CN109562749A - 独立于驾驶员对车辆进行制动的设备、制动系统以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及向全自动驾驶车辆提供制动能力的制动系统。所述制动系统包括主制动系统（16）、辅助制动系统（18）、至少一个制动单元（50）、控制所述主制动系统（16）中的流体压力的主控制器（12）以及独立于所述主控制器（12）控制所述辅助制动系统（18）中的流体压力的辅助控制器（14）。所述制动系统还包括致动器（22），所述致动器是主制动系统（16）的一部分，所述致动器（22）由主控制器（12）控制。独立于任何驾驶员输入，主控制器（12）使致动器（22）选择性地致动以控制主制动系统（16）中的流体压力，而当主制动系统（16）发生故障时，第二控制器（14）操作辅助制动系统（18）以控制流体压力。

Description

独立于驾驶员对车辆进行制动的设备、制动系统以及方法

技术领域

本发明总体涉及用于自动驾驶车辆的制动系统，所述制动系统省去了不必要的部件。

背景技术

具有自动驾驶能力的车辆正变得越来越普遍。一些车辆是全自动的，并且不需要驾驶员的输入。此外，还存在如下车辆：所述车辆被用于运输乘客或货物但不具有驾驶员，并且被设计成使得驾驶员从不提供任何类型的输入来控制车辆。因此，对车辆的诸如转向、转弯、加速和制动的操作由各种部件控制，诸如控制模块等。控制模块从各种装置（诸如传感器、GPS等）接收输入，以基于特定的参数来确定将执行什么操作，所述特定的参数诸如是本地速度限制、迎面而来的交通信号以及附近车辆的速度和位置。随着更多的车辆在完全不使用驾驶员输入的情况下进行操作，对驾驶员通常用来控制和操纵车辆的各种部件的需求越来越少。

因此，存在对如下制动系统的需要，该制动系统可以用作全自动车辆的一部分，其中该制动系统省去了驾驶员用来控制车辆的制动系统的不必要的部件。

发明内容

本发明是一种制动系统，其不具有人类驾驶员用于输入所使用的任何部件。

在一实施例中，本发明是能够独立于驾驶员输入来操作的制动系统，其中该制动系统包括主制动系统、辅助制动系统、主控制器以及辅助控制器，所述主控制器控制主制动系统中的流体压力，所述辅助控制器独立于所述主控制器控制辅助制动系统中的流体压力。还存在致动器，所述致动器是主制动系统的一部分，其中所述致动器由主控制器控制。贮器与主制动系统和辅助制动系统两者流体连通，以向主制动系统和辅助制动系统两者供应流体。主控制器使致动器选择性地致动以独立于驾驶员输入控制主制动系统中的流体压力。

还存在至少一个ABS阀和至少一个过渡管道，所述至少一个ABS阀是主制动系统的一部分，所述至少一个过渡管道使主制动系统处于与辅助制动系统流体连通。当主制动系统中存在故障时，辅助制动系统由辅助控制器控制。

当主制动系统中存在故障时，辅助控制器运行并且控制辅助制动系统中的流体压力，使得辅助控制器独立于驾驶员输入控制辅助制动系统的流体压力。

本发明的制动系统还包括虚拟驾驶员，其中，虚拟驾驶员向主控制器提供输入以操作主制动系统。包括根据本发明的制动系统的车辆包括若干装置，诸如传感器、LIDAR系统、GPS、或者可以单独使用或组合使用以确定车辆周围的环境的其他装置。这些装置充当虚拟驾驶员。

从下文提供的详细描述将会明白本发明的另外的应用领域。应当理解的是，详细描述和具体示例尽管表示了本发明的优选实施例，但是其仅意图用于说明的目的，并且不意图限制本发明的范围。

附图说明

本发明将从详细描述和附图中得到更加充分的理解，在附图中：

图1是根据本发明的实施例的用于自动驾驶车辆的制动系统的示图；

图2是根据本发明的实施例的用于自动驾驶车辆的制动系统的替代实施例的示图；

图3是根据本发明的实施例的用于自动驾驶车辆的制动系统的另一替代实施例的示图；以及

图4是根据本发明的实施例的用于自动驾驶车辆的制动系统的另一替代实施例的示图。

具体实施方式

以下对（一个或多个）优选实施例的描述本质上仅是示例性的，并且绝不意图于限制本发明、本发明的应用或用途。

图1中总体以10示出了根据本发明的第一实施例的制动系统的示图。系统10包括第一车辆控制器12以及第二或冗余车辆控制器14。第一车辆控制器12控制总体以16示出的主制动系统，并且第二车辆控制器14用于控制总体以18示出的辅助制动系统。

主制动系统16包括电池20，电池20用于向致动器供应电力，致动器总体以22示出。该实施例中的致动器22是滚珠-丝杠类型的致动器22，其包括马达24，马达24使轴26旋转以使活塞28在缸体30中移动。致动器22用于使流体在多个管道中循环。系统10还包括贮器32，贮器32包括两个连接器34a、34b。贮器32被分成不同的区段，不同的区段由隔离物（未示出）分开，其中，每个连接器34a、34b在贮器32的每个区段与连接到每个连接器34a、34b的对应的流体管道之间提供流体连通。第一连接器34a连接到返回管道36，返回管道36与缸体30流体连通。设置在返回管道36中的是止回阀38，止回阀38允许管道36中的流体在活塞28沿第一方向朝着马达24移动时传送到缸体30。还连接到缸体30的是主供给管道40，并且主供给管道40连接到若干个其他供给管道42a、42b、42c、42d并与其流体连通，供给管道42a、42b、42c、42d连接到若干个防抱死制动系统（ABS）阀44a、44b、44c、44d、44e、44f、44g、44h并与其流体连通。ABS阀中的四个44a、44c、44e、44g还具有减压管道46a、46b、46c、46d，并且止回阀48a、48b、48c、48d定位在对应的管道46a、46b、46c、46d中。系统10还包括四个制动单元50a、50b、50c、50d，并且对每个制动单元50a、50b、50c、50d而言，有两个ABS阀44a、44b、44c、44d、44e、44f、44g、44h负责为其提供防抱死制动功能。更具体地，前两个ABS阀44a、44b为第一制动单元50a提供防抱死制动功能，第三和第四ABS阀44c、44d为第二制动单元50b提供防抱死制动功能，第五和第六ABS阀44e、44f为第三制动单元50c提供防抱死制动功能，并且第七和第八ABS阀44g、44h为第四制动单元50d提供防抱死制动功能。前两个ABS阀44a、44b通过第一最终管道52a连接到第一制动单元并与其流体连通，并且第五和第六ABS阀44e、44f通过第二最终管道52b连接到第三制动单元50c并与其流体连通，如图1中所示的那样。

第三和第四ABS阀44c、44d以及第七和第八ABS阀44g、44h通过对应的过渡管道54a、54b连接到辅助制动系统10并与其流体连通。更具体地，第一过渡管道54a连接到第一总（master）缸体切断阀56a并与其流体连通，并且第二过渡管道54b连接到第二总缸体切断阀56b并与其流体连通。每个总缸体切断阀56a、56b具有对应的减压管道56c、56d和对应的止回阀60a、60b。总缸体切断阀56a、56b是辅助制动系统18的一部分。

除了返回管道36之外，还连接到贮器32并与其流体连通的是上游供给管道58，上流供给管道58分支成两条单独的辅助供给管道58a、58b。辅助供给管道中的一个58a连接到若干个子管道64a、64b、64c、64d并与其流体连通，其中第一子管道64a与第二ABS阀44b流体连通，第二子管道64b与第四ABS阀44d流体连通，第三子管道64c与第六ABS阀44f流体连通，并且第四子管道64d与第八ABS阀44h流体连通。

另一个辅助供给管道58b与辅助制动系统18流体连通，并且更具体地分离成两个另外的管道62a、62b，管道62a、62b连接到对应的贮器66a、66b并与其流体连通。辅助制动系统18还包括两个低压供给阀68a、68b，两个低压供给阀68a、68b通过管道70a、70b与对应的贮器66a、66b流体连通，如图1所示的那样。每个低压供给阀68a、68b连接到泵72a、72b并与其流体连通，并且泵72a、72b两者都由马达74驱动。

辅助制动系统18还包括过压减压阀76a、76b，过压减压阀76a、76b通过减压管道78a、78b与贮器66a、66b流体连通，如图1所示的那样。还存在两个对应的下游减压管道80a、80b，下游减压管道80a、80b连接到过压减压阀76a、76b，如图1所示，并且管道80a、80b还连接到对应的切断阀下游管道82a、82b并与其流体连通。每个切断阀下游管道82a、82b相分离，使得第一切断阀下游管道82a与第二制动单元50b和第一泵72a流体连通，并且第二切断阀下游管道82b与第四制动单元50d和第二泵72b流体连通。

在每个系统16、18中还存在处于不同位置处的用于监测各种操作参数的若干个传感器。在图1中所示出的该实施例中，存在位置传感器84和温度传感器86以用于监测马达24的位置和温度。还存在若干个压力传感器，一个压力传感器88连接到供给管道中的一个42a、另一压力传感器90连接到过渡管道中的一个54b，并且两个压力传感器92、94连接到每个对应的泵72a、72b。还存在连接到贮器32的制动流体液位传感器96，制动流体液位传感器96用于检测流体在贮器32中的液位。

另外，还存在第一停车制动单元98a和第二停车制动单元98b，第一停车制动单元98a附接到第一或左后制动单元50a，第二停车制动单元98b附接到第三或右后制动单元50c。停车制动单元98a、98b由辅助控制器100控制，辅助控制器100是辅助制动系统18的一部分。辅助控制器100与第二车辆控制器14电连通，并且辅助控制器100和第二车辆控制器14两者都由电池102供能。

主制动系统16还包括主控制器104，主控制器104与第一车辆控制器12电连通，并且主控制器104和第一车辆控制器12两者都由电池20供能。

在操作中，第一车辆控制器12接收输入以确定应当在何时操作主制动系统16以及如何操作主制动系统16。该输入可以从各种装置接收，诸如传感器、LIDAR系统、GPS、或者可以单独使用或组合使用以确定车辆周围的环境的其他装置。这些装置可以充当虚拟驾驶员108，虚拟驾驶员108基于周围环境（诸如附近车辆的位置和速度、本地交通条例、速度限制、附近的行人，和附近标志及交通信号，以及天气状况）来发送信号，从而以类似于人类驾驶员的方式提供车辆输入，以命令控制器12、14分别操作主制动系统16或辅助制动系统18。如果确定需要启动制动单元50a、50b、50c、50d中的一个或多个，则第一车辆控制器12向主控制器104发送信号以启动马达24。马达24使轴26旋转以使活塞28沿第一方向朝着马达24移动，或沿第二方向移动远离马达24。当活塞28沿第一方向移动时，从返回管道36并通过止回阀38将流体吸入到缸体30中。

当活塞28沿第二方向移动时，流体被迫使进入到主供给管道40中，并且然后取决于主制动系统16的ABS阀44a、44b、44c、44d、44e、44f、44g、44h的构造，被分布遍及上文所提到的其他各种管道42a、42b、42c、42d。流体的一部分流动通过最终管道52a、52b，使得后制动单元50a、50c被致动，并且流体的另一部分流动通过过渡管道54a、54b进入到辅助制动系统18中。当主制动系统16操作时，辅助制动系统18不运行。当辅助制动系统18不运行时，流动通过过渡管道54a、54b的流体传送穿过总缸体切断阀56a、56b，并且流动通过切断阀下游管道82a、82b并流动到右前制动单元50b和左前制动单元50d以产生制动力。活塞28或者沿第一方向移动以减小制动力，或者沿第二方向移动以增大制动力。

如果在主制动系统16中的任何地方存在故障，则启动辅助制动系统18。主制动系统16中的故障可能是致动器22的故障、第一车辆控制器12、主控制器104或主制动系统16中的一些其他部件中的故障所导致的。第二车辆控制器14接收输入，并且通过向辅助控制器100发送命令来响应。当辅助制动系统18被启动时，辅助控制器100将总缸体切断阀56a、56b构造成处于关闭位置中，从而防止流体传送回到过渡管道54a、54b中。每个贮器66a、66b从贮器32接收流体，并且辅助控制器100控制马达74，以由此控制每个泵72a、72b。每个低压供给阀68a、68b控制流体从对应的贮器66a、66b流动到每个泵72a、72b，并且过压减压阀76a、76b使切断阀下游管道82a、82b中的压力减小以使切断阀下游管道82a、82b中的压力保持低于期望的水平。

图2中示出了本发明的另一实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件。在该实施例中，上游供给管道58仅与辅助供给管道58b流体连通，并且另一辅助供给管道58a连接到返回管道36a并与其流体连通。

图3中示出了本发明的另一实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件。在该实施例中，上游供给管道58仍然连接到辅助供给管道58a、58b两者，但是上游供给管道58连接到第一连接器34a，并且返回管道36连接到第二连接器34b。

图4中示出了又一实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件。在该实施例中，上游供给管道58连接到第一连接器34b，并且上游供给管道58连接到辅助供给管道58a和返回管道36并与辅助供给管道58a和返回管道36流体连通。其他的辅助供给管道58b连接到第一连接器34a。

图2-4中所示出的实施例提供与图1中所示出的系统10相同的功能，但是证明存在用于上游供给管道58、辅助供给管道58a、58b和返回管道36的其他可能的构造。尽管示出了图2-4中的变型，但是可以使用的其他配置也在本发明的范围内。

对本发明的描述本质上仅仅是示例性的，并且因此不偏离本发明的要旨的变型也意图落入本发明的范围内。这种变型不应当被视为偏离了本发明的精神和范围。

Claims (14)

1.一种设备，包括：

能够独立于驾驶员输入来操作的制动系统，包括：

主制动系统；

辅助制动系统；

至少一个制动单元，所述至少一个制动单元由所述主制动系统或所述辅助制动系统控制；

主控制器，所述主控制器控制所述主制动系统中的流体压力；

辅助控制器，所述辅助控制器独立于所述主控制器控制所述辅助制动系统中的流体压力；

致动器，所述致动器是所述主制动系统的一部分，所述致动器由所述主控制器控制；以及

虚拟驾驶员，所述虚拟驾驶员与所述主控制器和所述辅助控制器电连通；

其中，所述虚拟驾驶员向所述主控制器提供输入以操作所述主制动系统，并且所述辅助控制器在所述主制动系统发生故障时从所述虚拟驾驶员接收输入以操作所述辅助制动系统。

2.如权利要求1所述的设备，还包括贮器，其中，流体从所述贮器供应到所述主制动系统和所述辅助制动系统。

3.如权利要求1所述的设备，还包括：

至少一个过渡管道，所述至少一个过渡管道与所述主制动系统和所述辅助制动系统流体连通；

至少一个总缸体切断阀，所述至少一个总缸体切断阀设置在所述至少一个过渡管道中；

其中，当所述主制动系统发生故障时，所述辅助控制器使所述至少一个总缸体切断阀处于关闭位置中。

4.如权利要求1所述的设备，其中，当所述辅助制动系统运行时，所述辅助控制器基于来自所述虚拟驾驶员的输入来控制所述辅助制动系统中的流体压力。

5.一种能够独立于驾驶员输入来操作的制动系统，包括：

主制动系统；

辅助制动系统；

至少一个制动单元，所述至少一个制动单元由所述主制动系统或所述辅助制动系统控制；

主控制器，所述主控制器控制所述主制动系统中的流体压力；

辅助控制器，所述辅助控制器独立于所述主控制器控制所述辅助制动系统中的流体压力；

致动器，所述致动器是所述主制动系统的一部分，所述致动器由所述主控制器控制；

贮器，所述贮器与所述主制动系统和所述辅助制动系统两者流体连通；以及

至少一个过渡管道，所述至少一个过渡管道使所述主制动系统处于与所述辅助制动系统流体连通；

其中，所述主控制器使所述致动器选择性地致动，以独立于驾驶员输入控制所述主制动系统中的流体压力，并且当所述主制动系统运行时，流体在所述主制动系统中被加压、传送穿过所述至少一个过渡管道并且通过所述辅助制动系统，以致动所述至少一个制动单元。

6.如权利要求5所述的能够独立于驾驶员输入来操作的制动系统，其中，当在所述主制动系统中存在故障时，所述辅助控制器运行并且控制所述辅助制动系统中的流体压力。

7.如权利要求5所述的能够独立于驾驶员输入来操作的制动系统，其中，所述辅助控制器独立于驾驶员输入控制所述辅助制动系统的流体压力。

8.如权利要求5所述的能够独立于驾驶员输入来操作的制动系统，还包括虚拟驾驶员，其中，所述虚拟驾驶员向所述主控制器提供输入以操作所述主制动系统。

9.如权利要求8所述的能够独立于驾驶员输入来操作的制动系统，其中，当所述主制动系统发生故障时，所述辅助控制器从所述虚拟驾驶员接收输入。

10.如权利要求5所述的能够独立于驾驶员输入来操作的制动系统，还包括设置在所述至少一个过渡管道中的至少一个总缸体切断阀，其中，当所述主制动系统发生故障时，所述辅助控制器使所述至少一个总缸体切断阀处于关闭位置中。

11.一种用于独立于驾驶员输入对车辆进行制动的方法，包括以下步骤：

提供主制动系统；

提供辅助制动系统；

提供至少一个制动单元；

提供用于控制所述主制动系统的主控制器；

提供用于控制所述辅助制动系统的辅助控制器；

提供致动器，所述致动器是所述主制动系统的一部分；以及

提供虚拟驾驶员；

从所述虚拟驾驶员向所述主制动系统发送命令；

利用所述主制动系统或所述辅助制动系统控制所述至少一个制动单元；

基于来自所述虚拟驾驶员的输入利用所述主控制器控制所述主制动系统。

12.如权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：

当主制动系统发生故障时启动所述辅助制动系统；

基于来自所述虚拟驾驶员的输入利用所述辅助控制器来控制所述辅助制动系统。

13.如权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：

提供贮器；

利用所述贮器向所述主制动系统和所述辅助制动系统供应流体。

14.如权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：

提供与所述主制动系统和所述辅助制动系统流体连通的至少一个过渡管道；

提供设置在所述至少一个过渡管道中的至少一个总缸体切断阀；

当所述主制动系统发生故障时，利用所述辅助控制器将所述至少一个总缸体切断阀配置到关闭位置。