CN113442888A - 一种车辆冗余制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆冗余制动系统，属于车辆制动技术领域。车辆冗余制动系统包括储液罐；车轮制动器；主制动单元，其包括主缸，所述主缸包括液压腔，所述储液罐用于给所述液压腔供给油液，所述液压腔在制动踏板的驱动下将油液输送给所述车轮制动器；冗余制动单元，其包括冗余建压模块，所述储液罐用于给所述冗余建压模块供给油液；所述冗余建压模块的输出端与所述液压腔连接，以将油液输送至所述车轮制动器。有益效果：油路结构简单且制动成本较低。

Description

一种车辆冗余制动系统

技术领域

本发明涉及车辆制动技术领域，尤其涉及一种车辆冗余制动系统。

背景技术

随着自动驾驶法规SAE J3016_201806的出台，对L3及以上的制动系统提出了新的要求，即要求L3及以上的制动系统除了配备用于辅助制动的主制动单元之外还要配置用于备份的冗余制动单元，在主制动单元的主建压功能失效的情况下，需要冗余制动单元替代主制动单元进行冗余建压功能，从而进行正常制动，以执行自动驾驶系统的指令。

目前，制动系统的主制动单元包括与轮缸之间连接的增压阀，冗余制动单元包括用于建立冗余压力的冗余建压模块，冗余建压模块的输出口直接与增压阀连接；且为了控制冗余建压模块的输出口与轮缸之间的连通关系，需要在冗余建压模块的输出口与增压阀之间设置控制阀，以连通或者断开冗余建压模块的输出口与增压阀，进而控制冗余建压模块是否介入对轮缸进行制动。

由此可见，现有的冗余制动单元与主制动单元内部油路交叉连接或共用部分油路，因此通常在冗余建压模块和增压阀之间需要设置复杂的连接油路，与之对应地油路上需配合设置多个控制阀，从而导致整个制动系统的油路结构较复杂，使得制造、检查和维修较为困难，另外控制阀的价格较高也导致了整个制动系统成本较高。

综上所述，亟需设计一种车辆冗余制动系统，来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种车辆冗余制动系统，其油路结构简单，制动成本较低。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种车辆冗余制动系统，包括：

储液罐；

车轮制动器；

主制动单元，其包括主缸，所述主缸包括液压腔，所述储液罐用于给所述液压腔供给油液，所述液压腔在制动踏板的驱动下将油液输送给所述车轮制动器；

冗余制动单元，其包括冗余建压模块，所述储液罐用于给所述冗余建压模块供给油液；

所述冗余建压模块的输出端与所述液压腔连接，以将油液输送至所述车轮制动器。

进一步地，所述主缸包括串联连接的第一腔体与第二腔体，所述储液罐用于给所述第二腔体供给油液；

所述冗余建压模块的输出端与所述第一腔体连接，所述第一腔体与部分车轮制动器连接，所述第二腔体与其余车轮制动器连接。

进一步地，所述冗余制动单元还包括：

冗余调压阀，其与所述冗余建压模块连接，所述冗余调压阀用于调节所述冗余建压模块输出口的压力。

进一步地，所述主制动单元还包括：

主建压模块，所述主建压模块的输出端与所述车轮制动器选择性连通；

主供油管路，其一端与所述储液罐连接，另一端与所述主建压模块的输入口连接，且所述主供油管路上设置有蓄液池及单向阀，所述单向阀位于所述蓄液池与所述主建压模块的输入口之间，所述单向阀被配置为仅允许油液由所述蓄液池流向所述主建压模块的输入口。

进一步地，所述主建压模块的输入口与所述主建压模块的输出口分隔设置。

进一步地，所述主制动单元还包括：

第一控制阀，所述第一控制阀的输入端与所述主建压模块的输出口连接，所述第一控制阀的输出端与所述车轮制动器连接。

进一步地，所述主制动单元还包括：

第二控制阀，所述第二控制阀的输入端与所述主缸连接，所述第二控制阀的输出端连接所述车轮制动器，且所述第一控制阀的输出端与所述第二控制阀的输出端连通。

进一步地，所述主制动单元还包括：

轮端调压阀组，所述轮端调压阀组的输入端连接于所述第一控制阀的输出端，所述轮端调压阀组的输出端连接至所述车轮制动器，所述轮端调压阀组用于调节输送至所述车轮制动器的油液的压力。

进一步地，所述轮端调压阀组包括：

第一调压阀及第二调压阀，所述第二控制阀能够将油液输送至所述第一调压阀，所述第一调压阀的输入端连接于所述第一控制阀的输出端，所述第一调压阀的输出端分别与所述第二调压阀的输入端及所述车轮制动器连接，所述第二调压阀的输出端与所述蓄液池连接。

进一步地，所述第一调压阀为增压阀，第二调压阀为减压阀。

进一步地，所述冗余建压模块包括柱塞泵及用于驱动柱塞泵的电机。

本发明的有益效果为：

通过使冗余建压模块的输出端直接连通储液罐与主缸的液压腔，以使冗余建压模块对主缸内的油液进行建压形成制动油液，并进一步将制动油液输送至车轮制动器，从而使与液压腔对应连接的车轮制动器执行制动动作；由此，在主制动器失效时实现冗余制动功能；简化了油路设置，且减少了不必要的控制阀的设置，节约了成本，以降低整个制动系统的成本；同时简化了冗余制动单元和整个制动系统的连接油路，便于制造、检查和修复。

附图说明

图1是本发明提供的车辆冗余制动系统的结构示意图。

图中：

1-主制动单元；11-主缸；111-第一腔体；112-第二腔体；12-主建压模块；13-第一控制阀；14-第二控制阀；15-轮端调压阀组；151-第一调压阀；152-第二调压阀；16-单向阀；17-主供油管路；

2-冗余制动单元；21-冗余建压模块；22-冗余调压阀；

3-储液罐；31-第一出口；32-第二出口；33-第三出口；

4-轮缸；5-蓄液池。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而己。在整个说明书中，同样的附图标记指示同样的元件。

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

制动系统包括主制动单元、冗余制动单元及轮缸。其中，主制动单元包括与轮缸连接的增压阀，冗余制动单元包括用于建立冗余压力的冗余建压模块。现有技术中的冗余建压模块的输出口直接与增压阀连接，且为了控制冗余建压模块的输出口与轮缸之间的连通关系，需要在冗余建压模块的输出口与增压阀之间设置控制阀，以连通或者断开冗余建压模块的输出口与轮缸；然而由于冗余制动单元与主制动单元内部油路交叉连接或共用部分油路，因此通常在冗余建压模块和增压阀之间需要设置复杂的连接油路，与之对应地油路上需配合设置多个控制阀，从而导致整个制动系统的油路结构较复杂，使得制造、检查和维修较为困难，另外控制阀的价格较高也导致了整个制动系统成本较高。

对此，如图1所示，本实施例中提出了一种车辆冗余制动系统，该车辆冗余制动系统包括储液罐3、车轮制动器、主制动单元1及冗余制动单元2。其中，本实施方式中的车轮制动器包括轮缸4，主制动单元1包括主缸11，主缸11在制动踏板的驱动下能够将油液输送给轮缸4，主缸11包括液压腔，储液罐3用于给液压腔供给油液。冗余建压模块21的输出端与液压腔连接，以使液压腔内产生压力以将油液输送给轮缸4。

冗余制动单元2包括用于建立冗余压力的冗余建压模块21，储液罐3用于给冗余建压模块21供给油液；

本实施例中，主缸11包括串联连接的第一腔体111与第二腔体112，储液罐3用于给第二腔体112供给油液；冗余建压模块21的输出端与第一腔体111连接，以使第一腔体111内产生压力以将油液输送给轮缸4，且使第二腔体112能够在第一腔体111的压力驱动下将油液输送给轮缸4。当然，作为可替换的实施方式主缸11也可采用单缸结构，单缸结构的主缸11包括一个液压腔，该一个液压腔通过不同的油路与轮缸连接，与之对应的，不同的油路上设置有控制阀用于控制油路的通断。

本实施例中，主制动单元1与冗余制动单元2为分体式结构。其它实施例中，还可以使主制动单元1与冗余制动单元2为集成式结构。

本实施例中的车辆冗余制动系统相对于现有技术改变了冗余建压模块21的连接位置，以省去现有技术中的控制阀及相应的连接油路，使冗余建压模块21的输出端与主缸11的第一腔体111连接，以使冗余建压模块21对油液进行建压并通过第一腔体111输送至轮缸4，以使与第一腔体111相对应的轮缸4制动；同时，由于第一腔体111内的油液具有压力，即第一腔体111内的油液能够驱动与第一腔体111串联连接的主缸11的第二腔体112内的油液以产生压力，以使第二腔体112内的油液输送至轮缸4，以使与第二腔体112相对应的轮缸4制动，从而实现冗余制动功能；通过使冗余建压模块21的输出端与主缸11的第一腔体111连接，即可实现冗余制动功能；且不再需要额外设置价格较贵的控制阀以控制连通或者断开冗余建压模块21的输出端与轮缸4，节约了成本，以使整个制动成本较低；同时不需要设置控制阀与冗余建压模块21的输出端和增压阀之间的连接油路，从而使整个车辆冗余制动系统的油路结构简单，方便组装和维修。

且通过使冗余建压模块21的输出端直接与主缸11的第一腔体111连接，即使冗余制动单元2仅仅只与主制动单元1中的主缸11之间具有连接关系，以使主制动单元1与冗余制动单元2各自的模块化程度均较高，从而能够将冗余制动单元2直接接入主制动单元1中，以使主制动单元1与冗余制动单元2的相互独立性较好，相互之间不会影响，不会出现冗余制动单元2存在内泄漏问题而导致主制动单元1直接失效的问题，能够保证整个车辆冗余制动系统的工作可靠性较高；且能够保证在不变更主制动单元1与冗余制动单元2的结构下，使主制动单元1与其它任意冗余制动单元2或者使冗余制动单元2与其它任意主制动单元1直接连接，以使整个车辆冗余制动系统能够适应于任何系统，使其通用性较好。

进一步地，如图1所示，冗余制动单元2还包括冗余调压阀22，冗余调压阀22与冗余建压模块21连接，冗余调压阀22用于调节冗余建压模块21输出口的压力，从而控制由冗余建压模块21输送至轮缸4的油液压力。本实施例中，冗余调压阀22为PCV阀。PCV阀是计量控制阀，PCV阀通过电流来控制以调节冗余建压模块21输出口的压力。

具体地，如图1所示，主制动单元1还包括主建压模块12以及主供油管路17。其中，主建压模块12用于建立主压力；主供油管路17的一端与储液罐3连接，主供油管路17的另一端与主建压模块12的输入口连接。

通过使主建压模块12通过主供油管路17直接与储液罐3连接，即在主供油管路17上没有设置主缸11或者其它电磁阀等零部件，减少了主缸11或者其它电磁阀对储液罐3内流出的油液的截流效应，一方面增强了主建压模块12的快速建压能力；另一方面能够使主建压模块12的需求功率较小，而小功率的主建压模块12的重量也较小，从而能够为整车节约电能，以能够提升车辆的续航里程。

进一步地，如图1所示，在主供油管路17上设置有蓄液池5；通过在主供油管路17上设置蓄液池5，以使蓄液池5内的油液能够直接输送至主建压模块12的输入口，能够减少油液在输送至主建压模块12的输入口的过程中的沿程压力损失，进一步增强了主建压模块12的快速建压能力；且能够进一步使主建压模块12的需求功率较小，而小功率的主建压模块12的重量也较小，从而能够为整车节约电能，以更好地能够提升车辆的续航里程。

具体而言，如图1所示，在主供油管路17上还设置有单向阀16，单向阀16位于蓄液池5与主建压模块12的输入口之间，单向阀16被配置为仅允许油液由蓄液池5流向主建压模块12的输入口，以避免主建压模块12的输入口的油液经主供油管路17回流至蓄液池5内而不能输送至轮缸4的问题。其它实施例中，单向阀16还可以为电控两位两通阀。

进一步地，主制动单元1还包括回油管路，回油管路的一端与主建压模块12的回油口连接，回油管路的另一端与蓄液池5连接，以便于主建压模块12内的油液直接回流至蓄液池5内。

具体地，如图1所示，主制动单元1还包括第一控制阀13，第一控制阀13的输入端与主建压模块12的输出口连接，第一控制阀13的输出端能够给轮缸4供油，第一控制阀13用于控制第一控制阀13的输入端和第一控制阀13的输出端连通或断开；第一控制阀13具有第一打开状态和第一关闭状态，当第一控制阀13位于第一打开状态时，第一控制阀13的输入端与第一控制阀13的输出端连通，通过对第一控制阀13通电，从而能够将主建压模块12的输出口的油液输送至轮缸4；当第一控制阀13位于第一关闭状态时，第一控制阀13的输入端与第一控制阀13的输出端断开，从而隔断主建压模块12的输出口与轮缸4之间的油液供给。

进一步地，如图1所示，主制动单元1还包括第二控制阀14，第二控制阀14的输入端与主缸11连接，第二控制阀14的输出端能够给轮缸4供油，且第一控制阀13的输出端与第二控制阀14的输出端连通，第二控制阀14用于控制第二控制阀14的输入端和第二控制阀14的输出端连通或断开；第二控制阀14具有第二打开状态和第二关闭状态，当第二控制阀14位于第二打开状态时，第二控制阀14的输入端与第二控制阀14的输出端连通，通过对第二控制阀14断电以打开，从而能够将主缸11的油液输送至轮缸4；当第二控制阀14位于第二关闭状态时，第二控制阀14的输入端与第二控制阀14的输出端断开，从而隔断主缸11与轮缸4之间的油液供给。

具体地，如图1所示，主制动单元1还包括轮端调压阀组15，第二控制阀14能够将油液输送至轮端调压阀组15，且轮端调压阀组15的输入端连接于第一控制阀13的输出端，轮端调压阀组15的输出端连接至轮缸4，轮端调压阀组15用于调节输送至轮缸4的油液的压力。

其中，如图1所示，轮端调压阀组15包括第一调压阀151及第二调压阀152，第二控制阀14能够将油液输送至第一调压阀151，第一调压阀151的输入端连接于第一控制阀13的输出端，第一调压阀151的输出端分别与第二调压阀152的输入端及轮缸4连接，第二调压阀152的输出端与蓄液池5连接。

具体而言，第一调压阀151及第二调压阀152均为两位两通电控阀，且第一调压阀151为增压阀，第二调压阀152为减压阀，以实现对输送至轮缸4的油液的压力的调节，从而使得车辆的ABS的控制更方便、可靠及精确。

具体地，在不通电时，第一调压阀151的入口和出口连通，第二调压阀152的入口和出口不连通；在通电时，第一调压阀151的入口和出口不连通，第二调压阀152的入口和出口连通；当第一调压阀151不通电，第二调压阀152不通电，以实现轮缸4的增压；当第一调压阀151通电，第二调压阀152不通电，以实现轮缸4的保压；当第一调压阀151通电，第二调压阀152通电，以实现轮缸4的减压。

进一步地，主建压模块12包括第一电机、滚珠丝杠、丝杠螺母、活塞缸及滑动设置在活塞缸内的活塞，第一电机与滚珠丝杠驱动连接，丝杠螺母穿设在丝杠螺母上，且丝杠螺母与活塞连接；第一电机能够驱动滚珠丝杠转动，以使滚珠丝杠上的螺母沿竖直方向移动，以使丝杠螺母带动活塞在活塞缸内作直线往复运动，从而对活塞缸内的油液进行建压；且车辆冗余制动系统还包括压力传感器，压力传感器用于采集主制动单元1的主缸11的压力信息；主制动单元1还包括第一控制器，第一控制器与第一电机电连接，且第一控制器能够依据压力信息控制第一电机动作，以控制主建压模块12的输出口的输出压力。本实施例中的第一控制器为现有技术中常见的控制器，因此，此处不再对其工作原理进行详细赘述。

其中，主建压模块12的输出口与主建压模块12的输入口分隔设置在活塞缸上，以能够避免主建压模块12的油液输出与油液输入之间产生干涉，使其不会相互影响，从而能够在对活塞缸的加工工艺和材料耐磨性的要求较低的情况下使活塞缸的使用寿命较高。

具体地，冗余建压模块21包括柱塞泵及用于驱动柱塞泵的第二电机；冗余制动单元2还包括第二控制器，第二控制器与第二电机及冗余调压阀22电连接；第二控制器能够依据压力信息控制第二电机及冗余调压阀22动作，以控制冗余建压模块21的输出口的输出压力。本实施例中的第二控制器为现有技术中常见的控制器，因此，此处不再对其工作原理进行详细赘述。

通过在主制动单元1中设置第一控制器，在冗余制动单元2中设置第二控制器，即在整个制动系统中设置了两组控制器，当第一控制器与第二控制器中的其中任一个发生损坏，另一个还均能够正常实现对制动单元的控制功能，从而实现电控冗余功能，使车辆冗余制动系统的冗余功能较为全面。其中，第一控制器与第二控制器通信连接，第一控制器和第二控制器均分别与第一控制阀、第二控制阀、第一调压阀及第二调压阀控制连接。

进一步地，第一控制阀13的数量、第二控制阀14的数量、轮端调压阀组15的数量及轮缸4的数量均设置为多个，且每个第一控制阀13与两个轮端调压阀组15及车辆同一侧的两个轮缸4对应设置，且一个轮端调压阀组15与一个轮缸4对应设置，一个第二控制阀14与主缸11的第一腔体111与第二腔体112中的其中一个对应设置。

本实施例中，轮端调压阀组15的数量及轮缸4的数量均为四个。第一控制阀13的数量与第二控制阀14的数量均为两个。其它实施中，还可以使轮端调压阀组15的数量、第一控制阀13的数量、第二控制阀14的数量及轮缸4的数量为其它数值。

具体地，如图1所示，储液罐3形成有第一出口31、第二出口32及第三出口33；其中，第一出口31与冗余建压模块21的输入口连接，第二出口32与主缸11的第二腔体112连接，第三出口33与蓄液池5连接。

本实施例中的车辆冗余制动系统的主制动模式、冗余制动模式和备份制动模式的制动原理如下：

主制动模式：第一控制器工作，第二控制器不工作，踩下制动踏板，第一控制器控制第二控制阀14通电以关闭、第一控制阀13通电以打开且冗余建压模块21的第二电机不工作；第一控制器能够依据压力信息控制第一电机动作，以控制主建压模块12输出口的输出压力；主建压模块12输出口输出的油液通过第一控制阀13及第一调压阀151进入轮缸4，以使轮缸4建压制动，以进行主制动。

冗余制动模式：第一控制器失效，第二控制器工作，第一控制器将失效信号反馈至第二控制器，第二控制阀14断电以打开、主建压模块12的第一电机不工作且第一控制阀13断电以关闭时：第二控制器能够依据自动驾驶系统传输来的指令控制第二电机及冗余调节阀22动作，以控制冗余建压模块21输出口的输出压力，且冗余建压模块21输出口输出的压力传送至主缸11的第一腔体111内，第一腔体111内的油液经第二控制阀14及第一调压阀151输送给与第一腔体111相对应的轮缸4；与此同时，第一腔体111内具有压力的油液能够驱动第二腔体112内的活塞进行运动，以使第二腔体112内的油液建压，第二腔体112内的压力通过第二控制阀14及第一调压阀151进入与第二腔体112相对应的轮缸4，以使轮缸4建压制动，以进行冗余制动。

备份制动模式：第一控制器与第二控制器均失效，此时，第一控制阀13和第二控制阀14处于失电状态，即第一控制阀13关闭，第二控制阀14打开；然后，踩下制动踏板，主缸11的第一腔体111及第二腔体112在制动踏板的驱动下将油液经第二控制阀14及第一调压阀151输送给轮缸4，以使轮缸4建压制动，以进行备份制动。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种车辆冗余制动系统，包括：

储液罐(3)；

车轮制动器；

主制动单元(1)，其包括主缸(11)，所述主缸(11)包括液压腔，所述储液罐(3)用于给所述液压腔供给油液，所述液压腔在制动踏板的驱动下将油液输送给所述车轮制动器；

冗余制动单元(2)，其包括冗余建压模块(21)，所述储液罐(3)用于给所述冗余建压模块(21)供给油液；

其特征在于，

所述冗余建压模块(21)的输出端与所述液压腔连接，以将油液输送至所述车轮制动器。

2.如权利要求1所述的车辆冗余制动系统，其特征在于，所述主缸(11)包括串联连接的第一腔体(111)与第二腔体(112)，所述储液罐(3)用于给所述第二腔体(112)供给油液；

所述冗余建压模块(21)的输出端与所述第一腔体(111)连接，所述第一腔体(111)与部分车轮制动器连接，所述第二腔体(112)与其余车轮制动器连接。

3.根据权利要求1所述的车辆冗余制动系统，其特征在于，所述冗余制动单元(2)还包括：

冗余调压阀(22)，其与所述冗余建压模块(21)连接，所述冗余调压阀(22)用于调节所述冗余建压模块(21)输出口的压力。

4.如权利要求1所述的车辆冗余制动系统，其特征在于，所述主制动单元(1)还包括：

主建压模块(12)，所述主建压模块(12)的输出端与所述车轮制动器选择性连通；

主供油管路(17)，其一端与所述储液罐(3)连接，另一端与所述主建压模块(12)的输入口连接，且所述主供油管路(17)上设置有蓄液池(5)及单向阀(16)，所述单向阀(16)位于所述蓄液池(5)与所述主建压模块(12)的输入口之间，所述单向阀(16)被配置为仅允许油液由所述蓄液池(5)流向所述主建压模块(12)的输入口。

5.如权利要求4所述的车辆冗余制动系统，其特征在于，所述主建压模块(12)的输入口与所述主建压模块(12)的输出口分隔设置。

6.如权利要求4所述的车辆冗余制动系统，其特征在于，所述主制动单元(1)还包括：

第一控制阀(13)，所述第一控制阀(13)的输入端与所述主建压模块(12)的输出口连接，所述第一控制阀(13)的输出端与所述车轮制动器连接。

7.如权利要求6所述的车辆冗余制动系统，其特征在于，所述主制动单元(1)还包括：

第二控制阀(14)，所述第二控制阀(14)的输入端与所述主缸(11)连接，所述第二控制阀(14)的输出端连接所述车轮制动器，且所述第一控制阀(13)的输出端与所述第二控制阀(14)的输出端连通。

8.如权利要求7所述的车辆冗余制动系统，其特征在于，所述主制动单元(1)还包括：

轮端调压阀组(15)，所述轮端调压阀组(15)的输入端连接于所述第一控制阀(13)的输出端，所述轮端调压阀组(15)的输出端连接至所述车轮制动器，所述轮端调压阀组(15)用于调节输送至所述车轮制动器的油液的压力。

9.如权利要求8所述的车辆冗余制动系统，其特征在于，所述轮端调压阀组(15)包括：

第一调压阀(151)及第二调压阀(152)，所述第二控制阀(14)能够将油液输送至所述第一调压阀(151)，所述第一调压阀(151)的输入端连接于所述第一控制阀(13)的输出端，所述第一调压阀(151)的输出端分别与所述第二调压阀(152)的输入端及所述车轮制动器连接，所述第二调压阀(152)的输出端与所述蓄液池(5)连接。

10.如权利要求9所述的车辆冗余制动系统，其特征在于，所述第一调压阀(151)为增压阀，第二调压阀(152)为减压阀。

11.如权利要求1-10中任一项所述的车辆冗余制动系统，其特征在于，所述冗余建压模块(21)包括柱塞泵及用于驱动柱塞泵的电机。

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