CN111278690B - 在缺陷的车辆制动情况下的系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于制动车辆的系统和方法。在一个示例中，制动系统包括摩擦制动系统、再生制动系统和电子处理器。电子处理器通信地耦合到摩擦制动系统和再生制动系统。电子处理器被配置为接收驾驶员制动请求并确定制动故障状态。制动故障状态指示制动故障。响应于确定制动故障状态，电子处理器基于驾驶员制动请求施加制动力。制动力包括由摩擦制动系统生成的摩擦制动力和由再生制动系统生成的再生制动力。

Description

在缺陷的车辆制动情况下的系统和方法

技术领域

车辆包括制动系统，以便使车辆减速和停止。许多车辆利用摩擦制动系统（例如液压系统，其将制动垫压向转子），以提供机械或摩擦制动力来降低车辆的速度。这样的系统可以包括制动助力器。制动助力器提供附加的制动动力，其典型地与驾驶员施加在制动踏板上的力的量成比例。

附图说明

附图与下面的详细描述一起被并入说明书中并形成说明书的一部分，并且用于进一步说明包括所要求保护的主题的概念的实施例，并且解释那些实施例的各种原理和优点，在附图中，同样的参考标号贯穿单独的视图而指代相同或功能上相似的元件。

图1是根据一些实施例的用于车辆的制动系统的框图。

图2是根据一些实施例的操作图1的制动系统的方法的流程图。

图3是图示根据一些实施例的总制动力的框图，所述总制动力根据图2的方法施加到图1的制动系统的车轮。

图4A是图示根据一些实施例的图1的制动系统的无制动故障状态的框图。

图4B是图出根据一些实施例的图1的制动系统的制动故障状态的框图。

图4C是图示根据一些实施例的图1的制动系统的制动故障状态的框图。

图4D是图示根据一些实施例的图1的制动系统的制动故障状态的框图。

在附图中，装置和方法组件已在适当的地方由常规符号表示，附图仅示出了与理解实施例相关的那些具体细节，以免以对受益于本文描述的本领域普通技术人员而言将容易清楚的细节使本公开模糊。

具体实施方式

在制动系统故障期间，车辆的制动系统可能需要额外的制动力，以便在一定距离内使车辆停止。例如，当制动助力器失效时，可能需要来自驾驶员的附加的制动力以便补偿缺少的制动力。较少的制动力可能增加车辆的停止距离。一些车辆（例如电动和混合动力车辆）包括再生制动系统。附加的制动力可以来源自再生制动系统，以便补偿由于制动助力器故障而损失的制动力。

本文呈现的一个实施例包括制动系统。所述制动系统包括摩擦制动系统、再生制动系统和电子处理器。电子处理器通信地耦合到摩擦制动系统和再生制动系统。电子处理器被配置为接收驾驶员制动请求并确定制动故障状态。所述制动故障状态指示制动故障。响应于确定所述制动故障状态，电子处理器基于驾驶员制动请求施加制动力。制动力包括由摩擦制动系统生成的摩擦制动力和由再生制动系统生成的再生制动力。

另一个实施例提供了一种用于制动车辆的方法。所述方法包括：接收驾驶员制动请求，所述驾驶员制动请求包括机械制动力；以及确定制动故障状态，所述制动故障状态指示制动故障。所述方法进一步包括：响应于确定所述制动故障状态，基于所述驾驶员制动请求施加制动力。制动力包括由摩擦制动系统生成的液压制动力和由再生制动系统生成的再生制动力。

在详细解释任何实施例之前，要理解，本文呈现的示例在其应用方面不限于在以下描述中阐述的或在以下附图中图示的组件的构造和布置细节。实施例可以以各种方式来实践或施行。

还应当注意，多个基于硬件和软件的设备以及多个不同的结构组件可以用于实现本文呈现的实施例。此外，应当理解，实施例可以包括硬件、软件和电子组件或模块，出于讨论的目的，所述电子组件或模块可以如同大多数组件仅在硬件中实现一样来图示和描述。然而，本领域普通技术人员并且基于对该详细描述的阅读将认识到，在至少一个实施例中，基于电子的方面可以在可由一个或多个处理器执行的软件（例如，存储在非暂时性计算机可读介质上）中实现。照此，应当注意，可以利用多个基于硬件和软件的设备以及多个不同的结构组件来实现所呈现的实施例。例如，说明书中描述的“控制单元”和“控制器”可以包括一个或多个处理器、一个或多个包括非暂时性计算机可读介质的存储器模块、一个或多个输入/输出接口、以及连接组件的各种连接（例如，系统总线）。

为了易于描述，本文呈现的每个示例系统用其每个组件部分的单个例示来说明。一些示例可能没有描述或说明系统的所有组件。其他实施例可以包括更多或更少的每个所图示组件，可以组合一些组件，或者可以包括附加或替代组件。

图1是制动系统100的一个示例性实施例的框图。制动系统100包括在车辆102中。在图示的示例中，制动系统100包括电子控制器104、输入/输出（I/O）接口106、再生制动系统108、摩擦制动系统110和其他车辆系统112。车辆102进一步包括前车轴114、后车轴116、左前车轮118、右前车轮120、左后车轮122、右后车轮124。左前和右前车轮118和120耦合到前车轴114。同样，左后和右后车轮122和124耦合到后车轴116。电子控制器104、再生制动系统108、摩擦制动系统110和其他车辆系统112、以及车辆102的其他各种模块和组件由一个或多个控制或数据总线（例如，CAN总线）或通过所述一个或多个控制或数据总线彼此耦合，所述一个或多个控制或数据总线使能实现其间的通信。鉴于本文提供的描述，对于本领域技术人员而言，使用控制和数据总线以便在各种模块和组件之间互连并在其间交换信息将是清楚的。

在一些实施例中，电子控制器104包括向电子控制器104内的组件和模块提供电力、操作控制和保护的多个电气和电子组件。除了其他事物外，电子控制器104还包括电子处理器（例如，电子微处理器、微控制器或其他合适的可编程设备）和存储器（未示出）。电子控制器104还连接到输入/输出接口106。电子处理器、存储器和输入/输出接口106以及其他各种模块通过一个或多个控制或数据总线连接。在一些实施例中，电子控制器104部分或全部实现在硬件中（例如，使用现场可编程门阵列（“FPGA”）、专用集成电路（“ASIC”）或其他设备。

存储器可以包括一个或多个非暂时性计算机可读介质，并且包括程序存储区域和数据存储区域。如在本申请中使用的，“非暂时性计算机可读介质”包括所有计算机可读介质，但不由暂时性传播信号组成。程序存储区域和数据存储区域可以包括不同类型的存储器的组合，所述不同类型的存储器例如只读存储器（“ROM”）、随机存取存储器（“RAM”）、电可擦除可编程只读存储器（“EEPROM”）、闪速存储器或其他合适的数字存储器设备。电子处理器连接到存储器并执行软件，所述软件包括固件、一个或多个应用、程序数据、过滤器、规则、一个或多个程序模块和其他可执行指令。除了其他事物外，电子处理器还从存储器中检索与本文描述的控制过程和方法相关的指令并执行所述指令。在其他实施例中，电子控制器104可以包括附加的、更少的或不同的组件。

再生制动系统108耦合到电动机（电动马达）109。再生制动系统108被配置为在车辆102的制动操控期间执行再生制动。特别地，再生制动系统108在制动操控期间引起电动马达109充当发电机，并存储或重新分配由电动马达109生成的电力。生成电力的动作在电动马达109上创造制动扭矩，所述制动扭矩被传递给电动马达109所耦合到的车轮118、120、122和124中的一个或多个，以使车辆102减速和/或稳定。在一些实施例中，再生制动系统108可以包括多于一个电动马达109，每个电动马达109耦合或连接到车轮118、120、122和124中的至少一个。例如，一个电动马达可以连接到左前车轮118，并且第二电动马达可以连接到右前车轮120。应当理解，在另外的实施例中，与连接到任何数量的轮胎的任何数量的马达的任何数量的连接是可能的。

摩擦制动系统110是一制动系统，其利用摩擦制动力来阻止车轮118、120、122和124中的一个或多个的运动，以便使车辆102减速和/或停止。例如，车轮118、120、122和124中的一些或全部装配有制动垫，所述制动垫施加阻止车轮118、120、122和124运动的摩擦制动力。在一些实施例中，摩擦制动系统110是常规的液压制动系统。摩擦制动系统110可以包括制动助力器111。制动助力器111被配置为增加制动踏板128施加在车辆102的车轮118、120、122、124上的力。

车辆102是包括再生制动系统116的车辆，例如混合动力或电动车辆。在这样的实施例中，车辆102可以进一步包括电池130。电池130向系统100的电动马达109提供电力。在一些实施例中，车辆102是自主或自驾驶汽车。在其他实施例中，车辆102需要人类输入来驾驶。在这样的实施例中，系统100包括制动踏板128。制动踏板128可以连接到摩擦制动系统110。车辆102可以是两车轮或四车轮驾驶系统。

其他车辆系统112包括控制器、传感器、致动器等，用于控制车辆102的操作方面（例如，加速、制动、换挡等）。其他车辆系统116被配置为向电子控制器104发送和从电子控制器104接收与车辆102的操作相关的数据。

图2是用于制动系统100的方法200的流程图。在框202处，电子控制器104如图3中图示的那样接收驾驶员制动请求304。图3是框图300，其图示了根据图2的方法200施加到制动系统100的车轮（例如，左前车轮118）的总制动力302。如图3中所图示的，驾驶员制动请求304产生机械力306。机械力306被制动助力器111用来产生放大制动力314。放大制动力314的量可以是来自制动助力器111（图1）的响应于机械力306和/或与机械力306成比例的合力。机械力306可以由向制动踏板128施加力的车辆102的驾驶员产生。在其他摩擦制动系统中，制动踏板不直接链接到液压系统，而取而代之是简单的输入设备，其中制动踏板的移动被转换成电信号，所述电信号可以用于生成驾驶员制动请求304以控制制动系统。例如，在一些实例中，所述信号可以被提供给液压泵以增加制动压力，或者在其他实例中，所述信号被提供给电动机，所述电动机引起卡钳相对于制动转子打开和关闭。在一些实施例中，驾驶员制动请求304由车辆102自动生成，并且例如通过使用自动化制动系统（未示出）来自动施加机械制动力306。

附加地，响应于驾驶员制动请求，电子控制器104向再生制动系统108提供命令310以生成再生制动力312。因此，在制动系统100的正常操作期间，总力302包括来自再生制动系统110的再生制动力312和来自摩擦制动系统110的摩擦制动力315。在正常操作期间，摩擦制动力315包括机械力306和放大制动力314二者。然而，如下面更详细解释的，摩擦制动力315可以仅包括机械力306或放大制动力314。

应当理解，尽管总制动力302及其分量在图3中被图示为施加到一个车轮，但是应当理解，总制动力302也可以指代为车辆102的所有车轮产生的总制动力，并且摩擦制动力315和再生制动力312也可以指代分别由制动系统110和108为车辆102的所有车轮产生的制动力的总和。

图4A图示了无制动故障状态400。在无制动故障状态下，再生制动系统108产生再生制动力312，并且摩擦制动系统110产生包括机械力306和放大制动力314二者的摩擦制动力315。

返回到图2，在框204处，电子控制器104确定制动故障状态（关于图4B - 4D更详细地描述）。制动故障状态是制动系统100中的故障。在一些实施例中，确定制动故障状态可以包括确定制动助力器111的功能性故障。响应于确定制动故障状态，在框206处，电子控制器104基于驾驶制动请求304向一个或多个车轮（例如118、120、122和/或124）施加制动力302（见图3）。

图4B至4D各自图示了不同种类的制动故障状态。在一些实施例中，确定制动故障状态可以包括确定制动故障状态是单个制动电路故障还是制动助力系统故障（例如，摩擦制动系统108内的故障）。如图4B中所图示的，在制动助力系统故障的情况下，当制动故障状态是制动助力系统故障状态402时，放大制动力314可能不可用，或者如果可用也可能不具有足以使车辆102减速的量值。在该情况下，再生制动力312被施加到车辆102的单个车轴（例如，前车轴114或后车轴116）的轮胎，并且机械力306被施加到所有轮胎118、120、122和124。

在单个制动电路故障的情况下，用于轮胎118、120、122和124中的一个或多个的摩擦制动力315可能不可用，或者如果可用也可能不具有足以使车辆102减速的量值。在这样的情况下，再生制动力312可以被施加到单个车轴（例如，前车轴114或后车轴116），而摩擦制动力314（包括机械制动力306和放大制动力二者）被施加到轮胎118、120、122和124——只要单个电路故障尚未影响到特定轮胎与摩擦制动系统108之间的电路即可。在一些实施例中，摩擦制动系统110可以是垂直分离制动系统或对角分离系统。在垂直分离制动系统（也称为前与后分离系统）中，前车轴114上的轮胎118和120耦合到一个制动电路，而轮胎122和124耦合到第二制动电路。在对角分离制动系统中，轮胎118和124耦合到一个制动电路，而轮胎120和122耦合到第二制动电路。在任一种情况下，电路之一中的故障导致施加在两个轮胎上的制动力的损失。

如图4C中所图示的，当摩擦制动系统110是垂直分离制动系统时（当制动故障状态是垂直分离制动故障状态404时），再生制动力312被施加在车辆102的单个车轴（例如，前车轴114或后车轴116）上，从而补偿由于对应的单个制动电路的故障而在轮胎118和120上损失的摩擦制动力315。由功能制动电路产生的摩擦制动力315（包括机械制动力306和放大制动力314二者）被施加到后车轴116上的轮胎122和124。

如图4D中所图示的，当摩擦制动系统110是对角分离制动系统时（当制动故障状态是对角分离制动故障状态406时），机械力306不可用。再生制动力312被施加到车辆102的单个车轴（例如，前车轴114或后车轴116），而摩擦力314（包括机械制动力306和放大制动力314二者）取决于电路故障而被施加到彼此垂直的轮胎（在该情况下，轮胎118和124）。

在一些实施例中，电子控制器104进一步被配置为确定再生制动系统108的电池130的电池容量，并在电池容量超过预定充电水平时施加再生制动力312。

因此，除了其他事物外，实施例还提供了一种在制动故障的情况下用于车辆的制动系统和方法。在以下权利要求中阐述了本发明的各种特征和优点。

在前述说明书中，已经描述了特定的实施例。然而，本领域普通技术人员领会到，在不脱离如下面的权利要求中所阐述的本发明的范围的情况下，可以进行各种修改和改变。因此，说明书和图要以说明性而非限制性意义考虑，并且所有这样的修改都意图包括在本教导的范围内。

益处、优点、问题的解决方案以及可能引起任何益处、优点或解决方案出现或变得更加显著的任何（一个或多个）元素不要被解释为任何或所有权利要求的关键的、要求的或必要的特征或元素。本发明仅由所附权利要求——包括在本申请未决期间进行的任何修改以及如所发布的那些权利要求的所有等同物——限定。

此外，在本文档中，诸如第一和第二、顶部和底部等关系术语可以仅用于将一个实体或动作与另一个实体或动作进行区分，而不一定要求或暗示这样的实体或动作之间的任何实际的这样的关系或顺序。术语“含有”、“由……组成”、“具有”、“带有”、“包括”、“包括有”、“包含”、“包含有”或其任何其他变型意图覆盖非排他性的包括，使得含有、具有、包括、包含一列元素的过程、方法、物品或装置不仅包括那些元素，而且还可以包括未明确列出的或者对于这样的过程、方法、物品或装置而言固有的其他元素。在没有更多约束的情况下，通过“含有……一”、“具有……一”、“包括……一”、“包含……一”继续的元素不排除在含有、具有、包括、包含该元素的过程、方法、物品或装置中附加的相同元素的存在。除非本文另有明确声明，否则术语“一”和“一个”被限定为一个或多个。术语“基本上”、“大体上”、“近似”、“大约”或其任何其他版本被限定为接近于如本领域普通技术人员所理解的，并且在一个非限制性实施例中，该术语被限定为在10%以内，在另一个实施例中在5%以内，在另一个实施例中在1%以内，并且在另一个实施例中在0.5%以内。如本文所使用的术语“耦合的”被限定为——尽管不一定是直接地并且不一定是机械地——连接的。以某种方式“配置”的设备或结构至少以该方式被配置，但是也可以以未列出的方式被配置。

将领会，一些实施例可以由如下各项组成：一个或多个通用或专用电子处理器（或“处理设备”），诸如微处理器、数字信号处理器、定制处理器和现场可编程门阵列（FPGA）；以及唯一的存储程序指令（包括软件和固件二者），其控制一个或多个电子处理器、结合某些非处理器电路来实现本文描述的方法和/或装置的一些、大部分或所有功能。可替代地，一些或所有功能可以由没有存储程序指令的状态机实现，或者实现在一个或多个专用集成电路（ASIC）中，在所述专用集成电路中每个功能或某些功能的一些组合被实现为定制逻辑。当然，可以使用两种方案的组合。

此外，实施例可以被实现为计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读代码，以用于对计算机（例如，包括电子处理器）进行编程以执行如本文描述和要求保护的方法。这样的计算机可读存储介质的示例包括但不限于硬盘、CD-ROM、光学存储设备、磁存储设备、ROM（只读存储器）、PROM（可编程只读存储器）、EPROM（可擦除可编程只读存储器）、EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）和闪速存储器。此外，预期普通技术人员——尽管可能有很大的努力和由例如可用时间、当前技术和经济考虑所激励的许多设计选择——在由本文公开的概念和原理指导时，将能够容易地以最少的实验生成这样的软件指令和程序以及IC。

提供本公开的摘要以允许读者快速查明技术公开的性质。在如下理解的情况下提交摘要：其将不用于解释或限制权利要求的范围或含义。此外，在前述的具体实施方式中，可以看出，出于简单化本公开的目的，在各种实施例中将各种特征组合在一起。该公开方法不要被解释为反映如下意图：所要求保护的实施例要求与每项权利要求中明确记载相比的更多的特征。而是，如以下权利要求反映的，发明主题在于少于单个公开的实施例的所有特征。因此，以下权利要求特此被并入具体实施方式中，其中每项权利要求作为单独要求保护的主题而独自成立。

Claims (12)

1.一种用于车辆的制动系统，包括：

摩擦制动系统；

再生制动系统；以及

电子处理器，其通信地耦合到摩擦制动系统和再生制动系统，电子处理器被配置为：

接收驾驶员制动请求；

确定制动故障状态，所述制动故障状态指示制动故障；以及

响应于确定所述制动故障状态，基于所述驾驶员制动请求施加制动力，制动力包括由摩擦制动系统生成的摩擦制动力和由再生制动系统生成的再生制动力，

其中所述制动故障状态是选自由单个制动电路故障和制动助力故障组成的组中的一个，并且

其中，当所述制动故障状态是单个制动电路故障并且摩擦制动系统是对角分离制动系统时，摩擦制动力被施加在车辆的第一车轮以及与第一车轮成对角的车辆的第二车轮上，并且再生制动力被施加到车辆的单个车轴。

2.根据权利要求1所述的制动系统，其中摩擦制动系统包括制动助力器，并且其中确定所述制动故障状态包括确定制动助力器的功能性故障。

3.根据权利要求1所述的制动系统，其中，当所述制动故障状态是单个制动电路故障并且摩擦制动系统是垂直分离制动系统时，再生制动力被施加在车辆的单个车轴上。

4.根据权利要求1所述的制动系统，其中，当所述制动故障状态是制动助力故障时，再生制动力被施加到车辆的单个车轴，并且不施加摩擦制动力。

5.根据权利要求1所述的制动系统，其中，电子处理器进一步被配置为确定再生制动系统的电池容量，并且当所述电池容量超过预定充电水平时施加再生制动力。

6.根据权利要求1所述的制动系统，其中，由摩擦制动系统生成的摩擦制动力包括选自由放大制动力和对应于驾驶员制动请求的机械制动力组成的组中的至少一个。

7.一种用于制动车辆的方法，所述方法包括：

接收驾驶员制动请求；

确定制动故障状态，所述制动故障状态指示制动故障；以及

响应于确定所述制动故障状态，基于所述驾驶员制动请求施加制动力，制动力包括由摩擦制动系统生成的摩擦制动力和由再生制动系统生成的再生制动力，

其中所述制动故障状态是选自由单个制动电路故障和制动助力故障组成的组中的一个，并且

其中，当所述制动故障状态是单个制动电路故障并且摩擦制动系统是对角分离制动系统时，摩擦制动力被施加在车辆的第一车轮以及与第一车轮成对角的车辆的第二车轮上，并且再生制动力被施加到车辆的单个车轴。

8.根据权利要求7所述的方法，其中摩擦制动系统包括制动助力器，并且其中确定制动故障状态包括确定制动助力器的功能性故障。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，当所述制动故障状态是单个制动电路故障并且摩擦制动系统是垂直分离制动系统时，再生制动力被施加在车辆的单个车轴上。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，当所述制动故障状态是制动助力故障时，再生制动力被施加到车辆的单个车轴，并且不施加摩擦制动力。

11.根据权利要求7所述的方法，所述方法进一步包括确定再生制动系统的电池容量，并且当所述电池容量超过预定充电水平时施加再生制动力。

12.根据权利要求7所述的方法，其中，由摩擦制动系统生成的摩擦制动力包括选自由放大制动力和对应于驾驶员制动请求的机械制动力组成的组中的至少一个。

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