CN115214582A - 冗余电控制动系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种冗余电控制动系统及车辆。所述系统包括：整车控制器，用于生成制动指令；主控制器，与所述整车控制器通信连接，用于根据所述制动指令生成前桥制动压力信息及/或后桥制动压力信息；前桥控制模块，与所述主控制器电连接，用于根据所述前桥制动压力信息控制压力实现前桥制动；后桥控制模块，与所述主控制器电连接，用于根据所述后桥制动压力信息控制压力实现后桥制动。采用本系统能够在传统电控制动系统的硬件基础上增加冗余制动功能，使车辆刹车系统更加完善更具安全性，整车硬件架构变动小且硬件成本低。

Description

冗余电控制动系统及车辆

技术领域

本申请涉及无人驾驶技术领域，特别是涉及一种冗余电控制动系统及车辆。

背景技术

随着汽车技术的发展，车辆智能化已经成为国家战略，车辆自动驾驶最高等级为无人驾驶。商用车的无人驾驶技术一方面可以减少人工成本，另一方面可以避免交通事故，特别是在矿山和港口等相对比较封闭的场所，无人驾驶商用车的应用前景非常广阔。电控制动系统作为无人驾驶商用车执行层的核心构成，其可靠性直接影响整车安全性。

目前已有的无人驾驶车辆电控制动系统多数只有一条电控回路，一旦失效就无法实现自动制动；极少数具备冗余功能的电控制动系统与传统电控制动系统相比，其硬件为全新架构，成本极高且无法在传统电控制动系统基础上快速实现产品化。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种冗余电控制动系统及车辆，以便于实现多路电控刹车制动。

为了实现上述目的及其他目的，本申请的一方面提供了一种冗余电控制动系统，用于控制无人驾驶汽车制动，所述系统包括：

整车控制器，用于生成制动指令；

主控制器，与所述整车控制器通信连接，用于根据所述制动指令生成前桥制动压力信息及/或后桥制动压力信息；

前桥控制模块，与所述主控制器电连接，用于根据所述前桥制动压力信息控制压力实现前桥制动；

后桥控制模块，与所述主控制器电连接，用于根据所述后桥制动压力信息控制压力实现后桥制动。

于上述实施例的冗余电控制动系统中，首先整车控制器生成制动指令，主控制器再根据制动指令控制前桥控制模块实现前桥刹车制动功能或控制后桥控制模块实现后桥刹车制动功能。

在其中一个实施例中，所述前桥控制模块包括：

前桥单通道模块，与所述主控制器电连接；

前桥左轮速传感器，与所述前桥单通道模块电连接，用于接收前桥左轮轮速信号；

前桥右轮速传感器，与所述前桥单通道模块电连接，用于接收前桥右轮轮速信号；

其中，所述主控制器根据所述前桥左轮轮速信号及所述前桥右轮轮速信号生成前桥左轮及前桥右轮的滑移率控制气压调节。

在其中一个实施例中，所述前桥控制模块还包括：

前制动储气筒，与所述前桥单通道模块连接，用于为所述前桥单通道模块供气；

前桥左刹车制动电磁阀，与所述前桥单通道模块连接，用于根据所述主控制器的指令控制前桥左制动气室的压力调节；

前桥左制动气室，与所述前桥左刹车制动电磁阀连接，用于根据压力的变化实现前桥左轮制动；

前桥右刹车制动电磁阀，与所述前桥单通道模块连接，用于根据所述主控制器的指令控制前桥右制动气室的压力调节；

前桥右制动气室，与所述前桥右刹车制动电磁阀连接，用于根据压力的变化实现前桥右轮制动。

在其中一个实施例中，所述后桥控制模块包括：

后桥双通道模块，与所述主控制器电连接；

后桥左轮速传感器，与所述后桥双通道模块电连接，用于接收后桥左轮轮速信号；

后桥右轮速传感器，与所述后桥双通道模块电连接，用于接收后桥右轮轮速信号。

在其中一个实施例中，所述后桥控制模块还包括：

后制动储气筒，与所述后桥双通道模块连接，用于为所述后桥双通道模块供气；

后桥左制动气室，与所述后桥双通道模块连接，用于根据所述后桥双通道模块提供的气压实现后桥左轮制动；

后桥右制动气室，与所述后桥双通道模块连接，用于根据所述后桥双通道模块提供的气压实现后桥右轮制动。

在其中一个实施例中，所述系统还包括：

备份控制模块，与所述主控制器通信连接，用于当所述主控制器与所述整车控制器间的连接故障时传递所述主控制器及所述整车控制器之间的制动指令，或当主控制器失效时通过气压控制所述前桥控制模块及/或所述后桥控制模块实现刹车制动；

备份储气筒，与所述备份控制模块连接，用于为所述备份控制模块供气。

在其中一个实施例中，所述前桥控制模块还包括：

前桥备份左轮速传感器，与所述备份控制模块电连接，用于接收前桥左轮轮速信号；

前桥备份右轮速传感器，与所述备份控制模块电连接，用于接收前桥右轮轮速信号。

在其中一个实施例中，所述后桥控制模块还包括：

后桥备份左轮速传感器，与所述备份控制模块电连接，用于接收后桥左轮轮速信号；

后桥备份右轮速传感器，与所述备份控制模块电连接，用于接收后桥右轮轮速信号。

在其中一个实施例中，所述系统还包括：

第一电源，与所述主控制器电连接，用于为所述主控制器供电；

第二电源，与所述备份控制模块电连接，用于为所述备份控制模块供电。

本申请的另一方面提供了一种车辆，包括本申请实施例中任一项所述的冗余电控制动系统。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请第一实施例中提供的冗余电控制动系统的结构示意图；

图2为本申请第二实施例中提供的冗余电控制动系统的结构示意图；

图3为本申请第三实施例中提供的冗余电控制动系统的结构示意图；

图4为本申请第四实施例中提供的冗余电控制动系统的结构示意图；

图5为本申请第五实施例中提供的冗余电控制动系统的结构示意图。

附图标记说明：

10、整车控制器；20、主控制器；21、第一电源；30、前桥控制模块；31、前桥单通道模块；32、前桥左轮速传感器；33、前桥右轮速传感器；34、前制动储气筒；35、前桥左刹车制动电磁阀；36、前桥左制动气室；37、前桥右刹车制动电磁阀；38、前桥右制动气室；40、后桥控制模块；41、后桥双通道模块；42、后桥左轮速传感器；43、后桥右轮速传感器；44、后制动储气筒；45、后桥左制动气室；46、后桥右制动气室；50、备份控制器；51、备份控制模块；52、备份储气筒；53、前桥备份左轮速传感器；54、前桥备份右轮速传感器；55、后桥备份左轮速传感器；56、后桥备份右轮速传感器；57、第二电源。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“及/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

作为示例请参考图1，在本申请的一个实施例中提供了一种冗余电控制动系统，用于控制无人驾驶汽车制动，所述系统包括整车控制器10、主控制器20、前桥控制模块30以及后桥控制模块40；整车控制器10，用于生成制动指令；主控制器20，与所述整车控制器10通信连接，用于根据所述制动指令生成前桥制动压力信息及/或后桥制动压力信息；前桥控制模块30，与所述主控制器20电连接，用于根据所述前桥制动压力信息控制压力实现前桥制动；后桥控制模块40，与所述主控制器20电连接，用于根据所述后桥制动压力信息控制压力实现后桥制动。

具体的，当检测到刹车制动信号时，整车控制器10向主控制器20发送制动指令，主控制器20根据制动指令计算前桥制动压力并发送给前桥控制模块30及/或计算后桥制动压力并发送给后桥控制模块40，然后前桥控制模块30或后桥控制模块40通过压力控制实现刹车制动。

请参考图2，在其中一个实施例中，所述前桥控制模块30包括前桥单通道模块31、前桥左轮速传感器32、前桥右轮速传感器33、前制动储气筒34、前桥左刹车制动电磁阀35、前桥左制动气室36、前桥右刹车制动电磁阀37以及前桥右制动气室38；前桥单通道模块31，与所述主控制器20电连接；前桥左轮速传感器32，与所述前桥单通道模块31电连接，用于接收前桥左轮轮速信号；前桥右轮速传感器33，与所述前桥单通道模块31电连接，用于接收前桥右轮轮速信号；其中，所述主控制器20根据所述前桥左轮轮速信号及所述前桥右轮轮速信号生成前桥左轮及前桥右轮的滑移率控制气压调节；前制动储气筒34，与所述前桥单通道模块31连接，用于为所述前桥单通道模块31供气；前桥左刹车制动电磁阀35，与所述前桥单通道模块31连接，用于根据所述主控制器20的指令控制前桥左制动气室36的压力调节；前桥左制动气室36，与所述前桥左刹车制动电磁阀35连接，用于根据压力的变化实现前桥左轮制动；前桥右刹车制动电磁阀37，与所述前桥单通道模块31连接，用于根据所述主控制器20的指令控制前桥右制动气室38的压力调节；前桥右制动气室38，与所述前桥右刹车制动电磁阀37连接，用于根据压力的变化实现前桥右轮制动。

具体地，主控制器20与前桥左刹车制动电磁阀35以及前桥右刹车制动电磁阀37均电连接；前桥单通道模块31与前制动储气筒34、前桥左刹车制动电磁阀35以及前桥右刹车制动电磁阀37均通过气路连接；前桥左刹车制动电磁阀35与前桥左制动气室36通过气路连接；前桥右刹车制动电磁阀37与前桥右制动气室38通过气路连接。

具体地，制动气室的作用是将压缩空气的压力转变为使制动凸轮轴转动的机械力，实现制动动作。当整车控制器10向主控制器20发送制动指令后，主控制器20根据制动指令计算前桥的制动压力，并发送给前桥单通道模块31，前桥单通道模块31在通过压力实现制动的同时将前桥左轮速传感器32及前桥右轮速传感器33的信号均发送给主控制器20，主控制器20监控前轮的滑移率调节气压并直接控制前桥左刹车制动电磁阀35以及前桥右刹车制动电磁阀37，前桥单通道模块31通过对前桥左制动气室36以及前桥右制动气室38的控制，接收、处理前桥左轮速传感器32的信号、前桥右轮速传感器33的信号及模块故障信息并发送给主控制器20，根据主控制器20的CAN信号控制前桥左刹车制动电磁阀35以及前桥右刹车制动电磁阀37的阀体开度变化，为前桥左轮及前桥右轮的气压制动输出对应的控制气压，从而对前桥左制动气室36及前桥右制动气室38的压力进行调节，实现制动且防止车轮抱死。主控制器20也可以根据轮速信号计算得出刹车制动加压、减压或保压，直接给左右轮刹车制动阀发出指令实现刹车制动功能。

具体地，当前桥控制模块30中包括前桥单通道模块31时，后桥控制模块40中的后桥双通道模块41也可以为后桥单通道模块。双通道就是会更精确一些，两侧车轮气压可以不同，对于有摩擦片磨损控制功能的系统来说就可以实现单侧摩擦片磨损控制。

请参考图3，在其中一个实施例中，所述后桥控制模块40包括后桥双通道模块41、后桥左轮速传感器42、后桥右轮速传感器43、后制动储气筒44、后桥左制动气室45以及后桥右制动气室46；后桥双通道模块41，与所述主控制器20电连接；后桥左轮速传感器42，与所述后桥双通道模块41电连接，用于接收后桥左轮轮速信号；后桥右轮速传感器43，与所述后桥双通道模块41电连接，用于接收后桥右轮轮速信号；后制动储气筒44，与所述后桥双通道模块41连接，用于为所述后桥双通道模块41供气；后桥左制动气室45，与所述后桥双通道模块41连接，用于根据所述后桥双通道模块41提供的气压实现后桥左轮制动；后桥右制动气室46，与所述后桥双通道模块41连接，用于根据所述后桥双通道模块41提供的气压实现后桥右轮制动。

具体地，后桥双通道模块41与后制动储气筒44、后桥左制动气室45及后桥右制动气室46均通过气路连接；后桥双通道模块41通过对后桥左制动气室45以及后桥右制动气室46的控制，接收、处理后桥左轮速传感器42的信号及后桥右轮速传感器43的信号并发送给主控制器20，根据主控制器20的CAN信号控制后桥左制动气室45以及后桥右制动气室46，为后桥左轮及后桥右轮输出对应的控制气压，同时根据主控制器20的CAN信号实现后桥刹车制动功能。

具体地，当后桥控制模块40中包括后桥双通道模块41时，前桥控制模块30中的前桥单通道模块31也可以为前桥双通道模块。双通道就是会更精确一些，两侧车轮气压可以不同，对于有摩擦片磨损控制功能的系统来说就可以实现单侧摩擦片磨损控制。

请参考图4，在其中一个实施例中，所述系统还包括备份控制模块51以及备份储气筒52；备份控制模块51，与所述主控制器20通信连接，用于当所述主控制器20与所述整车控制器10间的连接故障时传递所述主控制器20及所述整车控制器10之间的制动指令，或当主控制器20失效时通过气压控制所述前桥控制模块30及/或所述后桥控制模块40实现刹车制动；备份储气筒52，与所述备份控制模块51连接，用于为所述备份控制模块51供气。所述前桥控制模块30还包括前桥备份左轮速传感器53及前桥备份右轮速传感器54；前桥备份左轮速传感器53，与所述备份控制模块51电连接，用于接收前桥左轮轮速信号；前桥备份右轮速传感器54，与所述备份控制模块51电连接，用于接收前桥右轮轮速信号。所述后桥控制模块40还包括后桥备份左轮速传感器55以及后桥备份右轮速传感器56；后桥备份左轮速传感器55，与所述备份控制模块51电连接，用于接收后桥左轮轮速信号；后桥备份右轮速传感器56，与所述备份控制模块51电连接，用于接收后桥右轮轮速信号。

具体地，备份控制模块51包括两个独立的气压控制通道，与前桥单通道模块31以及后桥单通道模块均通过气路连接。当整车控制器10与主控制器20之间的CAN通信连接异常断开时，备份控制模块51可以作为网关实现CAN连接线的功能，连接整车控制器10与主控制器20，从而保证正常收发制动指令并执行。当主控制器20异常失效时，备份控制模块51可以接收、处理前桥左轮速传感器32的信号、前桥右轮速传感器33的信号、后桥左轮速传感器42的信号以及后桥右轮速传感器43的信号及接收整车控制器10的通信命令，计算前桥后桥的制动需求，为前桥单通道模块31及/或后桥双通道模块41提供单独气控信号以实现制动。

请参考图5，在本申请的一个实施例中，所述系统包括前桥单通道模块31、前桥左轮速传感器32、前桥右轮速传感器33、前制动储气筒34、前桥左刹车制动电磁阀35、前桥左制动气室36、前桥右刹车制动电磁阀37、前桥右制动气室38、后桥双通道模块41、后桥左轮速传感器42、后桥右轮速传感器43、后制动储气筒44、后桥左制动气室45、后桥右制动气室46、备份控制模块51、备份储气筒52、前桥备份左轮速传感器53、前桥备份右轮速传感器54、后桥备份左轮速传感器55以及后桥备份右轮速传感器56。

具体地，在车辆正常工作时，主控制器20接收整车控制器10的制动指令，前后桥的左右轮速传感器信号经前桥单通道模块31、后桥双通道模块41处理后发送给主控制器20，主控制器20根据制动指令计算前后桥的制动需求，再将制动需求发送给前桥单通道模块31及后桥双通道模块41实现制动功能。主控制器20也可直接控制前桥左刹车制动电磁阀35、前桥右刹车制动电磁阀37实现刹车制动。当主控制器20与整车控制器10之间通信异常时备份控制模块51作为网关连接主控制器20与整车控制器10间的通信连接。当主控制器20异常时，通过备份控制模块51接收、处理前桥后桥左右轮速传感器信号并根据整车的制动控制命令计算各桥的制动需求，通过气控信号促动前桥单通道模块31、后桥双通道模块41前后桥轴控刹车制动控制功能。通过设置备份控制模块51继续实现减速度控制或轴控刹车制动，减速度控制是控制车辆减速度和需求减速度一致，通过前后桥备份左右轮速信号，可以获知车辆前后轮速和整车车速，进而通过制动力控制实现车辆减速度和需求减速度一致。轴控刹车制动是指通过低选方式控制的刹车制动功能，普通刹车制动是左右分别有刹车制动阀进行调节，两侧的压力是不一样的，两个车轮分别控制，轴控状态是两侧车轮的压力是一致的，都是气压比较低的那个压力。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征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描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种冗余电控制动系统，其特征在于，用于控制无人驾驶汽车制动，所述系统包括：

整车控制器，用于生成制动指令；

主控制器，与所述整车控制器通信连接，用于根据所述制动指令生成前桥制动压力信息及/或后桥制动压力信息；

前桥控制模块，与所述主控制器电连接，用于根据所述前桥制动压力信息控制压力实现前桥制动；

后桥控制模块，与所述主控制器电连接，用于根据所述后桥制动压力信息控制压力实现后桥制动。

2.根据权利要求1所述的冗余电控制动系统，其特征在于，所述前桥控制模块包括：

前桥单通道模块，与所述主控制器电连接；

前桥左轮速传感器，与所述前桥单通道模块电连接，用于接收前桥左轮轮速信号；

前桥右轮速传感器，与所述前桥单通道模块电连接，用于接收前桥右轮轮速信号；

其中，所述主控制器根据所述前桥左轮轮速信号及所述前桥右轮轮速信号生成前桥左轮及前桥右轮的滑移率控制气压调节。

3.根据权利要求2所述的冗余电控制动系统，其特征在于，所述前桥控制模块还包括：

前制动储气筒，与所述前桥单通道模块连接，用于为所述前桥单通道模块供气；

前桥左刹车制动电磁阀，与所述前桥单通道模块连接，用于根据所述主控制器的指令控制前桥左制动气室的压力调节；

前桥左制动气室，与所述前桥左刹车制动电磁阀连接，用于根据压力的变化实现前桥左轮制动；

前桥右刹车制动电磁阀，与所述前桥单通道模块连接，用于根据所述主控制器的指令控制前桥右制动气室的压力调节；

前桥右制动气室，与所述前桥右刹车制动电磁阀连接，用于根据压力的变化实现前桥右轮制动。

4.根据权利要求1所述的冗余电控制动系统，其特征在于，所述后桥控制模块包括：

后桥双通道模块，与所述主控制器电连接；

后桥左轮速传感器，与所述后桥双通道模块电连接，用于接收后桥左轮轮速信号；

后桥右轮速传感器，与所述后桥双通道模块电连接，用于接收后桥右轮轮速信号。

5.根据权利要求4所述的冗余电控制动系统，其特征在于，所述后桥控制模块还包括：

后制动储气筒，与所述后桥双通道模块连接，用于为所述后桥双通道模块供气；

后桥左制动气室，与所述后桥双通道模块连接，用于根据所述后桥双通道模块提供的气压实现后桥左轮制动；

后桥右制动气室，与所述后桥双通道模块连接，用于根据所述后桥双通道模块提供的气压实现后桥右轮制动。

6.根据权利要求1-5任一项所述的冗余电控制动系统，其特征在于，所述系统还包括：

备份控制模块，与所述主控制器通信连接，用于当所述主控制器与所述整车控制器间的连接故障时传递所述主控制器及所述整车控制器之间的制动指令，或当主控制器失效时通过气压控制所述前桥控制模块及/或所述后桥控制模块实现刹车制动；

备份储气筒，与所述备份控制模块连接，用于为所述备份控制模块供气。

7.根据权利要求6所述的冗余电控制动系统，其特征在于，所述前桥控制模块还包括：

前桥备份左轮速传感器，与所述备份控制模块电连接，用于接收前桥左轮轮速信号；

前桥备份右轮速传感器，与所述备份控制模块电连接，用于接收前桥右轮轮速信号。

8.根据权利要求6所述的冗余电控制动系统，其特征在于，所述后桥控制模块还包括：

后桥备份左轮速传感器，与所述备份控制模块电连接，用于接收后桥左轮轮速信号；

后桥备份右轮速传感器，与所述备份控制模块电连接，用于接收后桥右轮轮速信号。

9.根据权利要求6所述的冗余电控制动系统，其特征在于，所述系统还包括：

第一电源，与所述主控制器电连接，用于为所述主控制器供电；

第二电源，与所述备份控制模块电连接，用于为所述备份控制模块供电。

10.一种车辆，其特征在于，包括：

权利要求1-9任一项中所述的冗余电控制动系统。

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