CN109941259A - 一种双回路电液自主制动系统及制动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双回路电液自主制动系统及制动方法，该制动系统包括电源(2)与制动控制器(3)，所述双回路电液自主制动系统还包括与所述制动控制器(3)电连接的第一电动缸(1a)与第二电动缸(1b)；所述第一电动缸(1a)与设置于汽车上的第一车轮制动器组相连通形成第一制动回路，所述第二电动缸(1b)与设置于汽车上的第二车轮制动器组相连通形成第二制动回路。本发明提供的制动方法包括自主制动模式与失效防护制动模式。本发明通过设置两个相互独立的电液自主制动回路分别对车轮动器实施制动，从而提高制动系统的可靠性。本发明的优点在于：免人力制动操纵装置、结构简单、成本低、制动响应快；可靠性高、失效防护能力强。

Description

一种双回路电液自主制动系统及制动方法

技术领域

本发明涉及汽车自主制动系统，特别涉及一种双回路电液自主制动系统及其制动方法。

背景技术

汽车制动系统与汽车行车安全密切相关。传统汽车的液压制动系统都由驾驶人通过踩下制动踏板施加制动压力于各车轮制动器的轮缸，从而实现制动并使车辆减速。高级驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶系统(ADS)等智能汽车系统要求制动系统能够对车辆实施自主制动，即在未踩下制动踏板的情况下对部分或全部车轮施加制动。目前可实施自主制动的制动系统大多采用电动助力，并保留了制动踏板等制动操纵装置。而对于无人物流配送车的发展，由于不再需要制动操纵装置，此方式不适用。

并且现有的为ADS开发的自主制动系统缺乏失效防护功能，安全性能较低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种具有失效防护功能的双回路电液自主制动系统及采用该制动系统进行汽车制动的制动方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是，一种双回路电液自主制动系统，包括电源与制动控制器，所述双回路电液自主制动系统还包括与所述制动控制器电连接的第一电动缸与第二电动缸；

所述第一电动缸与第二电动缸的结构相同，均包括电动缸缸体、滑动设置于所述电动缸缸体内的活塞、驱动所述活塞滑动的电机、以及与所述电动缸缸体连接的储液罐，所述电机与所述制动控制器电连接；

所述第一电动缸与设置于汽车上的第一车轮制动器组相连通形成第一制动回路，所述第二电动缸与设置于汽车上的第二车轮制动器组相连通形成第二制动回路。

在一些实施例中，所述活塞与所述电动缸缸体之间形成有第一腔体与第二腔体，所述活塞与所述电动缸缸体之间设置有复位件；

所述电动缸缸体上开设有：连通所述储液罐与第一腔体的补偿孔、连通所述储液罐与第二腔体的供液孔以及连通所述第一腔体与相应的所述车轮制动器组的排液孔；

所述活塞上设置有皮碗，所述复位件处于预压状态下时，所述皮碗位于所述补偿孔和供液孔之间。

在一些实施例中，所述第一电动缸与第二电动缸内还设置有滚珠丝杆副，所述滚珠丝杆副包括由所述电机驱动的滚丝螺母以及与所述活塞联接的丝杆。

在一些实施例中，所述双回路电液自主制动系统还包括与所述电动缸缸体连接的壳体，所述滚珠丝杆副设置于所述壳体内。

所述壳体的内部为圆柱形中空结构，其内部包括相连通且直径依次增大的第一圆柱形空腔、第二圆柱形空腔以及第三圆柱形空腔，所述第一圆柱形空腔与第二圆柱形空腔之间设置有隔断面，所述隔断面上开设有供所述丝杆穿过的通孔；所述第二圆柱形空腔与所述第三圆柱形空腔之间形成轴肩，所述滚丝螺母可转动地设置于所述第三圆柱内，且所述滚丝螺母的一端通过轴承固定在所述轴肩上；所述壳体靠近所述第一活塞的一端沿轴向向外延伸形成凸台，所述凸台与所述电动缸缸体的开口密封配合并固定连接。

在一些实施例中，所述第一电动缸与第二电动缸的电动缸缸体上还固定设置有导向销，所述丝杆上开设有与所述导向销配合的导向槽，所述复位件处于预压状态时，所述导向槽靠近所述活塞的一端与所述导向销抵接。

在一些实施例中，所述复位件为弹簧，其一端与所述电动缸缸体连接，另一端与所述活塞连接。

在一些实施例中，所述制动控制器还连接至汽车的其他电控系统。

在一些实施例中，所述双回路电液自主控制系统还包括与所述制动控制器电连接的制动灯开关与故障指示灯。

在一些实施例中，所述第一车轮制动器组包括右前制动器与左前制动器，所述第二车轮制动器组包括右后制动器与左后制动器；或所述第一车轮制动器组包括左前制动器与右后制动器，所述第二车轮制动器组包括左后制动器与右前制动器。

本发明还提供了一种双回路电液自主制动系统的制动方法，包括以下制动模式：

自主制动模式：当系统无故障且所述制动控制器检测到车辆的其他的电控系统有自主制动请求时，所述制动控制器根据自主制动请求的制动减速度的大小计算出所述第一电动缸与第二电动缸的电机的目标转矩，并控制所述电机输出转矩，所述电机推动所述活塞，从而在个车轮制动器产生制动力矩，完成自主制动；

失效防护制动模式：当所述制动控制器检测到其中一个制动回路出现故障时且其他电控系统出现自主制动请求时，所述制动控制器根据制动请求的制动减速度大小计算出未失效的制动回路所需的制动力，并换算成所述电机的目标转矩，然后控制所述电机输出转矩，完成失效防护制动。

本发明的优点为：

1.双回路电液自主制动系统免制动踏板等人力制动操纵装置，结构简单、成本低、布置方便；

2.双回路电液自主制动系统因采用两个相互独立且互为冗余的电液自主制动回路，故制动系统的可靠性高、失效防护能力强。

附图说明

图1为本发明一种双回路电液自主制动系统实施例一的原理图；

图2为本发明一种双回路电液自主制动系统实施例二的原理图；

图3为本发明一种双回路电液自主制动系统中第一电动缸和第二电动缸的结构示意图；

图中，1a—第一电动缸；1b—第二电动缸；2—电源；3—制动控制器；4—左前制动器；5—右前制动器；6—右后制动器；7—左后制动器；8—制动灯开关；9—故障指示灯；101—电机；102—联轴器；103—滚丝螺母；104—轴承；105—挡圈；106—钢球；107—丝杆；108—壳体；109—O型圈；110—导向销；111—密封圈；112—活塞；113—皮碗；114—螺栓；115—储液罐；116—回位弹簧；117—电动缸缸体；A—第二腔体；B—供液孔；C—补偿孔；D—第一腔体；E—排液孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

参照图1至图3，一种双回路电液自主制动系统，包括电源2与制动控制器3，所述双回路电液自主制动系统还包括与所述制动控制器3电连接的第一电动缸1a与第二电动缸1b；

所述第一电动缸1a与第二电动缸1b的结构相同，均包括电动缸缸体117、滑动设置于所述电动缸缸体117内的活塞112、驱动所述活塞112滑动的电机101、以及与所述电动缸缸体117连接的储液罐115，所述电机101与所述制动控制器3电连接；

所述第一电动缸1a与设置于汽车上的第一车轮制动器组相连通形成第一制动回路，所述第二电动缸1b与设置于汽车上的第二车轮制动器组相连通形成第二制动回路。由于两个制动回路的存在，使得两个制动回路的制动车轮互不相干，可以根据不同的车轮提供相应的制动力，实现制动力的合理分配。同时当一个回路出现故障时，另一条回路依然具有制动的能力，两条制动回路互为冗余。

在本实施例中，所述活塞112与所述电动缸缸体117之间形成有第一腔体D与第二腔体A，所述活塞112与所述电动缸缸体117之间设置有复位件116；

所述电动缸缸体117上开设有：连通所述储液罐115与第一腔体D的补偿孔C、连通所述储液罐115与第二腔体A的供液孔B以及连通所述第一腔体D与相应的所述车轮制动器组的排液孔E；

所述活塞112上设置有皮碗113，所述复位件116处于预压状态下时，所述皮碗113位于所述补偿孔和供液孔之间。皮碗113随着活塞112的移动，可以实现对补偿孔C的开启和关闭。这里的预压状态是指，在复位件116不受到力的作用时，根据其所在位置处于的一种初始状态。所述电动缸缸体117上还开设有排液孔E，所述排液孔E通过连接管道连接至汽车车轮制动器。

所述第一电动缸1a与第二电动缸1b内还设置有滚珠丝杆副，所述滚珠丝杆副包括由所述电机101驱动的滚丝螺母103、与所述活塞112联接的丝杆107以及钢球106。具体的，电机101与滚丝螺母103通过联轴器102联接。所述双回路电液自主制动系统还包括与所述电动缸缸体117连接的壳体108，电动缸缸体117与壳体108采用螺栓联接，紧固后密封圈111被压紧在接合面处起密封作用。滚珠丝杆副由一对轴承104支承在壳体108内。通过电机101带动滚丝螺母103的转动，使得丝杆107推动活塞112。

具体的，所述壳体108的内部为圆柱形中空结构，其内部包括相连通且直径依次增大的第一圆柱形空腔、第二圆柱形空腔以及第三圆柱形空腔，所述第一圆柱形空腔与第二圆柱形空腔之间设置有隔断面，所述隔断面上开设有供所述丝杆107穿过的通孔；通孔上设置有O型圈109。所述第二圆柱形空腔与所述第三圆柱形空腔之间形成轴肩，所述滚丝螺母103可转动地设置于所述第三圆柱内，且所述滚丝螺母103的一端通过一对轴承104固定在所述轴肩上；挡圈105用于轴承104轴向定位并限制滚丝螺母103的轴向移动。所述壳体108靠近所述活塞112的一端沿轴向向外延伸形成凸台，所述凸台与所述电动缸缸体117的开口密封配合并固定连接。

另外，所述第一电动缸1a与第二电动缸1b的电动缸缸体117上还固定设置有导向销110，所述丝杆107上开设有与所述导向销110配合的导向槽，所述复位件116处于预压状态时，所述导向槽靠近所述活塞112的一端与所述导向销110抵接。这里的预压状态与上文中的预压状态的意思相同。导向销110一端插入丝杆107的导向槽内，使得丝杆107只能沿轴向平动而不能绕轴向转动；通过螺栓114与丝杆107固定联接的活塞112位于电动缸缸体117内，在复位件116预压力作用下丝杆107导向槽靠近活塞112一端压靠在导向销110上，该限位使得皮碗113轴向位于补偿孔C和供液孔B之间。

在本实施例中，所述复位件116为弹簧，其一端与所述电动缸缸体117连接，另一端与所述活塞112连接。

所述制动控制器3还连接至汽车的其他电控系统。其他电控系统为如ADAS或ADS等能发出自主制动请求的电控系统。

所述双回路电液自主控制系统还包括与所述制动控制器3电连接的制动灯开关8与故障指示灯9。

两个制动回路与车轮的连接方式可以有多种。参照图1，作为其中一种方式，所述第一电动缸1a与汽车的两个前轮制动器连接，所述第二电动缸1b与汽车的两个后轮制动器连接，即形成H型回路。参照图2，作为第二种方式，所述第一电动缸1a与汽车的左前轮和右后轮的制动器连接，所述第二电动缸1b与汽车的右前轮和左后轮的制动器连接，即X型回路。这两种形式的回路均可达到本发明的目的。

本发明的工作原理是：在电机101的作用下，活塞112会受到一个向左的力，当皮碗113将补偿孔挡住后，第一腔体D内建立高压，第二腔体A内建立低压，通过排液孔E将油液排出对汽车进行制动。

在本发明中，所述制动控制器3根据接收到的来自其它电控系统的制动请求计算出各车轮的目标制动力，进一步计算出第一电动缸1a和第二电动缸1b各自电机101的目标转矩，然后分别向该两个电机发出转矩命令，从而对前、后车轮实施自主制动；或者当制动控制器3检测到系统出现一个制动回路失效时，可以通过对未失效制动回路的电机施加比系统正常工作时更大的目标转矩以实施失效防护制动。

下面对自主制动和失效防护制动的具体制动控制方法和工作过程进行说明。

自主制动模式下的制动控制方法和工作过程：

当系统无故障时工作于自主制动模式。

若制动控制器3检测到车辆的ADAS或ADS等其它电控系统有自主制动请求时，首先根据请求的制动减速度大小换算成制动力并分配给各车轮；进一步地，制动控制器3根据各车轮制动力计算出两个制动回路电机的目标转矩，并控制第一电动缸1a和第二电动缸1b的电机101输出转矩，驱动滚珠丝杆副推动活塞112运动；当随活塞112一同运动的皮碗113将补偿孔C完全覆盖住之后第一腔体D建立起压力，形成高压腔。该压力经排液孔E和制动管路传至左后制动器7、右后制动器6、右前制动器5或左前制动器4的轮缸，从而在各车轮制动器产生制动力矩，实现自主制动。

当其它电控系统请求终止制动时，制动控制器3令第一电动缸1a和第二电动缸1b的电机101停止工作，丝杆107停止施加轴向力于活塞112；活塞112和丝杆107在弹簧116作用下回到初始位置，滚丝螺母103、联轴器102以及电机101的转子在丝杆107驱动下旋转并且也回到初始位置；各制动器的轮缸经制动管路和排液孔E与第一腔体D连通、第一腔体D与储液罐115经补偿孔C连通，从而轮缸压力降低后各制动器制动解除。

失效防护制动模式下的制动控制方法和工作过程：

当一个制动回路出现故障时，系统工作于失效防护制动模式。

若制动控制器3检测到系统出现一个制动回路失效时，通过点亮故障指示灯9发出报警。一个制动回路失效的故障模式下，若接收到来自其它电控系统的制动请求，则首先根据请求的制动减速度大小换算成制动力并分配给未失效制动回路的各车轮，然后控制未失效制动回路的电机101输出转矩，从而实现失效防护制动。在确定失效防护制动模式下各车轮的目标制动力时，不应超出相应电机的最大转矩，或根据具体的实施例并参照相关法规要求确定。

失效防护制动模式下的制动解除与自主制动模式相同。

本发明的优点为：

1.本发明双回路电液自主制动系统免制动踏板等人力制动操纵装置，结构简单、成本低、布置方便；

2.本发明双回路电液自主制动系统由电机经传动装置直接驱动电动缸活塞，建压时间短、制动响应快；

3.本发明双回路电液自主制动系统因采用两个相互独立且互为冗余的电液自主制动回路，故制动系统的可靠性高、失效防护能力强。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双回路电液自主制动系统，包括电源(2)与制动控制器(3)，其特征在于，所述双回路电液自主制动系统还包括与所述制动控制器(3)电连接的第一电动缸(1a)与第二电动缸(1b)；

所述第一电动缸(1a)与第二电动缸(1b)的结构相同，均包括电动缸缸体(117)、滑动设置于所述电动缸缸体(117)内的活塞(112)、驱动所述活塞(112)滑动的电机(101)、以及与所述电动缸缸体(117)连接的储液罐(115)，所述电机(101)与所述制动控制器(3)电连接；

所述第一电动缸(1a)与设置于汽车上的第一车轮制动器组相连通形成第一制动回路，所述第二电动缸(1b)与设置于汽车上的第二车轮制动器组相连通形成第二制动回路。

2.根据权利要求1所述的双回路电液自主制动系统，其特征在于，所述活塞(112)与所述电动缸缸体(117)之间形成有第一腔体与第二腔体，所述活塞(112)与所述电动缸缸体(117)之间设置有复位件(116)；

所述电动缸缸体(117)上开设有：连通所述储液罐(115)与第一腔体的补偿孔、连通所述储液罐(115)与第二腔体的供液孔以及连通所述第一腔体与相应的车轮制动器组的排液孔；

所述活塞(112)上设置有皮碗(113)，所述复位件(116)处于预压状态下时，所述皮碗(113)位于所述补偿孔和供液孔之间。

3.根据权利要求2所述的双回路电液自主制动系统，其特征在于，所述第一电动缸(1a)与第二电动缸(1b)内还设置有滚珠丝杆副，所述滚珠丝杆副包括由所述电机(101)驱动的滚丝螺母(103)以及与所述活塞(112)联接的丝杆(107)。

4.根据权利要求3所述的双回路电液自主制动系统，其特征在于，所述双回路电液自主制动系统还包括与所述电动缸缸体(117)连接的壳体(108)，所述滚珠丝杆副设置于所述壳体(108)内；

所述壳体(108)的内部为圆柱形中空结构，其内部包括相连通且直径依次增大的第一圆柱形空腔、第二圆柱形空腔以及第三圆柱形空腔，所述第一圆柱形空腔与第二圆柱形空腔之间设置有隔断面，所述隔断面上开设有供所述丝杆(107)穿过的通孔；所述第二圆柱形空腔与所述第三圆柱形空腔之间形成轴肩，所述滚丝螺母(103)可转动地设置于所述第三圆柱内，且所述滚丝螺母(103)的一端通过轴承(104)固定在所述轴肩上；所述壳体(108)靠近所述第一活塞(112)的一端沿轴向向外延伸形成凸台，所述凸台与所述电动缸缸体(117)的开口密封配合并固定连接。

5.根据权利要求3所述的双回路电液自主制动系统，其特征在于，所述第一电动缸(1a)与第二电动缸(1b)的电动缸缸体(117)上还固定设置有导向销(110)，所述丝杆(107)上开设有与所述导向销(110)配合的导向槽，所述复位件(116)处于预压状态时，所述导向槽靠近所述活塞(112)的一端与所述导向销(110)抵接。

6.根据权利要求2所述的双回路电液自主制动系统，其特征在于，所述复位件(116)为弹簧，其一端与所述电动缸缸体(117)连接，另一端与所述活塞(112)连接。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的双回路电液自主制动系统，其特征在于，所述制动控制器(3)还连接至汽车的其他电控系统。

8.根据权利要求1-6任意一项所述的双回路电液自主制动系统，其特征在于，所述双回路电液自主控制系统还包括与所述制动控制器(3)电连接的制动灯开关(8)与故障指示灯(9)。

9.根据权利要求1-6任意一项所述的双回路电液自主制动系统，其特征在于，所述第一车轮制动器组包括右前制动器(5)与左前制动器(4)，所述第二车轮制动器组包括右后制动器(6)与左后制动器(7)；或所述第一车轮制动器组包括左前制动器(4)与右后制动器(6)，所述第二车轮制动器组包括左后制动器(7)与右前制动器(5)。

10.一种采用如权利要求1所述的双回路电液自主制动系统进行汽车制动的制动方法，其特征在于，包括以下制动模式：

自主制动模式：当系统无故障且所述制动控制器(3)检测到车辆的其他的电控系统有自主制动请求时，所述制动控制器(3)根据自主制动请求的制动减速度的大小计算出所述第一电动缸(1a)与第二电动缸(1b)的电机(101)的目标转矩，并控制所述电机(101)输出转矩，所述电机(101)推动所述活塞(112)，从而在各车轮制动器产生制动力矩，完成自主制动；

失效防护制动模式：当所述制动控制器(3)检测到其中一个制动回路出现故障时且其他电控系统出现自主制动请求时，所述制动控制器(3)根据制动请求的制动减速度大小计算出未失效的制动回路所需的制动力，并换算成所述电机(101)的目标转矩，然后控制所述电机(101)输出转矩，完成失效防护制动。