[发明专利]一种基于空气动力学和汽车制动性的冰雪路面制动执行器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种基于空气动力学和汽车制动性的冰雪路面制动执行器及其控制方法，制动执行器包括涵道风扇、涵道管道、压力传感器、ECU、出风口开口控制开关、压感开关和驱动装置，驱动装置包括车载电源、电压放大器和无刷直流电机。本发明利用涵道风扇推力来增加制动阻力的方法来增加制动减速度，减少制动距离，在冰雪路面等地面附着系数较低的情况下，能够显著减短制动距离，提高行车安全系数。此制动执行器利用其出风口空气推力大小的改变，减轻车辆制动时的方向跑偏或侧滑，提高汽车制动稳定性；利用车轮前方出风口空气推力，将轮前路面的部分雪水清除，提高路面附着系数。同时此制动执行器踩动制动踏板时自动运转，操作简单可靠。

技术领域

本发明涉及一种基于空气动力学和汽车制动性的冰雪路面车辆制动执行器，属于行驶安全技术领域。

背景技术

随着人们经济水平的提高，汽车逐步走进了千家万户，行车安全已经成为全社会重点关注的问题。根据我国地理位置分析，除南方的少数地区，全国大范围冬季都会出现降雪结冰天气，此冰雪路面上附着系数极低，汽车制动时车轮容易抱死与地面发生滑动摩擦，制动距离更长甚至因为侧滑而失控。据国外统计资料显示，冬季交通事故发生率明显高于全年平均交通事故水平，冰雪天气的交通事故发生率是晴朗天气的5倍，且事故多为追尾和刮擦。因此减短冰雪路面的行车制动距离迫在眉睫。

国外对汽车制动性能的研究较早，从制动控制系统算法方面入手，通过改进控制逻辑并进行大量仿真试验提高汽车制动性能。国内专家提出了诸多控制系统理论和优化算法来改善恶劣环境汽车制动性能，但对突变路面的适用性较差，控制系统复杂、响应慢。传统减短冰雪路面制动距离的方法主要是通过改变路面形态来提高附着系数，在复杂交通环境和突发情境下制动效能存在诸多不足且并未考虑冰雪路面车辆的方向稳定性。相比而言，本发明设计的执行器适应性强，结构简单响应迅速，制动性能好，在冰雪路面可以有效减短制动距离及提高稳定性。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于空气动力学和汽车制动性的冰雪路面车辆制动执行器，旨在减短车辆在冰雪路面行驶时的制动距离，提高在制动时的方向稳定性，增强冰雪路面行车的安全系数。本发明无需驾驶员进行操作，根据感应制动踏板表面压力变化自动运行、自动关闭。

实现本发明的技术方案如下：

一种基于空气动力学和汽车制动性的冰雪路面车辆制动执行器，包括涵道风扇、涵道管道、压力传感器、电子控制单元(ECU)、出风口开口控制开关、压感开关和驱动装置。

所述的驱动装置包括车载电源、电压放大器和两台无刷直流电机，电压放大器通过导线与车载电源接线柱连接，无刷直流电机并联在电压放大器两端；

所述的压感开关包括压力应变片、电子控制单元(ECU)和控制开关，ECU通过导线连接压力应变片和控制开关，压力应变片固定在制动踏板上，控制开关连入并联电路；所述并联电路是指上述的两台无刷直流电机并联在电压放大器两端的电路，控制开关的位置是在电压放大器的电流输出端，电流经过控制开关流入两台并联的电机。

所述的涵道风扇由无刷直流电机驱动转动，产生的气流通过涵道管道的9个出风口流出，其中左右侧出风口可由出风口开口控制开关控制开口量大小；

所述的压力传感器固定在汽车后桥两端，出风口开口控制开关设置在左右侧的涵道管出风口处，电子控制单元连接压力传感器和出风口开口控制开关，通过检测压力传感器的信号来调节出风口开口大小。

进一步，所述的压感开关的压力应变片安装在制动踏板表面，外覆盖橡胶层保护，控制开关连接在电压放大器的电流输出端。

进一步，所述的无刷直流电机和电压放大器安装在汽车后备箱中。