CN116691633A - 一种车辆制动系统及车辆制动方法、车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆制动系统及车辆制动方法、车辆，车辆制动控系统包括制动信息接收模块、控制模块和执行模块；所述控制模块能够接收所述车辆的运动信息，所述制动信息接收模块能够接收旋转角度信息；所述控制模块与所述制动信息接收模块连接以接收所述旋转角度信息并将其转化为制动信息，然后根据所述运动信息以及所述制动信息计算出各个车轮的制动力，再控制所述执行模块产生相应的制动力并作用于各个车轮。本发明提供的车辆制动控系统能够降低刹车的反应时间，降低制动距离，提高制动效果。

Description

一种车辆制动系统及车辆制动方法、车辆

技术领域

本发明涉及车辆制动技术领域，具体涉及一种车辆制动系统及车辆制动方法、车辆。

背景技术

随着科学技术不断发展，汽车的制动技术逐渐由传统的液压制动向电控制动技术发展与演变；随着EMB制动技术在汽车上的应用和发展，新的线控制动技术意味着解耦了传统液压制动所需要的驾驶员脚上的输出力，汽车的制动力输出可以不再依靠驾驶员终端的输出力，而是通过解耦后的电流大小对应制动夹紧力的输出大小。

因此，新一代线控制动技术的应用意味着汽车制动系统不再完全依赖于脚上的制动踏板。通过全电机的线控制动EMB技术，我们可以将传统的脚刹制动系统集成到汽车方向盘上，改为可双手或单手操控的手控集成式制动系统；通过用手旋转方向盘上的手柄达到控制汽车制动的目的，以此在驾驶汽车上解放人的双脚，使得车辆的驾驶变得更简单易学，能适应更多的人群来驾驶操控汽车。

但是，上述提供的制动系统制动时间还有待降低，制动稳定性还有待提高。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种车辆制动系统，以解决现有技术中的制动系统制动时间还有待降低，制动稳定性还有待提高的问题；目的之二在于提供一种车辆；目的之三在于提供一种车辆制动方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种车辆制动控系统，包括制动信息接收模块、控制模块和执行模块；所述控制模块能够接收所述车辆的运动信息，所述制动信息接收模块能够接收旋转角度信息；所述控制模块与所述制动信息接收模块连接以接收所述旋转角度信息并将其转化为制动信息，然后根据所述运动信息以及所述制动信息计算出各个车轮的制动力，再控制所述执行模块产生相应的制动力并作用于各个车轮。

根据上述技术手段，通过上述制动信息接收模块、控制模块和执行模块之间的系统作用，分别对各个车轮进行制动控制，响应速度快，精度高，能够实现对车辆的快速控制，同时也能够有效降低制动距离，还能够提高整车制动过程中制动稳定性和舒适性，减少事故产生的可能。传统的制动卡钳制动，在驾驶员踩下制动踏板的过程中需要消除刹车片和刹车盘中间的间隙，给脚踩刹车动作多加了刹车空行程。本发明通过检测旋转角度信息转化为电流信息，然后再将电流信息转化为制动信息，代替脚踩刹车信息引出制动信息，减少了脚踩刹车动作造成的刹车空行程，进一步降低了刹车的反应时间，进而降低制动距离，提高制动效果。采用制动旋钮，有效防止紧急制动时误踩油门踏板现象，结构简单、旋钮位移操纵感觉好，而且仅靠双手就能够实现车辆的制动，使得失去双腿的残疾人也能够安全使用车辆。

进一步，所述控制模块根据所述运动信息以及所述制动信息计算出各个车轮的制动力的步骤包括：所述控制模块根据所述运动信息计算出各个车轮的分配系数以及总制动力，并根据所述分配系数以及所述总制动力计算出各个车轮所需的制动力。

根据上述技术手段，能够快速准确地分配出各个车轮所需要的制动力，进一步降低制动反应时间，从而降低制动距离，提高制动效果。

进一步，所述运动信息包括车速信息和车身仰俯信息。

根据上述技术手段，将运动信息限制为车速信息和车身仰俯信息，能够进一步提高制动系统的控制精度，从而进一步提高车辆的稳定性和安全性。

进一步，所述执行模块包括减速增扭机构、与所述减速增扭机构连接的制动摩擦片以及用于驱动所述减速增扭机构工作的驱动电机，在所述减速增扭机构运动时，所述制动摩擦片与所述车轮之间的抵接力增加。

根据上述技术手段，通过减速增扭机构的设置能够提高制动精度，同时也能够提高制动摩擦片和车轮之间的抵接效果，进而能够进一步提高制动效果。

进一步，还包括制动检测模块，所述制动检测模块能够检测经过所述驱动电机的电流、所述驱动电机的转速以及所述制动摩擦片和所述车轮之间的抵接力，并将检测到的电流信息、抵接力信息以及转速信息传送给所述控制模块，所述控制模块根据上述信息调整施加给所述驱动电机的电压。

根据上述技术手段，采用电流信息、抵接力信息和转速信息控制驱动电机的电压，使驱动电机转速迅速达到目标值，待转速稳定后再迅速降低电流，以平衡转速与负载。

进一步，所述控制模块包括中央控制单元和与所述中央控制单元连接的执行控制单元，所述执行控制单元与所述车轮对应设置；

当所述中央控制单元能够正常工作时，所述中央控制单元接收所述制动信息接收模块接收到的信息并将其转化为制动信息，然后根据所述运动信息以及所述制动信息计算出各个车轮的制动力并将计算得到的信息传送给所述执行控制单元；当所述执行控制单元能够正常工作时，所述执行控制单元控制所述执行模块产生相应的制动力并作用于各个车轮；当所述执行控制单元不能正常工作时，所述中央控制单元控制所述执行模块产生相应的制动力并作用于各个车轮，同时发出对所述执行控制单元进行检修的提示；

当所述中央控制单元不能正常工作时，所述执行单元接收所述制动信息接收模块接收到的信息并将其转化为制动信息，然后根据所述运动信息以及所述制动信息计算出各个车轮的制动力并控制所述执行模块产生相应的制动力并作用于各个车轮，同时发出对所述中央控制单元进行检修的提示。

根据上述技术手段，能够在中央控制单元和执行控制单元中的任意一种失效的情况下，能够保证制动系统的正常工作，不仅提高了制动系统的故障诊断能力，而且提升了制动系统的安全冗余和可靠性。且能够同时提醒哪个单元不能正常工作，减少检修时间。而且通过各执行控制单元独立控制各车轮对应的执行模块来独立响应并反馈轮端制动力输出，以此实现独立调节控制整车制动力的目的。

一种车辆，包括上述车辆制动系统。

一种车辆控制方法，包括如下步骤：接收旋转角度信息并将所述旋转角度信息转化为电流信息，然后将所述电流信息转化为制动信息，再根据该制动信息以及车辆本身检测到的运动信息计算出各个车轮的制动力，最后对各个车轮产生相应的制动力。

进一步，根据该制动信息以及车辆本身检测到的运动信息计算出各个车轮的制动力的方法包括：根据所述运动信息计算出各个车轮的分配系数以及总制动力，并根据所述分配系数以及所述总制动力计算出各个车轮所需的制动力。

根据上述技术手段，能够快速准确地分配出各个车轮所需要的制动力，进一步降低制动反应时间，从而降低制动距离，提高制动效果。

进一步，所述运动信息包括车速信息和车身仰俯信息。

根据上述技术手段，将运动信息限制为车速信息和车身仰俯信息，能够进一步提高制动系统的控制精度，从而进一步提高车辆的稳定性和安全性。

进一步，所述方法还包括：检测制动过程中采用的驱动电机的电流、驱动电机的转速以及采用的制动摩擦片和所述车轮之间的抵接力，并根据上述电流信息、抵接力信息以及转速信息调整施加给所述驱动电机的电压。

根据上述技术手段，采用电流信息、抵接力信息和转速信息控制驱动电机的电压，使驱动电机转速迅速达到目标值，待转速稳定后再迅速降低电流，以平衡转速与负载。

本发明的有益效果：

(1)通过上述制动信息接收模块、控制模块和执行模块之间的系统作用，分别对各个车轮进行制动控制，响应速度快，精度高，能够实现对车辆的快速控制，同时也能够有效降低制动距离，还能够提高整车制动过程中制动稳定性和舒适性，减少事故产生的可能。传统的制动卡钳制动，在驾驶员踩下制动踏板的过程中需要消除刹车片和刹车盘中间的间隙，给脚踩刹车动作多加了刹车空行程。本发明通过检测旋转角度信息转化为电流信息，然后再将电流信息转化为制动信息，代替脚踩刹车信息引出制动信息，减少了脚踩刹车动作造成的刹车空行程，进一步降低了刹车的反应时间，进而降低制动距离，提高制动效果。采用制动旋钮，有效防止紧急制动时误踩油门踏板现象，结构简单、旋钮位移操纵感觉好，而且仅靠双手就能够实现车辆的制动，使得失去双腿的残疾人也能够安全使用车辆。

(2)以电能作为能量来源，完全抛弃了液压元件，用导线替代传统制动系统中的制动液或气等传动介质，去除制动液影响，降低二氧化碳排放及制动粉尘，降低制动液对环境的污染和介质泄漏引发的系列安全问题出现概率；不再需要液压或气等传输介质和液压零部件，取消了传统的脚刹系统以及助力装置，极大地减少了部件数量的同时让汽车操控更加简易且轻量化，而且降低了系统成本以及维护、保养的费用；整车生产线无需考虑液压零部件的装配，整车装配会更加简单，更紧凑的整车装配线更具成本优势；结构紧凑，所需布局空间比较灵活优化制动系统设计和布置；模块化设计，减少产品种类，降低电流损耗，四轮可单独驻车；电机驱动，响应速度快、控制精度高，缩短制动距离，降低系统反应时间，可满足各种驾驶风格需求；通过单轮的制动控制可支持整车自由度操控，从而改善整车的稳定性及舒适性。

(3)通过中央控制单元和执行控制单元互为安全冗余备份的方式，不仅提高了制动系统的故障诊断能力，而且提升了制动系统的安全冗余和可靠性。

附图说明

图1为本发明一个具体实施方式的整车布置图；

图2为本发明一个具体实施方式的工作逻辑图；

图3为本发明一个具体实施方式中EBM执行器的工作原理；

图4为本发明一个具体实施方式的控制系统图；

图5为基于滑移率PID控制EMB执行原理框图；

图6为制动系统流程图。

具体实施方式

以下将参照附图和优选实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

在本发明的一个基础实施方式中，提供一种车辆制动控系统，包括制动信息接收模块、控制模块和执行模块；所述控制模块能够接收车辆的运动信息，制动信息接收模块包括制动旋钮和检测单元，检测单元用于检测制动旋钮的旋转角度信息，并适于将旋转角度信息转化为电流信息；控制模块与制动信息接收模块连接以接收电流信息并将其转化为制动信息，然后根据运动信息以及制动信息计算出各个车轮的制动力，再控制执行模块产生相应的制动力并作用于各个车轮。

根据本发明，运动信息可以通过车辆自带的传感单元检测得到，如，当运动信息包括车速信息时，可以通过车速传感器或者轮速传感器检测得到，当需要检测车身仰俯信息时，可以通过车身姿态传感器或车身俯仰传感器检测得到。上述制动系统中的各个模块可以以储存器的形式、处理器的形式或者储存器和处理器的形式存在，控制程序设置在储存器和处理器中。

根据本发明，还包括供电模块，以给各个模块的工作提供电能，具体可以是电源。

本发明上述基础实施方式提供的车辆制动系统，通过上述制动信息接收模块、控制模块和执行模块之间的系统作用，分别对各个车轮进行制动控制，响应速度快，精度高，能够实现对车辆的快速控制，同时也能够有效降低制动距离，还能够保持车身平衡，提高整车制动过程中制动稳定性和舒适性，减少事故产生的可能。传统的制动卡钳制动，在驾驶员踩下制动踏板的过程中需要消除刹车片和刹车盘中间的间隙，给脚踩刹车动作多加了刹车空行程。本发明通过检测旋转角度信息转化为电流信息，然后再将电流信息转化为制动信息，代替脚踩刹车信息引出制动信息，减少了脚踩刹车动作造成的刹车空行程，进一步降低了刹车的反应时间，进而降低制动距离，提高制动效果。采用制动旋钮，有效防止紧急制动时误踩油门踏板现象，结构简单、旋钮位移操纵感觉好，而且仅靠双手就能够实现车辆的制动，使得失去双腿的残疾人也能够安全使用车辆。

而且以电能作为能量来源，并用导线来替代传统制动系统中的制动液或气等传动介质，实现汽车四轮制动冗余控制；由于采用电流传递电机推动摩擦片与制动盘的接触，通过电流大小调节制动输出力大小，解耦了人力输出与制动力输出的关系，提高车辆安全性能及响应速度。

根据本发明，检测单元可以是角度传感器，用于检测制动旋钮的旋转角度信息。制动旋钮可以设置在方向盘上或者驾驶员在驾驶过程中可以通过手摸到地方，优选设置在方向盘上，如图1所示，能够进一步方便驾驶人员对制动的控制。作为本发明的一个具体实施方式，制动旋钮旋转角度对应标定的电流大小，电流大小对应制动输出力，旋钮角速度越大输出电流越大，对应的输出制动力也就越大；随着请求制动的增大车速即逐渐降低。中央控制器单元用于响应制动旋钮的输入信号(角度/角速度、电流大小、所需制动力)，用于解析分配轮端制动力，即把总制动力需求分配到四个车轮端的EMB，其中轮端EMB的MCU在接收到中央控制器发出来的制动力需求请求后控制EMB电机电流大小并调节电机转速来实施轮端制动力响应输出，同时将轮端实际制动力反馈给中央控制器，若反馈的实际制动力输出与中央控制器解析并发出的需求制动力有超出规定阈值时，实施超调(分配系数)/补偿(补偿电流)控制直到达成轮端制动力实际输出值。通过PWM斩波电路来实现四轮EMB电机电流的导通，各轮端MCU通过传感器信号来独立响应并反馈轮端制动力输出，以此实现独立调节控制整车制动力的目的。

当制动旋钮设置在方向盘上时，汽车在制动时，驾驶员手动旋转方向盘上集成的制动旋钮，检测单元检测的信息通过网络总线发送给控制模块，控制模块对检测单元检测到旋转角度信息进行制动意图的分析，并通过车辆网络总线结合当前车速、车身运动姿态、路面实时场景等信息计算制动力，然后解析后分配并产生制动力，当执行单元收到来自控制模块的制动力命令后，执行模块实现制动。

在本发明的一个具体实施方式中，检测模块还可以用于检测制动旋钮旋动的位移信息。

在本发明的一个具体实施方式中，控制模块根据运动信息以及制动信息计算出各个车轮的制动力的步骤包括：控制模块根据运动信息计算出各个车轮的分配系数以及总制动力，并根据分配系数以及总制动力计算出各个车轮所需的制动力。能够快速准确地分配出各个车轮所需要的制动力，进一步降低制动反应时间，从而降低制动距离，提高制动效果。

具体地，当车辆在笔直的道路上行驶时，且车身处于水平位置，四轮轮胎理论附着系数相同时，理论上四个车轮的分配系数相同，均为0.25，当此时需要的制动力为20000N时，各个车轮所需要的制动力为5000N；实际工作工程中因制动时载荷转移和四轮附着系数的差异，前轮分配比65％，后轮分配35％，即前轮单轮EMB输出6500N，后轮单轮3500N。制动力可以根据车辆在当前情况下轮胎的最大附着系数来计算。制动力的计算方法为：制动旋钮的旋转角度和角速度对应电流大小和去求制动力矩，旋转角度越大角速度越大，对应电流越大所需制动力矩越大，旋转角速度越小，电流梯度越小，EMB电机转速越小输出制动力越平缓，制动力也就越小。

运动信息可以包括车速信息、车身俯仰信息、车辆前方是否存在障碍物信息。作为本发明的一个具体实施方式，运动信息包括车速信息和车身仰俯信息。将运动信息限制为车速信息和车身仰俯信息，能够进一步提高制动系统的控制精度，从而进一步提高车辆的稳定性和安全性。

在本发明的一个具体实施方式中，如图3所示，执行模块包括减速增扭机构、与减速增扭机构连接的制动摩擦片以及用于驱动减速增扭机构工作的驱动电机，在减速增扭机构运动时，制动摩擦片与车轮之间的抵接力增加。通过减速增扭机构的设置能够提高制动精度，同时也能够提高制动摩擦片和车轮之间的抵接效果，进而能够进一步提高制动效果。

根据本发明，减速增扭机构和制动摩擦片之间可以通过运动转换机构连接，其中，减速增扭机构可以是任意一种能够实现减速增扭的结构或机构，如减速机构，具体可以为行星齿轮减速机构或涡轮蜗杆减速传动；运动转换机构可以是任意一种能够实现减速增扭机构和制动摩擦片之间运动转换的机构或结构，能够把电机的旋转运动通过减速增扭传动后通过螺杆螺套把旋转运动转换为直线运动，和目前市面上的EPB(电子驻车卡钳)机械结构原理相同，如滚珠丝杠。驱动电机可以为制动电机(EMB)，具体可以为永磁无刷直流电机。车轮上可以设置有制动盘，制动摩擦片与制动盘抵接。位于四个轮胎上的EMB制动力控制单元根据接收到的制动力信号并控制直流电机启动输出高转速低转矩信号到减速增扭机构，减速增扭机构再输出低转速高转矩信号到运动转换机构，运动转换机构将旋转运动信号转换为直线运动信号到制动摩擦片控制其位移作用接触制动盘，实现车速控制的目的。

在本发明的一个具体实施方式中，还包括制动检测模块，制动检测模块能够检测经过驱动电机的电流、驱动电机的转速以及制动摩擦片和车轮之间的抵接力，并将检测到的电流信息、抵接力信息以及转速信息传送给控制模块，控制模块根据上述信息调整施加给驱动电机的电压。采用电流信息、抵接力信息和转速信息控制驱动电机的电压，使驱动电机转速迅速达到目标值，待转速稳定后再迅速降低电流，以平衡转速与负载。

针对车辆手动旋转制动旋钮制动过程，EMB在实际工作中要频繁启动、制动和突加负载，这要求电机要快速启动、加速、减速和反转。分析电机启动过程，在电机两端施加固定电压，电枢电流会快速增大，转速将快速升高，这将导致反电动势也迅速增大，相当于降低了供电电压，电流又会减小，该过程延长了电机的启动时间，由于EMB执行器的工作性能要求较高，只采用转速单闭环控制无法满足使用要求；为了快速消除制动间隙，需要充分利用电机电流过载能力，即在消除制动间隙过程中希望保持电枢电流为最大值，使电机转速迅速达到目标值，待转速稳定后再迅速降低电流，以平衡转速与负载。由于电机电感会滞后电枢电流的增加，因此需要获取消除制动间隙时电机的一段最大稳定电流，因此在转速单闭环的基础上增加一电流控制环，这样即可保证系统对电流和转速都具有较好的调节效果，以满足系统的快速响应。对EMB执行器而言，其控制的最终目标是输出夹紧力(抵接力)，因此在双闭环最外环增加一夹紧力(抵接力)控制环，其控制系统如图4所示。为了能够更好地理解本发明，作为本发明的一个具体实施方式，当控制电流在12A时对应单轮施加的夹紧力应不小于25KN，在电流16A时对应单轮施加夹紧力不小于35KN，最大支持20A/48V时对应单轮施加夹紧力为65KN；对于电机转速采用自适应反馈控制可调节方式。轮端控制模块通过PWM斩波电路来管理并分配四个轮端的电流大小，以此来实现四个轮端不同的制动力需求响应。

其中，抵接力信息(夹紧力)可以采用夹紧力控制器检测，夹紧力控制器完成对夹紧力误差的PID控制，输出目标转速信号。制动开始阶段为了尽快建立制动压力需要快速消除制动间隙，这要求制动初期EMB电机转速尽量较高，由于EMB执行器的结构刚度较大，这会导致制动夹紧力响应曲线有较大超调，为了保证控制精度，需要尽量降低制动夹紧力的响应超调量。其次，建立的EMB制动器要能产生足够大的制动夹紧力，且具有良好的响应特性。电机的转速可以采用转速控制器检测，基于直流电机双闭环控制原理，要求转速控制器控制转速快速跟随目标值。其次，转速响应曲线的超调量尽可能小。经过电机的电流可以采用电流控制器检测，电流控制器主要起到对其本身进行限制和稳定自身扰动的作用。因此要求电流控制器的电流超调量不超过5％，且具有较好的静、动态性能；其中精准控制结构如图5：基于滑移率的PID控制器，以目标滑移率和实际滑移率的偏差e为控制目标，对EMB执行机构进行控制，其输出的制动扭矩可以使汽车制动时滑移率保持向目标值靠近。EMB轮端实际制动力通过MCU反馈到中央控制器与计算发出的需求制动力进行差值比较，当比较差值对应插表值超过标定阈值就实施动态补偿制动力调节，即上述PID反馈控制算法直到达成标定的稳定驾驶目标值。

在本发明的一个具体实施方式中，控制模块包括中央控制单元和与中央控制单元连接的执行控制单元；当中央控制单元能够正常工作时，中央控制单元接收制动信息接收模块接收到的信息并将其转化为制动信息，然后根据运动信息以及制动信息计算出各个车轮的制动力并将计算得到的信息传送给执行控制单元；当执行控制单元能够正常工作时，执行控制单元控制执行模块产生相应的制动力并作用于各个车轮；当执行控制单元不能正常工作时，中央控制单元控制执行模块产生相应的制动力并作用于各个车轮，同时发出对执行控制单元进行检修的提示；当中央控制单元不能正常工作时，执行单元接收制动信息接收模块接收到的信息并将其转化为制动信息，然后根据运动信息以及制动信息计算出各个车轮的制动力并控制执行模块产生相应的制动力并作用于各个车轮，同时发出对中央控制单元进行检修的提示。能够在中央控制单元和执行控制单元中的任意一种失效的情况下，能够保证制动系统的正常工作，不仅提高了制动系统的故障诊断能力，而且提升了制动系统的安全冗余和可靠性。且能够同时提醒哪个单元不能正常工作，减少检修时间。

根据本发明，中央控制单元可以是中央控制器(ECU)，执行控制单元可以为制动力控制单元(MCU)，MCU可以设置在各个轮胎的EMB上。执行控制单元设置有四个，四个执行控制单元采用H形式布置在整车上，如图1所示，执行控制单元与车轮对应布置。一个执行控制单元控制一个车轮的制动情况。四个轮边的EMB执行机构的控制器与中央控制器互为安全冗余备份；当中央控制器失效时或无法响应EMB执行机构控制器请求时，EMB执行机构控制器接管中央控制器安全权限，并开启安全驾驶模式直至完成故障检修；当EMB执行机构控制器中任意一个失效或无法执行中央控制器输出指令时，中央控制器启动安全冗余并直接接管并控制该轮端EMB执行电机直至完成故障检修。

当已经将旋转角度信息传给中央控制单元后，执行控制单元未接收到制动信息，则中央控制单元不能正常工作，将信息传送给执行控制单元，并对中央控制单元进行检修。当中央控制单元将制动信息传给执行控制单元后，车辆并未制动，则可能是执行控制单元不能正常工作；可以通过中央控制单元直接控制执行模块工作，如执行模块能够正常工作，则执行控制单元出现问题，对执行控制单元进行检修；如执行模块不能够正常工作，则执行模块处出现问题，对执行模块进行检修。

作为本发明的一个具体实施方式，整个常规执行过程如图2，制动信息接收模块对制动旋钮采集的各传感器电信号进行处理，将标定数据对应的制动减速度需求通过局域网总线(Controller Area Network，CAN)通信告诉EMB中央控制单元；EMB中央控制单元在对车身稳定系统ESP的各传感器信号进行响应运算的同时，接收来自EMB执行器的MCU单元发出的制动力请求信号后进行制动力分配，同时EMB执行器的MCU进行制动间隙消除指令的执行(间隙调整)，最后在EMB执行器的MCU接收到来自EMB中央控制单元的分配许可后控制EMB执行器输出制动力。

作为本发明的一个相对优选的实施方式，车辆制动控制系统包括制动信息接收模块、控制模块、执行模块和检测模块；控制模块能够接收车辆的运动信息，制动信息接收模块包括制动旋钮和检测单元，检测单元用于检测制动旋钮的旋转角度信息或位移信息，并适于将旋转角度信息或位移信息转化为电流信息传送给控制单元，控制模块包括中央控制单元和与中央控制单元连接的执行控制单元；当中央控制单元能够正常工作时，中央控制单元接收制动信息接收模块接收到的信息并将其转化为制动信息，然后根据运动信息以及制动信息计算出各个车轮的制动力并将计算得到的信息传送给执行控制单元；当执行控制单元能够正常工作时，执行控制单元控制执行模块产生相应的制动力并作用于各个车轮；当执行控制单元不能正常工作时，中央控制单元控制执行模块产生相应的制动力并作用于各个车轮，同时发出对执行控制单元进行检修的提示；当中央控制单元不能正常工作时，执行单元接收制动信息接收模块接收到的信息并将其转化为制动信息，然后根据运动信息以及制动信息计算出各个车轮的制动力并控制执行模块产生相应的制动力并作用于各个车轮，同时发出对中央控制单元进行检修的提示；执行模块包括减速增扭机构、与减速增扭机构连接的制动摩擦片以及用于驱动减速增扭机构工作的驱动电机，在减速增扭机构运动时，制动摩擦片与车轮之间的抵接力增加，制动检测模块能够检测经过驱动电机的电流、驱动电机的转速以及制动摩擦片和车轮之间的抵接力，并将检测到的电流信息、抵接力信息以及转速信息传送给控制模块，控制模块根据上述信息调整施加给驱动电机的电压。

如图6所示，当驾驶员有制动需求时，用手转动手控制动旋钮，其产生的角度/位移信号发送到中央控制器(EMB-ECU)，ECU根据目前车辆运动状态，结合车身ESP控制单元的各传感器采集信号(车速、障碍物检测等)经相应的算法处理后发送制动控制信号给EMB制动力控制单元(MCU)：若ECU工作正常就将制动信号传递给4个轮胎上的MCU制动力控制单元，MCU根据接收到的制动力信号判断与标定差值是否吻合，如果在标定阈值范围则执行下一步，即：MCU发出控制信号到EMB执行机构控制电机迅速启动输出制动力来达成汽车驾驶过程中的制动减速过程，否则不执行下一步而是发送制动力信号给车身ESP控制单元重新计算数据；若ECU异常就直接启动安全冗余模式，此时EMB执行机构控制器接管中央控制器安全权限，继续进行安全驾驶直到完成故障检修。若安全驾驶过程中EMB执行机构控制器无法完成故障检修，就输出EMB故障检修警报。

作为本发明的一个具体实施方式，车辆在直线-弯道且是冰面路面时：由于存在惯性，导致车轮上的垂直载荷会从汽车后轮向前轮转移。此时，如果汽车没有安装EBD系统，后轮将先抱死拖滑，其滑移率将先达到ABS的控制范围。有了EBD系统，在紧急制动ABS动作启动之前，EBD已根据汽车制动时产生轴荷转移和前后负载以及轮胎附着力的不同，而自动调整各轮胎的压力值，调节前、后轴的制动力分配比例，平衡了每一个轮的有效地面抓地力。如果后轮滑移率增大，则调节后轮制动压力，使它的制动压力降低，以防出现后轮先抱死的情况，防止出现甩尾和侧滑。汽车在制动时，四只轮胎附着的地面条件往往不一样，比如，有时左前轮和右后轮附着在干燥的水泥地面上，而右前轮和左后轮却附着在水中或泥水中，有时一侧车轮涉水时，这些情况会导致在汽车制动时四只轮子与地面的摩擦力不一样，如果汽车没有安装EBD系统，制动时容易造成打滑、倾斜和侧翻等现象。对于EBD系统，轮速传感器记录四个车轮的转速信息。汽车制动的瞬间，系统会实时采集车轮转速、车轮阻力以及车轮载荷等信息，会自动监测各个车轮与地面间的附着力状况，充分利用路面附着系数，根据车轮垂直载荷和路面附着系数，用高速计算机分别对四只轮胎附着的不同地面进行感应和计算，得出不同的摩擦力数值和不同车轮最合理的制动力，使四只轮胎的制动装置根据不同的情况用不同的方式给每个车轮分配制动器制动力，平衡每个车轮的制动力，以使四个车轮得到更接近理想化刹车力的分布，并在运动中不断保持调整，使制动力与摩擦力(牵引力)相匹配。实际调整前后轮制动力时，它依据车辆的重量分布和路面条件来控制制动过程，自动以前轮为基准去比较后轮轮胎的滑移率，如发觉前后车轮有差异，且差异程度必须被调整时，它就会调整汽车制动液压系统，使前、后轮的液压接近理想化制动力的分布。EBD系统保证了较高的侧向力和合理的制动力分配，从而缩短制动距离，可以得到最佳的制动力效率，并提高汽车制动时的方向稳定性；改善制动力的平衡，降低制动中车辆失控的几率，保证车辆的平稳。

如有因特殊状况(例如，三个车轮在高附(干沥青)，一个车轮在低附路面(湿瓷砖)车轮实际制动力因打滑抱死，即中央控制器发出的计算请求值与实际制动力响应有差异且超过标定阈值，则实施动态干预调节，由中央控制器超调补偿电机电流(增大或减小)。

作为本发明的另一个基础实施方式，提供一种车辆，包括上述车辆制动系统。该车辆具有上述车辆制动系统的所有优点，此处就不一一赘述。

作为本发明的第三个基础实施方式，提供一种车辆控制方法，包括如下步骤：接收旋转角度信息并将旋转角度信息转化为电流信息，然后将电流信息转化为制动信息，再根据该制动信息以及车辆本身检测到的运动信息计算出各个车轮的制动力，最后对各个车轮产生相应的制动力。

根据本发明，上述基础实施方式提供的车辆控制方法采用上述车辆控制系统实现。

作为本发明的一个具体实施方式，根据该制动信息以及车辆本身检测到的运动信息计算出各个车轮的制动力的方法包括：根据运动信息计算出各个车轮的分配系数以及总制动力，并根据分配系数以及总制动力计算出各个车轮所需的制动力。能够快速准确地分配出各个车轮所需要的制动力，进一步降低制动反应时间，从而降低制动距离，提高制动效果。

在本发明的一个具体实施方式中，运动信息包括车速信息和车身仰俯信息。将运动信息限制为车速信息和车身仰俯信息，能够进一步提高制动系统的控制精度，从而进一步提高车辆的稳定性和安全性。

在本发明的一个具体实施方式中，方法还包括：检测制动过程中采用的驱动电机的电流、驱动电机的转速以及采用的制动摩擦片和车轮之间的抵接力，并根据上述电流信息、抵接力信息以及转速信息调整施加给驱动电机的电压。采用电流信息、抵接力信息和转速信息控制驱动电机的电压，使驱动电机转速迅速达到目标值，待转速稳定后再迅速降低电流，以平衡转速与负载。

本发明提供的系统和方法以电能作为能量来源，完全抛弃了液压元件，用导线替代传统制动系统中的制动液或气等传动介质，去除制动液影响，降低二氧化碳排放及制动粉尘，降低制动液对环境的污染和介质泄漏引发的系列安全问题出现概率；不再需要液压或气等传输介质和液压零部件，取消了传统的脚刹系统以及助力装置，极大地减少了部件数量的同时让汽车操控更加简易且轻量化，而且降低了系统成本以及维护、保养的费用；整车生产线无需考虑液压零部件的装配，整车装配会更加简单，更紧凑的整车装配线更具成本优势；结构紧凑，所需布局空间比较灵活优化制动系统设计和布置；模块化设计，减少产品种类，降低电流损耗，四轮可单独驻车；电机驱动，响应速度快、控制精度高，缩短制动距离，降低系统反应时间，可满足各种驾驶风格需求；通过单轮的制动控制可支持整车自由度操控，从而改善整车的稳定性及舒适性。通过中央控制单元和执行控制单元互为安全冗余备份的方式，不仅提高了制动系统的故障诊断能力，而且提升了制动系统的安全冗余和可靠性。

以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种车辆制动系统，其特征在于：包括制动信息接收模块、控制模块和执行模块；

所述控制模块能够接收所述车辆的运动信息，所述制动信息接收模块包括制动旋钮和检测单元，所述检测单元用于检测所述制动旋钮的旋转角度信息，并适于将所述旋转角度信息转化为电流信息；

所述控制模块与所述制动信息接收模块连接以接收所述电流信息并将其转化为制动信息，然后根据所述运动信息以及所述制动信息计算出各个车轮的制动力，再控制所述执行模块产生相应的制动力并作用于各个车轮。

2.根据权利要求1所述的车辆制动系统，其特征在于：所述控制模块根据所述运动信息以及所述制动信息计算出各个车轮的制动力的步骤包括：

所述控制模块根据所述运动信息计算出各个车轮的分配系数以及总制动力，并根据所述分配系数以及所述总制动力计算出各个车轮所需的制动力。

3.根据权利要求1所述的车辆制动系统，其特征在于：所述运动信息包括车速信息和车身仰俯信息。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的车辆制动系统，其特征在于：所述执行模块包括减速增扭机构、与所述减速增扭机构连接的制动摩擦片以及用于驱动所述减速增扭机构工作的驱动电机，在所述减速增扭机构运动时，所述制动摩擦片与所述车轮之间的抵接力增加。

5.根据权利要求4所述的车辆制动系统，其特征在于：还包括制动检测模块，所述制动检测模块能够检测经过所述驱动电机的电流、所述驱动电机的转速以及所述制动摩擦片和所述车轮之间的抵接力，并将检测到的电流信息、抵接力信息以及转速信息传送给所述控制模块，所述控制模块根据上述信息调整施加给所述驱动电机的电压。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的车辆制动系统，其特征在于：所述控制模块包括中央控制单元和与所述中央控制单元连接的执行控制单元，所述执行控制单元与所述车轮对应设置；

当所述中央控制单元能够正常工作时，所述中央控制单元接收所述制动信息接收模块接收到的信息并将其转化为制动信息，然后根据所述运动信息以及所述制动信息计算出各个车轮的制动力并将计算得到的信息传送给所述执行控制单元；当所述执行控制单元能够正常工作时，所述执行控制单元控制所述执行模块产生相应的制动力并作用于各个车轮；当所述执行控制单元不能正常工作时，所述中央控制单元控制所述执行模块产生相应的制动力并作用于各个车轮，同时发出对所述执行控制单元进行检修的提示；

当所述中央控制单元不能正常工作时，所述执行单元接收所述制动信息接收模块接收到的信息并将其转化为制动信息，然后根据所述运动信息以及所述制动信息计算出各个车轮的制动力并控制所述执行模块产生相应的制动力并作用于各个车轮，同时发出对所述中央控制单元进行检修的提示。

7.一种车辆，其特征在于：包括权利要求1-6中任一项所述的车辆制动系统。

8.一种车辆制动方法，其特征在于：包括如下步骤：

接收旋转角度信息并将所述旋转角度信息转化为电流信息，然后将所述电流信息转化为制动信息，再根据该制动信息以及车辆本身检测到的运动信息计算出各个车轮的制动力，最后对各个车轮产生相应的制动力。

9.根据权利要求8所述的车辆制动方法，其特征在于：根据该制动信息以及车辆本身检测到的运动信息计算出各个车轮的制动力的方法包括：

根据所述运动信息计算出各个车轮的分配系数以及总制动力，并根据所述分配系数以及所述总制动力计算出各个车轮所需的制动力。

10.根据权利要求8所述的车辆制动方法，其特征在于：所述运动信息包括车速信息和车身仰俯信息。

11.根据权利要求8-10中任一项所述的车辆制动方法，其特征在于：所述方法还包括：检测制动过程中采用的驱动电机的电流、驱动电机的转速以及采用的制动摩擦片和所述车轮之间的抵接力，并根据上述电流信息、抵接力信息以及转速信息调整施加给所述驱动电机的电压。