CN114043973A - 基于冗余执行机构的线控制动控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于冗余执行机构的线控制动控制系统和方法，可广泛应用于商用车控制技术领域。本发明通过设置冗余执行机构，并在冗余执行机构内集成冗余控制器、备压电磁阀、进气电磁阀、排气电磁阀、继动阀和气压传感器，使冗余控制器和EBS控制器形成分布式控制，使得在EBS控制器能正常工作时通过EBS控制器控制输入到制动气室的气压，在EBS控制器无法能正常工作时通过冗余控制器控制输入到制动气室的气压，从而有效提高商用车在智能驾驶过程的安全性。

Description

基于冗余执行机构的线控制动控制系统和方法

技术领域

本发明涉及商用车控制技术领域，尤其是一种基于冗余执行机构的线控制动控制系统和方法。

背景技术

智能驾驶与智能辅助驾驶是汽车发展的趋势，它的实现离不开线控制动技术的支持，在无人驾驶的车辆，由于没有驾驶员，提供不了刹车的信号，刹车踏板也就输出不了刹车气/油，因此，要求线控制动的电子稳定性控系统的电控单元必须能接收来自智能驾驶系统提供制动减速度需求的电信号，并准确实施相应减速度的制动。因为制动系统的命令是通过电线来传递，即智能驾驶是通过电线来指挥制动系统，并实现所需制动，因此称为线控制动。相关技术中，支持智能辅助驾驶的线控制动，需要满足功能安全的要求，而目前商用车辆，在智能驾驶过程中，当EBS控制器出现故障时，则无法进行正常制动，从而难以保证智能驾驶的安全性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于冗余执行机构的线控制动控制系统和方法，能够有效提高商用车在智能驾驶过程的安全性。

一方面，本发明实施例提供了一种基于冗余执行机构的线控制动控制系统，包括：

EBS控制器；

EBS制动总阀，所述EBS制动总阀通过线缆与所述EBS控制器连接，所述EBS制动总阀的进气口与储气筒连接；

冗余执行机构，所述冗余执行机构内集成有冗余控制器、备压电磁阀、进气电磁阀、排气电磁阀、继动阀和气压传感器；所述继动阀的进气端和所述进气电磁阀的进气端通过进气口与储气筒连接，所述进气电磁阀的出气端和所述排气电磁阀的进气端的连接点与所述继动阀的活塞上腔连接；所述排气电磁阀的出气端与所述继动阀的一个出气端连接，所述继动阀的另一个出气端分别与单通道EBS阀的控制口和双通道EBS阀的控制口连接以及通过所述气压传感器连接所述冗余控制器；所述备压电磁阀的进气端通过控制口与所述EBS制动总阀的出气口连接，所述备压电磁阀的出气端与所述继动阀的活塞上腔连接；

智能驾驶模块，所述智能驾驶模块分别与所述EBS控制器和所述冗余控制器连接；

轮速传感器，所述轮速传感器设置于车轮上且与所述冗余执行机构连接。

在一些实施例中，所述系统还包括冗余电源，所述冗余电源与所述冗余执行机构连接。

在一些实施例中，所述系统还包括冗余CAN通信模块，所述智能驾驶模块通过所述冗余CAN通信模块与所述冗余控制器连接。

在一些实施例中，所述系统还包括制动气室，前轴的所述制动气室的进气口与所述单通道EBS阀的出气口连接，后轴的所述制动气室的进气口与所述双通道EBS阀的出气口连接。

在一些实施例中，所述系统还包括ABS电磁阀，所述ABS电磁阀的进气端与所述单通道EBS阀的出气口连接，所述ABS电磁阀的出气口与前轴的所述制动气室的进气口连接。

另一方面，本发明实施例提供了一种基于冗余执行机构的线控制动控制方法，包括以下步骤：

确定EBS控制器处于正常状态，通过EBS控制器获取智能驾驶模块发送的期望减速度的请求指令，并获取轮速传感器采集的实时轮速，并根据发动机扭矩信息和所述实时轮速确定整车负荷；根据所述整车负荷和所述期望减速度确定制定气室的所需气压值；根据所述制定气室的所需气压值调节输入到制动气室的气压；

确定EBS控制器处于故障状态，通过冗余执行机构内的冗余控制器获取智能驾驶模块发送的期望减速度的请求指令，并获取轮速传感器采集的实时轮速，并根据发动机扭矩信息和所述实时轮速确定整车负荷；根据所述整车负荷和所述期望减速度确定制定气室的所需气压值；根据所述制定气室的所需气压值调节输入到制动气室的气压。

在一些实施例中，所述方法还包括以下步骤：

确定EBS控制器处于故障状态，控制冗余电源为所述冗余执行机构提供工作电源。

在一些实施例中，所述方法还包括以下步骤：

确定EBS控制器处于故障状态，通过冗余CAN通信模块获取智能驾驶模块发送的期望减速度的请求指令。

在一些实施例中，确定EBS控制器处于正常状态，通过单通道EBS阀和双通道EBS阀输入到制动气室的气压。

在一些实施例中，确定EBS控制器处于故障状态，通过冗余执行机构内的线控制动模块调节输入到制动气室的气压。

本发明实施例提供的一种基于冗余执行机构的线控制动控制系统，具有如下有益效果：

本实施例通过设置冗余执行机构，并在冗余执行机构内集成冗余控制器、备压电磁阀、进气电磁阀、排气电磁阀、继动阀和气压传感器，使冗余控制器和EBS控制器形成分布式控制，使得在EBS控制器能正常工作时通过EBS控制器控制输入到制动气室的气压，在EBS控制器无法能正常工作时通过冗余控制器控制输入到制动气室的气压，从而有效提高商用车在智能驾驶过程的安全性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明实施例的一种基于冗余执行机构的线控制动控制系统的示意图；

图2为本发明实施例的图1所示系统在应用过程的控制流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在阐述具体实施例之前，对以下专业术语进行解释：

线控制动：汽车线控制动系统是线控技术中的一种，指一系列智能制动控制系统的集成，它能提供诸如ABS、车辆稳定性控制、辅助制动、牵引力控制等现有制动系统的功能，并通过车载有线网络把各个系统有机的结合成一个完整的功能体。原有的制动踏板采用模拟发生器替代，用以接受驾驶员的制动意图，产生、传递制动信号给控制器和执行机械，并根据一定的算法模拟反馈给驾驶员。即采用电信号替代了传统的机械结构来驱动制动实施，电信号可以由智能辅助驾驶系统发出，也可由人为操作产生。

ESC：电子稳定性控系统，ESC全称是Electronic Stability Control System，是一组车身稳定性控制的综合策略，它包含防抱死刹车系统(ABS)和驱动轮防滑系统(ASR)，可以说它是在这两种系统基础之上的一种功能性延伸，而非作为独立配置存在。旨在提升车辆的操控性，防止车辆达到其动态极限时失控的系统程序，比如车辆转向过度或者是转向不足等情况。

EBS：电控制动系统EBS全称是Electronic Braking System，是在防抱死制动系统的基础上发展起来的，主要用于改善商用车的制动性能。是一种具有制动响应时间快，相比ABS制动距离更短，涵盖ABS所有功能的汽车主动安全装置。

ABS：防抱死制动系统，ABS全称是Anti-lock Brake System，是一种具有防止车轮抱死、缩短汽车制动距离，减少轮胎磨损，防止汽车跑偏、甩尾等优点的汽车主动安全装置。

ESC电控单元(ECU)：是ESC系统的核心控制器。ESC电控单元(ECU)的功用是根据其内存的程序和数据对传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，为AEBS继动阀、ABS电磁阀提供一定的控制信息。ESC电控单元(ECU)由微型计算机、输入、输出及控制电路等组成。

ASR：驱动防滑系统，防止车辆驱动轮打滑，在打滑状态下车辆能够顺利起步。

下面结合附图对本发明的具体实施例进行阐述：

参照图1，本发明实施例提供了一种基于冗余执行机构的线控制动控制系统，包括EBS控制器110、EBS制动总阀120、冗余执行机构131、智能驾驶模块140和轮速传感器150。其中，EBS制动总阀120通过线缆与EBS控制器110连接，EBS制动总阀120的进气口与储气筒180连接；冗余执行机构131内集成有冗余控制器、备压电磁阀、进气电磁阀、排气电磁阀、继动阀和气压传感器；继动阀的进气端和进气电磁阀的进气端通过进气口与储气筒连接，进气电磁阀的出气端和排气电磁阀的进气端的连接点与继动阀的活塞上腔连接；排气电磁阀的出气端与继动阀的一个出气端连接，继动阀的另一个出气端与单通道EBS阀161的控制口和双通道EBS阀162的控制口连接以及通过气压传感器连接冗余控制器；备压电磁阀的进气端通过控制口与EBS制动总阀120的出气口连接，备压电磁阀的出气端与继动阀的活塞上腔连接；智能驾驶模块140分别与EBS控制器110和所述冗余控制器连接；轮速传感器150设置于车轮上且与冗余执行机构131连接。

在本实施例中，冗余执行机构包括线控制动冗余执行机构。冗余执行机构内集成有两个冗余控制器、两个备压电磁阀、两个进气电磁阀和两个气压传感器，其内部集成的冗余控制器与EBS控制器形成分布式控制。具体地，EBS控制器、线控制动冗余执行机构、单通道EBS阀、双通道EBS阀、前轴ABS电磁阀通过电缆线相连，前轴两个轮速传感器和单通道EBS阀通过电缆线连接，后轴两个轮速传感器和双通道EBS阀通过电缆线连接。线控制动冗余执行机构与前轴和后轴各两个轮速传感器通过电缆线连接。EBS控制器、线控制动冗余执行机构、单通道EBS阀和双通道EBS阀均通过CAN通信模块与EBS控制器通讯，实现指令信息的传递。在本实施例中，为了在EBS控制器出现故障时，线控制动冗余执行机构131能够正常控制系统的工作过程，本实施例的系统还设有冗余CAN通信模块133，智能驾驶模块140通过冗余CAN通信模块133与冗余控制器连接，以在EBS控制器出现故障时，实现智能驾驶模块与冗余控制器之间的指令信息的传递。

在本实施例中，为了在主控电源无法正常供电时，控制系统还能正常工作，在控制系统中还设有冗余电源132，冗余电源132与线控制动冗余执行机构131通过电缆线连接。EBS制动总阀120、线控制动冗余执行机构131、单通道EBS阀161、双通道EBS阀162、前轴ABS电磁阀170通过气管连接，EBS制动总阀120的两个进气口与储气筒180连接，两个出气口分别连接到线控制动冗余执行机构131的两个控制口，线控制动冗余执行机构131的两个出气口分别与单通道EBS阀161和双通道EBS阀162的控制口连接，线控制动冗余执行机构131的两个进气口分别与两个不同的储气筒180连接，单通道EBS阀161和双通道EBS阀162的进气口与储气筒180连接，单通道EBS阀161的出气口分别与两个前轴ABS电磁阀170的进气口连接，双通道EBS阀162的出气口分别与后轴车轮的制动气室190连接。前轴两个ABS电磁阀出气口分别与前轴车轮的制动气室相连。

在上述实施例的工作过程中，如图2所示，在线控制动模式下，智能辅助驾驶系统通过电缆线向EBS控制器发送减速度请求，EBS控制器接收到制动减速度请求后，实时读取轮速信号，并结合发动机扭矩信息，进行内部程序逻辑运算，计算出整车载荷的大小，同时结合整车载荷将期望的减速度换算为所需要的气室制动压力，然后EBS控制器通过内部CAN协议发送控制指令到单通道EBS阀和双通道EBS阀，从而实现压力调节，同时单通道EBS阀和双通道EBS阀内部的气压传感器实时监控制动压力值，并将监控到的制动压力值返回到EBS控制器，以实现闭环控制，从而实现对应的减速度控制。EBS控制器、单通道EBS阀、双通道EBS阀、轮速传感器之间也形成闭环控制，保证制动控制的精度。当EBS控制器发生故障后，线控制动冗余执行机构的冗余控制器将通过冗余CAN通信模块直接与智能驾驶辅助系统进行通讯，临时接管制动系统，接收智能驾驶系统发出的减速度控制请求命令，线控制动冗余执行机构控制器实时读取轮速信号，结合发动机扭矩信息，进行内部程序逻辑运算，计算出整车载荷的大小，同时结合整车载荷将期望的减速度换算为所需要的气室制动压力，然后通过内部CAN协议向冗余控制器发送期望制动压力值，临时应急实现制动控制，保证制动安全。线控制动冗余执行机构具备两个独立的冗余控制器，分别控制器前后轴，确保了前后轴分别实现线控制动，其中一个控制模块发生故障，另一个模块可以实现线控制动，保证车辆安全。

此外，本发明实施例提供了一种基于冗余执行机构的线控制动控制方法，包括以下步骤：

确定EBS控制器处于正常状态，通过EBS控制器获取智能驾驶模块发送的期望减速度的请求指令，并获取轮速传感器采集的实时轮速，并根据发动机扭矩信息和所述实时轮速确定整车负荷；根据所述整车负荷和所述期望减速度确定制定气室的所需气压值；根据所述制定气室的所需气压值调节输入到制动气室的气压；具体地，通过单通道EBS阀和双通道EBS阀输入到制动气室的气压。

确定EBS控制器处于故障状态，通过冗余执行机构内的冗余控制器获取智能驾驶模块发送的期望减速度的请求指令，并获取轮速传感器采集的实时轮速，并根据发动机扭矩信息和所述实时轮速确定整车负荷；根据所述整车负荷和所述期望减速度确定制定气室的所需气压值；根据所述制定气室的所需气压值调节输入到制动气室的气压。

具体地，在确定EBS控制器处于故障状态时，控制冗余电源为冗余执行机构提供工作电源；以及通过冗余CAN通信模块获取智能驾驶模块发送的期望减速度的请求指令。通过冗余执行机构内的线控制动模块调节输入到制动气室的气压。其中，线控制动模块包括冗余执行机构内集成的所有器件。

本发明系统实施例的内容均适用于本方法实施例，本方法实施例所具体实现的功能与上述系统实施例相同，并且达到的有益效果与上述系统达到的有益效果也相同。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种基于冗余执行机构的线控制动控制系统，其特征在于，包括：

EBS控制器；

EBS制动总阀，所述EBS制动总阀通过线缆与所述EBS控制器连接，所述EBS制动总阀的进气口与储气筒连接；

冗余执行机构，所述冗余执行机构内集成有冗余控制器、备压电磁阀、进气电磁阀、排气电磁阀、继动阀和气压传感器；所述继动阀的进气端和所述进气电磁阀的进气端通过进气口与储气筒连接，所述进气电磁阀的出气端和所述排气电磁阀的进气端的连接点与所述继动阀的活塞上腔连接；所述排气电磁阀的出气端与所述继动阀的一个出气端连接，所述继动阀的另一个出气端分别与单通道EBS阀的控制口和双通道EBS阀的控制口连接以及通过所述气压传感器连接所述冗余控制器；所述备压电磁阀的进气端通过控制口与所述EBS制动总阀的出气口连接，所述备压电磁阀的出气端与所述继动阀的活塞上腔连接；

智能驾驶模块，所述智能驾驶模块分别与所述EBS控制器和所述冗余控制器连接；

轮速传感器，所述轮速传感器设置于车轮上且与所述冗余执行机构连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于冗余执行机构的线控制动控制系统，其特征在于，所述系统还包括冗余电源，所述冗余电源与所述冗余执行机构连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于冗余执行机构的线控制动控制系统，其特征在于，所述系统还包括冗余CAN通信模块，所述智能驾驶模块通过所述冗余CAN通信模块与所述冗余控制器连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于冗余执行机构的线控制动控制系统，其特征在于，所述系统还包括制动气室，前轴的所述制动气室的进气口与所述单通道EBS阀的出气口连接，后轴的所述制动气室的进气口与所述双通道EBS阀的出气口连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于冗余执行机构的线控制动控制系统，其特征在于，所述系统还包括ABS电磁阀，所述ABS电磁阀的进气端与所述单通道EBS阀的出气口连接，所述ABS电磁阀的出气口与前轴的所述制动气室的进气口连接。

6.一种基于冗余执行机构的线控制动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

确定EBS控制器处于正常状态，通过EBS控制器获取智能驾驶模块发送的期望减速度的请求指令，并获取轮速传感器采集的实时轮速，并根据发动机扭矩信息和所述实时轮速确定整车负荷；根据所述整车负荷和所述期望减速度确定制定气室的所需气压值；根据所述制定气室的所需气压值调节输入到制动气室的气压；

确定EBS控制器处于故障状态，通过冗余执行机构内的冗余控制器获取智能驾驶模块发送的期望减速度的请求指令，并获取轮速传感器采集的实时轮速，并根据发动机扭矩信息和所述实时轮速确定整车负荷；根据所述整车负荷和所述期望减速度确定制定气室的所需气压值；根据所述制定气室的所需气压值调节输入到制动气室的气压。

7.根据权利要求6所述的一种基于冗余执行机构的线控制动控制方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

确定EBS控制器处于故障状态，控制冗余电源为所述冗余执行机构提供工作电源。

8.根据权利要求6所述的一种基于冗余执行机构的线控制动控制方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

确定EBS控制器处于故障状态，通过冗余CAN通信模块获取智能驾驶模块发送的期望减速度的请求指令。

9.根据权利要求6所述的一种基于冗余执行机构的线控制动控制方法，其特征在于，确定EBS控制器处于正常状态，通过单通道EBS阀和双通道EBS阀输入到制动气室的气压。

10.根据权利要求6所述的一种基于冗余执行机构的线控制动控制方法，其特征在于，确定EBS控制器处于故障状态，通过冗余执行机构内的线控制动模块调节输入到制动气室的气压。

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