CN108082157A

CN108082157A - 线控制动系统

Info

Publication number: CN108082157A
Application number: CN201711124143.3A
Authority: CN
Inventors: P·A·基里默里; K·S·肯斯顿; A·J·豪特曼
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2017-11-14
Publication date: 2018-05-29
Also published as: DE102017127450A1; US20180141530A1

Abstract

线控制动系统包括控制器、制动器组件、踏板组件和液压备用组件。制动器组件包括制动器和致动器，当系统处于正常模式中时，该致动器连接至制动器。当系统处于备用模式中时，踏板组件联接至制动器，并且当处于正常模式中时联接至控制器。控制器从踏板组件接收制动信号，并且向致动器输出命令信号。致动器在正常模式下驱动制动器。备用组件包括与制动器和踏板组件进行受控流体连通的液压管线。阀处于正常位置和备用位置中，当处于正常模式下时将踏板组件与制动器隔离，当处于备用模式下时在踏板组件与制动器之间提供连通。

Description

线控制动系统

引言

本发明涉及一种线控制动(BBW)系统，且更具体地说，涉及一种BBW系统的液压备用组件。

车辆的传统服务制动系统通常是通过驾驶员压下制动器踏板来致动的基于液压流体的系统，该制动器踏板通常致动主缸。进而，主缸对通向邻近于车辆的每个车轮的制动器处的相应致动器的一系列液压流体管线中的液压流体进行加压。这种液压制动可以由液压调节器组件补充，该液压调节器组件促进防抱死制动、牵引控制和车辆稳定性增强特征。在防抱死、牵引控制和稳定性增强操作模式期间，可以通过手动致动的主缸利用由液压调节器组件供应的补充致动压力梯度来主要操作车轮制动器。

当主缸的柱塞被制动器踏板压下以致动车轮制动器时，驾驶员遇到踏板阻力。此阻力可能是由于车轮处的实际制动力、液压流体压力、增压器/主缸内的机械阻力、作用在制动器踏板上的复位弹簧的力以及其它因素的组合。因此，驾驶员习惯于并且期望在车辆的操作期间感觉到此阻力是正常发生的。

制动系统中的最新进展包括BBW系统，其经由通常通过车载控制器生成的电信号致动车辆制动器。制动转矩可被施加至车轮制动器，而无需与制动器踏板进行直接液压联结。BBW系统可以是附加装置(即，和/或取代更常规的液压制动系统的一部分)，或可以完全取代液压制动系统(即，纯BBW系统)。在任何一种BBW系统中，必须仿真驾驶员所习惯于的制动器踏板‘感觉’。

BBW系统的现有实施方案可不包括系统冗余以增强意外操作条件或不期望事件的公差。因此，期望增强系统公差和/或鲁棒性。

发明内容

在本发明的一个示例性实施例中，车辆的线控制动(BBW)系统包括控制器、制动器组件、制动器踏板组件和液压备用组件。制动器组件包括制动器和致动器，当BBW系统处于至少正常操作模式中时，该致动器可操作地连接至制动器。当BBW系统处于备用操作模式中时，制动器踏板组件可操作地联接至制动器，并且当处于正常操作模式中时可操作地联接至控制器。控制器配置成从制动器踏板组件接收制动意图信号，并且向致动器输出命令信号。致动器被构造和布置成当BBW系统处于正常操作模式中时驱动指示命令信号的制动器。液压备用组件包括液压管线和阀，该液压管线与制动器和制动器踏板组件并且在制动器与制动器踏板组件之间进行受控流体连通，该阀联接至液压管线，并且被构造和布置成处于正常位置中，从而将制动器踏板组件与制动器液压地隔离，指示正常操作模式，且处于备用位置中，从而在制动器踏板组件与致动器之间提供流体连通，指示备用操作模式。

在本发明的另一个示例性实施例中，操作BBW系统的方法包括在系统的正常操作模式期间在正常位置中操作具有分流阀的制动器踏板组件。在正常操作期间，在液压缸与制动器踏板组件的液压仿真器之间提供流体连通。当分流阀断电时，分流阀从正常位置移动至备用位置，因此在液压缸与制动器之间提供流体连通。

从下面结合附图取得的详细描述中，本公开的上述特征和优点以及其它特征和优点容易显而易见。

附图说明

其它特征、优点和细节仅借助于示例出现在实施例的以下详细描述中，该详细描述参考附图，其中：

图1是根据本公开的具有BBW系统作为一个非限制性示例的车辆的示意图；

图2是包括液压备用系统的BBW系统的示意图；以及

图3是操作BBW系统的方法的流程图。

具体实施方式

以下描述仅仅具有示例性本质并且不旨在限制本公开、其应用或用途。应当理解的是，在整个附图中，对应的附图标号指示相同或对应的部分和特征。如本文所使用，术语模块和控制器是指处理电路，其可以包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享、专用或成组)以及执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能性的其它合适部件。

根据本公开的一个非限制性实施例，图1是车辆20的示意图，该车辆可包括动力系22、多个旋转轮(即，所说明的两个前轮24、26和两个后轮28、30)、BBW系统32和电源33。动力系22可包括发动机34、变速器36和分动箱38。发动机34生成驱动转矩，其可经由旋转曲轴(未示出)传送至变速器36。变速器36通常经由分动箱38和其它动力系组件来调整传递给一个或所有车轮24、26、28、30的驱动转矩。车辆20中可采用各种类型的发动机34，其包括(但不限于)燃烧发动机、电动机以及可组合电动机和燃烧发动机两者的内燃机的混合动力型发动机。车辆20可以是汽车、卡车、货车、运动型多用途车辆或适合于运输负荷的任何其它自推进或牵引式运输工具。

BBW系统32配置成通常减慢车辆20的速度和/或停止运动，并且可包括多个制动器组件(即，两个前制动器组件42、44和两个后制动器组件46、48)、制动器踏板组件50、至少一个液压备用组件(即，被说明为52、54的两个液压备用组件)和控制器56。每个制动器组件42、44、46、48可与相应的车轮24、26、28、30相关联以便分开地促进相关车轮的减速。每个液压备用组件52、54可与相应的前制动器组件42、44相关联。如所说明，后制动器组件46、48可不与液压备用组件相关联。可预期和理解的是，可在具有多个车轮的车辆中采用任何数量和/或组合的车轮、制动器组件和备用组件。

电源33可配置成经由相应的电导体58、60、62、64、66分别向制动器组件42、44、46、48和控制器56供电。这种功率分离可促进用于BBW系统32的更稳健和可靠的配电网络。即，如果例如在一个制动器组件处的电力失效，那么剩余三个制动器组件处仍然可使用电力。可预期和理解的是，配电网络的任何配置是合理的，并且通常取决于BBW系统32的各种属性和设计和/或所需的增强鲁棒性和BBW系统可靠性的程度。

控制器56可包括处理器(例如，微处理器)和计算机可写和可读存储器。控制器56配置成接收指示由制动器组件42、44、46、48和制动器踏板组件50进行的感觉测量的各种输入信号。感觉数据可根据需要传达至控制器56，以与存储在控制器56的存储器中的一个或多个制动算法一起使用。感觉数据还可用于响应于所检测和所记录的测量或感觉读数来计算、选择和/或以其它方式确定对应的制动请求或制动事件。基于所确定的制动请求或制动事件，控制器56可执行各种制动算法、速度计算、制动距离计算以及其它功能。另外，控制器56可控制各种制动机构或系统，诸如(例如)电子紧急制动器。控制器56可协调为每个车轮24、26、28、30施加的制动转矩，其可变化以维持车辆20的稳定性(即，稳定性控制型功能)、管理车轮滑移(即，防抱死制动和牵引控制)和/或出于任何其它原因需要差速器制动转矩。在电动或混合动力车辆的实施例中，控制器56还可经由制动器组件42、44、46、48将期望制动转矩分配在摩擦致动的制动器之间，以及经由电动传动系分配再生制动。

控制器56的非限制性示例可包括算术逻辑单元，其执行算术和逻辑运算；电子控制单元，从存储器中提取、解码和执行指令；以及阵列单元，其利用多个并行计算元件。控制器56的其它示例可以包括发动机控制模块和专用集成电路。应进一步预期和理解的是，控制器56可以包括冗余控制器，和/或系统可以包括其它冗余，以提高BBW系统22的可靠性。

参考图2且为了简化解释，将在理解剩余制动器组件44、46、48可大致相同的情况下描述前制动器组件42。制动器组件42可包括制动器68、液压导管70和致动器72，该致动器可适于经由液压导管70液压地驱动制动器68。制动器68被说明为制动钳或盘式制动器；然而，制动器68可为包括鼓式制动器等任何类型的制动器。致动器72可为电液压制动器致动器(EHBA)或能够基于可从控制器56接收的电输入信号来致动制动器68的其它类型的致动器。更具体地，致动器72可为或包括能够作用于所接收的电信号上的任何类型的电动机，且因此将能量转换成控制该制动器68的移动的运动。因此，致动器72可为直流电动机，其配置成生成例如经由液压导管70传递至制动器68的制动钳的电液压力。可预期和理解的是，术语‘液压导管’可包括管线、管、开口、限定在壳体或罩内的通道以及能够流动流体的任何其它结构限定元件。

制动器组件42、44、46、48的致动器72可为‘智能’致动器，每个致动器包括专用控制器、驱动器(即，一个或多个电子电路)和联接至液压泵用于驱动制动器68的电动机。致动器控制器、驱动器、电动机、液压泵和制动器68可被组合为单个部件，其促进在每个制动器组件42、44、46、48内的快速、鲁棒性和可诊断的通信，同时减少数据延迟。

系统控制器56可配置成通过路径75选择性地输出命令信号(参见箭头73，例如，低功率数字信号)和响应于一个或多个制动事件(诸如制动车辆20的操作者请求)而输出命令信号至致动器和控制器。用于传递命令信号73的路径75的示例可包括(但不限于)FlexRay^TM、以太网和基于低功率消息的接口或传输信道，诸如(例如)控制器区域网络(CAN或CAN-FD)总线。FlexRay^TM是高速、容错、时间触发的协议，其包括静态帧和动态帧两者。FlexRay^TM可支持高达十(10)Mbit/s的高数据速率。在一个实施例中，系统可用模拟控制电压或电流来实施。

数据命令信号73起始致动器驱动器和电动机以驱动泵并且液压地致动制动钳或制动器68。以此方式，当与更常规的BBW系统相比时，增强型智能致动器72可减少BBW系统22的组件的总数量和互连复杂性。另外，采用一个或多个增强型智能致动器72有助于消除长距离、大电流开关线；由此，减少甚至消除常规BBW系统中通常发现的EMI辐射。

智能致动器72的每个致动器控制器可包括可编程存储器和微处理器。可编程存储器可存储可擦写软件以提供生产实施方案的灵活性。以此方式，致动器控制器可能能够使用被编程或存储在存储器中的制动器踏板转换逻辑方法或算法快速地执行必要的控制逻辑以实施和控制致动器驱动器。在至少一个实施例中，致动器控制器可生成与车辆20相关联的操作数据。操作数据包括(但不限于)指示被施加至相应车轮的转矩力、联接至相应制动器的车轮的轮速、制动器转矩轮速、电动机电流、制动压力和制动器组件温度的数据。

致动器控制器(例如，存储器)也可用一个或多个制动转矩查找表(LUT)或在实施或执行制动算法时可由微处理器容易地存取的制动转矩数据表进行预加载或预编程。在至少一个实施例中，制动转矩LUT存储制动器踏板组件50的已记录的测量值或读数，并且包括适合于每个检测到的力测量值的相关命令制动请求。以类似方式，致动器控制器可以存储对应于由各种传感器(下文将要讨论)监控的测量值或读数的踏板位置LUT，并且包括适合于制动器踏板组件50的检测到的速度和/或位置的命令制动请求。致动器控制器还可执行ESC功能、ABS功能和稳定性功能。

制动器踏板组件50可包括制动器踏板74、机械连杆76(例如，推杆)、汽缸装置78、至少一个液压导管(即，被说明为80、82的两个液压导管)和仿真器装置84，其适于模拟类似于更传统的液压、制动系统的制动器踏板‘感觉’。在一个示例中，汽缸装置78可为包括两个汽缸86、88的双缸装置78，其中第一汽缸86与第一液压导管80液压连通，且第二汽缸88与第二液压导管82液压连通。仿真器装置84可为双工仿真器装置，其包括与第一导管80液压连通的第一仿真器90和与第二导管82液压连通的第二仿真器92。制动器踏板组件50由此配置成经由制动器踏板74的单个行程一致地操作两个汽缸86、88和两个相应的仿真器90、92。这种致动冗余提供了液压装置的冗余性，使得一个液压备用组件52、54(也参见图1)中的不期望的事件(例如，液压泄漏)不会负面地影响另一个液压备用组件。

液压备用组件52、54可包括相应的液压管线94、96和相应的阀98、100。第一液压管线94在制动器踏板组件50的第一液压导管80与前制动器组件42的液压导管70之间进行受控流体连通。第二液压管线96在另一个前制动器组件44的第二液压导管82与液压导管70之间进行受控流体连通。阀98、100可各自为可包括螺线管的分流阀，当通电时，该螺线管将阀98、100维持在正常位置中，并且在断电时将其维持在备用位置中。阀98、100可与相应的液压导管80、82和相应的液压管线94、96流体连通(即，可在其中和/或大体上插置至其中)。更具体地，每个分流阀98、100通常可具有与相应的汽缸86、88连续地流体连通的一个入口孔以及两个出口孔。每个阀98、100的第一出口孔与相应的仿真器90、92流体连通，且第二出口孔与相应的液压管线94、96和/或相应的液压导管70流体连通。

当BBW系统20处于正常操作模式中时，分流阀98、100的螺线管通电，液压管线94、96与制动器踏板组件50的相应液压导管80、82隔离，且液压导管80、82通过相应的阀98、100在相应的汽缸86、88与仿真器90、92之间提供流体连通。当BBW系统20处于备用模式中(例如，电力损失)时，分流阀98、100的螺线管断电，仿真器90、92被隔离(即，不与相应的汽缸86、88流体连通)，且汽缸86、88与相应的制动器组件42、44的制动器68流体连通。即，当处于备用模式中时，操作者可通过压下制动器踏板74来使车辆减速，这进而致动汽缸86、88，使液压流体流过断电的分流阀98、100、流过液压管线94、96，并且通常进入相应的制动器组件42、44的制动器68。可预期和理解的是，致动器72的固有设计可防止在备用模式期间有任何液压流体回流至致动器72中，这可能会降低制动性能。可进一步预期到，BBW系统20可以部分备用模式操作，其中例如制动器组件42损失电力，但制动器组件44不一定损失电力。在这种情况下，制动器组件42可在先前描述的备用模式下操作，且制动器组件44可在正常操作模式下操作。

BBW系统22可进一步包括可为硬接线或无线的多个传感器和电路径。例如，制动器踏板组件50可进一步包括至少一个行程传感器(即，被说明为102、104的两个行程传感器)和两个踏板力或压力传感器106、108。所有四个传感器102、104、106、108可配置成通过相应的路径110、112、114、116与控制器56通信。每个制动器组件42、44、46、48可包括轮速传感器118和液压传感器120(即，仅在前制动器组件42、44上说明)。轮速传感器118可配置成通过路径122与智能致动器72通信，且压力传感器120可配置成通过路径124与控制器56通信。

两个行程传感器102、104在制动器踏板组件50中提供了促进系统鲁棒性的冗余。力传感器106、108可配置成测量相应的液压导管80、82中的液压压力，并且可设置在相应的汽缸86、88与相应的阀80、82之间。类似于行程传感器102、104，两个力传感器106、108可有助于系统冗余，这促进了系统鲁棒性。

在正常的BBW系统22操作期间，被施加至制动器踏板74的制动器踏板行程和/或制动力可经由传感器102、104、106、108以及进入控制器56的相应的输出的制动意图信号(参见箭头122，124、126、128)来确定。根据一个非限制性实施例，力传感器106、108可被实施为流体压力换能器或其它合适的压力传感器，其配置成或适于精确地检测、测量或以其它方式确定由车辆20的操作者施加至制动器踏板74的压力或力。踏板行程传感器102、104可被实施为踏板位置和距离传感器，其配置成或适于精确地检测、测量或以其它方式确定当制动器踏板74被操作者压下或致动时该制动器踏板74沿着固定的运动范围的相对位置和行进方向。

由踏板力传感器106、108和踏板行程传感器102、104获得的测量值或读数可根据需要进行传输或传达，以与可存储在电子控制器56的储存器中的一个或多个制动算法一起使用。来自踏板力传感器106、108和/或踏板行程传感器102、104的数据也可用于响应于所检测和所记录的测量值或读数被输出为来自轮速传感器118的信号122而计算、选择或以其它方式确定对应的制动请求或制动事件。信号122或数据经由总线75从智能致动器72传递至控制器56，该总线可为双向的。基于所确定的制动请求或制动事件，控制器56可执行各种制动算法、速度计算、制动距离计算以及其它。

压力传感器120可配置成测量例如制动器组件44的液压导管70中的液压流体压力。此压力可指示制动器68正施加至相应的车轮的力(例如，夹紧力)的大小。通常，控制器56是智能致动器72上的主机。控制器56可使用压力信号来‘关闭回路’并且确认智能致动器72正在施加所命令的一定大小的制动转矩。在故障系统中(即，致动器和制动钳之间的流体泄漏或其它故障)，压力传感器120可提供用于使控制器56检测故障状况的手段。

在一个实施例中，液压传感器120的使用可限于前制动器组件42、44。后制动器组件46、48中的电动机电流可类似于液压压力。另外，轮速传感器118可允许控制器56确定每个车轮24、26的‘滑移’大小。遵守预期的车轮滑移也是制动器正在应用的指示器。

在制动器踏板组件50的正常操作期间，车辆20的操作者可压下或致动制动器踏板74，这使得推杆76大致推挤汽缸装置78的两个汽缸86、88中的液压流体78。液压流体压力的后续增加导致流体流过液压导管80、82并进入仿真器装置84的相应仿真器90、92。仿真器90、92可为无源仿真器，意味着它们不被控制器56直接控制，而是被设计成限制通过各种内部开口的液压流体的流动以模拟更传统的液压制动系统的制动器踏板‘感觉’。液压仿真器的一个示例在2016年9月30日提交且全部内容以引用方式并入本文的标题为：线控制动系统的制动器踏板仿真器(A Brake Pedal Emulator of a Brake-by-Wire system)的美国专利申请15/282,145中进行教导。

同样在正常操作期间且当操作者压下制动器踏板74时，控制器56可接收相应的行程和力传感器102、104、106、108的信号122、124、106、108，其指示操作者制动意图。进而，控制器56可处理这样的信号，并且至少部分地基于这些信号，将命令信号73通过相应的总线75输出至致动器72。基于任何各种车辆状况，被引导至每个车轮24、26、28、30的命令信号73对于每个车轮可相同信号或可为不同信号。一旦智能致动器72的致动器控制器接收到命令信号73，致动器72将如前所述般起作用。可预期和理解的是，制动操作不需要由制动器踏板输入来起始。相反，车辆的其它特征(例如，全范围自适应巡航控制、碰撞迫近制动和/或先进的停车辅助)可命令进行制动，且控制器56可采取这些请求并且控制每个车轮处的压力。

关于分流阀98、100且在BBW系统22的正常操作期间，制动器组件42、44的智能致动器72可经由相应的电导体或路径130、132向相应的阀98、100的螺线管发送电力，由此如前所述般将阀保持在正常位置中。在BBW系统20损失所有电力的情况下，或者在可能导致智能致动器72停止向阀98、100供电的任何数量的异常操作事件的情况下，已断电的阀将重新对准至备用位置并且如前所述般对液压流体流进行分流。

参考图3，说明了操作BBW系统22的方法。在方框200中，分流阀98可通电，并且在系统22的正常操作模式期间维持在正常位置中。当处于正常位置中时，通过阀98且在液压缸86与制动器踏板组件50的液压仿真器90之间建立流体连通。在框202处，由于例如功率损耗，可将分流阀98断电。阀98的断电可导致阀从正常位置移动或转移至备用位置。当处于备用位置中时，通过阀98且在液压缸86与制动器68之间建立流体连通。

本公开的优点和益处包括用于BBW系统的液压备用模式，其不需要真空助力器并且不需要电力来操作。其它优点可包括单独操作经由串行总线、常闭液压分流阀以及小型未升压的主缸装置的使用控制的角制动器组件。

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离实施例的范围的情况下可以做出各种改变且等同物可以被其元件取代。另外，在不脱离实施例的本质范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适于本发明的教导。因此，期望本发明不限于所公开的特定实施例，但是本发明将包括落在申请范围内的所有实施例。

Claims

1.一种车辆的线控制动(BBW)系统，包括：

控制器；

制动器组件，其包括制动器和致动器，当所述BBW系统处于至少正常操作模式中时，所述致动器可操作地连接至所述制动器；

制动器踏板组件，当所述BBW系统处于备用操作模式中时，所述制动器踏板组件可操作地联接至所述制动器，并且当处于所述正常操作模式中时可操作地联接至所述控制器，其中所述控制器配置成从所述制动器踏板组件接收制动意图信号并且向所述致动器输出命令信号，且其中所述致动器被构造和布置成当所述BBW系统处于所述正常操作模式中时驱动指示所述命令信号的制动器；以及

液压备用组件，其包括液压管线和阀，所述液压管线与所述制动器和所述制动器踏板组件进行受控流体连通以及在所述制动器与所述制动器踏板组件之间进行受控流体连通，所述阀联接至所述液压管线，并且被构造和布置成处于正常位置中，从而将所述制动器踏板组件与所述制动器液压地隔离，指示所述正常操作模式，且处于备用位置中，从而在所述制动器踏板组件与所述致动器之间提供流体连通，指示所述备用操作模式。

2.根据权利要求1所述的BBW系统，其中所述阀被构造和布置成当处于所述正常位置中时通电并且在处于所述备用位置中时断电。

3.根据权利要求1所述的BBW系统，其中所述致动器是液压致动器，且所述制动器组件包括使所述制动器与所述致动器之间进行流体连通的液压导管。

4.根据权利要求1所述的BBW系统，其中所述制动器踏板组件包括制动器踏板、机械地联接至所述制动器踏板的液压缸以及液压仿真器，当处于所述正常操作模式中时所述液压仿真器与所述液压缸流体连通。

5.根据权利要求4所述的BBW系统，其中所述阀是设置在所述液压缸与所述液压仿真器之间的分流阀，并且被构造和布置成在处于所述备用位置中时隔离所述液压仿真器与液压缸之间的流体连通。

6.根据权利要求5所述的BBW系统，其中所述阀被构造和布置成在处于所述正常位置中时隔离所述制动器与所述制动器踏板组件之间的流体连通。

7.根据权利要求6所述的BBW系统，其中所述阀在处于所述正常位置中时通电并且在处于所述备用位置中时断电。

8.根据权利要求7所述的BBW系统，其中所述致动器是液压致动器，且所述制动器组件包括使所述制动器与所述致动器之间进行流体连通的液压导管。

9.根据权利要求8所述的BBW系统，其中所述致动器是智能致动器，并且配置成从所述控制器接收至少指示所述操作者意图的命令信号。

10.根据权利要求1所述的BBW系统，其中所述制动器组件包括制动器和与所述制动器流体连通以促进减速的液压致动器，且其中所述液压管线与所述制动器和所述液压致动器流体连通。