CN112572388B - 一种冗余制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的是一种冗余制动系统，包括智能制动助力器和防抱死制动系统，防抱死制动系统通过液压管路与智能制动助力器连接，智能制动助力器包括助力器ECU，其特征在于，防抱死制动系统包括防抱死ECU、第一电机、第一左右轮、第二左右轮以及将第二左右轮与液压管路分隔开的第三常开电磁阀，第一左右轮通过第一常开电磁阀与液压管路连接，第一左右轮通过第一常闭电磁阀与蓄能器连接，第二左右轮通过第二常开电磁阀直接与液压泵连接，第二左右轮通过第二常闭电磁阀与蓄能器连接，液压泵分别与第一常闭电磁阀、第二常闭电磁阀和蓄能器连接，液压泵由第一电机驱动，第一电机由防抱死ECU控制，助力器ECU与防抱死ECU通过通信线连接。

Description

一种冗余制动系统
本发明涉及车辆制动领域，特别涉及一种冗余制动系统。
背景技术
随着汽车电气化趋势越来越明显，对驾驶员制动请求进行电动助力的需求也在增加，以便最大化回收车辆动能。
制动系统中的第一个智能控制器是防抱死制动系统（ABS），然后进一步优化为电子稳定控制系统（ESC），接着越来越多的功能被赋予给该系统。后来，原先独立的电子驻车制动系统（EPB）也被集成到电子稳定控制系统（ESC）中，以降低成本，但在冗余方面有所妥协。与此同时，通过引入独立的智能制动助力器再次实现了冗余。但是，多功能的电子稳定控制系统（ESC）与智能制动助力器相结合产生了不必要的成本开销。
发明内容
鉴于背景技术中存在的技术问题，本发明所解决的技术问题旨在提供一种冗余制动系统，不仅能够降低成本，还不影响所需的制动性能冗余。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种冗余制动系统，包括智能制动助力器和防抱死制动系统，所述防抱死制动系统通过液压管路与智能制动助力器连接，智能制动助力器包括助力器ECU，其特征在于，所述防抱死制动系统包括防抱死ECU、第一电机、第一左右轮、第二左右轮以及将第二左右轮与液压管路分隔开的第三常开电磁阀，所述第一左右轮通过第一常开电磁阀直接与液压管路连接，所述第一左右轮通过第一常闭电磁阀与蓄能器连接，所述第二左右轮通过第二常开电磁阀直接与液压泵连接，所述第二左右轮通过第二常闭电磁阀与蓄能器连接，所述液压泵分别与第一常闭电磁阀、第二常闭电磁阀和蓄能器连接，所述液压泵由第一电机驱动，所述第一电机由防抱死ECU控制，所述助力器ECU与防抱死ECU通过通信线连接。
所述智能制动助力器还包括第二电机、传动组件、储液罐、主缸和两个活塞，所述助力器ECU控制第二电机，第二电机驱动传动组件带动活塞在主缸内移动，所述主缸设有两个进油口和两个出油口，储液罐通过两个进油口与主缸连接，主缸的两个出油口通过第一液压管路和第二液压管路与防抱死制动系统连接。
与制动踏板连接的输入杆上设有踏板位置传感器，通过踏板位置传感器来检测驾驶员是否请求制动，踏板位置传感器与助力器ECU连接，所述助力器ECU与防抱死ECU通过通信线交换信息。
所述第一液压管路或第二液压管路连接有压力传感器，通过压力传感器来检测驾驶员是否请求制动，压力传感器与助力器ECU或防抱死ECU连接，所述助力器ECU与防抱死ECU通过通信线交换信息。
所述防抱死ECU通过通信线接收第二电机的运行状态信号，当检测到驾驶员请求制动但是第二电机未运行时，防抱死ECU控制第一电机驱动液压泵工作进行建压。
防抱死ECU控制第一电机驱动液压泵工作的同时，打开第一常闭电磁阀，关闭第三常开电磁阀，使少量制动液从液压管路经由第一常开电磁阀到达第一左右轮，大量制动液从第一常开电磁阀经由第一常闭电磁阀和第二常开自动阀到达第二左右轮，从而实现车辆制动。
当第二电机正常运行时，所述防抱死ECU可以通过通信线请求助力器ECU建立压力。
还包括用于检测车身稳定的车辆动态传感器，所述车辆动态传感器可将检测到的信号传输给防抱死ECU或助力器ECU，所述助力器ECU与防抱死ECU通过通信线交换信息。
还包括用于检测车身稳定的转向角传感器，所述车辆动态传感器可将检测到的信号传输给防抱死ECU或助力器ECU，所述助力器ECU与防抱死ECU通过通信线交换信息。
当车轮出现打滑时，由智能制动助力器建压，防抱死制动系统控制电磁阀。
所述第二左右轮为驱动轮，当车轮出现打滑时，由防抱死制动系统的液压泵建压，防抱死ECU检测到驱动轮打滑，防抱死制动系统命令第一常闭电磁阀打开，第三常开电磁阀关闭，液压泵从液压管路抽取制动液经由第二常开电磁阀输送至第二左右轮，从而实现牵引力控制。
本发明的有益效果是：通过结合智能制动助力器与防抱死制动系统不仅能够覆盖ESC所有功能，而且不会降低冗余，在原先结合的结构上仅需增加额外的两个常开电磁阀即可控制车身稳定性以及控制车身牵引力，成本低，性能好；当智能制动助力器无法提供制动所需的液压时，防抱死制动系统能够通过液压泵为车轮建立液压；所述助力器ECU与防抱死ECU通过通信线连接，能够实现信息互通，从而达到智能制动助力器与防抱死制动系统相互合作的效果。
附图说明
图1为本发明结构示意图一；
图2为本发明结构示意图二。
具体实施方式
如图1所示，一种冗余制动系统，包括智能制动助力器100和防抱死制动系统200，所述防抱死制动系统200通过液压管路501,502与智能制动助力器100连接，所述防抱死制动系统200包括防抱死ECU 290、第一电机210、第一左右轮511,512和第二左右轮521,522以及将第二左右轮521,522与液压管路501,502分隔开的第三常开电磁阀271,272，为了提供给左轮和右轮制动力，因此设置作用于左轮的左回路和作用于右轮的右回路。
左回路：第一左轮511通过第一常开电磁阀221直接与第一液压管路501连接，所述第一左轮511通过第一常闭电磁阀231与蓄能器261连接，所述第二左轮521通过第二常开电磁阀241直接与液压泵211连接，所述第二左轮521通过第二常闭电磁阀251与蓄能器261连接。
右回路：第一右轮512通过第一常开电磁阀222直接与第二液压管路502连接，所述第一右轮512通过第一常闭电磁阀232与蓄能器262连接，所述第二右轮522通过第二常开电磁阀242直接与液压泵212连接，所述第二右轮522通过第二常闭电磁阀252与蓄能器262连接。
所述液压泵211分别与第一常闭电磁阀231、第二常闭电磁阀251和蓄能器261连接，所述液压泵212分别与第一常闭电磁阀232、第二常闭电磁阀252和蓄能器262连接，所述液压泵211和液压泵212由第一电机210驱动，所述第一电机210由防抱死ECU 290控制。
所述智能制动助力器100包括第二电机102、传动组件160、储液罐177、主缸170和两个活塞171,172以及用于接收制动请求信号的助力器ECU 101，通过驾驶员踩踏制动踏板300产生制动请求信号400，踏板位置传感器152通过检测输入杆位移，助力器ECU 101通过踏板位置传感器152接收制动请求信号400，助力器ECU 101控制第二电机102，第二电机102驱动传动组件160带动其中一个活塞171在主缸170内移动，在主缸中产生压力带动另一个活塞172移动，主缸170设有两个进油口173,174和两个出油口175,176，储液罐177通过两个进油口173,174与主缸170连接，主缸的两个出油口175,176通过第一液压管路501和第二液压管路502与防抱死制动系统200连接。
所述助力器ECU 100与防抱死ECU 200通过通信线600连接实现信息交换。
与制动踏板连接160的输入杆上设有踏板位置传感器152，通过踏板位置传感器152来检测驾驶员是否请求制动，即是否产生制动请求信号400，踏板位置传感器152与助力器ECU 101连接，所述助力器ECU 101与防抱死ECU 290通过通信线600交换信息。驾驶员踩踏制动踏板，踏板位置传感器检测输入杆产生位移，即表示驾驶员有制动的意图。
除此之外，还可以通过压力传感器281来检测驾驶员是否请求制动，即是否产生制动请求信号400，所述第一液压管路501或第二液压管路502连接有压力传感器281，压力传感器与助力器ECU或防抱死ECU连接，所述助力器ECU 101与防抱死ECU 290通过通信线600交换信息。驾驶员踩踏制动踏板，活塞171,172由输入杆通过传动组件160的平移传动部件移动，压力传感器281检测到活塞171,172移动所建立的压力，即表示驾驶员有制动的意图。
所述防抱死ECU 290可以通过通信线600接收第二电机102的运行状态信号，当检测到驾驶员请求制动但是第二电机102未运行时，驾驶员请求制动可以由压力传感器281检测或者踏板位置传感器152检测，压力传感器281或者踏板位置传感器152检测到的信号传输给防抱死ECU 290，防抱死ECU 290控制第一电机210驱动液压泵211,212工作进行建压，也就是，防抱死ECU 290控制第一电机210驱动液压泵211,212工作的同时，打开第一常闭电磁阀231,232，同时第一常开电磁阀221,222也处于打开状态，使得液压泵211,212与液压管路501,502连通。同时，关闭第三常开电磁阀271,272，切断液压管路501,502与第二左右轮521,522的连接。这样，当第一电机210驱动液压泵211,212工作时，使少量制动液从液压管路501,502经由第一常开电磁阀221,222到达第一左右轮511,512，大量制动液从第一常开电磁阀221,222经由第一常闭电磁阀231,232和第二常开电磁阀241,242到达第二左右轮521,522，第二左右轮能够产生比驾驶员在主缸中建立的压力更高的液压，第二左右轮521,522优选为前轮，为了在整车层面实现更高的减速度。
如果第二电机102正常运行，那么防抱死ECU290可以通过通信线600请求助力器ECU 101建立压力，第二电机102驱动传动组件160平移，带动活塞171，172移动，关闭两个进油口173,174，使得制动液被活塞从两个出油口175,176压入第一液压管路501和第二液压管路502分别进入左回路和右回路，第一常开电磁阀221,222、第二常开电磁阀241,242和第三常开电磁阀271,272打开使制动液进入第一左右轮511,512和第二左右轮521,522实现车辆制动。
在发生车轮抱死的情况下，可以打开第一常闭电磁阀231,232和第二常闭电磁阀251,252将液压输送至蓄能器261,262来降低轮压。为了恢复轮压，在缓解车轮抱死之后，由第一电机210驱动液压泵211,212，经由第三常开电磁阀271,272将制动液从蓄能器261,262输送到第一液压管路501和第二液压管路502的输入通道。由于主缸两个进油口173,174被活塞171,172关闭，因此可以通过液压泵产生所需的压力。
当驱动轮出现打滑时，一般由轮速传感器检测是否出现打滑，轮速传感器与防抱死ECU连接，通常，正在加速的驾驶员不会踩制动踏板，踏板位置传感器152或压力传感器281均无法检测到驾驶员的请求制动的意图，但是，由于助力器ECU 101与防抱死ECU 290通过通信线600交换信息，可以让防抱死ECU 290将信息传递给助力器ECU 101，由智能制动助力器100建压，防抱死制动系统200控制第一常开电磁阀、第二常开电磁阀、第三常开电磁阀、第一常闭电磁阀和第二常闭电磁阀，则可以打开对应车轮的常开电磁阀，使得液压输送至打滑的驱动轮进行制动，同时关闭其他车轮的常开电磁阀，即切断没有打滑的轮子的液量供应。
轮速传感器也可以与助力器ECU 101连接，轮速传感器检测到驱动轮打滑，将信号传送给助力器ECU 101，由智能制动助力器100建压，同时助力器ECU 101通过通信线600请求防抱死ECU 290打开相对应的电磁阀以及关闭相对应的电磁阀。
除了由智能制动助力器100建压，还可以由防抱死制动系统200的液压泵211,212建压，防抱死ECU 290检测到驱动轮打滑后，此处指定第二左右轮521,522为驱动轮，防抱死ECU 290直接命令第一常闭电磁阀231,232打开，第三常开电磁阀271,272关闭，命令第一电机210驱动液压泵211,212从液压管路501,502抽取制动液经由第二常开电磁阀241,242输送至第二左右轮521,522，从而实现牵引力控制。
如果第二左右轮521,522需要减压时，则打开第二常闭电磁阀251,252，使得制动液经由第二常闭电磁阀251,252释放至液压泵211,212入口。
该冗余制动系统还包括用于检测车身稳定的车辆动态传感器702，所述车辆动态传感器702可将检测到的信号传输给防抱死ECU 290或助力器ECU 101，所述助力器ECU 101与防抱死ECU 290通过通信线600交换信息。
该冗余制动系统还包括用于检测车身稳定的转向角传感器701，所述车辆动态传感器702可将检测到的信号传输给防抱死ECU 290或助力器ECU 101，所述助力器ECU 101与防抱死ECU 290通过通信线600交换信息。
当转向角传感器701和车辆动态传感器702确定车辆失去稳定时，需要对其中一车轮进行制动以产生横摆稳定力矩，助力器ECU 101通过通信线600请求防抱死ECU 290，将选定的车轮的常开电磁阀保持打开，同时关闭其他车轮的常开电磁阀，保持其他车轮不制动。

Claims (9)

1.一种冗余制动系统，包括智能制动助力器（100）和防抱死制动系统（200），所述防抱死制动系统（200）通过液压管路（501,502）与智能制动助力器（100）连接，其特征在于，智能制动助力器（100）包括助力器ECU（101）、第二电机（102）、传动组件（160）、储液罐（177）、主缸（170）和两个活塞（171,172），所述助力器ECU（101）控制第二电机（102），第二电机（102）驱动传动组件带动活塞（171,172）在主缸（170）内移动，所述主缸（170）设有两个进油口（173,174）和两个出油口（175,176），储液罐（177）通过两个进油口（173,174）与主缸（170）连接，主缸（170）的两个出油口（175,176）通过第一液压管路（501）和第二液压管路（502）与防抱死制动系统（200）连接；
所述防抱死制动系统（200）包括防抱死ECU（290）、第一电机（210）、第一左右轮（511,512）、第二左右轮（521,522）以及将第二左右轮与液压管路分隔开的第三常开电磁阀（271,272），所述第一左右轮（511,512）通过第一常开电磁阀（221,222）直接与液压管路（501,502）连接，所述第一左右轮（511,512）通过第一常闭电磁阀（231,232）与蓄能器（261,262）连接，所述第二左右轮（521,522）通过第二常开电磁阀（241,242）直接与液压泵（211,212）连接，所述第二左右轮（521,522）通过第二常闭电磁阀（251,252）与蓄能器（261,262）连接，所述液压泵（211,212）分别与第一常闭电磁阀（231,232）、第二常闭电磁阀（251,252）和蓄能器（261,262）连接，所述液压泵（211,212）由第一电机（210）驱动，所述第一电机（210）由防抱死ECU（290）控制，所述助力器ECU（101）与防抱死ECU（290）通过通信线（600）连接，所述防抱死ECU（290）可以通过通信线（600）接收第二电机（102）的运行状态信号，当检测到驾驶员请求制动但是第二电机（102）未运行时，驾驶员请求制动可以由压力传感器（281）检测或者踏板位置传感器（152）检测，压力传感器（281）或者踏板位置传感器（152）检测到的信号传输给防抱死ECU（290），防抱死ECU（290）控制第一电机（210）驱动液压泵（211,212）工作进行建压。
2.根据权利要求1所述的一种冗余制动系统，其特征在于，所述踏板位置传感器（152）设于与制动踏板（300）连接的输入杆上，通过踏板位置传感器（152）来检测驾驶员是否请求制动，踏板位置传感器（152）与助力器ECU（101）连接，所述助力器ECU（101）与防抱死ECU（290）通过通信线（600）交换信息。
3.根据权利要求1所述的一种冗余制动系统，其特征在于，所述压力传感器（281）设于第一液压管路（501）中或第二液压管路（502）中，通过压力传感器（281）来检测驾驶员是否请求制动，压力传感器（281）与助力器ECU（101）或防抱死ECU（290）连接，所述助力器ECU（101）与防抱死ECU（290）通过通信线（600）交换信息。
4.根据权利要求1所述的一种冗余制动系统，其特征在于，防抱死ECU（290）控制第一电机（210）驱动液压泵（211,212）工作的同时，打开第一常闭电磁阀（231,232），关闭第三常开电磁阀（271,272），使少量制动液从液压管路经由第一常开电磁阀（221,222）到达第一左右轮（511,512），大量制动液从第一常开电磁阀（221,222）经由第一常闭电磁阀（231,232）和第二常开电磁阀（241,242）到达第二左右轮（521,522），从而实现车辆制动。
5.根据权利要求1所述的一种冗余制动系统，其特征在于，当第二电机（102）正常运行时，所述防抱死ECU（290）可以通过通信线（600）请求助力器ECU（101）建立压力。
6.根据权利要求1所述的一种冗余制动系统，其特征在于，还包括用于检测车身稳定的车辆动态传感器（702），所述车辆动态传感器（702）可将检测到的信号传输给防抱死ECU（290）或助力器ECU（101），所述助力器ECU（101）与防抱死ECU（290）通过通信线（600）交换信息。
7.根据权利要求1所述的一种冗余制动系统，其特征在于，还包括用于检测车身稳定的转向角传感器（701），所述转向角传感器（701）可将检测到的信号传输给防抱死ECU（290）或助力器ECU（101），所述助力器ECU（101）与防抱死ECU（290）通过通信线（600）交换信息。
8.根据权利要求1所述的一种冗余制动系统，其特征在于，当车轮出现打滑时，由智能制动助力器（100）建压，防抱死制动系统（200）控制电磁阀。
9.根据权利要求1所述的一种冗余制动系统，其特征在于，所述第二左右轮（521,522）为驱动轮，当车轮出现打滑时，由防抱死制动系统（200）的液压泵（211,212）建压，防抱死ECU（290）检测到驱动轮打滑，防抱死制动系统（200）命令第一常闭电磁阀（231,232）打开，第三常开电磁阀（271,272）关闭，液压泵（211,212）从液压管路（501,502）抽取制动液经由第二常开电磁阀（241,242）输送至第二左右轮（521,522），从而实现牵引力控制。
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