CN110667551A - 制动压力可矢量分配的分布式制动系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车辆制动控制系统技术领域，具体提供了制动压力可矢量分配的分布式制动系统及其控制方法，包括电源、制动控制器、制动主缸、主缸位移传感器、制动踏板、踏板位移传感器和电动助力装置，电动助力装置、所述主缸位移传感器、踏板位移传感器分别与制动控制器电连接。分布式复合制动系统还包括至少三个电动缸，至少三个电动缸分别与制动控制器电连接；制动主缸通过制动管路与至少三个电动缸联接；电动缸一一对应连接至汽车上的相同数量的车轮制动器，且每个电动缸与对应的一个车轮制动器形成一个制动回路。本发明的有益效果在于：控制灵活、制动响应快，制动压力控制精度高，使智能驾驶汽车在制动时运动平稳性好，可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及车辆制动控制系统技术领域，特别涉及一种制动压力可矢量分配的分布式制动系统及其控制方法。
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车轮制动器，从而实现制动并使车辆减速。其液压制动系统主要由制动踏板、真空助力器、制动人力缸、液压管路、后轮制动器和前轮制动器等组成。
从制动助力方式上看，目前汽车液压制动系统大多仍采用真空助力，仅少数汽车采用电动助力等其它形式的助力。由于电动汽车上没有发动机提供真空源，此类汽车采用真空助力时需要另设真空泵和真空罐，其带来的缺点是工作噪声大、制动压力响应慢、结构不紧凑。而对于智能汽车，由于自主紧急制动(AEB)、自适应巡航控制(ACC)等系统以及自动驾驶系统都要求在无驾驶员操纵制动踏板的情况下能够实施自主制动，而真空助力制动系统也不能满足该要求。
随着电动汽车在汽车市场的比例增加以及智能汽车系统的日益发展，电动助力已经有替代真空助力的趋势。传统真空助力制动系统的另一个缺点是难以满足高级驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶系统(ADS)等智能汽车系统所要求的自主制动(所谓“自主制动”，是指在未踩下制动踏板的情况下对部分或全部车轮所施加的制动)。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。为了提高制动的可靠性和行车安全性，汽车制动系统一般采用相互独立的多回路结构，以保证一个或多个回路发生故障而失效时其他正常回路仍能继续起制动作用。因此，专为ADS开发的自主制动系统不仅应考虑尽可能沿用传统的车轮制动器，还应考虑采用多回路冗余结构。而与传统的双回路制动系统相比，四轮独立制动的分布式制动系统相当于“四回路”系统，进一步提高了系统的可靠性。大多行车制动工况，两前车轮、两后车轮分别要求制动压力一致，为了实现这一功能会额外增加控制难度，效果也大多不甚理想。对于如何设计出具有结构紧凑、系统可靠性高、轴压力均衡、成本较低、具有失效防护的制动系统是机动车辆自动驾驶系统亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的问题，提供一种具有失效防护功能、轴压力均衡、安全性能更高的带电动助力的具有轴压力均衡的多种工作模式分布式自主制动系统。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是，包括电源、制动控制器、制动主缸、主缸位移传感器、制动踏板、踏板位移传感器和电动助力装置，其特征在于：
电动助力装置、所述主缸位移传感器、所述踏板位移传感器分别与所述制动控制器电连接；
所述分布式复合制动系统还包括至少三个电动缸，所述至少三个电动缸分别与所述制动控制器电连接；所述制动主缸通过制动管路与所述至少三个电动缸联接；所述电动缸一一对应连接至汽车上的相同数量的车轮制动器，且每个所述电动缸与对应的一个车轮制动器形成一个制动回路；
同一轴两端的两个车轮制动器之间通过制动管路连通，所述制动管路上设置有电磁阀，所述电磁阀与所述制动控制器电连接；
车辆的车轮电连接有车轮速度传感器，所述车轮速度传感器与所述制动控制器电连接。
进一步地，所述电动缸包括电动缸壳体，电动缸缸体和电动缸电机。电动缸缸体与所述电动缸壳体固定联接，所述电动缸电机固定在所述电动缸壳体上，并与设置在所述电动缸壳体内的滚珠丝杆副联接。所述滚珠丝杆副包括由所述电机驱动的滚丝螺母及与所述滚丝螺母配合的丝杆，所述丝杆与设置在所述电动缸缸体内的活塞固定联接。所述活塞与所述电动缸缸体的内壁之间设置有复位件，所述电动缸缸体开设有电动缸供液孔和电动缸排液孔。所述活塞上安装有皮碗，当所述复位件处于预压状态时，所述皮碗轴向位于所述电动缸排液孔和所述电动缸供液孔之间。
进一步地，所述电动缸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空腔内，且所述滚丝螺母的一端通过轴承固定在所述轴肩上。所述电动缸壳体靠近所述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联接。
进一步地，所述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。
进一步地，所述电动助力装置包括端盖、壳体和电机。所述端盖内设有踏板推杆，所述踏板推杆设有的齿条与第一传感器齿轮啮合，所述踏板位移传感器用于检测所述第一传感器齿轮的转动，所述踏板推杆通过联接装置与所述制动踏板联接，所述联接装置包括圆锥弹簧；所述壳体内部设有挤压装置并且所述壳体与所述制动主缸固定联接，所述挤压装置包括顶杆、反应盘、小推杆和安装于滚珠丝杠中的托盘。所述顶杆、反应盘和所述小推杆均设置在所述托盘内，所述小推杆通过第一螺母与所述踏板推杆联接，所述托盘与所述壳体之间设有第一弹簧；所述电机，其与设置在所述壳体内的小齿轮固定联接，所述小齿轮通过双联齿轮与大齿轮形成二级传动，所述大齿轮通过键与丝母联接，所述丝母安装于所述滚珠丝杠上。
所述主缸位移传感器用于检测与所述大齿轮啮合的第二传感器齿轮。
进一步地，所述滚珠丝杠沿轴向开设有通孔，所述托盘具有活动穿入所述滚珠丝杆的通孔中的滑套部，所述滑套部中开设有穿孔，所述小推杆一端活动配合穿过所述穿孔与所述踏板推杆联接，另一端与所述反应盘联接。
进一步地，所述制动控制器还联接至汽车的其他电控系统。
进一步地，所述托盘在远离所述滑套部的另一端开设有直径大于所述穿孔的圆孔，所述反应盘活动设置在所述圆孔中，所述小推杆的直径小于所述踏板推杆且所述踏板推杆与所述滑套部之间设有间隔。
进一步地，所述电动缸为四个，包括第一电动缸、第二电动缸、第三电动缸以及第四电动缸，所述车轮制动器包括右后车轮制动器、左后车轮制动器、右前车轮制动器和左前车轮制动器；所述电磁阀包括设置于所述左前制动器与所述右前制动器之间的制动管路上的前电磁阀，以及设置于所述右后制动器与所述左后制动器之间的制动管路上的后电磁阀；所述前电磁阀与所述后电磁阀均为常开式电磁阀；所述第一电动缸和右后车轮制动器、所述第二电动缸和左后车轮制动器、所述第三电动缸和右前车轮制动器、所述第四电动缸和左前车轮制动器均分别通过制动管路连接。四个制动回路互相独立且互为冗余，实现对相应车轮的合理的制动力分配，当一个或多个制动回路出现故障时，其他未出现故障的制动回路可对车轮进行制动。
进一步地，所述制动控制器还与车辆的其它电控系统相连，用于接收其它电控系统的制动请求。
本发明包括自主制动模式、助力制动模式、失效防护制动模式、失效备份人力制动模式及AEB或ACC制动压力调节控制方法；
自主制动模式，当制动控制器检测到车辆的其它电控系统有制动请求时，则选择自主制动模式，自主制动模式主要是制动控制器控制电动缸对4回路实施自主制动；且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。
助力制动模式，当驾驶员踩下制动踏板时，踏板力经踏板臂放大后推动踏板推杆向前移动，制动控制器根据踏板位移传感器测得的数据，以及主缸位移传感器反馈的数据，通过事先测得的PV特性曲线，将其换算为电机的目标转矩和目标电流，来驱动电机工作，并带动电动助力装置的传动装置工作，与踏板推杆一起推动制动主缸产生制动压力，实现助力制动；若电动助力装置的电控部分失效，本发明仍可实现助力制动；助力制动通过4个电动缸来实现，踏板位移传感器检测到踏板位移，根据事先设定的助力比计算出各电动缸电动机之目标电流，并驱动该电动机工作，工作过程同自主制动的过程，实现助力制动；且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。
失效防护制动模式，当制动回路出现故障时，系统工作于失效防护制动模式；制动控制器检测到系统出现一个或多个制动回路失效时，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；制动控制器根据踏板位移传感器信号或来自其它电控系统的制动请求首先计算目标制动力，将其分配给未失效制动回路的各车轮制动器，再控制未失效制动回路的电动缸输出转矩，实现失效防护制动。且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。
失效备份人力制动模式，当制动控制器和电源发生故障线控制动回路失效时，仍可通过人力制动保证一定的制动能力。驾驶员踩下制动踏板后，通过踏板推杆、小推杆、反应盘、顶杆作用力于制动主缸上产生制动压力，以实施人力备份制动。且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。
AEB或ACC制动压力调节控制方法：在助力制动模式、自主制动模式、失效防护制动模式中任一模式下，当制动控制器接收到AEB或ACC信号时，进入制动压力调节模式以对各车轮制动器的压力进行调节；所述压力调节包括增压、保压和减压3种工作状态，进入何种工作状态由AEB或ACC控制器决定；当所述制动控制器接收到AEB或ACC控制器的减压请求时，令相应电机减小扭矩输出；必要时，可以令所述电机产生反向扭矩；当所述制动控制器接收到保压请求时，保持相应电机的目标电流不变，使对应车轮制动器中的制动压力保持不变，即处于保压状态；当需要增大某车轮制动器的压力时，加大对应所述电机的工作电流，以实施车轮制动器增压控制。且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。
进一步地，所述线控制动回路指所述电动缸通过电线、信号线及制动管路与所述制动控制器和车轮制动器相连接形成的回路。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1.本发明制动压力可矢量分配的分布式制动系统及其控制方法既具有线控制动系统所具有的控制灵活、制动响应快、制动压力动态特性好的优点，又具有人力制动系统的高可靠性；
2.本发明制动压力可矢量分配的分布式制动系统及其控制方法无需另设专门的线控制动失效备份装置，即使电机失效，驾驶员仍可通过对制动踏板的操作完成人力备份制动；
3.本发明与其它电动助力系统相比，本发明分布式复合制动系统无需通过复杂的助力控制算法即可获得良好的制动踏板力感觉；
4.本发明的四个制动回路相互独立又互为冗余，故制动的可靠性高、失效防护性强；一方面，制动压力建立时间短使得制动距离缩短，另一方面，四轮制动压力独立控制以及良好的制动压力初始响应和动态响应特性，可以大幅提高极限工况下的AEB或ACC性能，满足智能驾驶汽车控制要求；
5.本发明因采用两个相互独立的电磁阀，可通过电磁阀的通断控制同一轴上的制动器的制动压力的均衡与否，故制动系统的可靠性高、制动过程更加稳定；
6.本发明的所有车轮制动力可以独立控制和调节，车轮的制动力控制灵活，控制压力精度高。
附图说明
图1为本发明中X型回路的原理示意图；
图2为本发明中H型回路的原理示意图；
图3为本发明中电动缸的结构示意图；
图4为本发明中电动助力装置的结构示意图；
图5为本发明中AEB系统工作过程示意图；
图6为本发明中AEB工作过程流程图。
图中各部件标号为：1-制动踏板；2-支撑销；3-电动助力装置；4-主缸位移传感器；5-储液罐；6-制动主缸；7-踏板位移传感器；8a-第一电动缸；8b-第二电动缸；8c-第三电动缸；8d-第四电动缸；9-电源；10-制动控制器；11-右后车轮制动器；12-左后车轮制动器；13-右前车轮制动器；14-左前车轮制动器；15a-前电磁阀；15b-后电磁阀；16a-右后车轮速度传感器；16b-左后车轮速度传感器；
301-第一弹簧；302-顶杆；303-托盘；304-小推杆；305-第一螺母；306-第二传感器齿轮；307-大齿轮；308-键；309-滚珠丝杠；310-端盖；311-第一传感器齿轮；312-圆锥弹簧；313-踏板推杆；314-第二锁紧螺母；315-第二螺母；316-球头；317-U型铰链；318-第一锁紧螺母；319-盖板；320-丝母；321-第一轴承；322-轴套；323-卡簧；324-第二轴承；325-双联齿轮；326-小齿轮；327-电机；328-反应盘；329-壳体；330-第三轴承；331-轴；332-滑套部；
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具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明的制动压力可矢量分配的分布式制动系统及其控制方法，包括制动踏板1、支撑销2、电动助力装置3、主缸位移传感器4、储液罐5、制动主缸6、踏板位移传感器7、第一电动缸8a、第二电动缸8b、第三电动缸8c、第四电动缸8d、电源9、制动控制器10、右后车轮制动器11、左后车轮制动器12、右前车轮制动器13、左前车轮制动器14以及信号线、电源线及制动管路。还包括与电动缸连接的车轮制动器以及设置于车轮制动器之间的制动管路上的电磁阀。
电动助力装置3与电动缸的连接方式有多种。参照图1，作为其中一种方式，电动助力装置3其中一回路与汽车的右前车轮制动器13和左后车轮制动器12所联接的电动缸连接，电动助力装置3的另一回路与汽车的左前车轮制动器14和右后车轮制动器11所联接的电动缸连接，即X型回路。参照图2，作为第二种方式，电动助力装置3其中一回路与汽车的两个前轮制动器所联接的电动缸连接，电动助力装置的另一回路与汽车的两个后轮制动器所联接的电动缸连接，即形成H型回路。这两种形式的回路均可达到本发明的目的。
电动缸一一对应连接至汽车上的相同数量的车轮制动器，且每个电动缸与对应的一个车轮制动器形成一个制动回路；本发明中电动缸的个数与相应的车轮制动器的个数是一一对应，如三个车轮制动器则有相应的三个电动缸，这种情况为类似于三轮车这种形式；四个车轮制动器则有相应的四个电动缸，或者六轮车对于六个电动缸等。在本实施例中，以四个车轮制动器对应四个电动缸的形式。
制动踏板1通过支承销2与电动助力装置3联接；如图1所示第二电动缸8b、第一电动缸8a、第四电动缸8d和第三电动缸8c分别与左后车轮制动器12、右后车轮制动器11、左前车轮制动器14和右前车轮制动器13通过制动管路联接。主缸位移传感器4用来测量主缸的位移，踏板位移传感器7用来测量踏板的位移，它们通过信号线与制动控制器10联接。制动控制器10通过电源线与电动缸电机联接，制动控制器10通过制动管路与电源9联接。制动控制器10还通过信号线与图1或图2中所示的右后车轮速度传感器16a与左后车轮速度传感器16b以及其它电控系统联接。在本实施例中，共设置了两个车轮速度传感器，分别位于左后车轮与右后车轮，于其他实施例中，可以将两个车轮速度传感器设置在左前车轮与右前车轮，还可以设置四个车轮速度传感器，分别位于左后车轮、右后车轮、左前车轮以及右前车轮，以及将两个车轮速度传感器分别设置于左前车轮与右后车轮或者右前车轮与左后车轮等，都应在本发明的保护范围之内。
同一轴两端的两个车轮制动器之间通过制动管路连通，该制动管路上设置有电磁阀，且电磁阀与所述制动控制器10电连接。第一电动缸8a与右后制动器11之间的制动管路上以及第二电动缸8b与左后制动器12之间的制动管路上连接有后电磁阀10b，第三电动缸8c与左前制动器14之间的制动管路上以及第四电动缸8d与右前制动器13之间的制动管路上连接有前电磁阀15a。前电磁阀15a及后电磁阀15b均与所述制动控制器10电连接。参照图1或图2所示，通过对前电磁阀15a及后电磁阀15b的开启和关闭，可以实现对相应车轮制动器及与其连接管道内液压的平衡调节。
如图3所示的电动缸结构图中，包括电动缸电机801、联轴器802、滚丝螺母803、丝杆807、钢球806、轴承804、挡圈805、电动缸壳体808、O形圈809、导向销810、密封圈811、活塞812、螺栓814、电动缸缸体817、复位件816、皮碗813。
电动缸壳体808的内部为圆柱形中空结构，包括内径依次增大的第一圆柱面、第二圆柱面和第三圆柱面。第一圆柱面与第二圆柱面之间的内壁沿径向向内延伸形成带中心孔的隔断，第三圆柱面紧邻第二圆柱面处形成轴肩，挡圈805安装在所述第三圆柱面上。电动缸壳体808靠近活塞812的一端沿轴向向外延伸形成凸台；电动缸缸体817的缸壁沿径向分别开有电动缸供液孔B和电动缸排液孔E。
电动缸电机801与滚丝螺母803通过联轴器802联接。由滚丝螺母803、丝杆807和钢球806构成的滚珠丝杆副由一对轴承804支承在电动缸壳体808内。电动缸缸体817与电动缸壳体808联接，紧固后密封圈811被压紧在接合面处起密封作用。固定在电动缸壳体808孔中的导向销810一端插入丝杆807的导向槽内，丝杆807只能沿轴向平动而不能绕轴向转动。通过螺栓814与丝杆807固定联接的活塞812位于电动缸缸体817内，在复位件816预压力作用下丝杆807导向槽靠近活塞812一端压靠在导向销810上，该限位使安装在活塞812外圆中部环槽中的皮碗813轴向位于电动缸排液孔E和电动缸供液孔B之间。复位件816所在的电动缸工作腔为电动缸高压腔D，而活塞812的另一侧电动缸工作腔为电动缸低压腔A。未踩下踏板时，电动缸供液孔B连通电动缸低压腔A与制动主缸6。电动缸排液孔E通过制动管路将电动缸高压腔D与车轮制动器连通，挡圈805用于轴承804轴向定位并限制滚丝螺母803的轴向移动，O形圈安装在电动缸壳体808隔断处的内环槽中起密封作用。于本实施例中复位件816为回位弹簧，于其他实施例中复位件816为弹片等其它具有回位力的弹性元件。
如图4所示的电动助力装置3，其设有U型铰链317，铰链317一端通过支撑销2与制动踏板1联接，另一端通过第一锁紧螺母318与盖板319联接。盖板319与第二螺母315通过球头316联接，第二螺母315通过第二紧锁螺母314固定在踏板推杆313上。另有圆锥弹簧312一端安装于端盖310上，另一端安装于第二螺母315上。端盖310内设有第一传感器齿轮311，第一传感器齿轮311与踏板推杆313上的齿条啮合。当踏板推杆313移动时，第一传感器齿轮311转动，踏板位移传感器7通过霍尔效应测量第一传感器齿轮311的转动，测量踏板行程。上述一系列装置用以将人力转化为制动推力传导至电动助力装置3中。
电动助力装置3中设有中心开孔的滚珠丝杠309，滚珠丝杠309一端顶向托盘303，托盘303直径较大一端装有反应盘328，直径较小一端安装于滚珠丝杠309孔内。小推杆304一端安装于托盘303直径较小一端内通过第一螺母305与踏板推杆313联接并在滚珠丝杠309孔中活动，另一端顶向反应盘328，该套推杆机构用来传递踏板力和电动助力推力。托盘303与壳体329之间设有第一弹簧301。
制动控制器10将电信号传导至电机327，电机327和小齿轮326固连，通过双联齿轮325和大齿轮307形成一个二级传动。大齿轮307通过键308与丝母320联接，丝母320被第一轴承321和第三轴承330固定在壳体329和端盖310之间。电机的转矩通过该传动装置传动到滚珠丝杠309上，滚珠丝杠309对托盘303施力并推动反应盘328。
反应盘328与顶杆302联接，当反应盘328受到小推杆304和托盘303传导的推力时，推动顶杆302对制动主缸6施压产生制动效果。
第二传感器齿轮306与大齿轮307配合，滚珠丝杠309的直线运动通过丝母320、大齿轮307的转动传递给第二传感器齿轮306，主缸位移传感器4通过霍尔效应测量第二传感器齿轮306的转动，通过换算测量出丝杠行程。
本发明中轴压力均衡功能实现的电磁阀的工作原理是：在电动缸电机801的作用下，活塞812会受到一个向左的力，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。
且电动缸电机801的正反转输出一个压力波动，使得制动管路内的油液压力会出现相对的高压与低压，即电动缸电机801正转时，制动管路内形成高压油液，而电动缸电机801反转时，制动管路内形成低压油液。在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡；某些特定情况不需要维持该液压平衡时，例如转弯等状态下则制动控制器10接收到电信号并控制电磁阀关闭，则同一轴两端的两个车轮制动器之间的制动管路断开，两个车轮制动器内的液压不再维持平衡。
若某一个制动回路发生故障时，则与其连接的相应的制动管路上的电磁阀接收到制动控制器10的电信号使电磁阀断电则电磁阀油路关闭，如此与该电磁阀连接的正常制动回路仍可以继续参与制动而不受影响。
电动助力装置3在回路中能够实现自主制动模式、助力制动模式和具有失效备份人力制动的功能。而电动缸在回路中主要是实现自主制动和失效防护制动的模式。该混合制动系统能够实现自主制动模式，助力制动模式、失效防护制动模式、失效备份人力制动模式及AEB或ACC制动压力调节控制方法。下面对各功能进行详细说明。
1、自主制动模式
当制动控制器10检测到车辆的其它电控系统有制动请求时，则选择自主制动模式，自主制动模式主要是制动控制器10控制电动缸对4回路实施自主制动。
该模式下，制动控制器10根据电控系统请求的制动力矩控制电动缸电机801输出转矩，驱动滚珠丝杆副推动活塞812运动；高压腔D建立起压力，该压力经电动缸排液孔E和制动管路传至车轮制动器，车轮产生制动力矩，实现自主制动。且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。
2、助力制动模式
当驾驶员踩下制动踏板1时，踏板力经踏板臂放大后推动踏板推杆313向前移动，制动控制器10根据踏板位移传感器7测得的数据，以及主缸位移传感器4反馈的数据，通过事先测得的PV特性曲线，将其换算为电机327的目标转矩和目标电流，来驱动电机327工作，并带动电动助力装置3的传动装置工作，与踏板推杆313一起推动制动主缸6产生制动压力，该压力经制动管路传至电动缸的第二腔体A，推动活塞812向左移动，开始挤压第一腔体D的制动液，让其从排液孔E输出制动压力，实现助力制动。
若电动助力装置3的电控部分失效，本发明仍可实现助力制动。助力制动通过4个电动缸来实现，踏板位移传感器7检测到踏板位移，根据事先设定的助力比计算出各电动缸电动机之目标电流，并驱动该电动机工作，工作过程同自主制动的过程，实现助力制动。且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。
3、失效防护制动模式
当制动回路出现故障时，系统工作于失效防护制动模式。
制动控制器10检测到系统出现一个或多个制动回路失效时，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；此时，制动控制器10根据踏板位移传感器7信号或来自其它电控系统的制动请求首先计算目标制动力，将其分配给未失效制动回路的各车轮制动器，再控制未失效制动回路的电动缸输出转矩，实现失效防护制动。且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。
4、失效备份人力制动模式
当制动控制器10和电源9发生故障线控制动回路失效时，仍可通过人力制动保证一定的制动能力。驾驶员踩下制动踏板1后，通过踏板推杆313、小推杆304、反应盘328、顶杆302作用力于制动主缸6上产生制动压力，推动活塞812向左移动，开始挤压第且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。一腔体D的制动液，让其从排液孔E输出制动压力，实施人力备份制动。
5、AEB(Autonomous Emergency Braking自动制动系统)或ACC(Adaptive CruiseControl自适应巡航控制)制动压力调节控制方法
在助力制动、自主制动和失效防护制动三种工作模式下，当制动控制器10接收到AEB或ACC信号时，进入制动压力调节模式以对各车轮制动器压力进行调节。车轮制动器压力调节包括增压、保压和减压3种工作状态，进入何种工作状态由AEB或ACC控制器决定。即本制动压力调节模式与本发明中助力制动、自主制动和失效防护制动三种工作模式共同作用，实现对各个车轮制动器以及车轮的控制与制动。
当制动控制器10接收到AEB或ACC控制器对某轮缸的减压请求时，令对应的电动缸电机801减小扭矩输出；必要时，可以令该电动缸电机801产生反向扭矩，以迅速减小轮缸压力；当制动控制器10接收到保压请求时，保持相应电动缸电机801的目标电流不变，使对应车轮制动器中的制动压力保持不变，即处于保压状态；当需要增大某车轮制动器压力时，加大对应电动缸电机801的工作电流，以实施车轮制动器增压控制。且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。
其中AEB或ACC制动压力调节模式的工作原理如下：
如图6所示，AEB系统工作时，车辆的感知模块(摄像头、雷达等)不断探测到前方的行人、自行车或车辆距离，一旦检测到前方有碰撞危险整车控制器VCU发出制动压力需求信号，本发明中分布式制动系统的制动控制器10接收到制动需求后计算出电动缸输出目标压力及响应时间，驱动电动缸电机801输出相应的制动压力，实现降低自车的车速，避免碰撞或降低碰撞危害，从而提升车辆主动安全性能。如图5所示，t0时刻锁定正在追踪的物体，t1时刻为了防止碰撞驾驶员有必要硬制动，则视觉和听觉碰撞预警产生预制动，电动缸会输出较小的制动压力使其自车车速降低一些，t2时刻之前若驾驶员没有采取制动或避让措施则触觉预警(间歇制动)，t3时刻碰撞已经不可避免，则电动缸就会及时响应，输出一定的制动压力，实现紧急制动功能，将碰撞伤害尽可能降低甚至完全避免碰撞，t4时刻未发生碰撞或车辆完全刹停，电动缸停止驱动，制动压力解除。t0至t4之间AEB系统工作中，t1至t2之间产生提示音与警告灯，t2至t3之间电动缸电机801扭矩限制，t3至t4之间电动缸会输出制动压力至车轮制动器。
如图6所示，ACC系统工作时，车辆的感知模块(摄像头、雷达等)不断探测到前方的行人、自行车或车辆距离，当ACC系统发出实施减速控制的情况下时，分布式制动系统中的制动控制器10接收到制动需求后控制电动缸输出相应的压力，实现自车制动减速，进而可以自行控制自车速度和加速度，辅助实现ACC功能驾驶。本实施例中，右后车轮速度传感器16a与左后车轮速度传感器16b分别与相对应的车轮电连接并均与制动控制器10电连接，用以测量车轮速度。其中，图6中的VCU为Vehicle control unit，车辆控制单元；ECU为Electronic Control Unit，电子控制单元；HMI为Human Machine Interface，人机接口。
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)
1.一种制动压力可矢量分配的分布式制动系统，包括电源(9)、制动控制器(10)、制动主缸(6)、主缸位移传感器(4)、制动踏板(1)、踏板位移传感器(7)和电动助力装置(3)，其特征在于：
电动助力装置(3)、所述主缸位移传感器(4)、所述踏板位移传感器(7)分别与所述制动控制器(10)电连接；
所述分布式复合制动系统还包括至少三个电动缸，所述至少三个电动缸分别与所述制动控制器电连接；所述制动主缸通过制动管路与所述至少三个电动缸联接；所述电动缸一一对应连接至汽车上的相同数量的车轮制动器，且每个所述电动缸与对应的一个车轮制动器形成一个制动回路；
同一轴两端的两个车轮制动器之间通过制动管路连通，所述制动管路上设置有电磁阀，所述电磁阀与所述制动控制器(10)电连接；
车辆的车轮电连接有车轮速度传感器，所述车轮速度传感器与所述制动控制器(10)电连接。
2.根据权利要求1所述的制动压力可矢量分配的分布式制动系统，其特征在于：所述电动缸为四个，包括第一电动缸(8a)、第二电动缸(8b)、第三电动缸(8c)以及第四电动缸(8d)，所述车轮制动器包括右后车轮制动器(11)、左后车轮制动器(12)、右前车轮制动器(13)和左前车轮制动器(14)；所述电磁阀包括设置于所述左前制动器(14)与所述右前制动器(13)之间的制动管路上的前电磁阀(15a)，以及设置于所述右后制动器(11)与所述左后制动器(12)之间的制动管路上的后电磁阀(15b)；
所述第一电动缸(8a)和右后车轮制动器(11)、所述第二电动缸(8b)和左后车轮制动器(12)、所述第三电动缸(8c)和右前车轮制动器(13)、所述第四电动缸(8d)和左前车轮制动器(14)均分别通过制动管路连接。
3.根据权利要求1所述的制动压力可矢量分配的分布式制动系统，其特征在于，所述电动缸包括：
电动缸壳体(808)；电动缸缸体(817)，其与所述电动缸壳体(808)固定联接；电动缸电机(801)，其固定在所述电动缸壳体(808)上，并与设置在所述电动缸壳体(808)内的滚珠丝杆副联接，所述滚珠丝杆副包括由所述电动缸电机(801)驱动的滚丝螺母(803)及与所述滚丝螺母(803)配合的丝杆(807)；所述丝杆(807)与设置在所述电动缸缸体(817)内的活塞(812)固定联接，所述活塞(812)与所述电动缸缸体(817)的内壁之间设置有复位件(816)，所述电动缸缸体(817)开设有电动缸供液孔(B)和电动缸排液孔(E)；
所述活塞(812)上安装有皮碗(813)，当所述复位件(816)处于预压状态时，所述皮碗(813)轴向位于所述电动缸供液孔(B)和所述电动缸排液孔(E)之间。
4.根据权利要求3所述的制动压力可矢量分配的分布式制动系统，其特征在于：所述电动缸壳体(808)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(807)穿过的通孔；所述第二圆柱形空腔与第三圆柱形空腔之间形成轴肩，所述滚丝螺母(803)可转动地设置于所述第三圆柱空腔内，且所述滚丝螺母(803)的一端通过轴承(804)固定在所述轴肩上；所述电动缸壳体(808)靠近所述活塞(812)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(817)的开口密封配合并固定联接。
5.根据权利要求3所述的制动压力可矢量分配的分布式制动系统，其特征在于：所述电动缸缸体(817)上还固定设置有导向销(810)，所述丝杆(807)上开设有与所述导向销(810)配合的导向槽，所述复位件(816)处于预压状态时，所述导向槽靠近所述活塞(812)的一端与所述导向销(810)抵接。
6.根据权利要求1所述的制动压力可矢量分配的分布式制动系统，其特征在于，所述电动助力装置(3)包括：
端盖(310)，所述端盖(310)内设有踏板推杆(313)，所述踏板推杆(313)设有的齿条与第一传感器齿轮(311)啮合，所述踏板位移传感器(7)用于检测所述第一传感器齿轮(311)的转动，所述踏板推杆(313)通过联接装置与所述制动踏板(1)联接；
壳体(329)，所述壳体(329)内部设有挤压装置并且所述壳体(329)与所述制动主缸(6)固定联接，所述挤压装置包括顶杆(302)、反应盘(328)、小推杆(304)和安装于滚珠丝杠(309)中的托盘(303)，所述顶杆(302)、反应盘(328)和所述小推杆(304)均设置在所述托盘(303)内，所述小推杆(304)通过第一螺母(305)与所述踏板推杆(313)联接；所述托盘(303)与所述壳体(329)之间设有第一弹簧(301)；
电机(327)，其与设置在所述壳体(329)内的小齿轮(326)固定联接，所述小齿轮(326)通过双联齿轮(325)与大齿轮(307)形成二级传动，所述大齿轮(307)通过键(308)与丝母(320)联接，所述丝母(320)安装于所述滚珠丝杠(309)上；
所述主缸位移传感器(4)用于检测与所述大齿轮(307)啮合的第二传感器齿轮(306)。
7.根据权利要求6所述的制动压力可矢量分配的分布式制动系统，其特征在于：所述滚珠丝杠(309)沿轴向开设有通孔，所述托盘(303)具有活动穿入所述滚珠丝杆(309)的通孔中的滑套部(332)，所述滑套部(332)中开设有穿孔，所述小推杆(304)一端活动配合穿过所述穿孔与所述踏板推杆(313)联接，另一端与所述反应盘(328)联接。
8.根据权利要求7所述的制动压力可矢量分配的分布式制动系统，其特征在于：所述托盘(303)在远离所述滑套部(332)的另一端开设有直径大于所述穿孔的圆孔，所述反应盘(328)活动设置在所述圆孔中；所述小推杆(304)的直径小于所述踏板推杆(313)且所述踏板推杆(313)与所述滑套部(332)之间设有间隔。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的制动压力可矢量分配的分布式制动系统，其特征在于：所述制动控制器(10)还与车辆的其它电控系统相连，用于接收其它电控系统的制动请求。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的制动压力可矢量分配的分布式制动系统的控制方法，其特征在于，包括以下几种制动模式及控制方法：
自主制动模式：当制动控制器(10)检测到制动请求时，制动控制器(10)控制所述电动缸产生制动压力并通过制动管路传至相应车轮制动器，实现自主制动；
助力制动模式：当驾驶员踩下制动踏板(1)时，所述制动控制器(10)根据踏板位移传感器(7)测得的数据，以及主缸位移传感器(4)反馈的数据，来驱动电动助力装置(3)工作，推动制动主缸(6)产生制动压力，该压力经制动管路传至电动缸与相应车轮制动器，实现助力制动；
若所述电动助力装置(3)的电控部分失效，助力制动通过所述电动缸来实现，所述踏板位移传感器(7)检测到踏板位移，所述制动控制器(10)驱动相应电动缸工作，实现助力制动；
失效防护制动模式：所述制动控制器(10)检测到系统出现一个或多个制动回路失效时，通过控制未失效制动回路的电动缸实施失效防护制动；制动控制器(10)根据踏板位移传感器(7)信号或来自其它电控系统的制动请求首先计算目标制动力，将其分配给未失效制动回路的各车轮制动器，再控制未失效制动回路的电动缸输出转矩，实现失效防护制动；
失效备份人力制动模式：当所述制动控制器(10)和电源(9)发生故障线控制动回路失效时，仍可通过人力制动保证一定的制动能力；驾驶员踩下所述制动踏板(1)后，踏板力作用于所述制动主缸(6)上产生制动压力，输出制动压力经制动管路至相应车轮制动器，实施人力备份制动；
AEB或ACC制动压力调节控制方法：在自主制动模式、助力制动模式、失效防护制动模式中的任一模式下，当制动控制器(10)接收到AEB或ACC信号时，进入制动压力调节模式以对各车轮制动器的压力进行调节；所述压力调节包括增压、保压和减压3种工作状态，进入何种工作状态由AEB或ACC控制器决定；当所述制动控制器(10)接收到AEB或ACC控制器的减压请求时，令相应电动缸减小压力输出；当所述制动控制器(10)接收到保压请求时，保持相应电动缸的输出压力不变，使对应车轮制动器中的制动压力保持不变，即处于保压状态；当需要增大某车轮制动器压力时，加大对应所述电动缸的输出压力，以实施车轮制动器增压控制。
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