状态信息以及路面附着系数反馈至智能驾驶控制器，当发动机排气制动或/和缓速器或/和气压制动系统或/和电子驻车制动系统工作时，智能驾驶控制器会将相关信息通过信息传递单元传递给人机交互单元，人机交互单元分别点亮仪表上对应的工作灯提示给驾驶员，若智能驾驶控制器判断当前需要驾驶员接管时，智能驾驶控制器会将相关信息传递至人机交互单元，人机交互单元会在仪表提示驾驶员接管车辆，同时蜂鸣器会报警。
30.本发明的有益效果在于，针对现有技术中存在的技术缺陷，给出了一种重卡线控制动的制动装置及制动方法，解决了现有技术中存在的技术缺陷，使得重卡领域中智能驾驶得到进一步推广，并且本技术技术方案中的制动装置以及制动方法，不存在现有技术中的技术缺陷。
31.此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
32.由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
33.图1是本发明提供的一种重卡线控制动的制动装置的控制原理图。
34.图2是本发明提供的一种重卡线控制动的制动方法的流程图。
35.其中，1-智能驾驶控制器，2-车辆制动系统控制器，3-制动执行单元，4-人机交互单元，5-信息传递单元。
具体实施方式
36.下面结合附图并通过具体实施例对本发明进行详细阐述，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施方式。
37.实施例1：
38.如图1所示，本实施例提供的一种重卡线控制动的制动装置，包括：
39.智能驾驶控制器1、车辆制动系统控制器2、制动执行单元3、人机交互单元4以及信息传递单元5；
40.所述的智能驾驶控制器1通过信息传递单元5同车辆制动系统控制器2、人机交互单元4进行数据通信，所述智能驾驶控制器1对人机交互单元4的提示信息，通过所述的信息
传递单元5进行传递；
41.所述智能驾驶控制器1对车辆制动系统控制器2的制动加速度请求信息，通过所述的信息传递单元5进行传递；
42.所述的车辆制动系统控制器2采集到的车辆及道路的数据信息，通过所述的信息单元传递到智能驾驶控制器；
43.车辆制动系统控制器2通过信息传递单元同制动执行单元3进行连接，所述的车辆制动系统控制器对制动执行单元的控制信息，通过所述的信息传递单元进行传递；制动执行单元将车辆制动系统的响应信息，通过所述的信息传递单元进行传递。
44.所述的车辆制动系统控制器2采集的车辆及道路的数据信息包括：车辆的速度数据信息、加速度数据信息、载重数据信息、路面附着系数数据信息、发动机状态数据信息、缓速器状态数据信息、气压制动系统状态数据信息、电子驻车制动系统状态数据信息。
45.所述的智能驾驶控制器1根据获取的车辆加速度数据信息，以及车辆的状态数据信息做出相应的驾驶策略，并将车辆的状态数据信息传递到人机交互单元。
46.所述的车辆制动系统控制器2通过车辆状态数据信息、道路数据信息对制动请求进行分配，通过车辆动力学模型求解需要各执行机构的控制量；同时，当车辆气压制动系统失效时，车辆制动系统控制器通过卡尔曼算法对路面附着系数进行估算，其公式为：
47.μ＝k(s-δ
x
)
48.其中：μ为车辆纵向力与垂向力的比值，
49.k为车辆在良好路面下滑移率与路面辐照系数的斜率；
50.s为车辆的滑移率；
51.δ
x
为不同道路条件下的修正因子，由控制器采集的车辆及道路的数据信息进行修正；
52.fx为车辆纵向力，fz为车辆垂直力。
53.所述的制动执行单元3包括发动机、缓速器、气压制动系统、电子驻车制动系统，根据所述的车辆制动系统控制器的控制指令，执行相应的操作，并将执行结果反馈给车辆制动系统控制器。
54.所述的人机交互单元4包括仪表、蜂鸣器、刹车灯，所述的仪表显示发动机、缓速器、气压制动系统、电子驻车制动系统状态信息以及是否需要驾驶员接管信息；所述的蜂鸣器提示驾驶员接管车辆；所述的刹车灯需要在车辆制动时点亮；所述的人机交互单元实现驾驶人与车辆之间的信息传递，提高车辆的安全性。
55.所述的信息传递单元5负责车辆各模块之间的信息传递，所述的智能驾驶控制器将车辆需求减速度的信息通过信息传递单元发送至车辆制动系统控制器，车辆制动系统控制器通过车辆动力学模型对车辆制动力进行分配，并将控制指令通过信息传递单元发送给制动执行单元，制动执行单元通过信息传递单元将车辆信息及执行机构的状态信息发给车辆制动系统控制器，控制器将车辆信息及执行机构的状态信息通过信息传递单元发送给智能驾驶控制器。
56.实施例2：
57.本实施例提供一种重卡线控制动的制动方法，包括以下步骤：
58.步骤s1：智能驾驶控制器根据车辆信息、道路信息及执行机构的状态信息对车辆目标减速度做出决策，当线控制动系统无异常时，计算当前车辆的目标减速度；当线控制动系统存在异常时，智能驾驶控制器启动安全模式，根据路面附着系数，提前对车辆制动减速度进行修正调整，并将请求减速度通过信息传递单元发送给车辆制动系统控制器；
59.步骤s2：当线控制动系统正常时，车辆制动系统控制器根据目标制动减速度对制动力进行分配，当制动请求小于预设阈值时，系统根据车辆动力学模型，通过发动机反拖力矩对车辆制动，当制动力小于预设阈值时，通过调用发动机排气制动对系统进行制动，若发动机反拖力矩和发动机排气制动无法满足制动请求时，通过调用缓速器对车辆进行制动，若发动机反拖力矩、发动机排气制动、缓速器扭矩三者均无法满足制动请求时，通过传统气压制动进行制动力调节；当制动力大于预设阈值时，车辆制动系统控制器根据车辆动力学模型，同时调用发动机反拖力矩、发动机排气制动、缓速器、气压制动系统对车辆进行制动；当线控制动系统异常时，车辆制动系统控制器根据目标制动减速度调用电子驻车制动系统，根据实车反馈的车辆减速度，通过pid控制器，实时调节电子驻车制动系统压力阀的开度，从而实现制动力实时调节，同时，车辆制动系统控制器根据当前车辆信息通过卡尔曼滤波算法计算当前道路的路面附着系数，并将制动执行单元的状态信息及估算的路面附着系数通过信息传递单元反馈给智能驾驶控制器；
60.步骤s3：车辆制动系统控制器根据计算结果，将控制指令通过信息传递单元发送至制动执行单元，制动执行单元根据控制指令调节发动机反拖力矩、发动机排气制动电磁阀开度、缓速器扭矩、气压制动系统电磁阀开度、电子驻车制动系统电磁阀开度，并将实际的执行情况、状态信息反馈至车辆制动系统控制器；
61.步骤s4：车辆制动系统控制器将制动执行单元的状态信息以及路面附着系数反馈至智能驾驶控制器，当发动机排气制动或/和缓速器或/和气压制动系统或/和电子驻车制动系统工作时，智能驾驶控制器会将相关信息通过信息传递单元传递给人机交互单元，人机交互单元分别点亮仪表上对应的工作灯提示给驾驶员，若智能驾驶控制器判断当前需要驾驶员接管时，智能驾驶控制器会将相关信息传递至人机交互单元，人机交互单元会在仪表提示驾驶员接管车辆，同时蜂鸣器会报警。
62.以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。
技术特征：1.一种重卡线控制动的制动装置，其特征在于，包括：智能驾驶控制器、车辆制动系统控制器、制动执行单元、人机交互单元以及信息传递单元；所述的智能驾驶控制器通过信息传递单元同车辆制动系统控制器、人机交互单元进行数据通信，所述智能驾驶控制器对人机交互单元的提示信息，通过所述的信息传递单元进行传递；所述智能驾驶控制器对车辆制动系统控制器的制动加速度请求信息，通过所述的信息传递单元进行传递；所述的车辆制动系统控制器采集到的车辆及道路的数据信息，通过所述的信息单元传递到智能驾驶控制器；车辆制动系统控制器通过信息传递单元同制动执行单元进行连接，所述的车辆制动系统控制器对制动执行单元的控制信息，通过所述的信息传递单元进行传递；制动执行单元将车辆制动系统的响应信息，通过所述的信息传递单元进行传递。2.根据权利要求1所述的一种重卡线控制动的制动装置，其特征在于，所述的车辆制动系统控制器采集的车辆及道路的数据信息包括：车辆的速度数据信息、加速度数据信息、载重数据信息、路面附着系数数据信息、发动机状态数据信息、缓速器状态数据信息、气压制动系统状态数据信息、电子驻车制动系统状态数据信息。3.根据权利要求2所述的一种重卡线控制动的制动装置，其特征在于，所述的智能驾驶控制器根据获取的车辆加速度数据信息，以及车辆的状态数据信息做出相应的驾驶策略，并将车辆的状态数据信息传递到人机交互单元。4.根据权利要求3所述的一种重卡线控制动的制动装置，其特征在于，所述的车辆制动系统控制器通过车辆状态数据信息、道路数据信息对制动请求进行分配，通过车辆动力学模型求解需要各执行机构的控制量；同时，当车辆气压制动系统失效时，车辆制动系统控制器通过卡尔曼算法对路面附着系数进行估算，其公式为：μ-k(s-δ
x
)其中：μ为车辆纵向力与垂向力的比值，k为车辆在良好路面下滑移率与路面辐照系数的斜率；s为车辆的滑移率；δ
x
为不同道路条件下的修正因子，由控制器采集的车辆及道路的数据信息进行修正；fx为车辆纵向力，fz为车辆垂直力。5.根据权利要求4所述的一种重卡线控制动的制动装置，其特征在于，所述的制动执行单元包括发动机、缓速器、气压制动系统、电子驻车制动系统，根据所述的车辆制动系统控制器的控制指令，执行相应的操作，并将执行结果反馈给车辆制动系统控制器。6.根据权利要求5所述的一种重卡线控制动的制动装置，其特征在于，所述的人机交互单元包括仪表、蜂鸣器、刹车灯，所述的仪表显示发动机、缓速器、气压制动系统、电子驻车制动系统状态信息以及是否需要驾驶员接管信息；所述的蜂鸣器提示驾驶员接管车辆；所述的刹车灯需要在车辆制动时点亮；所述的人机交互单元实现驾驶人与车辆之间的信息传递，提高车辆的安全性。
7.根据权利要求6所述的一种重卡线控制动的制动装置，其特征在于，所述的信息传递单元负责车辆各模块之间的信息传递，所述的智能驾驶控制器将车辆需求减速度的信息通过信息传递单元发送至车辆制动系统控制器，车辆制动系统控制器通过车辆动力学模型对车辆制动力进行分配，并将控制指令通过信息传递单元发送给制动执行单元，制动执行单元通过信息传递单元将车辆信息及执行机构的状态信息发给车辆制动系统控制器，控制器将车辆信息及执行机构的状态信息通过信息传递单元发送给智能驾驶控制器。8.一种重卡线控制动的制动方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1：智能驾驶控制器根据车辆信息、道路信息及执行机构的状态信息对车辆目标减速度做出决策，当线控制动系统无异常时，计算当前车辆的目标减速度；当线控制动系统存在异常时，智能驾驶控制器启动安全模式，根据路面附着系数，提前对车辆制动减速度进行修正调整，并将请求减速度通过信息传递单元发送给车辆制动系统控制器；步骤s2：当线控制动系统正常时，车辆制动系统控制器根据目标制动减速度对制动力进行分配，当制动请求小于预设阈值时，系统根据车辆动力学模型，通过发动机反拖力矩对车辆制动，当制动力小于预设阈值时，通过调用发动机排气制动对系统进行制动，若发动机反拖力矩和发动机排气制动无法满足制动请求时，通过调用缓速器对车辆进行制动，若发动机反拖力矩、发动机排气制动、缓速器扭矩三者均无法满足制动请求时，通过传统气压制动进行制动力调节；当制动力大于预设阈值时，车辆制动系统控制器根据车辆动力学模型，同时调用发动机反拖力矩、发动机排气制动、缓速器、气压制动系统对车辆进行制动；当线控制动系统异常时，车辆制动系统控制器根据目标制动减速度调用电子驻车制动系统，根据实车反馈的车辆减速度，通过pid控制器，实时调节电子驻车制动系统压力阀的开度，从而实现制动力实时调节，同时，车辆制动系统控制器根据当前车辆信息通过卡尔曼滤波算法计算当前道路的路面附着系数，并将制动执行单元的状态信息及估算的路面附着系数通过信息传递单元反馈给智能驾驶控制器；步骤s3：车辆制动系统控制器根据计算结果，将控制指令通过信息传递单元发送至制动执行单元，制动执行单元根据控制指令调节发动机反拖力矩、发动机排气制动电磁阀开度、缓速器扭矩、气压制动系统电磁阀开度、电子驻车制动系统电磁阀开度，并将实际的执行情况、状态信息反馈至车辆制动系统控制器；步骤s4：车辆制动系统控制器将制动执行单元的状态信息以及路面附着系数反馈至智能驾驶控制器，当发动机排气制动或/和缓速器或/和气压制动系统或/和电子驻车制动系统工作时，智能驾驶控制器会将相关信息通过信息传递单元传递给人机交互单元，人机交互单元分别点亮仪表上对应的工作灯提示给驾驶员，若智能驾驶控制器判断当前需要驾驶员接管时，智能驾驶控制器会将相关信息传递至人机交互单元，人机交互单元会在仪表提示驾驶员接管车辆，同时蜂鸣器会报警。
技术总结本发明涉及一种重卡线控制动的制动装置，包括：智能驾驶控制器、车辆制动系统控制器、制动执行单元、人机交互单元以及信息传递单元；智能驾驶控制器通过信息传递单元同车辆制动系统控制器、人机交互单元进行数据通信；智能驾驶控制器对车辆制动系统控制器的制动加速度请求信息，通过所述的信息传递单元进行传递；车辆制动系统控制器采集到的车辆及道路的数据信息，通过所述的信息单元传递到智能驾驶控制器。控制器。控制器。
技术研发人员：贾敏 田磊 于少远 赵玉超
受保护的技术使用者：中国重汽集团济南动力有限公司
技术研发日：2022.04.11
技术公布日：2022/7/5
