CN113734121B - 车辆制动系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于基于车轮速度动态制动车辆的车辆制动系统，包括：第一车轮速度传感器；第二车轮速度传感器；主控制器，其用于通过从第一车轮速度传感器接收的信号计算每个车轮的第一车轮速度以生成第一车轮速度信号并且基于所述第一车轮速度信号执行动态制动控制；辅助控制器，其用于通过从第二车轮速度传感器接收的信号计算每个车轮的第二车轮速度以生成第二车轮速度信号；以及数字信号传输线路，其用于在主控制器和辅助控制器之间收发正常信号或异常信号。

Description

车辆制动系统

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求于2020年5月29日提交的申请号为10-2020-0064803的韩国专利申请的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开在一些实施例中涉及一种车辆制动系统及用于操作其的方法。更具体地，本公开涉及用于基于车轮速度的车辆的动态制动控制的车辆制动系统和计算车辆车轮速度的方法。

背景技术

本部分中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且不一定构成现有技术。

安装在车辆上的电子控制单元(electronic control unit，ECU)适当地控制各个车轮的驱动力以防止车辆在加速、减速或转弯操纵中由于低摩擦路面而打转滑动。存在各种控制驱动力的方法，例如通过使用制动液压或控制发动机扭矩来分配制动力。

用于防止打转滑动现象的控制方法通常包括动态制动控制方法，例如防抱死制动系统(anti-lock braking system，ABS)和电子稳定性控制(electronic stabilitycontrol，ESC)，其需要通过实时测量相应的车轮速度来实现。然而，设置在各个车轮上的车轮速度传感器的任何一个发生故障在车辆行驶时阻碍了正常的动态制动控制操作。

通常，为了克服这一问题，已经独立地为每个车轮设置第一车轮速度传感器和第二车轮速度传感器，以在计算车轮速度时确保冗余。车辆已经安装有主控制器和辅助控制器，其单独安装并且被设计成使得主控制器基于第一车轮速度传感器计算车轮速度，并且辅助控制器基于第二车轮速度传感器计算车轮速度。主控制器和辅助控制器被设置为使用通信单元来发送和接收关于第一车轮速度传感器和第二车轮速度传感器是否发生故障的信息。然而，通信单元通常具有大约10ms的信号传输周期，并且耗费高达大约20ms的时间来检测和响应第一车轮速度传感器和第二车轮速度传感器中的任何一个的故障。当实施动态制动控制时，长达20ms的空白时间对车辆乘员的安全性来说可以是致命的。

发明内容

根据至少一个实施例，本公开提供一种车辆制动系统，用于基于一个或多个车轮速度来动态制动车辆，包括：第一车轮速度传感器和第二车轮速度传感器，其设置在每个车轮上并且被配置成组合以计算每个车轮的车轮速度；主控制器；辅助控制器；和多个数字信号传输线路。所述主控制器被配置为通过使用从所述第一车轮速度传感器接收的信号来计算车辆中的每个车轮的第一车轮速度，以生成第一车轮速度信号并且基于所述第一车轮速度信号执行动态制动控制。所述辅助控制器被配置为通过使用从所述第二车轮速度传感器接收的信号来计算每个车轮的第二车轮速度，以生成第二车轮速度信号。所述多个数字信号传输线路被配置为在所述主控制器和所述辅助控制器之间发送和接收正常信号或异常信号。这里，所述主控制器确定所述第一车轮速度信号和所述第二车轮速度信号之间的差是否在预定公差范围内，并且如果是，则发送正常信号，否则，将异常信号发送到所述辅助控制器。

根据另一实施例，本公开提供一种通过基于车轮速度对车辆执行动态制动控制的制动车辆的方法，其中所述车辆具有分别配备有第一车轮速度传感器和第二车轮速度传感器的车轮，所述方法包括分别基于来自所述第一车轮速度传感器的信号和基于来自所述第二车轮速度传感器的信号来测量第一车轮速度和第二车轮速度，以及确定所述第一车轮速度和所述第二车轮速度之间的差是否在预定公差范围内，以及执行数字信号传输，该执行数字信号传输包括：(1)在确定所述第一车轮速度和所述第二车轮速度在量值上相差小于所述预设公差时，通过使用数字信号传输线路传输正常信号；以及(2)在确定所述第一车轮速度和所述第二车轮速度在量值上相差大于或等于所述预设公差时，通过使用所述数字信号传输线路传输异常信号，以及根据所述数字信号传输线路的信号，由主控制器和辅助控制器中的至少一个或多个执行检查所述第一车轮速度传感器和所述第二车轮速度传感器中的至少一个或多个的故障的存在或不存在，以及根据执行检查的结果基于所述第一车轮速度和所述第二车轮速度中的任一个计算所述车轮的车轮速度。

附图说明

图1是根据本公开的至少一个实施例的车辆制动系统的框图。

图2是根据本公开的至少一个实施例的车辆制动系统的示意图。

图3是根据本公开的至少一个实施例的计算车辆车轮速度的方法的流程图。

具体实施方式

本公开在至少一个实施例中试图缩短当设置在各个车轮上的第一车轮速度传感器和第二车轮速度传感器的中的任何一个中发生故障时检测和响应所需的时间。

以下参照附图描述本公开的一些示例性实施例。在下面的描述中，相似的附图标记优选地表示相同的元件，尽管在不同的附图中示出了元件。此外，在一些实施例的以下描述中，为了清楚和简洁的目的，将省略结合在本文中的已知功能和配置的详细描述。

另外，编号部件中的诸如第一、第二、i)、ii)、a)、b)等的字母数字代码仅用于区分一个部件与另一个部件的目的，而不暗示或建议部件的物质、顺序或序列。在整个说明书中，当元件“包括”或“包含”一部件时，它们意在进一步包括其它部件，不排除其它部件，除非存在与其相反的特定描述。

图1是根据本公开的至少一个实施例的车辆制动系统的框图。

如图1所示，车辆制动系统包括第一车轮速度传感器10、第二车轮速度传感器20、主控制器50、辅助控制器60、信号传输线路40、通信单元30和制动单元70中的全部或一些。

第一车轮速度传感器10和第二车轮速度传感器20设置在每个车轮上并且用来计算每个车轮的车轮速度。第一车轮速度传感器10向主控制器50发送车轮速度相关信号，第二车轮速度传感器向辅助控制器60发送车轮速度检测信号。

通信单元30被设置为在主控制器50和辅助控制器60之间发送和接收信息。例如，主控制器50和辅助控制器60可以使用通信单元30来发送和接收关于是否存在车轮速度传感器、车轮速度值和其他数据的故障的彼此信息。通信单元30可以使用，但不限于，控制器局域网(controller area network，CAN)通信方法。通信单元30可以用于在主控制器50和辅助控制器60之间以及在需要车辆内通信的部件之间发送和接收信号。通常，通信单元30的信号传输周期为约10ms。

信号传输线路40可以是数字信号传输线路。数字信号传输线路40设置在主控制器50和辅助控制器60之间，以在其间发送和接收正常信号或异常信号。主控制器50和辅助控制器60可以经由数字信号传输线路40发送和接收这两种类型的数字信号。这里，正常信号可以被称为‘高’并且异常信号可以是‘低’。除了高/低，这两个数字信号也可以用诸如开/关和真/假之类的术语来指代，并且它们不限于该文字术语。

与通信单元30不同，数字信号传输线路40耗费小于1ms来传输数字信号。数字信号传输线路40可以根据电压的幅度来传输两种数字信号。例如，主控制器50或辅助控制器60可以向数字信号传输线路40施加大约5V(福特)的电压，用于指示高，和大约0V的电压用于指示低。

如图1所示，可以设置多个数字信号传输线路40，并且它们可以设置为与车辆中的车轮数量一样多。特别地，为了与车辆一起使用，优选设置四个数字信号传输线路40，用于根据各个车轮的第一车轮速度信号与第二车轮速度信号的幅度之间的比较结果来发送和接收正常信号或异常信号。

主控制器50利用从第一车轮速度传感器10接收的信号来计算每个安装于车辆的车轮的第一车轮速度，以生成第一车轮速度信号，并且利用第一车轮速度信号作为执行动态制动控制的基础。这里，第一车轮速度信号表示第一车轮速度的幅度，并且第一车轮速度信号的幅度与第一车轮速度的幅度成比例。在此，动态制动控制是用于在驾驶时当车辆加速或制动时防止车辆由于车轮打转而打转的控制。利用动态制动控制的功能包括防抱死制动系统(ABS)、牵引控制系统(traction control system，TCS)、电子稳定程序(electronicstability program，ESP)和电子稳定性控制(ESC)等。

这里，ABS是控制各个车轮上的制动压力的分布的功能，以防止车轮在车辆在低摩擦路面上制动或减速时被锁定。

这里，TCS是通过使用制动单元70来控制对车轮的驱动力的功能，以防止车轮由于在低摩擦路面上的车辆加速期间产生的过度驱动力而空转。TCS包括诸如防滑调节器(anti-spin regulator，ASR)和车辆动态控制(vehicle dynamic control，VDC)的功能。ASR和VDC还是当车辆在低摩擦路面上加速时或当拐弯时通过对车轮使用制动力来防止滑动的功能。

在此，ESP是ABS和TCS功能的集成，用于防止车辆从一侧到另一侧滑动。

在此，ESC是通过控制ABS功能以及发动机扭矩来防止车辆打转现象的功能。

动态制动控制不限于如上所述的功能或术语，并且包括通过向车轮施加制动力来控制车辆的姿态以防止车辆在其驾驶情况下打转的所有功能。

除非第一车轮速度传感器10和第二车轮速度传感器20存在异常，否则主控制器50基于第一车轮速度信号来计算各个车轮的速度和车辆的行驶速度。主控制器50比较从辅助控制器60接收的第二车轮速度传感器20上的信息，即，第二车轮速度信号与第一车轮速度信号。主控制器50确定第一车轮速度信号和第二车轮速度信号之间的差是否在预定公差范围内。一旦确定第一车轮速度信号和第二车轮速度信号之间的差不在预定公差范围内时，则主控制器50可以确定在第一车轮速度传感器或第二车轮速度传感器中的一个或多个发生故障。因此，当主控制器50确定第一车轮速度信号和第二车轮速度信号之间的差不在预定公差范围内时，主控制器50通过使用数字信号传输线路40将正常信号发送到辅助控制器60。否则，主控制器50通过使用数字信号传输线路40向辅助控制器60发送异常信号。

辅助控制器60通过利用从第二车轮速度传感器20接收的信号计算每个车轮的第二车轮速度来生成第二车轮速度信号。这里，第二车轮速度信号表示第二车轮速度的幅度，并且第二车轮速度信号的幅度与第二车轮速度的幅度成比例。

当主控制器50失去车辆的驾驶功能或制动功能时，辅助控制器60可代替那些功能。主控制器50和辅助控制器60可以物理地设置为彼此相邻或者可以被分离并且设置在车辆内部的单独位置处。

制动单元70被设置为从主控制器50或辅助控制器60接收制动信号并将制动力分配给相应的车轮。

图2是根据本公开的至少一个实施例的车辆制动系统的示意图。

如图2所示，在四个车轮FL、FR、RL和RR中的每一个上设置两个车轮速度传感器。特别地，每个车轮具有一个第一车轮速度传感器和单独的第二车轮速度传感器。这里，FL(Front-Left)代表前-左，意味着前左轮。FR(Front-Right)代表前-右，右前轮。RL(Rear-Left)代表后-左，左后轮。RR(Rear-Right)代表后-右，右后轮。图2的实施例是用于示意性地描述车辆制动系统的示例，其不限制如图所示的本公开的车辆制动系统的布置和配置。

设置在四个车轮FL、FR、RL、RR上的车轮速度传感器的四个第一车轮速度传感器10a、10b、10c、10d向主控制器50发送相应车轮的车轮速度检测信号。设置在四个车轮FL、FR、RL、RR上的车轮速度传感器的四个第二车轮速度传感器20a、20b、20c、20d向辅助控制器60发送相应车轮的车轮速度检测信号。

当所有车轮速度传感器正常时，主控制器50基于四个第一车轮速度传感器10a至10d来测量相应车轮速度。当四个第一车轮速度传感器10a到10d中的任何一个发生故障时，相关车轮利用四个第二车轮速度传感器20a、20b、20c、20d中的任何一个来执行车轮速度测量。例如，当设置在FL中的第一车轮速度传感器10a发生故障时，主控制器50在从辅助控制器60接收——通过使用通信单元30传输的——由辅助控制器60基于设置在FL中的第二车轮速度传感器20a测量的车轮速度时，测量FL的车轮速度。通过使用第一车轮速度传感器10b至10d来连续地测量FL、RL和RR的其余车轮速度。

根据图2中所示的公开，设置四个数字信号传输线路40，每个数字信号传输线路对应于车轮FL、FR、RL和RR中的一个。当多个数字信号传输线路40被设置为使得它们中的任一个传输异常信号时，主控制器50确定设置在与传输异常信号的数字信号传输线路40相关的单个车轮(下文中称为“第一车轮”)上的第一车轮速度传感器10的故障的存在或不存在。辅助控制器60还从接收到异常信号的时间确定设置在第一车轮上的第二车轮速度传感器的故障的存在或不存在。

根据确定的第一车轮速度传感器和第二车轮速度传感器的故障的存在或不存在，通过三种不同的计算方法来计算车轮速度。首先，当主控制器50确定设置在第一车轮上的第一车轮速度传感器10发生故障时，它基于第二车轮速度信号来确定第一车轮的车轮速度。第二，当辅助控制器60确定设置在第一车轮上的第二车轮速度传感器20发生故障时，主控制器50基于第一车轮速度信号确定第一车轮的车轮速度。最后，当主控制器50和辅助控制器60确定均设置在第一车轮上的第一车轮速度传感器和第二车轮速度传感器发生故障时，主控制器50警告车辆驾驶员该故障，同时，结束动态制动控制的操作。

即使当数字信号传输线路40被设置为传输正常信号时，为了确保车辆的稳定性，主控制器50也自主地确定设置在每个车轮上的第一车轮速度传感器10的故障的存在或不存在。这里，当主控制器50确定设置在车轮之一上的第一车轮速度传感器发生故障时，它基于第二车轮速度信号来计算第二车轮的车轮速度。

图3是根据本公开的至少一个实施例的计算车辆车轮速度的方法的流程图。

当车辆正在行驶时，通过使用第一车轮速度传感器10和第二车轮速度传感器20来计算第一车轮速度和第二车轮速度(S100)。这里，第一车轮速度传感器10和第二车轮速度传感器20的车轮速度检测信号分别被发送到单独的控制器。例如，第一车轮速度传感器10的车轮速度检测信号被发送到主控制器50，并且第二车轮速度传感器20的车轮速度检测信号被发送到辅助控制器60。由每个控制器计算的车轮速度的信息可以通过使用通信单元30由主控制器50和辅助控制器60彼此通信。

主控制器50确定第一车轮速度与第二车轮速度之间的差值的绝对值是否在预定公差范围内(S200)。当主控制器50确定差值的绝对值在预定公差范围内时，主控制器50经由数字信号传输线路40向辅助控制器60发送正常操作信号(S300)。当差值的绝对值不在预定容限范围内时，主控制器50经由数字信号传输线路40向辅助控制器60发送异常信号(S210)。

在步骤S300之后，主控制器50确定第一车轮速度传感器10是否发生故障(S400)。在确定第一车轮速度传感器10没有发生故障时，主控制器50基于第一车轮速度来确定车轮速度(S410)。在确定第一车轮速度传感器10发生故障时，主控制器50基于第二车轮速度来确定车轮速度(S420)。可以进一步提供步骤S420，用于通知驾驶员相关车轮的第一车轮速度传感器发生故障。在步骤S420之后，终止图3的算法。在步骤S410之后，确定车辆是否已完成驾驶(S500)。在确定车辆已经完成驾驶时，图3的算法终止，但是当确定车辆尚未完成驾驶时，过程返回到步骤S100。

在步骤S210之后，主控制器50确定第一车轮速度传感器10是否发生故障，并且辅助控制器60还确定，在其接收到异常信号后，第二车轮速度传感器20是否发生故障(S220)。

在确定是否存在故障时，首先确定第一车轮速度传感器10是否发生故障(S230)。当主控制器50确定第一车轮速度传感器10没有发生故障时，它基于第一车轮速度来确定车轮速度(S231)。在步骤S231之后，图3的算法终止。

当主控制器50确定第一车轮速度传感器10发生故障时，它确定第二车轮速度传感器20是否发生故障(S240)。在确定第二车轮速度传感器20没有发生故障时，主控制器50基于第二车轮速度来确定车轮速度(S241)。相反地，在确定第二车轮速度传感器20发生故障时，主控制器50通知车辆驾驶员该故障并且结束动态制动控制功能(S242)。在步骤S241和S242之后，图3的算法终止。

如上所述，根据本公开的一些实施例，车辆制动系统具有布置在主控制器和辅助控制器之间的至少一个或多个数字信号传输线路，用于提供指示异常发生的信号的非常快速的传输，从而导致检测和响应故障的发生的时间减少。

尽管已经出于说明性目的描述了本公开的示例性实施例，但是本领域技术人员应认识到，在不脱离所要求保护的本发明的构思和范围的情况下，各种修改、添加和替换是可能的。因此，出于简洁和清楚的目的，已经描述了本公开的示例性实施例。本实施例的技术构思的范围不受图示的限制。因此，本领域普通技术人员应认识到，所要求保护的发明的范围不受上述明确描述的实施例的限制，而是由技术方案及其等同物限制。

Claims (13)

1.一种车辆制动系统，包括：

第一车轮速度传感器，其被配置为检测车轮的速度并且生成指示由所述第一车轮速度传感器检测到的所述车轮的速度的第一信号；

第二车轮速度传感器，其被配置为检测所述车轮的速度并且生成指示由所述第二车轮速度传感器检测到的所述车轮的速度的第二信号；

主控制器，其被配置为基于由所述第一车轮速度传感器生成的所述第一信号，生成第一车轮速度信号，并且基于所述第一车轮速度信号来控制所述车轮的制动；以及

辅助控制器，其被配置为基于由所述第二车轮速度传感器生成的所述第二信号，生成第二车轮速度信号，

其中，所述主控制器还被配置为：

确定所述第一车轮速度信号和所述第二车轮速度信号之间的差是否在预定公差范围内；

响应于确定所述第一车轮速度信号和所述第二车轮速度信号之间的差在所述预定公差范围内，向所述辅助控制器发送正常信号；以及

响应于确定所述第一车轮速度信号和所述第二车轮速度信号之间的差不在所述预定公差范围内，向所述辅助控制器发送异常信号。

2.根据权利要求1所述的车辆制动系统，其中：

所述车轮包括多个车轮，每个车轮设置有所述第一车轮速度传感器和所述第二车轮速度传感器，以及

所述车辆制动系统还包括分别对应于所述多个车轮而提供的多个信号传输线路，每个信号传输线路被配置为在所述主控制器和所述辅助控制器之间传输与对应车轮的所述第一车轮速度传感器和所述第二车轮速度传感器相关的正常信号或异常信号。

3.根据权利要求1所述的车辆制动系统，其中：

所述主控制器还被配置为当所述第一车轮速度信号和所述第二车轮速度信号之间的差不在所述预定公差范围内时，确定所述第一车轮速度传感器是否发生故障；以及

所述辅助控制器还被配置为当从所述主控制器接收到所述异常信号时，确定所述第二车轮速度传感器是否发生故障。

4.根据权利要求3所述的车辆制动系统，其中，所述主控制器还被配置为：

确定所述第一车轮速度传感器是否发生故障；以及

响应于确定所述第一车轮速度传感器发生故障，基于由所述辅助控制器生成的所述第二车轮速度信号来计算所述车轮的速度。

5.根据权利要求3所述的车辆制动系统，其中，所述主控制器还被配置为：

确定所述第二车轮速度传感器是否发生故障；以及

响应于确定所述第二车轮速度传感器发生故障，基于所述第一车轮速度信号来计算所述车轮的速度。

6.根据权利要求3所述的车辆制动系统，其中，所述主控制器还被配置为：

确定所述第一车轮速度传感器和所述第二车轮速度传感器是否都发生故障；以及

响应于确定所述第一车轮速度传感器和所述第二车轮速度传感器都发生故障，执行：

针对车辆的驾驶员生成指示所述第一车轮速度传感器和所述第二车轮速度传感器故障的警告；以及

基于所述第一车轮速度信号停止控制所述车轮的制动。

7.根据权利要求1所述的车辆制动系统，其中：

所述车轮包括多个车轮，每个车轮设置有所述第一车轮速度传感器和所述第二车轮速度传感器，

所述车辆制动系统还包括分别对应于所述多个车轮而提供的多个信号传输线路，每个信号传输线路被配置为在所述主控制器和所述辅助控制器之间传输与对应车轮的所述第一车轮速度传感器和所述第二车轮速度传感器相关的正常信号或异常信号，以及

所述主控制器还被配置为：当所述多个信号传输线路中的所有信号传输线路被设置为传输所述正常信号时，确定提供给所述多个车轮的所述第一车轮速度传感器是否发生故障。

8.根据权利要求7所述的车辆制动系统，其中：

所述多个车轮包括第一车轮，并且

所述主控制器还被配置为：当所述主控制器确定提供给所述第一车轮的所述第一车轮速度传感器发生故障时，基于所述第二车轮速度信号来计算第一车轮的速度。

9.根据权利要求1所述的车辆制动系统，还包括通信单元，所述通信单元被配置为在所述主控制器和所述辅助控制器之间传输关于所述第一车轮速度传感器和所述第二车轮速度传感器的故障的存在或不存在的信息，以及关于所述第一车轮速度信号和所述第二车轮速度信号的信息。

10.一种操作用于控制车轮的制动的系统的方法，所述方法包括：

向主控制器提供指示由第一车轮速度传感器检测到的车轮的速度的第一信号，所述主控制器被配置为基于所述第一信号来确定第一车轮速度并且基于所确定的第一车轮速度来控制所述车轮的制动；

向辅助控制器提供指示由第二车轮速度传感器检测到的车轮的速度的第二信号，所述辅助控制器被配置为基于所述第二信号来确定第二车轮速度；

确定所述第一车轮速度和所述第二车轮速度之间的差是否在预定公差范围内；

响应于确定所述第一车轮速度和所述第二车轮速度之间的差不在所述预定公差范围内，确定所述第一车轮速度传感器或所述第二车轮速度传感器是否发生故障；以及

响应于确定所述第一车轮速度传感器发生故障，向所述主控制器提供所述第二信号，使得所述主控制器基于所述第二信号来确定所述第一车轮速度。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括：响应于确定所述第一车轮速度传感器未发生故障，从所述主控制器向所述辅助控制器发送正常信号。

12.根据权利要求10所述的方法，还包括：响应于确定所述第一车轮速度传感器发生故障，从所述主控制器向所述辅助控制器发送异常信号。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：响应于确定所述第一车轮速度传感器或所述第二车轮速度传感器发生故障，执行：

向车辆的驾驶员通知所述第一车轮速度传感器或所述第二车轮速度传感器发生故障；以及

基于所述第一信号或所述第二信号停止控制所述车轮的制动。

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