CN114084114B - 用于车辆的制动系统及制动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种用于车辆的制动系统和制动方法。制动系统包括控制模块和为车轮提供制动力的电子机械制动装置。控制模块接收为车辆提供驱动扭矩的至少一个驱动马达的转速信息以及至少一个车轮的轮速传感器信息，并且比较驱动马达的转速信息和车轮的轮速传感器信息的刷新率，从而使用其中刷新率较高者生成的车轮的转速。本发明提出的制动系统能够获取更为准确的车轮转速，从而改善车辆控制。

Description

用于车辆的制动系统及制动方法
技术领域
本发明涉及车辆制动领域，具体涉及一种电子机械制动系统及其制动方法。
背景技术
车辆的制动系统通常设有轮速传感器用于测定车轮的转速，从而获取车辆实时行驶状态，并在需要时启动例如防抱死系统(即，ABS)、防滑控制(即，ASR)和车身电子稳定控制(即，ESC)等动力学控制功能。此外，车轮的转速也可附加地被提供给除制动系统外更高层级的控制系统，例如整车控制器(VCU)、辅助驾驶系统、自主驾驶系统等。
然而，目前所使用的某些轮速传感器在车轮转速较低时存在准确度较低的问题，导致在车速较低的情况下根据轮速传感器获取的轮速信息所计算得出的车轮转速误差较大。图1中示出了这样的一个示例。如图所示，当车速例如在30Km/h时，轮速传感器的刷新率小于2毫秒，而当车速降低至5Km/h时，轮速传感器的刷新率将增至9毫秒以上。由此，在低速的情况下，轮速传感器输出的信号的刷新率降低，因此轮速传感器输出的信号可能无法反映出真实的车轮动态特性，由此影响车辆制动系统的控制模块的判断。
为此，需要提出一种改善的车辆的制动系统，其能克服现有技术存在的上述缺陷，获得准确的车轮动态特性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于车辆的制动系统，所述制动系统能够克服现有技术的上述问题，即，制动系统的控制模块即使在车速较低时也能获得准确的车轮转速，从而改善车辆控制。
为了实现该技术目标，本发明提出了一种用于车辆的制动系统，该制动系统包括控制模块和为车轮提供制动力的电子机械制动装置(EMB)，控制模块接收为车辆提供驱动扭矩的至少一个驱动马达的转速信息以及至少一个车轮的轮速传感器信息，并且比较驱动马达的转速信息和车轮的轮速传感器信息的刷新率，从而使用其中刷新率较高者生成的车轮的转速。
由此，根据本发明的制动系统始终采用由驱动马达的转速信息和车轮的轮速传感器信息中刷新率较高者所生成的车轮的转速。这确保了所获得的车轮的转速准确，即，其能反映真实的车轮动态特性并且有助于制动系统的控制模块作出正确的判断。
具体地，例如由驱动马达传感器采集的驱动马达的转速信息和由设置在至少一个车轮处的轮速传感器采集的轮速传感器信息被送至制动系统的控制模块。控制模块对于驱动马达的转速信息和车轮的轮速传感器信息的刷新率进行比较。当车轮的轮速传感器信息刷新率高时，制动系统自然地采用由车轮的轮速传感器信息生成的车轮的转速，而当车轮的轮速传感器信息刷新率低时，例如，车速较慢时，车轮的轮速传感器信息刷新率相应地较低，则控制模块使用刷新率较高的驱动马达的转速信息来生成该车轮的转速。
在本文的语境中，生成车轮的转速意味着控制模块通过内置在其中的程序对所接收到的信息进行计算和/或通过对所接收到的信号、例如是轮速传感器信息进行信号处理而获得相应的车轮的转速。
根据本发明的制动系统适用于各种车辆的动力布置，包括驱动马达经由差速装置对车轮进行驱动的车辆，也包括至少一个驱动马达为至少一对驱动马达，即，至少两个驱动马达并且至少一对驱动马达彼此独立地驱动一对车轮的车辆。对于后者，在此设想了两轮驱动和四轮独立驱动两种情形。
车辆的驱动马达则包括内燃机和电动机。驱动马达向车辆提供用于行驶的驱动扭矩，驱动车轮运动，并且其受驱动马达控制器控制。具体地，马达控制器包括马达控制单元和马达驱动器。马达控制单元可以和马达驱动器是互相独立设置的，例如，马达控制单元集成在制动系统的控制模块中或是车辆控制单元(VCU)中。对于使用电动机作为驱动马达的纯电动车辆或混合动力车辆，马达控制单元即电机控制单元，对于内燃机而言则为其发动机控制单元(ECU)。
该制动系统直接采用电能作为动力源，通过制动电机和机械传动机构将电能转化为作用在车轮上的摩擦制动力以实施行车制动和驻车制动。制动系统的控制模块可以基于冗余架构设置有多个，例如是与车轴对应设置，在正常情况下每一控制模块控制部分电子制动装置，并且在紧急情况下能够独立控制整个制动系统。所述控制模块可包括例如防抱死制动功能(ABS)、车身电子稳定控制功能(ESC)、驱动防滑控制功能(ASR)等功能。
优选地，制动系统的控制模块构造为当使用驱动马达的转速信息生成车轮的转速时，还使用车轮的轮速传感器信息生成的车轮的转速进行验证；或，反之亦然。上述验证提升了根据本发明的制动系统所获得的轮速的可信度。
优选地，对于用驱动马达的转速信息生成的车轮的转速和用车轮的轮速传感器信息生成的转速之间的偏差值，可以预先设定一个值。该预设值可以是绝对值。如果两种车轮的转速之间的差值大于所述预设值，则可认定驱动马达的转速信息生成的车轮的转速是相对不准确的。由此，本发明的制动系统的控制模块构造为，当上述两种车轮的转速之间的偏差大于预设值时，即使驱动马达的转速信息的刷新率更高，也使用轮速传感器信息生成的车轮的转速。由此，无论驱动马达的转速信息和车轮的轮速传感器信息两者中哪一个的刷新率更高，制动系统的控制模块都始终使用车轮的轮速传感器信息生成的车轮的转速。
替代地或附加地，如果轮速传感器信息的刷新率高于驱动马达的转速信息的刷新率，且轮速传感器信息生成的车轮的转速与驱动马达的转速信息生成的车轮的转速之间的偏差小于预设值，则这表明驱动马达的转速信息生成的车轮的转速是准确的。在此情况下，制动系统的控制模块构造为当轮速传感器信息的刷新率低于驱动马达的转速信息的刷新率时，使用驱动马达的转速信息生成的车轮的转速。
优选地，制动系统的控制模块构造为：在车辆的动力布置为驱动马达经由差速装置驱动一对驱动轮的情况下，如果这一对驱动轮中的一个的轮速传感器信息缺失，例如，轮速传感器损坏或信息传输中断时，控制模块基于驱动马达的转速信息和另一个驱动轮的轮速传感器信息来推算所述轮速传感器信息缺失的驱动轮的转速。
替代地，制动系统的控制模块构造为：在车辆的动力布置为至少一个驱动马达为至少一对驱动马达，并且其中，车辆的一对驱动轮彼此独立地被驱动的情况下，如果其中一个驱动轮的轮速传感器信息缺失，则控制模块使用其对应的驱动马达的转速信息生成的驱动轮的转速。
借助上述构造，即使在驱动轮的轮速传感器信息缺失的情况下，制动系统的控制模块也能通过推算得到该驱动轮的轮速，使得制动系统的控制模块中的例如驱动防滑控制、电子车身稳定控制等功能仍然可以正常工作，最大程度地降低对其的影响。
所述推算具体这样实现：当车辆的至少一个驱动马达为至少一对驱动马达时，本发明的制动系统的控制模块可构造为根据驱动马达的转速信息和驱动马达与驱动轮之间的驱动扭矩传动机构的信息来生成驱动轮的转速。在此，所述驱动扭矩传动机构的信息通常是预先确定的。
优选地，根据本发明的制动系统的控制模块包括冗余的驱动马达控制单元。该冗余的驱动马达控制单元能够至少部分地实现对驱动马达的驱动器的控制。借助这样的设置，在驱动马达控制器发生故障时，至少能够通过所述冗余的驱动马达控制单元来控制马达驱动器以控制驱动马达的运转和停止。该冗余的驱动马达控制单元的设置为车辆行驶提供了安全冗余。例如，该冗余的驱动马达控制单元可以不包括能量回收、混合制动等功能，用以降低控制模块的成本。然而，本发明不限于此。
还优选地，根据本发明的制动系统包括两个所述控制模块，其中的每一个控制模块与至少一对电子机械制动装置构成一个制动回路。具体地，车辆的制动系统包括两个控制模块，前轴控制模块和后轴控制模块。前轴控制模块与前轴的电子机械制动装置构成一个回路，而后轴控制模块与后轴的电子机械装置构成另一个回路。替代地，前轴控制模块和后轴控制模块各自与前轴和后轴的电子机械制动装置中的每一个构成回路。由此，制动系统中包括冗余的制动回路，提高了车辆的制动可靠性。
此外，本发明还提出一种用于制动车辆的方法，车辆的制动系统包括控制模块和为车轮提供制动力的电子机械制动装置，控制模块接收为车辆提供驱动扭矩的至少一个驱动马达的转速信息以及至少一个车轮的轮速传感器信息，该方法包括以下步骤：
a)对驱动马达的转速信息和车轮的轮速传感器信息的刷新率进行比较；
b)使用驱动马达的转速信息和车轮的轮速传感器信息中刷新率较高者生成车轮的转速。
在本文的语境中，生成车轮的转速意味着车辆的制动系统中的控制模块通过借助内置在其中的程序对其所接收到的信息进行计算和/或通过对所接收到的信息、例如是轮速传感器信息进行信号处理而获得车轮的转速。
上述制动方法适用于具有各种动力布置的车辆，例如，驱动马达经由差速装置对车轮进行驱动的车辆，或者是以至少一对驱动马达彼此独立地驱动一对车轮的车辆。对于后者，设想了两轮驱动和四轮独立驱动两种情形。
车辆的驱动马达则包括内燃机和电动机。驱动马达向车辆提供用于行驶的驱动扭矩，驱动车轮运动，并且其受驱动马达控制器控制。具体地，马达控制器包括马达控制单元和马达驱动器。马达控制单元可以和马达驱动器是互相独立设置的，例如，马达控制单元集成在制动系统的控制模块中或是车辆控制单元(VCU)中。对于使用电动机作为驱动马达的纯电动车辆或混合动力车辆，马达控制单元即电机控制单元，对于内燃机而言则为其发动机控制单元(ECU)。
制动系统的控制模块可以是与车轴对应设置的轴控制模块，其可包括例如防抱死制动功能(ABS)、车身电子稳定控制功能(ESC)、驱动防滑控制功能(ASR)等。
借助所述制动方法，车辆的控制系统的控制模块能够获取更为准确的车轮的转速，为车辆控制提供更为准确的车辆状态信息。
优选地，所述制动方法还包括以下步骤：使用驱动马达的转速信息和车轮的轮速传感器信息中的另一个进行验证。即，当在前述步骤中使用驱动马达的转速信息生成的车轮的转速时，则在此步骤中使用轮速传感器信息生成的车轮的转速进行验证；或者，当在前述步骤中使用轮速传感器信息生成的车轮的转速时，则在此步骤中使用驱动马达的转速信息生成的车轮的转速。
上述验证步骤确保了制动系统所使用的车轮的转速的准确性与可信度。
优选地，根据本发明的制动方法还包括以下步骤：
-计算驱动马达的转速信息生成的车轮的转速和车轮的轮速传感器信息生成的车轮的转速之间的偏差值；
-在偏差值大于预设值时，始终使用车轮的轮速传感器信息生成的车轮的转速。
上述预设值是预先设定的一个值，其例如是绝对值。用于对驱动马达的转速信息生成的车轮的转速与车轮的轮速传感器信息生成的车轮的转速之间存在的偏差的范围进行限制。由此，当两种车轮的转速之间的偏差小于该预设值时，表明偏差在预先设定的、可接受的范围之内。此时，进一步认为驱动马达的转速信息生成的车轮的转速是可信的，因此，可以使用驱动马达的转速信息生成的车轮的转速。相反，当偏差超过预设值时，则认为驱动马达的转速信息生成的车轮的转速是不准确的。在这种情况下，此后无论车轮的轮速传感器信息的刷新率是否低于驱动马达的转速信息的刷新率，所述制动方法都会始终使用车轮的轮速传感器信息生成的所述车轮的转速。
附加于或替代于上述步骤，根据本发明的制动方法还可优选地包括以下步骤：在当轮速传感器信息的刷新率高于驱动马达的转速信息的刷新率时轮速传感器信息生成的车轮的转速与驱动马达的转速信息生成的车轮的转速之间的偏差小于预设值的情况下，则当轮速传感器信息的刷新率低于驱动马达的转速信息的刷新率时，使用驱动马达的转速信息生成的车轮的转速。
此时，当轮速传感器信息的刷新率高于驱动马达的转速信息的刷新率时，驱动马达的转速信息生成的车轮的转速与轮速传感器信息生成的车轮的转速之间的偏差仍然是小于预设值的，则可以认为驱动马达的转速信息生成的车轮的转速是准确的。在此前提下，当轮速传感器信息的刷新率低于驱动马达的转速信息的刷新率时，根据本发明的制动系统就使用驱动马达的转速信息生成的车轮的转速，例如用于控制各车辆动力学功能功能，举例来说是ABS、ASR、ESC等是否启动。
进一步地，针对具有不同动力布置的车辆，根据本发明的制动方法还可包括以下步骤。
对于至少一个驱动马达为至少一对驱动马达，并且一对驱动轮彼此独立地被驱动的车辆，该制动方法包括以下步骤以通过驱动马达的转速信息来生成驱动轮的转速：
-根据驱动马达的转速信息和驱动马达与驱动轮之间的驱动扭矩传动机构的信息生成驱动轮的转速。
应注意的是，上述驱动扭矩传动机构的信息应是预先确定的。
对于驱动马达经由差速装置驱动一对驱动轮的车辆，该制动方法还可包括以下步骤以推算驱动轮的转速：
-当其中一个驱动轮的轮速传感器信息缺失时，基于驱动马达的转速信息和另一个驱动轮的轮速传感器信息推算驱动轮的转速。
对于包括至少一对驱动马达并且一对驱动轮彼此独立地被驱动的车辆，该制动方法更优选地还可包括以下步骤：
-当其中一个驱动轮的轮速传感器信息缺失时，使用其对应的驱动马达的转速信息生成的驱动轮的转速。
对于具有不同动力布置的车辆，通过根据本发明的制动方法的上述优选步骤，在驱动轮的轮速传感器信息丢失，例如驱动轮的轮速传感器信息故障或信号传输中断时，制动系统的控制模块仍然可以获得驱动轮的转速，以供后续使用。
当车辆的制动系统的控制模块包括冗余的驱动马达控制单元时，本发明的制动方法还优选地包括以下步骤：
-当驱动马达控制器故障时，借助冗余的驱动马达控制单元对驱动马达的驱动器进行控制。
上述冗余的驱动马达控制单元可以集成在车辆的制动系统的控制模块中。该冗余的驱动马达控制单元能够至少部分地实现对驱动马达的驱动器的控制。由此，如果驱动马达控制器发生故障，本发明的制动方法借助该冗余的驱动马达控制单元对驱动马达的驱动器进行控制，以实现对驱动马达的运转和停止的控制。从而在驱动马达控制器发生故障时，能够仍然确保基本的行车安全，即，能够控制驱动马达的运转和停止。
本发明取得的有益技术效果是：在具有根据本发明的制动系统的车辆中，制动系统通过其控制模块对驱动马达的转速信息和车轮的轮速传感器信息的刷新率及其生成的车轮的转速的比较，控制模块能够始终获得准确的车轮的转速供制动系统使用。
本文所描述的额外特征和优点将在下文的详细描述中进行陈述，并且通过下文对于本领域技术人员显然或者从通过实践本文所描述的实施方式而被本领域技术人员认识到。
附图说明
参考以上目的，本发明的其它技术特征及其优点将从以下参照附图的详细描述中变得明了。附图以示例方式示出了本发明的优选实施方式，而不限制本发明构思的范围，其中：
图1示例性地示出现有技术中的轮速传感器的轮速传感器信息的刷新率与车辆速度的关系；
图2示例性地示出图1中所示的轮速传感器的轮速传感器信息与驱动马达速度传感器的驱动马达的转速信息的刷新率和车辆速度的关系；
图3A示意性地示出了具有根据本发明的制动系统的车辆的一种动力布置；
图3B示意性地示出了具有根据本发明的制动系统的车辆的另一种动力布置；
图3C示意性地示出了具有根据本发明的制动系统的车辆的还有一种动力布置；
图4A示意性地示出了具有根据本发明的制动系统的车辆的一种动力布置；
图4B示意性地示出了具有根据本发明的制动系统的车辆的另一种动力布置；
图4C示意性地示出了具有根据本发明的制动系统的车辆的还有一种动力布置；
图5以流程图示出根据本发明的制动系统获得车轮的转速的一种过程；
图6以流程图示出根据本发明的制动系统获得车轮的转速的另一优选过程；以及
图7以流程图示出根据本发明的制动系统获得车轮的转速的还有一种优选过程。
附图标记列表：
10 驱动马达；
11 驱动马达控制器；
12 马达速度传感器；
13 马达驱动器；
14 马达控制单元；
14’ 冗余的马达控制单元；
20A、20B 控制模块；
30 加速踏板；
31 右前轮；
32 左前轮；
33 右后轮；
34 左后轮；
311、321、331、341 电子机械制动装置；
312、322、332、342 轮速传感器；
40 制动踏板；
50 差速装置；
60 充电电源；
70 动力电池；
71 电池管理系统；
101 非人工驾驶系统。
具体实施方式
如本申请的开头部分所述，图1示出了现有技术中车辆的车轮的轮速传感器的轮速传感器信息的刷新率与车辆速度之间的关系。
现在参考图2。图2进一步示出了驱动马达速度传感器感测到的驱动马达的转速信息的刷新率与图1中示例性示出的车轮的轮速传感器感测到的轮速传感器信息的刷新率相互之间的关系以及它们与车辆速度之间的关系。由图2可知，与轮速传感器的轮速传感器信息的刷新率随着车辆速度的降低而减小的特性不同，驱动马达速度传感器感测到的驱动马达的转速信息的刷新率是与车速无关。因此，当车辆的速度到达图示中的X时，驱动马达速度传感器的感测的驱动马达的转速信息的刷新率与车轮的轮速传感器感测到的轮速传感器信息的刷新率相同。此后，随着车辆速度进一步减小，驱动马达速度传感器感测到的驱动马达的转速信息的刷新率将会高于车轮的轮速传感器感测到的轮速传感器信息的刷新率。此时，原则上，可以认为当车辆速度高于X时，借助驱动马达速度传感器所提供的驱动马达的转速信息生成的车轮的转速相较于轮速传感器信息生成的车轮的转速，将能更真实地反映车轮的动态信息，因此也可以认为这样获得的车轮的转速是更准确的。应注意的是，在此所指的车轮的转速其单位为弧度/秒。
由此，本申请的发明人提出了如图3A-4C中示例性示出的制动系统。
下面，以图3A示例性地对制动系统进行说明。制动系统包括两个控制模块20A、20B和为车轮31、32、33、34提供制动力的电子机械制动装置311、321、331、341，其中，控制模块20A和20B分别与车辆的两根车轴对应设置，并对设置在对应的车轴两端的电子机械制动装置311、321、331、341进行控制和/或供电。控制模块20A、20B可以作为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其内部元件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，只要能够实现对电子机械制动装置进行控制和/或供电即可。至少一个控制模块20A、20B包括例如防抱死制动模块(ABS)、车身电子稳定控制模块(ESC)、驱动防滑控制模块(ASR)等。
控制模块20A、20B要执行上述功能就需要相对精确的车轮的转速供判断。例如，在制动时，控制模块20A、20B需要实时监测车轮的转速，以判断车轮是否存在抱死的趋势，并相应地保持由对应车轮的电子机械制动装置施加的制动不再增大，或是减小已经施加的制动。
设置在车辆的轮端为每个车轮提供制动力的电子机械制动装置311、321、331、341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。以盘式制动器为例，制动电机将电力转化为机械能从而驱动机械传动机构推动制动片朝向或远离制动盘以产生所需的制动力。
在图3A-4C所示的车辆中，前轴的控制模块20B与前轴的两个车轮31、32的电子机械制动装置311、321构成回路，后轴控制模块20A与后轴的两个车轮33、34的电子机械制动装置331、341构成回路。
替代地，在附图中未示出的，前轴控制模块20B可以与前、后车轴的各车轮31-34的电子机械制动装置311、321、331、341构成回路，并且后轴控制模块20A也与前、后车轴的各车轮31-34的电子机械制动装置311、321、331、341也构成回路。由此，产生了一个完全冗余的回路，当控制模块20A、20B中的一个由于故障无法对电子机械制动装置进行控制时，另一个回路中的控制模块就能替代地根据需要对相应的电子机械制动装置进行控制，实施制动，由此提供了车辆的安全冗余。
车辆具有驱动马达10，该驱动马达可以是电动机也可以是内燃机，驱动马达10受驱动马达控制器11的控制。
在本发明的上下文中，除非另有说明，驱动马达10可以是电动机和内燃机中的任一种，驱动马达控制器11则是该电动机的控制器或包括内燃机的发动机控制单元(ECU)。以电动机例，驱动马达控制器11还包括马达驱动器13(见图4A-4C)和马达控制单元。马达驱动器13和马达控制单元可以分开设置。马达驱动器13，例如主要由三相桥式电路构成，用于依据来自马达控制单元的低电流控制信号驱动马达10。马达控制单元则完成对驱动马达10的逻辑和数字方面控制，其内部构造有逻辑电路并且能通过更高级的接口对其进行控制，例如，马达控制单元可以接收制动系统的控制模块20A、20B或是车辆控制单元(VCU)的控制信号，或是集成在制动系统的控制模块20A、20B或是车辆控制单元(VCU)中。此外，在图3A-4C中可以注意到，控制模块20A与控制模块20B之间相互通信联接，从而在其中一个控制模块，例如控制模块20A失效时，控制模块20B可替代地对驱动马达控制器11进行控制。
此外，所示车辆还包括：
-与车辆的每个车轮31、32、33、34对应设置的轮速传感器312、322、332、342，用于监测车轮转速，轮速传感器所感测到的轮速传感器信息被发送给控制模块20A、20B中的至少一个；
-马达速度传感器12，其用于对驱动马达10的转速进行检测，马达速度传感器12所感测到的驱动马达的转速信息同样被发送给控制模块20A、20B中的至少一个；
-加速踏板30，驾驶员的加速意图通过加速踏板30输入并传递到驱动马达控制器11；
-制动踏板40，分别与控制模块20A、20B联接，以接收驾驶员的制动操作并传递到控制模块20A、20B；
-差速装置50，允许车轮33，34以不同的转速旋转；
-充电电源60，其与控制模块20A、20B电性连接；以及
-当驱动马达10为电动机时，车辆还包括动力电池70及电池管理系统71，用以向驱动马达供电。
在本发明的实施例所示的系统架构中，控制模块20A和/或20B能够获取包括驱动马达10状态、轮速传感器312、322、332、342、加速踏板30、非人工驾驶系统101等外部信息，从而更为准确地对车辆驾驶状态进行判断，以在驱动扭矩发生错误时进行修正，及时地实施车辆动力学控制功能或辅助驾驶功能，例如驱动防滑、车身电子稳定控制、自动紧急制动功能等。
在图3A所示的实施例中，所示的车辆的驱动马达10经由差速装置50驱动车轮33和34。
在所示实施例中，制动系统所消耗的电能来源于充电电源60，其可独立于车辆的电源(例如，用于驱动车辆的驱动马达的动力电池70和/或车辆的发电机或轮毂式发电机)，并通过电压转换等本领域的技术人员熟知的现有技术手段由车辆的电源来为充电电源60充电。然而，根据一个实施例，充电电源60还可以是车辆自带的用于向车辆的驱动系统供电的动力电池70或向车载用电器供电的蓄电池，以这种方式可减少车辆中所需的电源的数量。充电电源60则与控制模块20A、20B电性连接，以对控制模块20A、20B进行供电，并经由控制模块20A、20B向设置在轮端处的电子机械制动装置311、321、331、341的制动电机供电以产生制动力。在一个实施例中，控制模块20A、20B可分别包括一个由充电电源60充电的供电单元，其输出电压和电流可高于充电电源60以适配充电电源60及其相关电路无法驱动的电子机械制动装置311、321、331、341的大功率的制动电机，从而提供足够的制动力适配大型商用车辆。在一个实施例中，供电单元可使用任何类型的基于电容器的电源，其中基于电容器的电源中的至少一个是超级电容(supercapacitor)或由多个超级电容单元组成的超级电容组，充电电源60以低电压为供电单元充电，例如采用与车辆电路相同的12V/24V电压，供电单元以高电压为电子机械制动装置311、321、331、341的制动电机供电，例如48V或更高，从而构成更为可靠、稳定、冗余的供电架构。
本领域的技术人员可以理解的是，除了图3A中示出的以集中式的设置方式从单一充电电源60通过两个控制模块20A、20B分别向各电子机械制动装置311、321、331、341供能之外，还可与控制模块20A、20B一一对应的设置有两个充电电源，并且通过这两个充电电源分别向控制模块20A、20B中的相应的供电单元供能。
在其他实施例中，本领域的技术人员也可以采用其它方式来获得驱动制动电机所需的能量。
在图示动力布置中，控制模块20A构造为：当两个驱动轮33、34中的一个的轮速传感器例如342损坏时，控制模块20A基于驱动马达10的马达速度传感器12感测到的驱动马达10的转速信息和另一个驱动轮33的轮速传感器332感测到的轮速传感器信息来推算驱动轮34的转速。
应注意到，在图3A中示出的制动系统还可选地包括了与控制模块20B和/或控制模块20A通信的非人工驾驶系统101。该非人工驾驶系统101可以是本领域已知的各种提升驾驶安全性的辅助驾驶和/或自主驾驶系统的非人工驾驶系统，其在运行过程中会由于非人工的操作而产生调整驱动扭矩或制动扭矩的需求。
现在转到图3B，图3B中示出了具有根据本发明的制动系统的车辆的另一种具体的动力布置。它与图3A所示的动力布置的区别在于，该车辆的车轮33和34分别设有一个驱动马达10，每个驱动马达10又设有单独的马达速度传感器12，这两个驱动马达10和马达速度传感器12示例性地均与驱动马达控制器11联接。在该动力布置中，后轮33、34相互独立地被驱动。在车辆行驶的过程中，每个驱动马达10的马达速度传感器12感测到的驱动马达10的转速信息和轮速传感器312、322、332、342感测到的轮速传感器信息被发送到控制模块20A。
图3C中示出了具有根据本发明的制动系统的车辆的还有一种动力布置，与前述图3A和3B所示的动力布置不同，该车辆的车轮31、32、33、34分别设有一个驱动马达10，每个驱动马达10又分别设有单独的马达速度传感器12。这四个驱动马达10和马达速度传感器12示例性地均与同一个驱动马达控制器11联接。由此，车辆的四个车轮31、32、33、34都彼此独立地被驱动。在车辆行驶的过程中，这四个驱动马达10中的每一个的马达速度传感器12感测到的驱动马达10的转速信息和轮速传感器312、322、332、342感测到的轮速传感器信息被分别发送到控制模块20A和控制模块20B。
在具有图3B或图3C所示的动力布置的车辆中，制动系统的控制模块20A和/或20B构造为根据马达速度传感器12感测到的驱动马达10的转速信息和驱动马达10与驱动轮之间的驱动扭矩传动机构的信息生成驱动轮的转速。驱动扭矩传动机构在此未示出，驱动扭矩传动机构的信息是预先确定的，并且控制模块20A、20B可获取的或预先输入其中的。
此外，在具有图3B或图3C所示的动力布置的车辆中，当驱动轮，例如后轮33的轮速传感器332的传感器信息缺失，例如是轮速传感器332失效或传输线路中断，后轮33的转速可以这样获得：控制模块20A使用后轮33对应的驱动马达10的马达速度传感器12感测到的驱动马达10的转速信息生成后轮33的转速。这同样适用于图3C中前轮31、32的轮速传感器信息缺失的情况。
由此，所述制动系统可适用于具有各种动力布置的车辆，包括：具有单个驱动马达的动力布置；具有一对驱动马达的动力布置，其对应的车轮被彼此独立地驱动；以及其中驱动马达与车轮一对一配置，每一车轮都被彼此独立地驱动的动力布置。
如图4A-4C所示，在制动系统的控制模块20A、20B中还可集成有冗余的马达控制单元14’。由此，当驱动马达控制器11发生故障时，制动系统的控制模块20A、20B能通过该冗余的马达控制单元14’对马达驱动器13进行控制以对驱动马达10的运转和停止进行控制。然而，在该实施例中，集成在控制模块20A、20B中的冗余的马达控制单元14’可以不支持能量回收、混合制动等功能，用以降低控制模块20A、20B的成本。替代地，在本发明的另一实施例中，集成在控制模块20A、20B中的冗余的马达控制单元14’也可支持上述附加的功能。
下面借助图5-7所示的流程图来详述本发明的制动系统的控制模块20A、20B获得车轮的转速的过程。
对于图5所示的基本过程，以图3A所示的动力布置为例进行阐释。控制模块20A获取由驱动马达10的马达速度传感器12感测到的驱动马达10的转速信息以及至少一个车轮，例如车轮33的轮速传感器332所提供的轮速传感器信息。接着，控制模块20A对于驱动马达10的转速信息的刷新率和轮速传感器332、342的轮速传感器信息的刷新率进行比较。此时，如果控制模块比较得到轮速传感器信息的刷新率大于驱动马达10的转速信息的刷新率，则控制模块20A使用轮速传感器信息经过计算和/或信号处理而生成的车轮33的转速w1-33，后续用于防抱死制动功能、车身电子稳定控制功能、驱动防滑控制功能等功能。否则，控制模块20A使用驱动马达10的转速经过计算和/或信号处理而生成的车轮33的转速w2-33，用于上述车辆动力学功能。
上述过程同样适用于具有图3B或图3C所示的动力布置的车辆，需注意的是，轮速传感器信息的刷新率须与对应的驱动马达10的转速信息的刷新率进行比较。
在下文的讨论中，除另有说明以外，所述的两种优选的过程同样也适用于具有图3B或图3C所示的动力布置的车辆。
此外，由于图示系统构架中，控制模块20A与控制模块20B相互通信，因此具体判断也可由控制模块20B进行，或者前轴的两个车轮31、32的轮速传感器312、322感测到的轮速传感器信息可以发送给前轴对应的控制模块20B。
在上述过程的基础之上，控制模块20A还可使用刷新率较低的信息生成的车轮33的转速w对以上使用的车轮的转速进行验证。当例如车轮33的轮速传感器332所感测到的轮速传感器信息的刷新率高于驱动马达10的马达速度传感器12所感测到的驱动马达10的转速信息的刷新率时，控制模块20A使用轮速传感器信息生成的车轮的转速w1-33以供后续ABS、ESC、ASR等车辆动力学功能的运行，并且使用驱动马达10的转速信息生成的车轮的转速w2-33对上述车轮的转速w1-33进行验证；或者，反之亦然。若验证结果无误，例如车轮33的上述两个转速w1-33与w2-33相差不多或相同，则认为控制模块20A所使用的车轮的转速是可信的。反之，则可能存在传感器故障等情况，需要例如对相应的传感器进行进一步检查。
此外，还可采用车辆的其他信息对轮速传感器信息和马达速度传感器信息做比较、验证，用以进一步提升信息的准确性和可信度，例如通过车辆内置的惯性(加速度)传感器信息，GPS信息等计算得出的参考车速。
进一步地，制动系统的控制模块20A、20B还可具有以下详细阐释的两种优选的过程。
图6示出了一个优选的过程。仍然以图3A所示的布置为例，控制模块20A获得驱动马达10的马达速度传感器12感测到的驱动马达10的转速以及至少一个车轮、例如是车轮33的轮速传感器332感测到的轮速传感器信息，并对这两种信息生成的车轮转速w1-33和w2-33进行比较，求其差值的绝对值，并与预先设定的预设值x进行比较。x在此为一个预先设定的固定值。具体地，预设值可以同样是以弧度/秒为单位的绝对值。如果两者之差大于x，则可以认为驱动马达的转速信息生成的车轮转速w2-33不如车轮33的轮速传感器信息生成的车轮33的转速w1-33可信。在此情况下，控制模块20B将始终使用轮速传感器332的轮速传感器信息生成的车轮33的转速w2-33，而不论该轮速传感器信息的刷新率是否高于驱动马达10的转速信息的刷新率。否则，如果w1-33与w2-33之差的绝对值小于所述预设值x，则控制模块20B进一步对这两个信息的刷新率进行比较，如果轮速传感器信息的刷新率较高，则控制模块20B使用轮速传感器信息生成的车轮33的转速w1-33，否则，控制模块20B使用驱动马达10的转速信息生成的车轮33的转速w2-33。应注意的是，对于后一种情况，即，两种车轮的转速之差小于预设值的情况，因而使用驱动马达的转速生成的车轮的转速，控制模块20B将重复上述过程。
图7示出了另一优选过程。在此，仍然以图3A所示的动力布置为例对其进行说明。控制模块20A同样构造为获取驱动马达10的马达速度传感器12感测的驱动马达10的转速信息以及至少一个车轮，例如车轮33的轮速传感器332所提供的轮速传感器的信息。接着，控制模块20A对于这两种信息的刷新率进行比较。如果驱动马达的转速信息的刷新率更高，则此时认为驱动马达的转速信息生成的车轮33的转速更准确。因此，控制模块20A使用驱动马达10的转速信息生成的车轮33的转速。否则，控制模块20A接着进一步判断轮速传感器信息生成的车轮的转速w1-33与驱动马达的转速信息生成的车的轮转速w2-33之间的差值的绝对值是否大于预设值x。x在此为一个预先设定的固定值。具体地，预设值可以同样是以弧度/秒为单位的绝对值。当车轮转速w1-33与车轮转速w2-33之间的差值的绝对值大于预设值x时，认为w2-33与w1-33的偏差过大，由驱动马达10的转速信息生成的车轮33的轮速w2-33是不可信的。则此后，控制模块20A将始终使用轮速传感器信息生成的车轮转速w1-33，而不论轮速传感器信息与驱动马达10的转速信息两者的刷新率谁高。
相反，如果车轮转速w1-33与车轮转速w2-33之间的差值的绝对值小于预设值x时，则认为由驱动马达10的转速信息生成的车轮33的轮速w2-33仍然是可信的。此时，由于之前判断得到轮速传感器信息的刷新率高于驱动马达的转速信息的刷新率，将仍然在这一次判断中使用轮速传感器信息生成的车轮转速w1-33，但是控制模块20A在之后的监测车轮的轮速的过程中仍然会重复上述判断过程。换言之，由于可以确定驱动马达的转速信息生成的车轮的转速w2是可信的，因此当驱动马达的转速信息的刷新率高于轮速传感器信息的刷新率时，将会使用驱动马达的转速信息n生成的车轮的转速w2，继续重复上述过程，即获得驱动马达的转速信息和至少一个车轮的轮速传感器信息并对两者的刷新率进行判断。
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 (18)

1.一种用于车辆的制动系统，其特征在于，
所述制动系统包括控制模块(20A、20B)和为车轮提供制动力的电子机械制动装置(311、321、331、341)，所述控制模块(20A、20B)接收为车辆提供驱动扭矩的至少一个驱动马达(10)的转速信息以及至少一个车轮(31、32、33、34)的轮速传感器信息，并且比较所述驱动马达(10)的转速信息和所述车轮的轮速传感器信息的刷新率，从而使用其中刷新率较高者生成的车轮的转速。
2.如权利要求1所述的制动系统，其特征在于，所述控制模块(20A、20B)构造为当使用驱动马达(10)的转速信息或车轮的轮速传感器信息生成车轮的转速时，还使用另一者生成的车轮的转速进行验证。
3.如权利要求2所述的制动系统，其特征在于，当所述驱动马达(10)的转速信息生成的车轮的转速和车轮的轮速传感器信息生成的车轮的转速之间的偏差大于预设值时，始终使用轮速传感器信息生成的车轮的转速。
4.如权利要求2或3所述的制动系统，其特征在于，所述控制模块(20A、20B)构造为在当所述轮速传感器信息的刷新率高于驱动马达(10)的转速信息的刷新率时所述轮速传感器信息生成的车轮的转速与所述驱动马达的转速信息生成的车轮的转速之间的偏差小于预设值的情况下，当所述轮速传感器信息的刷新率低于驱动马达(10)的转速信息的刷新率时，使用驱动马达(10)的转速信息生成的车轮的转速。
5.如权利要求1-4中任一所述的制动系统，其特征在于，所述驱动马达(10)经由差速装置(50)驱动一对驱动轮(33、34)，所述控制模块(20A、20B)构造为，当其中一个驱动轮(33；34)的轮速传感器信息缺失时，基于所述驱动马达(10)的转速信息和另一个驱动轮(34；33)的轮速传感器信息推算所述驱动轮的转速。
6.如权利要求1-4中任一所述的制动系统，其特征在于，所述至少一个驱动马达(10)为至少一对驱动马达，其中，所述车辆的一对驱动轮(33、34；31、32)彼此独立地被驱动。
7.如权利要求6所述的制动系统，其特征在于，所述控制模块(20A、20B)根据驱动马达(10)的转速信息和驱动马达(10)与驱动轮(33、34；31、32)之间的驱动扭矩传动机构的信息生成驱动轮(33、34；31、32)的转速。
8.如权利要求6所述的制动系统，其特征在于，所述控制模块(20A、20B)构造为，当其中一个驱动轮(33、34；31、32)的轮速传感器信息缺失时，使用其对应的所述驱动马达(10)的转速信息生成的驱动轮的转速。
9.如前述权利要求中任一项所述的制动系统，其特征在于，所述控制模块(20A、20B)包括冗余的驱动马达控制单元(14')，能够至少部分地实现对所述驱动马达的驱动器(13)的控制。
10.如前述权利要求中任一项所述的制动系统，其特征在于，所述制动系统包括两个所述控制模块(20A、20B)，每一所述控制模块与至少一对电子机械制动装置(311、321；331、341)构成一个制动回路。
11.一种对车辆进行制动的方法，车辆的制动系统包括控制模块(20A、20B)和为车轮(31、32、33、34)提供制动力的电子机械制动装置(311、321、331、341)，所述控制模块(20A、20B)接收为车辆提供驱动扭矩的至少一个驱动马达(10)的转速信息以及至少一个车轮(31、32、33、34)的轮速传感器信息，所述方法包括以下步骤：
a)对所述驱动马达(10)的转速信息的刷新率和所述车轮(31、32、33、34)的轮速传感器信息的刷新率进行比较；
b)使用所述驱动马达(10)的转速信息和所述车轮(31、32、33、34)的轮速传感器信息中刷新率较高者生成车轮的转速。
12.如权利要求11所述的对车辆进行制动的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
使用所述驱动马达(10)的转速信息和所述车轮(31、32、33、34)的轮速传感器信息中的另一个进行验证。
13.如权利要求12所述的对车辆进行制动的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
计算所述驱动马达(10)的转速信息生成的车轮(31、32、33、34)的转速和所述车轮的轮速传感器信息生成的车轮的转速之间的偏差值；
在所述偏差值大于预设值时，始终使用车轮(31、32、33、34)的轮速传感器信息生成的车轮的转速。
14.如权利要求12或13所述的对车辆进行制动的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
在当所述轮速传感器信息的刷新率高于驱动马达(10)的转速信息的刷新率时所述轮速传感器信息生成的车轮的转速与所述驱动马达(10)的转速信息生成的车轮的转速之间的偏差小于预设值的情况下，则当所述轮速传感器信息的刷新率低于驱动马达(10)的转速信息的刷新率时，使用驱动马达(10)的转速信息生成的车轮的转速。
15.如权利要求11至14中任一项所述的对车辆进行制动的方法，其特征在于，所述驱动马达经(10)由差速装置(50)驱动一对驱动轮(33、34)，所述方法还包括以下步骤：
当其中一个驱动轮(33；34)的轮速传感器信息缺失时，基于所述驱动马达(10)的转速信息和另一个驱动轮(34；33)的轮速传感器信息推算所述驱动轮(33；34)的转速。
16.如权利要求11至14中任一项所述的对车辆进行制动的方法，其特征在于，所述至少一个驱动马达(10)为至少一对驱动马达，其中，所述车辆的一对驱动轮(33、34；31、32)彼此独立地被驱动，并且所述方法还包括以下步骤：
根据驱动马达(10)的转速信息和驱动马达(10)与驱动轮(33、34；31、32)之间的驱动扭矩传动机构的信息生成驱动轮(33、34；31、32)的转速。
17.如权利要求16所述的对车辆进行制动的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
当其中一个驱动轮(33、34；31、32)的轮速传感器信息缺失时，使用其对应的所述驱动马达(10)的转速信息生成的驱动轮的转速。
18.如权利要求11至17中任一项所述的对车辆进行制动的方法，其特征在于，所述控制模块(20A、20B)包括冗余的驱动马达控制单元(14’)，所述方法还包括以下步骤：
当驱动马达控制器(11)故障时，借助所述冗余的驱动马达控制单元(14’)对所述驱动马达的驱动器(13)进行控制。
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