CN112277912B - 一种无人驾驶车辆的制动方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人驾驶车辆的制动方法及系统。上述制动系统包括储能源、压力阀和制动缸，常规制动控制模块和后备制动控制模块；压力阀在储能源与制动缸之间形成关联于阀门开度的可调通路和与阀门开度无关的直通通路；在常规状态下，储能源的输出通过可调通路导入到制动缸以制动，压力阀根据常规制动控制模块的控制信号调节阀门开度，以调节导入到制动缸中的制动压力；响应于常规制动控制模块故障或压力阀无法根据控制信号调节阀门开度，储能源的输出通过直通通路导入到制动缸以制动，后备制动控制模块调节通过直通通路导入制动缸的制动压力。根据本发明所提供的制动方法及系统，能够完善无人驾驶场景下的完备性，提高制动可靠性和驾驶安全。

Description

一种无人驾驶车辆的制动方法及系统

技术领域

本发明涉及车辆的制动控制领域，尤其涉及无人驾驶车辆的制动方法及系统。

背景技术

随着经济的发展，尤其是汽车工业的发展，现在社会的车辆数量越来越多，伴随着人们生活水平的提高，将汽车作为代步工具已经非常普遍，对于车辆的配置要求也越来越高，但是目前市场上常见的汽车配置都满足不了智能化的要求。

对车辆智能化的要求的一方面体现在车辆的自动化驾驶上。也就是说，目前车辆的驾驶方式已经从有人驾驶转向无人驾驶方向发展。在向无人驾驶转变的过程中，需要考虑各种车辆功能的迁移与优化。

功能完备的制动系统是保证车辆安全驾驶的基础。对于目前常规的制动而言，包括常规制动和后备制动这样的冗余制动机制。请参考图1来理解现有的后备制动，图1示出了现有的车辆上后备制动的示意图。后备制动在常规制动无法通过调节压力阀200的情况下，由于制动踏板的踩踏，从储能源100产生基于驾驶员脚踩踏板产生的压力，从而直接传递至压力阀200和制动缸以制动300。

但在无人驾驶的情况下，并不能够存在驾驶员踩踏板的行为。因此，目前现有的无人驾驶的制动系统仅具有根据制动信号通过电控压力阀实现制动的单一制动功能，无法实现电控压力阀和机械后备制动共存的冗余制动功能。

有鉴于此，亟需要一种能够适用于无人驾驶车辆的制动方法及系统，能够将类似于现有人踩踏板实现制动的后备制动方法迁移和保留下来，从而能够在无人驾驶车辆上实现冗余制动的功能，以提高制动功能的可靠性和行车的安全性。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

为了解决现有技术中无人驾驶车辆的制动方式单一，无法设置冗余制动，制动可靠性较差的问题，本发明的一方面提供了一种无人驾驶车辆的制动系统，至少包括储能源、压力阀和制动缸，具体的，上述的制动系统还包括：常规制动控制模块和后备制动控制模块；其中

上述压力阀在上述储能源与上述制动缸之间形成关联于阀门开度的可调通路和与阀门开度无关的直通通路；

在常规状态下，上述储能源的输出通过上述可调通路导入到上述制动缸以制动，上述压力阀根据上述常规制动控制模块的控制信号调节上述阀门开度，以调节导入到上述制动缸中的制动压力；

响应于上述常规制动控制模块故障或上述压力阀无法根据上述控制信号调节阀门开度，上述储能源的输出通过上述直通通路导入到上述制动缸以制动，上述后备制动控制模块调节通过上述直通通路导入上述制动缸的制动压力。

在上述制动系统的一实施例中，可选的，上述后备制动控制模块进一步包括调节阀，其中

上述储能源经过上述调节阀连接至上述压力阀的直通通路，上述后备制动控制模块通过控制上述调节阀调节通过上述直通通路导入上述制动缸的制动压力。

在上述制动系统的一实施例中，可选的，上述后备制动控制模块还包括信号处理装置，其中

上述信号处理装置接收外部制动信号，并在上述常规制动控制模块故障或上述压力阀无法根据上述控制信号调节阀门开度时响应上述外部制动信号，以输出控制指令至上述调节阀，上述调节阀根据上述控制指令调节通过上述直通通路导入到上述制动缸的制动压力。

在上述制动系统的一实施例中，可选的，上述信号处理装置响应上述外部制动信号进一步包括：

根据上述外部制动信号和预设的制动需求-压力关系计算上述外部制动信号对应的制动需求所需要的制动压力；以及

将上述外部制动信号对应的制动需求所需要的制动压力转化为上述调节阀的控制指令。

在上述制动系统的一实施例中，可选的，上述常规制动控制模块接收外部制动信号，并根据预设的转换关系将上述外部制动信号转化为调节上述阀门开度的控制信号。

在上述制动系统的一实施例中，可选的，上述后备制动控制模块和上述常规制动控制模块接收同一外部制动信号，在上述常规状态下，上述常规制动控制模块响应上述外部制动信号；以及

响应于上述常规制动控制模块故障或上述压力阀无法根据上述控制信号调节阀门开度，上述后备制动控制模块响应上述外部制动信号。

本发明的另一方面还提供了一种无人驾驶车辆的制动方法，具体的，上述制动方法包括：

接收外部制动信号；

由上述无人驾驶车辆制动系统中的常规制动控制模块优先响应上述外部制动信号，以通过调节压力阀的阀门开度调节储能源导入到制动缸的制动压力；以及

响应于上述常规制动控制模块故障或上述压力阀无法调节阀门开度，由上述制动系统中的后备制动控制模块响应上述外部制动信号，以调节上述储能源经过上述压力阀的直通通路导入上述制动缸的制动压力。

在上述制动方法的一实施例中，可选的，上述后备制动控制模块通过控制连接在上述储能源和上述压力阀之间的调节阀调节上述储能源经过上述直通通路导入上述制动缸的制动压力。

在上述制动方法的一实施例中，可选的，上述后备制动控制模块调节上述制动压力进一步包括：

由上述后备制动控制模块的信号处理装置接收上述外部制动信号；

响应于上述常规制动控制模块故障或上述压力阀无法调节阀门开度，上述信号处理装置根据上述外部制动信号和预设的制动需求-压力关系计算上述外部制动信号对应的制动需求所需要的制动压力；

上述信号处理装置将上述外部制动信号对应的制动需求所需要的制动压力转化为上述调节阀的控制指令；以及

上述信号处理装置输出上述控制指令至上述调节阀。

在上述制动方法的一实施例中，可选的，上述常规制动控制模块调节压力阀的阀门开度进一步包括：

根据预设的转换关系将上述外部制动信号转化为调节上述阀门开度的控制信号；以及

输出上述控制信号至上述压力阀。

根据本发明所提供的制动系统与制动方法，通过设置后备制动控制模块，能够在常规制动失灵的情况下，模拟有人驾驶情况下储能源基于人踩踏板所产生的制动压力，从而能够实现车辆的冗余制动，完善了无人驾驶车辆的制动功能，提高了无人驾驶车辆制动功能的可靠性和行车的安全性。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了现有技术中有人驾驶情境下的后备制动系统构架示意图。

图2示出了本发明所提供的无人驾驶情境下制动系统构架示意图。

图3示出了本发明所提供的制动系统中后备制动控制模块的具体结构示意图。

附图标记

100 储能源

200 压力阀

300 制动缸

400 后备制动控制模块

410 信号处理装置

420 调节阀

500 常规制动控制模块

具体实施方式

给出以下描述以使得本领域技术人员能够实施和使用本发明并将其结合到具体应用背景中。各种变型、以及在不同应用中的各种使用对于本领域技术人员将是容易显见的，并且本文定义的一般性原理可适用于较宽范围的实施例。由此，本发明并不限于本文中给出的实施例，而是应被授予与本文中公开的原理和新颖性特征相一致的最广义的范围。

在以下详细描述中，阐述了许多特定细节以提供对本发明的更透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，本发明的实践可不必局限于这些具体细节。换言之，公知的结构和器件以框图形式示出而没有详细显示，以避免模糊本发明。

请读者注意与本说明书同时提交的且对公众查阅本说明书开放的所有文件及文献，且所有这样的文件及文献的内容以参考方式并入本文。除非另有直接说明，否则本说明书(包含任何所附权利要求、摘要和附图)中所揭示的所有特征皆可由用于达到相同、等效或类似目的的可替代特征来替换。因此，除非另有明确说明，否则所公开的每一个特征仅是一组等效或类似特征的一个示例。

注意，在使用到的情况下，标志左、右、前、后、顶、底、正、反、顺时针和逆时针仅仅是出于方便的目的所使用的，而并不暗示任何具体的固定方向。事实上，它们被用于反映对象的各个部分之间的相对位置和/或方向。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

注意，在使用到的情况下，进一步地、较优地、更进一步地和更优地是在前述实施例基础上进行另一实施例阐述的简单起头，该进一步地、较优地、更进一步地或更优地后带的内容与前述实施例的结合作为另一实施例的完整构成。在同一实施例后带的若干个进一步地、较优地、更进一步地或更优地设置之间可任意组合的组成又一实施例。

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。

为了解决现有技术中无人驾驶车辆的制动方式单一，无法设置冗余制动，制动可靠性较差的问题，本发明的一方面提供了一种无人驾驶车辆的制动系统，请参考图2来理解本发明所提供的制动系统。本发明所提供的制动系统包括储能源100、压力阀200、制动缸300、后备制动控制模块400和常规制动控制模块500。

具体的，上述压力阀200在上述储能源100与上述制动缸300之间形成关联于阀门开度的可调通路和与阀门开度无关的直通通路。

在常规状态下，上述储能源100的输出通过上述可调通路导入到上述制动缸300以制动，上述压力阀200根据上述常规制动控制模块500的控制信号调节上述阀门开度，以调节导入到上述制动缸300中的制动压力。

在上述的实施例中，常规制动控制模块500输出的控制信号为电信号，图2中采用虚线来表征电信号，而用实线来表征压力(液压、气压等)量等实际的物理量。

在上述的实施例中，上述常规制动控制模块500接收外部制动信号，并根据预设的转换关系将上述外部制动信号通过处理和运算转化为调节上述阀门开度的控制信号(电信号，图2中用虚线表征)，从而能够控制压力阀200将精准的压力值导入制动缸300。上述的外部制动信号通常为电信号(在图2中用虚线表征)，其可以是对应于制动级位的级位信息，或者其他可以包含制动需求信息的信号。

响应于上述常规制动控制模块500故障或上述压力阀200无法根据上述控制信号调节阀门开度，上述储能源100的输出通过上述直通通路导入到上述制动缸300以制动，上述后备制动控制模块400调节通过上述直通通路导入上述制动缸300的制动压力。

请进一步参考图3来理解后备制动模块400的具体结构。如图3所示出的，后备制动控制模块400进一步包括调节阀420，其中上述储能源100经过上述调节阀420连接至上述压力阀200的直通通路，上述后备制动控制模块400通过控制上述调节阀420调节通过上述直通通路导入上述制动缸300的制动压力。

后备制动控制模块400还包括信号处理装置410，其中上述信号处理装置410接收外部制动信号，并在上述常规制动控制模块500故障或上述压力阀200无法根据上述控制信号调节阀门开度时响应上述外部制动信号，以输出控制指令至上述调节阀420，上述调节阀420根据上述控制指令调节通过上述直通通路导入到上述制动缸300的制动压力。

如图3所示出的，上述信号处理装置410响应上述外部制动信号进一步包括：根据外部制动信号和预设的制动需求-压力关系计算上述外部制动信号对应的制动需求所需要的制动压力；以及将上述外部制动信号对应的制动需求所需要的制动压力转化为上述调节阀420的控制指令。

上述的外部制动信号通常为电信号(在图3中用虚线表征)，其可以是对应于制动级位的级位信息，或者其他可以包含制动需求信息的信号。利用预设的制动需求-压力关系，能够计算出需要储能源100输出的压力值，从而输出控制指令(电信号，图3中用虚线表征)至调节阀420，从而能够获得对应于外部制动信号的准确的压力值并输出给到压力阀200，实现制动的功能。

在上述的实施例中，上述预设的制动需求-压力关系可以是制动级位-踏板行程-压力关系。可以理解的是，由于现有技术中是存在制动级位-踏板行程的对应关系的，而踏板行程在现有技术中与制动压力也存在有对应关系，因此，可以通过将现有技术中有人驾驶中后备制动的相关参数迁移到无人驾驶的后备制动的控制中。

如图2所示出的，在一实施例中，后备制动控制模块400和常规制动控制模块500接收同一外部制动信号，在上述常规状态下，上述常规制动控制模块500响应上述外部制动信号，即上文所描述的，对外部制动信号进行运算处理，从而通过电信号控制压力阀200调节阀门开度，以将精确控制的压力值导入制动缸300。在常规状态下，后备制动控制模块400保持安静，不起作用，处于冗余状态。

响应于上述常规制动控制模块500故障或上述压力阀200无法根据上述控制信号调节阀门开度，从常规状态切换到后备状态，上述后备制动控制模块400响应上述外部制动信号。具体的响应过程请参见上文，在此不再赘述。

需要注意的是，在后备状态下，区别于常规状态下常规制动控制模块500输出的控制信号是调节压力阀200阀门开度的电信号，后备制动控制模块400通过调节阀420后直接输出的是精确的压力值，通过压力阀200中的直通通路，将制动压力导入制动缸，实现制动控制，起到故障时制动功能冗余，保障了安全和可靠性。

至此已经描述了本发明的一方面所提供的无人驾驶车辆的制动系统的具体实施方式。根据本发明所提供的制动系统，采用电控后备制动和常用制动联合拓扑，能够模拟驾驶员踩制动踏板的功能，在无人驾驶状态下提供后备制动，保障制动模式的完整性和冗余可靠性。

本发明的另一方面还提供了一种无人驾驶车辆的制动方法，具体的，上述制动方法包括：接收外部制动信号；

由上述无人驾驶车辆制动系统中的常规制动控制模块500优先响应上述外部制动信号，以通过调节压力阀200的阀门开度调节储能源100导入到制动缸300的制动压力；以及

响应于上述常规制动控制模块500故障或上述压力阀200无法调节阀门开度，由上述制动系统中的后备制动控制模块400响应上述外部制动信号，以调节上述储能源100经过上述压力阀200的直通通路导入上述制动缸300的制动压力。

在上述制动方法的一实施例中，可选的，上述后备制动控制模块400通过控制连接在上述储能源100和上述压力阀200之间的调节阀420调节上述储能源100经过上述直通通路导入上述制动缸300的制动压力。

在上述制动方法的一实施例中，可选的，上述后备制动控制模块400调节上述制动压力进一步包括：

由上述后备制动控制模块400的信号处理装置410接收上述外部制动信号；

响应于上述常规制动控制模块500故障或上述压力阀200无法调节阀门开度，上述信号处理装置410根据上述外部制动信号和预设的制动需求-压力关系计算上述外部制动信号对应的制动需求所需要的制动压力；

上述信号处理装置410将上述外部制动信号对应的制动需求所需要的制动压力转化为上述调节阀420的控制指令；以及

上述信号处理装置410输出上述控制指令至上述调节阀420。

在上述制动方法的一实施例中，可选的，上述常规制动控制模块调节压力阀200的阀门开度进一步包括：

根据预设的转换关系将上述外部制动信号转化为调节上述阀门开度的控制信号；以及

输出上述控制信号至上述压力阀200。

关于上述方法中的具体实施方式，可以参考上述关于制动系统中关于后备制动控制模块400、常规制动控制模块500所执行的功能步骤的描述，在此不再赘述。

根据本发明所提供的制动系统与制动方法，通过设置后备制动控制模块400，能够在常规制动失灵的情况下，模拟有人驾驶情况下储能源100基于人踩踏板所产生的制动压力，从而能够实现车辆的冗余制动，完善了无人驾驶车辆的制动功能，提高了无人驾驶车辆制动功能的可靠性和行车的安全性。

本领域技术人员将可理解，信息、信号和数据可使用各种不同技术和技艺中的任何技术和技艺来表示。例如，以上描述通篇引述的数据、指令、命令、信息、信号、位(比特)、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光学粒子、或其任何组合来表示。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器以使得该处理器能从/向该存储介质读取和写入信息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。处理器和存储介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器和存储介质可作为分立组件驻留在用户终端中。

在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或借其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (8)

1.一种无人驾驶车辆的制动系统，至少包括储能源、压力阀和制动缸，其特征在于，还包括：常规制动控制模块和后备制动控制模块，所述后备制动控制模块包括调节阀；其中

所述压力阀在所述储能源与所述制动缸之间形成关联于阀门开度的可调通路和与阀门开度无关的直通通路，所述储能源经过所述调节阀连接至所述压力阀的直通通路；

在常规状态下，所述储能源的输出通过所述可调通路导入到所述制动缸以制动，所述压力阀根据所述常规制动控制模块的控制电信号调节所述阀门开度，以调节导入到所述制动缸中的制动压力；

响应于所述常规制动控制模块故障或所述压力阀无法根据所述控制电信号调节阀门开度，所述储能源的输出通过所述直通通路导入到所述制动缸以制动，所述后备制动控制模块通过控制所述调节阀调节通过所述直通通路导入所述制动缸的制动压力。

2.如权利要求1所述的制动系统，其特征在于，所述后备制动控制模块还包括信号处理装置，其中

所述信号处理装置接收外部制动信号，并在所述常规制动控制模块故障或所述压力阀无法根据所述控制电信号调节阀门开度时响应所述外部制动信号，以输出控制指令至所述调节阀，所述调节阀根据所述控制指令调节通过所述直通通路导入到所述制动缸的制动压力。

3.如权利要求2所述的制动系统，其特征在于，所述信号处理装置响应所述外部制动信号进一步包括：

根据所述外部制动信号和预设的制动需求-压力关系计算所述外部制动信号对应的制动需求所需要的制动压力；以及

将所述外部制动信号对应的制动需求所需要的制动压力转化为所述调节阀的控制指令。

4.如权利要求1所述的制动系统，其特征在于，所述常规制动控制模块接收外部制动信号，并根据预设的转换关系将所述外部制动信号转化为调节所述阀门开度的控制电信号。

5.如权利要求4所述的制动系统，其特征在于，所述后备制动控制模块和所述常规制动控制模块接收同一外部制动信号，在所述常规状态下，所述常规制动控制模块响应所述外部制动信号；以及

响应于所述常规制动控制模块故障或所述压力阀无法根据所述控制电信号调节阀门开度，所述后备制动控制模块响应所述外部制动信号。

6.一种无人驾驶车辆的制动方法，其特征在于，包括：

接收外部制动信号；

由所述无人驾驶车辆制动系统中的常规制动控制模块优先响应所述外部制动信号，以通过控制电信号调节压力阀的阀门开度调节储能源导入到制动缸的制动压力；以及

响应于所述常规制动控制模块故障或所述压力阀无法调节阀门开度，由所述制动系统中的后备制动控制模块响应所述外部制动信号，通过控制连接在所述储能源和所述压力阀之间的调节阀调节所述储能源经过所述压力阀的直通通路导入所述制动缸的制动压力。

7.如权利要求6所述的制动方法，其特征在于，所述后备制动控制模块调节所述制动压力进一步包括：

由所述后备制动控制模块的信号处理装置接收所述外部制动信号；

响应于所述常规制动控制模块故障或所述压力阀无法调节阀门开度，所述信号处理装置根据所述外部制动信号和预设的制动需求-压力关系计算所述外部制动信号对应的制动需求所需要的制动压力；

所述信号处理装置将所述外部制动信号对应的制动需求所需要的制动压力转化为所述调节阀的控制指令；以及

所述信号处理装置输出所述控制指令至所述调节阀。

8.如权利要求6所述的制动方法，其特征在于，所述常规制动控制模块调节压力阀的阀门开度进一步包括：

根据预设的转换关系将所述外部制动信号转化为调节所述阀门开度的控制电信号；以及

输出所述控制电信号至所述压力阀。

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