CN113085814A - 一种车辆的制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆的制动技术，尤其涉及一种车辆的制动系统。本发明提供的上述车辆的制动系统，包括至少两个控制模块，以及设于车辆各车轮的电子制动装置。每一所述控制模块包括电容性电源和控制器，并连接一传感器组。所述电容性电源由充电电源供电，用于为所述电子制动装置供电以产生制动力。所述控制器和/或所述传感器组中的至少一部分传感器由对应的所述电容性电源和所述充电电源冗余地供电。本发明能够冗余地为制动系统的控制模块和传感器供电，在部分供电网络出现故障时仍然能够保证制动系统的唤醒和可操作性，从而提升车辆制动系统的可靠性和容错性。

Description

一种车辆的制动系统
技术领域
本发明涉及车辆的制动技术，尤其涉及一种具有冗余架构的电子机械制动系统(Electromechanical brake，EMB)。
背景技术
纯线控的电子机械制动系统相比传统的气、液制动系统具有响应迅速、环境友好、简化底盘架构等优点，因此是下一代制动系统的发展方向。在电子机械制动系统中，由于没有制动液、压缩空气等介质，驾驶员通过制动踏板或驻车开关输入的制动需求(Brakedemand)，需要通过传感器转化为电信号来发送给制动系统。因此，可靠性和容错性(Faulttolerance)成为了电子机械制动系统的关键。
通常，为了保证制动踏板和驻车开关的传感器的可靠性和准确性，会设置冗余的传感器来进行信号的相互验证。然而，当传感器本身供电出现故障时，则会发生无法进行验证，或传感器无法工作的情况。此外，当制动系统的控制器供电出现故障时，即使传感器工作正常，控制器也无法处理制动需求。
因此，为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种高冗余性的电子机械制动系统，用于在部分供电网络出现故障时仍然能够保证制动系统的唤醒和可操作性。
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。
本发明提供的上述车辆的制动系统，包括至少两个控制模块，以及设于车辆各车轮的电子制动装置。每一所述控制模块包括电容性电源和控制器，并连接一传感器组。所述电容性电源由充电电源供电，用于为所述电子制动装置供电以产生制动力。所述控制器和/或所述传感器组中的至少一部分传感器由对应的所述电容性电源和所述充电电源冗余地供电。通过使用具有冗余供电功能的高冗余性的电子机械制动系统的架构，即使在部分供电网络出现故障时，所述车辆的制动系统仍能保证制动系统的唤醒和可操作性。
优选地，在本发明提供的上述车辆的制动系统中，所述控制器和/或所述传感器组中的至少一部分传感器可以配置为由对应的所述电容性电源和所述充电电源中电压较高者供电，从而在正常运行的一般情况下使用具有较高设计电压的电源来为所述控制器和/或所述传感器组中的至少一部分传感器供电，而在具有较高设计电压的电源发生故障等紧急情况导致的电压下降时，自动切换为由另一电源为所述控制器和/或所述传感器组中的至少一部分传感器供电，从而实现冗余供电。
可选地，在本发明提供的上述车辆的制动系统中，所述传感器组可以包括用于指示车辆的制动需求输入装置是否被操作的开关或传感器。所述开关或传感器的信号可以被用于唤醒所述制动系统。通过使用所述指示车辆的制动需求输入装置是否被操作的开关或传感器的信号作为制动系统的唤醒信号之一，本发明提供的车辆的制动系统可以独立于车辆系统，仅通过对制动需求输入装置的操作而被唤醒并工作，从而提高了车辆的安全性。
可选地，在本发明提供的上述车辆的制动系统中，所述传感器组还可以包括用于指示车辆的制动需求输入装置的操作的角度、行程和力的传感器中的一个或多个，从而将驾驶员通过制动踏板和驻车开关输入的制动需求转化为电信号来发送给制动系统。当采用多个测量不同物理量的传感器时，还可以将传感器信号进行相互验证，以降低同类传感器产生一致错误的可能性，从而进一步提高制动系统的可靠性。
可选地，在本发明提供的上述车辆的制动系统中，所述传感器组可以包括至少两个用于产生不同类型和/或不同量程的信号的传感器。所述控制器可以根据预存的信号关系数据对所述信号是否相符进行验证。通过采用包括至少两个用于产生不同类型和/或不同量程的信号的传感器的传感器组，可以防止同一干扰因素对所述传感器组中的多个传感器产生一致的影响，从而进一步提高所述车辆的制动系统的可靠性。
优选地，在本发明提供的上述车辆的制动系统中，所述控制模块之间可以通信连接。响应于任一控制模块获取的对应传感器组的信号验证失败，所述控制模块可以采用从另一控制模块获取的验证成功的信号。通过采用通信连接的控制模块，可以在任一控制模块获取的对应传感器组的信号验证失败时，用从另一控制模块获取的验证成功的信号来制动车辆，从而提高所述车辆的制动系统的容错性。
可选地，在本发明提供的上述车辆的制动系统中，所述充电电源与所述电容性电源共同电性连接电压转换器，所述控制器和/或所述传感器组中的至少一部分传感器的供电电压经由所述电压转换器转换。
可选地，在本发明提供的上述车辆的制动系统中，所述充电电源与所述电容性电源可以共同电性连接电压控制模块，并经由所述电压控制模块冗余地向所述传感器组中的至少一份部分传感器供电。通过采用所述电压控制模块，可以将所述电容性电源或所述充电电源提供的电压转换为适于所述传感器组中的至少一份部分传感器工作的电压。因此，无论在由所述电容性电源供电的情况下，还是在由所述充电电源供电的情况下，所述电压控制模块都能确保所述传感器组中的至少一份部分传感器正常工作，从而提升所述车辆的制动系统的容错性。
优选地，在本发明提供的上述车辆的制动系统中，所述电压控制模块包括DC/DC模块和/或低压差稳压器。
可选地，在本发明提供的上述车辆的制动系统中，所述充电电源可以包括主开关。所述主开关关闭时所述电容性电源可以向所述控制器和/或所述传感器组中的至少一部分传感器供电以保持所述制动系统的待机状态或可操作性。
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示出了根据本发明的一方面提供的车辆的制动系统的架构示意图。
图2示出了根据本发明的一个实施例提供的车辆的制动系统的架构示意图。
图3示出了根据本发明的一个实施例提供的传感器组的接口示意图。
图4示出了根据本发明的一个实施例提供的根据传感器信号生成制动请求的示意图。
图5示出了根据本发明的一个实施例提供的车辆的制动系统的架构示意图。
附图标记：
111、112、113 控制模块；
12 电子制动装置；
13、13A、13B 通信线路
14、15 通信线路
16、16A、16B 供电线路
131、132、133 电容性电源，超级电容模组；
141、142、143 控制器；
151、152 传感器组；
161、162 传感器；
17 充电电源；
171 蓄电池；
172 主开关；
181、182 电压控制模块；
191、192、193 电压转换器；
211-214 传感器；
31、32 连接器；
12V_Supply 供电接口；
SW_Out 通信接口；
5V_Supply 供电接口；
PWM_Out 通信接口；
SENT_Out 通信接口；
GND 接地接口；
40、41、42 传感器信号；
43 踏板特性曲线；
NO 断开状态；
NC 闭合状态。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种高冗余性的电子机械制动系统(Electromechanical brake，EMB)，用于提升车辆制动系统的可靠性和容错性(Faulttolerance)。即使在部分供电网络出现故障时，该实施例提供的上述电子机械制动系统仍能准确识别驾驶员的制动需求(Brake demand)，同时保证制动系统的可操作性。
请参考图1，图1示出了根据本发明的一方面提供的车辆的制动系统的架构示意图。
如图1所示，本实施例提供的上述车辆的制动系统，可以包括两个冗余的控制模块111-112，以及设于车辆各车轮的电子制动装置12。控制模块111可以包括电容性电源131和控制器141，并连接一传感器组151。控制模块112可以包括电容性电源132和控制器142，并连接一传感器组152。
以控制模块111为例，作为一种示例性的实施方式，包含电容性电源131和控制器141的控制模块111可以作为一个独立封装的装置安装在车辆上，然而，本领域普通技术人员可以想到，也可以采用非独立封装的方式将电性连接的电容性电源131和控制器141分别安装在车辆的不同位置，其封装方式和安装位置可以根据车辆实际布局调整。
设于车辆各车轮的电子制动装置12可以包括用于产生制动力的制动电机，以及由上述制动电机驱动的机械传动机构。在一个盘式制动器的实施例中，该机械传动机构最终通过驱动卡钳(caliper)夹紧制动盘而产生制动力。
当驾驶员通过操作制动踏板、驻车开关等制动需求输入装置(未绘示)输入制动需求时，传感器组151-152中的至少一部分传感器测量制动需求输入装置的操作量，例如测量制动踏板的行程或获取驻车开关的开闭状态等，并将其转化为电信号以供控制模块111-112进行运算处理，进而生成制动请求(Brake request)，并将生成的制动请求发送到各电子制动装置12。各电子制动装置12可以根据收到的制动请求控制制动电机转动，来驱动机械传动机构，从而推动制动片压紧或远离制动盘以响应该制动需求。
需要说明的是，设于车辆各车轮的电子制动装置12可以由车辆制动系统的电容性电源131-132供电。电容性电源131-132包括但不限于超级电容(Ultra-capacitor)，尤其是基于石墨烯的超级电容模组。电容性电源131-132可以由车辆的充电电源17充电，从而为设于车辆各车轮的电子制动装置12供电以产生制动力。车辆的充电电源17包括但不限于车辆蓄电池(Vehicle battery)、动力电池(Power Battery)、车辆发电机(Vehiclegenerator)，以及轮毂发电机(Hub generator)。
可以理解的是，制动系统利用控制模块111-112的控制器141-142能够提供运算控制的冗余，由充电电源17补充电能的相互独立的电容性电源131-132能够提供供电的冗余，在传感器组151-152中使用多个传感器采集相同的输入操作能够提供信号采集的冗余。在图1所示的电子机械制动系统中，除了测量制动需求输入装置的操作量的传感器外，传感器组151还可以包括用于指示车辆的制动踏板、驻车开关等制动需求输入装置是否被操作的开关或传感器161。相应的，传感器组152还可以包括用于指示上述制动需求输入装置是否被操作的开关或传感器162。开关或传感器161-162的信号可以被用于唤醒车辆的制动系统。
如图1所示，在一些实施例中，充电电源17与电容性电源131可以电性连接控制器141和传感器组151中的传感器161，用于冗余地向控制器141和传感器161供电。充电电源17与电容性电源132可以电性连接控制器142和传感器组152中的传感器162，用于冗余地向控制器142和传感器162供电。可选的，传感器组151-152中的所有传感器可以都以上述方式被冗余地供电。
具体来说，充电电源17与电容性电源131可以分别经由一个二极管来电性连接控制器141，从而以充电电源17与电容性电源131中电压较高者向控制器141和传感器161供电。充电电源17与电容性电源132可以分别经由一个二极管来电性连接控制器142，从而以充电电源17与电容性电源132中电压较高者向控制器142和传感器162供电。
在一个实施例中，充电电源17可以为车辆的蓄电池，其输出电压可以为24V。电容性电源131-132可以采用由超级电容单元组成的模组，其输出电压可以为高于充电电源17的输出电压的48V。在车辆正常工作的情况下，超级电容模组131-132可以通过对应的二极管来向控制器141-142和传感器161-162供电。此时，车辆充电电源17对应的二极管被反向偏置，车辆充电电源17不向控制器141-142和传感器161-162供电。当超级电容模组131-132发生故障而导致输出电压低于24V或无法输出电压时，车辆充电电源17可以通过对应的二极管来向控制器141-142和传感器161-162供电。此时，超级电容模组131-132对应的二极管被反向偏置，超级电容模组131-132不向控制器141-142和传感器161-162供电。当充电电源17出现故障或未被开启导致无法正常为超级电容模组131-132供电时，超级电容模组131-132仍然可以用其剩余的能量向控制器141-142和传感器161-162供电。
传感器161-162用于指示车辆的制动踏板、驻车开关等制动需求输入装置是否被操作并且其信号经由通信线路13传输至控制器141-142，被用于唤醒制动系统。也就是说，即使在充电电源17未被打开的情况下，例如车辆熄火时，仅依靠超级电容模组131-132向传感器161-162的供电仍然能够响应对制动踏板、驻车开关的操作而唤醒制动系统，并且控制器141-142也能够基于超级电容模组131-132的供电处理制动需求，从而电子制动装置12能够利用超级电容模组131-132储存的剩余电量实施制动。
由此，通过使用上述具有冗余供电功能的高冗余性的电子机械制动系统的架构，无论充电电源17和超级电容模组131-132中的任意一者能否正常供电，车辆的制动系统仍能保持控制器141-142和传感器161-162的供电，从而保证制动系统的可操作性，并且能够在休眠状态下被唤醒以提供制动功能。
本领域的技术人员可以理解，上述由充电电源17与电容性电源131-132冗余地向控制器141-142和传感器161-162供电的方案，只是本发明提供的一个实施例，主要用于清楚地展示本发明的构思，并提供一种便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。
可选地，在一个实施例中，充电电源17与电容性电源131可以仅电性连接控制器141，用于冗余地向控制器141供电。同时，充电电源17与电容性电源132可以仅电性连接控制器142，用于冗余地向控制器142供电。
可选地，在一个实施例中，充电电源17与电容性电源131可以电性连接传感器组151中的所有传感器或仅电性连接传感器161，用于冗余地向传感器组151或传感器161供电。同时，充电电源17与电容性电源132可以电性连接传感器组152中的所有传感器或仅电性连接传感器162，用于冗余地向传感器组152或传感器162供电。
在一个实施例中，传感器组151-152的前端可以进一步设置一个电压控制模块181-182。电压控制模块181-182可以包括DC/DC模块和/或低压差稳压器(Low dropoutregulator，LDO)。充电电源17与电容性电源131-132可以分别经由一个二极管来电性连接电压控制模块181-182。电压控制模块181-182用于将充电电源17与超级电容模组131-132冗余输出的高电压(48V或24V)稳定地降低到适合传感器组151-152中的传感器工作的低电压(12V)。因此，无论在由超级电容模组131-132供电的情况下，还是在由车辆充电电源17供电的情况下，电压控制模块181-182都能确保传感器组151-152中的传感器正常工作，从而能够使用在恒定电压下工作的常规的传感器。
本领域的技术人员可以理解，上述以车辆蓄电池、动力电池、车辆发电机和轮毂发电机为例的充电电源17是车辆上的常用电源。上述电容性电源131-132是为设于车辆各轮端的电子制动装置12的制动电机提供电能的专用电源。因此，通过采用车辆既有的充电电源17和电子机械制动系统既有的电容性电源131-132为控制模块141-142和传感器组151-152冗余供电的方案，可以在无需额外增加电源的情况下提升车辆制动系统容错性和可靠性，避免了制造成本和车身重量、体积的上升。
本领域的技术人员还可以理解，上述输出电压为24V的充电电源17和上述输出电压为48V的电容性电源131-132，只是本发明提供的一种具体案例，主要用于清楚地展示本发明的构思，并提供一种便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。
可选地，在另一个实施例中，基于本发明的构思，车辆的充电电源17可以具有较高的输出电压，而电容性电源131-132可以具有较低的输出电压，从而将充电电源17作为车辆制动系统的常规供电电源，而将电容性电源131-132作为冗余电源。
在本发明的一个实施例中，传感器组151-152还可以进一步包括用于指示车辆的制动踏板和驻车开关等制动需求输入装置的操作的角度、行程和力的传感器211-214中的一个或多个。
请参考图2，图2示出了根据本发明的一个实施例提供的车辆的制动系统的架构示意图。
如图2所示，控制模块111还包括电压转换器191，例如DC/DC模块，其输入端电性连接充电电源17和电容性电源131，其输出端连接控制器141和传感器组151中的部分传感器211-212。由此，控制器141与传感器211-212由充电电源17和电容性电源131冗余地供电，并且其供电电压可被电压转换器191转换。对于传感器211-212来说，电压转换器191可以包括两个低压输出端，例如提供5V的电压，经由供电线路16A-16B向传感器211-212分别供电。控制模块112中的电压转换器192、电容性电源132、控制器142以及传感器组152中的部分传感器213-214采用与上述相的同配置，在此不再赘述。
在一个实施例中，控制模块111的控制器141和控制模块112的控制器142之间可以经由通信线路15通信连接。
在一个实施例中，传感器组151-152中的传感器211-214可以为霍尔传感器，用于根据随车辆制动踏板移动的磁体的磁场来输出相应的电信号，经由通信线路13A-13B发送至控制器141-142，从而以电信号的形式进行交叉验证后指示车辆制动踏板的行程。
具体来说，控制器141可以根据传感器211输出的电信号来获得取值范围为10％-90％的占空比信号PWM-A，并根据传感器212输出的电信号来获得取值范围为90％-10％的电压信号SENT-B。控制器142可以根据传感器213输出的电信号获得取值范围为90％-10％的占空比信号PWM-B，并根据传感器214输出的电信号获得取值范围为10％-90％的电压信号SENT-A。
上述占空比信号PWM-A、PWM-B可以通过感测并调制传感器211、213输出的电信号来获得。上述电压信号SENT-A、SENT-B可以通过感测传感器214、212输出的电信号的幅值来获得。上述占空比信号PWM-A、PWM-B和上述电压信号SENT-A、SENT-B的取值范围可以通过软件标定来确定。
控制器141-142可以根据预存的信号关系数据来验证获取的占空比信号和电压信号是否相符。响应于控制模块111的控制器141获取的对应传感器组151的信号PWM-A和SENT-B验证失败，控制器141可以从通信连接的控制器142获取根据验证成功的信号PWM-B和SENT-A确定的制动需求，并据此生成制动请求，反之亦然。
在本发明的一个实施例中，设置在制动需求输入装置，例如制动踏板上的传感器组151的多个传感器161、211-212和传感器组152的传感器162、213-214，可以通过带有连接器31-32的复合线束来与车辆的充电电源17、电容性电源131-132、电压转换器191-192和控制器141-142进行信号和供电传输。
请参考图3，图3示出了根据本发明的一个实施例提供的传感器组的接口示意图。
如图3所示，传感器161可以通过连接器31的供电接口12V_Supply电性连接充电电源17和电容性电源131，从而由充电电源17和电容性电源131冗余地供电，示例性地该供电接口的电压经电压控制模块181调整为12V。传感器161可以通过连接器31的通信接口SW_Out经由通信线路14通信连接控制器141和/或电压转换器191，从而向控制器141发送信号以指示制动踏板被操作和/或向电压转换器191发送信号以作为唤醒信号。传感器161还可以通过连接器31的接地接口GND接地。
传感器211可以通过连接器31的供电接口5V_Supply经由供电线路16A电性连接电压转换器191的低压输出端，从而由充电电源17和电容性电源131冗余地供电。传感器211可以通过连接器31的通信接口PWM_Out经由通信线路13A通信连接控制器141，从而向控制器141发送指示制动踏板位移行程的占空比信号PWM-A。该占空比信号PWM-A可以根据制动踏板的具体位移行程而在10％-90％之间取值。传感器211还可以通过连接器31的接地接口GND接地。
传感器212可以通过连接器31的供电接口5V_Supply经由供电线路16B电性连接电压转换器191的另一低压输出端，从而由充电电源17和电容性电源131冗余地供电。传感器212可以通过连接器31的通信接口SENT_Out经由通信线路13B通信连接控制器141，从而向控制器141发送指示制动踏板位移行程的电压信号SENT-B。该电压信号SENT-B可以根据制动踏板的具体位移行程而使用与传感器211相反的标定在90％-10％之间取值。传感器212还可以通过连接器31的接地接口GND接地。
相应地，传感器162可以通过连接器32的供电接口12V_Supply电性连接充电电源17和电容性电源132，从而由充电电源17和电容性电源132冗余地供电。传感器162可以通过连接器32的通信接口SW_Out经由通信线路14通信连接控制器142和/或电压转换器192，从而向控制器142发送信号以指示制动踏板被操作和/或向电压转换器192发送信号以作为唤醒信号。传感器162还可以通过连接器32的接地接口GND接地。
传感器213可以通过连接器32的供电接口5V_Supply经由供电线路16A电性连接电压转换器192的低压输出端，从而由充电电源17和电容性电源132冗余地供电。传感器213可以通过连接器32的通信接口PWM_Out经由通信线路13A通信连接控制器142，从而向控制器142发送指示制动踏板位移行程的占空比信号PWM-B。该占空比信号PWM-B可以根据制动踏板的具体位移行程而在90％-10％之间取值。传感器213还可以通过连接器32的接地接口GND接地。
传感器214可以通过连接器32的供电接口5V_Supply经由供电线路16B电性连接电压转换器192的另一低压输出端，从而由充电电源17和电容性电源132冗余地供电。传感器214可以通过连接器32的通信接口SENT_Out经由通信线路13B通信连接控制器142，从而向控制器142发送指示制动踏板位移行程的电压信号SENT-A。该电压信号SENT-A可以根据制动踏板的具体位移行程而使用与传感器213相反的标定在10％-90％之间取值。传感器214还可以通过连接器32的接地接口GND接地。
本领域的技术人员可以理解，上述接线方式只是本发明提供的一种具体案例，主要用于清楚地展示本发明的构思，并提供一种便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。例如，传感器212的信号可以发送至控制器142。相应地，传感器213的信号可以发送至控制器141。采用这种信号交叉验证的方式可以进一步提升可信度。
可选地，在另一个实施例中，基于本发明的构思，传感器组151中的传感器211-212也可以电性连接充电电源17和对应的电容性电源131，从而由充电电源17和电容性电源131冗余地供电。传感器组152中的传感器213-214也可以电性连接充电电源17和对应的电容性电源132，从而由充电电源17和电容性电源132冗余地供电。
通过采用上述具有冗余供电功能的高冗余性的传感器供电架构，即使在车辆的部分供电网络出现故障时，车辆制动系统中的所有传感器161-162、211-214仍能获得冗余电源的供电，从而正常地采集制动踏板的位移信息以供车辆制动系统识别驾驶员的制动需求，同时保证制动系统的可操作性。
在本发明的一个实施例中，控制器141-142可以预存有电压信号和占空比信号的信号关系数据。控制器141-142还可以预存有电压信号和占空比信号等传感器信号与制动踏板的位移行程的对应关系，可选的，还可预存制动踏板的位移行程与对应的目标制动力的对应关系。控制器141-142可以根据预存的信号关系数据来验证获取的传感器信号是否相符，并根据相符的传感器信号来确定对应的制动踏板位移行程，从而生成指示对应的目标制动力的制动请求。
请参考图4，图4示出了根据本发明的一个实施例提供的根据传感器信号生成制动请求的示意图。
如图4所示，传感器信号40可以对应传感器161-162发送到控制器141-142和/或电压转换器191-192的信号，用于指示制动踏板等制动需求输入装置是否被操作。传感器信号41可以对应传感器211发送到控制器141的占空比信号PWM-A，以及传感器214发送到控制器142的电压信号SENT-A。占空比信号PWM-A和电压信号SENT-A的取值范围为10％-90％。传感器信号42可以对应传感器212发送到控制器141的电压信号SENT-B，以及传感器213发送到控制器142的占空比信号PWM-B。占空比信号PWM-B和电压信号SENT-B的取值范围为90％-10％。踏板特性曲线43可以指示制动踏板的位移行程与目标制动力的对应关系。
在一个实施例中，响应于车辆的制动踏板被踩下，传感器161-162对应的输出开关(未绘示)由断开状态NO变为闭合状态NC，传感器161-162可以分别将一个高电平(逻辑1)的信号发送到对应的电压转换器191-192，从而示例性地作为制动系统的唤醒信号。
本领域的技术人员可以理解，上述采用两个传感器161-162来指示制动需求输入装置是否被操作的方案只是本发明提供一种具体案例，主要用于对应车辆制动系统的两个控制模块111-112。在其他实施例中，基于本发明的构思，传感器组151-152也可以共用一个传感器来指示制动需求输入装置是否被操作。该共用的传感器可以分别与控制器141-142和/或电压转换器191-192通信连接，从而响应于制动需求输入装置被操作来唤醒车辆的制动系统。
在一个实施例中，控制器141可以根据预存的信号关系数据，验证传感器211发送的占空比信号PWM-A和传感器212发送的电压信号SENT-B是否相符。控制器142可以根据预存的电压信号41和占空比信号42的信号关系数据，验证传感器213发送的占空比信号PWM-B和传感器214发送的电压信号SENT-A是否相符。
若传感器211发送的占空比信号PWM-A和传感器212发送的电压信号SENT-B相符，则控制器141可以根据预存的电压信号和占空比信号等传感器信号与制动踏板的位移行程的对应关系，确定对应于传感器211-212发送的传感器信号的制动踏板位移行程。之后，控制器141可以根据预存的踏板特性曲线43，生成指示对应目标制动力的制动请求。相应的，控制器142可以采用上述方式验证传感器213-214发送的传感器信号，并据此生成制动请求。
若传感器211发送的占空比信号PWM-A和传感器212发送的电压信号SENT-B不相符，而传感器213发送的占空比信号PWM-B和传感器214发送的电压信号SENT-A相符，则控制器141可以经由与控制器142的通信连接获取控制器142确定的制动踏板的位移行程来生成制动请求，反之亦然。
通过采用通信连接的控制模块111-112，车辆的制动系统可以在任意一个控制模块111或112获取的对应传感器组151或152的信号验证失败时，用从另一个控制模块112或111获取的验证成功的信号来制动车辆，从而提高车辆制动系统的容错性。
本领域的技术人员可以理解，上述采用两个通信连接的控制模块111-112来冗余地控制电子制动装置12的方案，只是本发明提供的一种具体案例，主要用于提高制动系统的功能安全性。
可选地，在另一个实施例中，基于本发明的构思，车辆的制动系统也可以采用两个主从式的控制模块及其传感器组来控制电子制动装置12。在主控制模块及其传感器组无法验证制动需求时，切换为使用从控制模块及其传感器组控制设于车辆各车轮的电子制动装置12。
在本发明的另一个实施例中，制动系统包括三个控制模块111-113，示例性地对应于车辆的三根车轴，以及设于车辆各车轮的六个电子制动装置12。
请参考图5，图5示出了根据本发明的一个实施例提供的车辆的制动系统的架构示意图。
如图5所示，车辆的制动系统可以包括三个控制模块111-113，以及设于车辆各车轮的六个电子制动装置12。每一控制模块111-113可以包括电容性电源131-133和控制器141-143。控制模块111-112可以分别连接一个传感器组151-152。电容性电源131-133可以由车辆的充电电源17供电，分别用于向对应的两个电子制动装置12供电以产生制动力。车辆的充电电源17可以包括蓄电池171和主开关172。该主开关172可以用于切换充电电源17向车辆制动系统的供电状态。
在一个实施例中，传感器组151可以包括传感器161和传感器211。控制器141和传感器组151中的传感器161可以由对应的电容性电源131和充电电源17冗余地供电。示例性的，控制模块111还可包括电压转换器191，例如DC/DC模块，其输入端电性连接充电电源17和电容性电源131，其输出端连接控制器141，传感器组151中的传感器211经由供电线路16连接电压转换器191的低压输出端。由此，控制器141与传感器211由充电电源17和电容性电源131冗余地供电，并且其供电电压可被电压转换器191转换。
传感器161可以用于指示车辆的制动踏板、驻车开关等制动需求输入装置是否被操作。传感器161的信号经由通信线路14发送至控制器141和/或电压转换器191，可以被用于唤醒车辆的制动系统。传感器211可以产生取值范围为10％-90％的占空比信号并经由通信线路13发送至控制器141，用于指示车辆制动踏板的行程。控制模块111可以根据预存的制动踏板行程与目标制动力的对应关系，生成对应的制动请求。
传感器组152可以包括传感器162和传感器214。控制器142和传感器组152中的传感器162由对应的电容性电源132和充电电源17冗余地供电。示例性的，控制模块112还可包括电压转换器192，例如DC/DC模块，其输入端电性连接充电电源17和电容性电源132，其输出端连接控制器142，传感器组152中的传感器214经由供电线路16连接电压转换器192的低压输出端。由此，控制器142与传感器214由充电电源17和电容性电源132冗余地供电，并且其供电电压可被电压转换器192转换。
传感器162可以用于指示车辆的制动踏板、驻车开关等制动需求输入装置是否被操作。传感器162的信号经由通信线路14发送至控制器142和/或电压转换器192，可以被用于唤醒车辆的制动系统。传感器214可以产生取值范围为10％-90％的电压信号并经由通信线路13发送至控制器142，用于指示车辆制动踏板的行程。控制模块112可以根据预存的制动踏板行程与目标制动力的对应关系，生成对应的制动请求。
控制模块113与控制模块111-112采用相同配置，包括电容性电源133，电压转换器193,及控制器143，但可以不设对应的传感器组，而是经由控制模块111-112或直接获取传感器211和/或214的信号，并根据预存的制动踏板行程与目标制动力的对应关系，生成对应的制动请求。可选地，在另一个实施例中，控制模块113也可以从控制模块111-112获取其处理传感器信号后得出的制动需求，并根据该制动需求生成对应的制动请求。
在一个实施例中，三个控制模块111-113可以经由通信线路15相互通信连接。通信连接的三个控制模块111-113可以判断各制动请求指示的目标制动力是否相同，从而验证各传感器211、214、215发送的传感器信号是否相符。响应于各制动请求指示的目标制动力相同，三个控制模块111-113可以将生成的制动请求发送到对应的两个电子制动装置12，从而控制对应的两个电子制动装置12制动对应的车轮。响应于一个制动请求指示的目标制动力与另两个制动请求指示的目标制动力不同，对应的控制模块111可以采用从另两个控制模块112-113之一收到的传感器信号重新生成对应的制动请求，并将生成的制动请求发送到对应的两个电子制动装置12，从而控制对应的两个电子制动装置12制动对应的车轮。
可选地，在本发明的另一个实施例中，控制模块111-112可以分别连接一个传感器组151-152。传感器组151可以包括传感器161和传感器211。传感器211可以产生取值范围为10％-90％的占空比信号，用于指示车辆制动踏板的行程。控制模块111可以根据预存的制动踏板行程与目标制动力的对应关系，生成对应的制动请求。传感器组152可以包括传感器162和传感器214。传感器214可以产生取值范围为10％-90％的电压信号，用于指示车辆制动踏板的行程。控制模块112可以根据预存的制动踏板行程与目标制动力的对应关系，生成对应的制动请求。同时，控制模块113也可以连接一个对应的传感器组。该传感器组可以包括一个第一传感器和一个第二传感器。控制器143和该传感器组中的第一传感器可以由对应的电容性电源133和充电电源17冗余地供电。第一传感器可以用于指示车辆的制动踏板、驻车开关等制动需求输入装置是否被操作。第一传感器的信号可以被用于唤醒车辆的制动系统。第二传感器可以产生取值范围为90％-10％的电压信号，用于指示车辆制动踏板的受到的力。控制模块113可以根据预存的制动踏板受力与目标制动力的对应关系，生成对应的制动请求。
在一个实施例中，车辆的充电电源17可以包括蓄电池171和主开关172。该主开关172可以用于切换充电电源17向车辆制动系统的供电状态。充电电源17的主开关172可以由驾驶员手动关闭，也可能由车辆故障或驾驶员的误操作而导致关闭。当主开关172关闭时，充电电源17停止向车辆的制动系统供电。此时，电容性电源131-132可以向对应的控制器141-142和对应的传感器组151-152中的传感器161-162供电，以及经由电压转换器191-192的低压输出端，向对应的传感器组151-152中的传感器211、214供电。
响应于驾驶员踩下车辆的制动踏板，传感器161-162可以在仅有电容性电源131-132供电的情况下，向对应的控制器141-142和/或电压转换器191-192发送信号，用于唤醒车辆的制动系统或指示驾驶员对制动踏板的操作。同时，传感器211、214可以在经由电压转换器191-192的电容性电源131-132的供电下，分别将其采集的指示制动踏板的操作量的信号发送至对应的控制器141-142。控制器141-142可以在电容性电源131-132的供电下，根据预存的对应关系生成相应的制动请求，从而控制设于车辆各车轮的电子制动装置12制动对应的车轮。而控制模块113的控制器143可以从通信连接的控制器141-142获取其传感器组151-152的信号以进行处理，或者直接获取经控制器141-142的信号处理后生成的制动需求，并利用其电容性电源133向对应的电子制动装置12供电。此外，传感器组151-152还可使用上述实施例中冗余传感器的配置方式提供冗余的传感器信号，在此不再赘述。
因此，本发明提供的具有冗余供电功能的高冗余性的电子机械制动系统的架构可以扩展并应用到三轴及三轴以上的车辆中。即使在部分供电网络出现故障时，该电子机械制动系统仍可以保持车辆制动系统的待机状态或可操作性。
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 (10)

1.一种车辆的制动系统，包括至少两个控制模块(111，112，113)，以及设于车辆各车轮的电子制动装置(12)，每一所述控制模块(111，112，113)包括电容性电源(131，132，133)和控制器(141，142，143)，并连接一传感器组(151，152)，所述电容性电源(131，132，133)由充电电源(17)供电，用于为所述电子制动装置(12)供电以产生制动力，其特征在于，
所述控制器(141，142，143)和/或所述传感器组(151，152)中的至少一部分传感器(161，162)由对应的所述电容性电源(131，132，133)和所述充电电源(17)冗余地供电。
2.如权利要求1所述的制动系统，其特征在于，所述控制器(141，142，143)和/或所述传感器组(151，152)中的至少一部分传感器(161，162)配置为由对应的所述电容性电源(131，132，133)和所述充电电源(17)中电压较高者供电。
3.如权利要求1-2中任一所述的制动系统，其特征在于，所述传感器组(151，152)包括用于指示车辆的制动需求输入装置是否被操作的开关或传感器(161，162)，所述开关或传感器(161，162)的信号被用于唤醒所述制动系统。
4.如权利要求1-3中任一所述的制动系统，其特征在于，所述传感器组(151，152)还包括用于指示车辆的制动需求输入装置的操作的角度、行程或力的传感器(211，212，213，214)中的一个或多个。
5.如权利要求1-4中任一所述的制动系统，其特征在于，所述传感器组(151，152)包括至少两个用于产生不同类型和/或不同量程的信号的传感器(211，212，213，214)，所述控制器(141，142)根据预存的信号关系数据对所述信号是否相符进行验证。
6.如权利要求5所述的制动系统，其特征在于，所述控制模块(111，112)之间通信连接，响应于任一控制模块(111，112)获取的对应传感器组(151，152)的信号验证失败，所述控制模块(111，112)采用从另一控制模块(112，111)获取的验证成功的信号。
7.如权利要求1-6中任一所述的制动系统，其特征在于，所述充电电源(17)与所述电容性电源(131，132，133)共同电性连接电压转换器(191，192，193)，所述控制器(141，142，143)和/或所述传感器组(151，152)中的至少一部分传感器(211，212，213，214)的供电电压经由所述电压转换器(191，192，193)转换。
8.如权利要求1-7中任一所述的制动系统，其特征在于，所述充电电源(17)与所述电容性电源(131，132)共同电性连接电压控制模块(181，182)，并经由所述电压控制模块(181，182)冗余地向所述传感器组(151，152)中的至少一份部分传感器(161，162)供电。
9.如权利要求8所述的制动系统，其特征在于，所述电压控制模块(181，182)包括DC/DC模块和/或低压差稳压器。
10.如权利要求1-9中任一所述的制动系统，其特征在于，所述充电电源(17)包括主开关(172)，所述主开关(172)关闭时所述电容性电源(131，132，133)向所述控制器(141，142，143)和/或所述传感器组(151，152)中的至少一部分传感器(161，162)供电以保持所述制动系统的待机状态或可操作性。
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