CN116853204A - 一种电子机械制动emb控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子机械制动EMB控制系统及其控制方法，属于汽车制动领域，包括电源模块、制动指令输入模块、与制动指令输入模块相连的刹车控制模块和与刹车控制模块相连且分别与汽车的四个车轮对应的四个电子机械制动模块，刹车控制模块包括主刹车控制单元和用于监测主刹车控制单元且在主刹车控制单元失效时工作的辅助刹车控制单元，主刹车控制单元经第一通信网络连接四个电子机械制动模块，辅助刹车控制单元经第二通信网络连接四个电子机械制动模块。本发明采用上述电子机械制动EMB控制系统及其控制方法，通过设置主刹车控制单元和辅助刹车控制单元，实现了冗余制动，同时还具有冗余供电的功能，提高了制动可靠性。

Description

一种电子机械制动EMB控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车制动技术领域，尤其涉及一种电子机械制动EMB控制系统及其控制方法。

背景技术

传统的机械液压制动器存在制动液受热后容易气化，制动响应速度慢等诸多的不足之处，而电子机械制动(EMB，Electro Mechanical Brake)取代液压系统，直接利用机械传动机构，将驱动电机的旋转力变换为直线运动，形成加压活塞的电动式制动装置。由于电机的快速响应特性，它们具有比液压制动器更快的响应速率，并且能够从当前传感器中获取精确的电动机扭矩，并独立地控制每一个车轮的制动力，在降低成本和维护费用的同时具有高精确度的优点。

现有的EMB控制系统例如：

CN201110426292.1公开了一种电子机械制动系统以及采用所述制动系统的汽车，其包括制动信号输入单元、EMB控制单元、EMB驱动单元，以及与若干个车轮分别对应的若干个电制动器，所述信号输入单元用于产生制动信号并实时输出至EMB控制单元；所述EMB控制单元用于实时接收制动信号并输出若干路占空比信号至EMB驱动单元，所述占空比信号的路数与所述电制动器的数量相同；所述EMB驱动单元用于实时接收所述占空比信号并根据其分别实时驱动和控制所述若干个电制动器；所述若干个电制动器分别用于对其对应的车轮实施制动。

可知现有的EMB控制系统缺少冗余控制系统，当出现供电以及制动故障时无法及时制动，严重危害驾驶员安全。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种电子机械制动EMB控制系统及其控制方法，通过设置主刹车控制单元和辅助刹车控制单元，实现了冗余制动，同时还具有冗余供电的功能，提高了制动可靠性。

为实现上述目的，本发明提供了一种电子机械制动EMB控制系统，包括电源模块、制动指令输入模块、与制动指令输入模块相连的刹车控制模块和与刹车控制模块相连且分别与汽车的四个车轮对应的四个电子机械制动模块，刹车控制模块包括主刹车控制单元和用于监测主刹车控制单元且在主刹车控制单元失效时工作的辅助刹车控制单元，主刹车控制单元经第一通信网络连接四个电子机械制动模块，辅助刹车控制单元经第二通信网络连接四个电子机械制动模块。

优选的，汽车的四个车轮包括呈阵列布置的右前轮、左后轮、左前轮和右后轮；

制动指令输入模块包括驻车开关单元和踏板模拟单元，驻车开关单元和踏板模拟单元均内置有驻车开关、制动力传感器和位置传感器，驻车开关、制动力传感器和位置传感器均与刹车控制模块相连，用于向刹车控制单元发出制动信号；

驻车开关单元分别与右后轮对应的电子机械制动模块以及左后轮对应的电子机械制动模块相连，当刹车控制模块失效时，利用驻车开关单元控制左后轮和右后轮进行紧急制动。

优选的，电源模块包括整车电源和与整车电源相连的电源管理单元，电源管理单元经第一线路分别为左前轮对应的电子机械制动模块、右后轮对应的电子机械制动模块以及主刹车控制单元供电，电源管理单元还经第二线路分别为右前轮对应的电子机械制动模块、左后轮对应的电子机械制动模块以及辅助刹车控制单元供电。

优选的，电源管理单元还与超级电容相连，用于在正常工作时利用电源管理单元对超级电容储能，并在电源管理单元出现故障或紧急制动导致供电不足时释放电能。

优选的，四个电子机械制动模块均包括与刹车控制模块相连的电子控制单元、与电子控制单元电性相连的电机和与电机机械连接的机械卡钳；

电子控制单元还与用于获取车轮转速信息的第一轮速传感器相连。

优选的，刹车控制模块还与用于获取车轮转速信息的第二轮速传感器相连，用于校验经电子控制单元传送的第一轮速传感器获取的轮速信号，并根据车辆所处的路面结合制动指令输入模块实时输出的制动信号进行制动力分配。

一种电子机械制动EMB控制系统的控制方法，包括以下步骤：

S1、判断制动指令输入模块是否发出制动信号：

制动力传感器实时采集踏板制动单元和驻车开关单元动作，当制动力传感器采集到制动信号后，将制动信号上传至刹车控制模块；

S2、刹车控制模块根据接收的制动信号结合轮速传感器获取的车轮转速信号分配制动力；

S3、四个电子机械制动模块的电子制动单元分别接收分配的制动力信号，并根据制动力信号驱动电机转速，经电机带动机械卡钳闭合，制动对应的车轮。

优选的，在步骤S2中，当刹车控制模块内的主刹车控制单元正常工作时，由主刹车控制单元根据接收的制动信号结合轮速传感器获取的车轮转速信号分配制动力；

当辅助刹车控制单元监测到主刹车控制单元失效时，辅助刹车控制单元根据接收的制动信号结合轮速传感器获取的车轮转速信号分配制动力。

优选的，在步骤S2中，当刹车控制模块失效时，利用驻车制动开关向左后轮对应的电子机械制动模块以及右后轮对应的电子机械制动模块，控制左后轮和右后轮进行紧急制动。

优选的，在步骤S2中，在正常工作时利用电源管理单元对超级电容储能并供电，在电源管理单元出现故障或紧急制动导致供电不足时释放电能；

并且在第一线路或者第二线路出现故障时，利用另一线路供电。

本发明具有以下有益效果：

1、与现有技术相比，本发明取消了传统的液压管路、轮缸，通过EMB控制制动执行电机，从卡钳的两侧夹紧制动盘，产生制动力。由于电机的快速响应特性，它们具有比液压制动器更快的响应速率，还可利用扭矩传感器中获取精确的电动机扭矩，便于精准分配制动力，而独立地控制每一个车轮的制动力，因此具有高精确度、响应快、制动距离更短、维护便捷、成本低的优点。

2、通过冗余制动、冗余供电的设置，提高了制动可靠性。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的一种电子机械制动EMB控制系统的实施例1的结构示意图；

图2为本发明的一种电子机械制动EMB控制系统的实施例2的结构示意图；

图3为本发明的一种电子机械制动EMB控制系统的实施例1的电子机械制动模块结构图；

图4为本发明的一种电子机械制动EMB控制系统的实施例3的电子机械制动模块结构图。

其中：1、刹车控制模块；101、主刹车控制单元；102、辅助刹车控制单元；

2、电子机械制动模块；201、右前轮电子机械制动模块；202、左前轮电子机械制动模块；203、右后轮电子机械制动模块；204、左后轮电子机械制动模块；2011、电子控制单元；2012、电机；2013、机械卡钳；2014、驻车制动器；

3、制动指令输入模块；301、踏板制动单元；302、驻车开关单元；

4、电源模块；401、整车电源；402、超级电容；403、电源管理单元；

5、第一轮速传感器；6、通信网络总线；7、第二线路；8、第一线路；9、第一通信网络；10、第二通信网络；11、通讯线路；12、第三线路；13、第四线路；14、第二轮速传感器。

具体实施方式

为了使本发明实施例公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。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。

需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-图4所示：

实施例1：一种电子机械制动EMB控制系统，包括电源模块4、制动指令输入模块3、与制动指令输入模块3相连的刹车控制模块1和与刹车控制模块1相连且分别与汽车的四个车轮对应的四个电子机械制动模块2，即右前轮电子机械制动模块201、左前轮电子机械制动模块202、右后轮电子机械制动模块203和左后轮电子机械制动模块204，刹车控制模块1包括主刹车控制单元101和用于监测主刹车控制单元101且在主刹车控制单元101失效时工作的辅助刹车控制单元102，主刹车控制单元101与辅助刹车控制单元102之间经通讯线路11相连，主刹车控制单元101经第一通信网络9连接四个电子机械制动模块2，辅助刹车控制单元102经第二通信网络10连接四个电子机械制动模块2。刹车控制模块1还通过通信网络总线6与整车控制单元相连，实时接收整车状态控制信息；

优选的，汽车的四个车轮包括呈阵列布置的右前轮、左后轮、左前轮和右后轮；制动指令输入模块3包括驻车开关单元302和踏板制动单元301，驻车开关单元302和踏板模拟单元301均内置有驻车开关、制动力传感器和位置传感器，驻车开关、制动力传感器和位置传感器均与刹车控制模块相连，用于向刹车控制单元发出制动信号；驻车开关单元302分别与右后轮对应的电子机械制动模块2以及左后轮对应的电子机械制动模块2相连，本实施例中的驻车开关单元302分别经第三线路12和第四线路13与右后轮对应的电子机械制动模块2以及左后轮对应的电子机械制动模块2相连，在汽车停驻时，用于防止车辆滑行的制动装置，当刹车控制模块1失效时，利用驻车开关单元302控制左后轮和右后轮进行紧急制动。

优选的，电源模块4包括整车电源401和与整车电源401相连的电源管理单元403，电源管理单元403经第一线路8分别为左前轮对应的电子机械制动模块2、右后轮对应的电子机械制动模块2以及主刹车控制单元101供电，电源管理单元403还经第二线路7分别为右前轮对应的电子机械制动模块2、左后轮对应的电子机械制动模块2以及辅助刹车控制单元102供电。

优选的，电源管理单元403还与超级电容402相连，用于在正常工作时利用电源管理单元403对超级电容402储能，并在电源管理单元403出现故障或紧急制动导致供电不足时释放电能。

优选的，四个电子机械制动模块2均包括与刹车控制模块1相连的电子控制单元2011、与电子控制单元2011电性相连的电机2012和与电机2012机械连接的机械卡钳2013；电子控制单元2011还与用于获取车轮转速信息的第一轮速传感器5相连。

实施例2：此实施例与实施例1的区别在于：刹车控制模块1还与用于获取车轮转速信息的第二轮速传感器相连，用于校验经电子控制单元2011传送的第一轮速传感器5获取的轮速信号，确保轮速信息的正确性，并根据车辆所处的路面结合制动指令输入模块3实时输出的制动信号进行制动力分配。

实施例3：此实施例与实施例1的区别在于：左后轮和右后轮对应的电子机械制动模块2还包括驻车制动器2014，实现冗余制动。

一种电子机械制动EMB控制系统的控制方法，包括以下步骤：

S1、判断制动指令输入模块3是否发出制动信号：

制动力传感器实时采集踏板制动单元301和驻车开关单元302动作，当制动力传感器采集到制动信号后，将制动信号上传至刹车控制模块1；

S2、刹车控制模块1根据接收的制动信号结合轮速传感器获取的车轮转速信号分配制动力；

优选的，在步骤S2中，当刹车控制模块1内的主刹车控制单元101正常工作时，由主刹车控制单元101根据接收的制动信号结合轮速传感器获取的车轮转速信号分配制动力(机械卡钳2013需输出的夹紧力)；

当辅助刹车控制单元102监测到主刹车控制单元101失效(失效指的是刹车控制单元出现故障或其对应接口数据异常时)时，辅助刹车控制单元102根据接收的制动信号结合轮速传感器获取的车轮转速信号分配制动力。

优选的，在步骤S2中，当刹车控制模块1失效时，利用驻车制动开关向左后轮对应的电子机械制动模块2以及右后轮对应的电子机械制动模块2，控制左后轮和右后轮进行紧急制动。

优选的，在步骤S2中，在正常工作时利用电源管理单元403对超级电容402储能并供电，在电源管理单元403出现故障或紧急制动导致供电不足时释放电能；

并且在第一线路8或者第二线路7出现故障时，利用另一线路供电，可保证有一个刹车控制单元以及对角侧的前轮和后轮电子机械制动控制模块正常供电使用，保证系统满足制动要求。

S3、四个电子机械制动模块2的电子制动单元分别接收分配的制动力信号，并根据制动力信号驱动电机2012转速，经电机2012带动机械卡钳2013闭合，制动对应的车轮。

因此，本发明采用上述电子机械制动EMB控制系统及其控制方法，通过设置主刹车控制单元和辅助刹车控制单元，实现了冗余制动，同时还具有冗余供电的功能，提高了制动可靠性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电子机械制动EMB控制系统，包括电源模块、制动指令输入模块、与制动指令输入模块相连的刹车控制模块和与刹车控制模块相连且分别与汽车的四个车轮对应的四个电子机械制动模块，其特征在于：刹车控制模块包括主刹车控制单元和用于监测主刹车控制单元且在主刹车控制单元失效时工作的辅助刹车控制单元，主刹车控制单元经第一通信网络连接四个电子机械制动模块，辅助刹车控制单元经第二通信网络连接四个电子机械制动模块。

2.根据权利要求1所述的一种电子机械制动EMB控制系统，其特征在于：汽车的四个车轮包括呈阵列布置的右前轮、左后轮、左前轮和右后轮；

制动指令输入模块包括驻车开关单元和踏板模拟单元，驻车开关单元和踏板模拟单元均内置有驻车开关、制动力传感器和位置传感器，驻车开关、制动力传感器和位置传感器均与刹车控制模块相连，用于向刹车控制单元发出制动信号；

驻车开关单元分别与右后轮对应的电子机械制动模块以及左后轮对应的电子机械制动模块相连，当刹车控制模块失效时，利用驻车开关单元控制左后轮和右后轮进行紧急制动。

3.根据权利要求2所述的一种电子机械制动EMB控制系统，其特征在于：电源模块包括整车电源和与整车电源相连的电源管理单元，电源管理单元经第一线路分别为左前轮对应的电子机械制动模块、右后轮对应的电子机械制动模块以及主刹车控制单元供电，电源管理单元还经第二线路分别为右前轮对应的电子机械制动模块、左后轮对应的电子机械制动模块以及辅助刹车控制单元供电。

4.根据权利要求3所述的一种电子机械制动EMB控制系统，其特征在于：电源管理单元还与超级电容相连，用于在正常工作时利用电源管理单元对超级电容储能，并在电源管理单元出现故障或紧急制动导致供电不足时释放电能。

5.根据权利要求1所述的一种电子机械制动EMB控制系统，其特征在于：四个电子机械制动模块均包括与刹车控制模块相连的电子控制单元、与电子控制单元电性相连的电机和与电机机械连接的机械卡钳；

电子控制单元还与用于获取车轮转速信息的第一轮速传感器相连。

6.根据权利要求5所述的一种电子机械制动EMB控制系统，其特征在于：刹车控制模块还与用于获取车轮转速信息的第二轮速传感器相连，用于校验经电子控制单元传送的第一轮速传感器获取的轮速信号，并根据车辆所处的路面结合制动指令输入模块实时输出的制动信号进行制动力分配。

7.如上述权利要求1-6任一项所述的一种电子机械制动EMB控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、判断制动指令输入模块是否发出制动信号：

制动力传感器实时采集踏板制动单元和驻车开关单元动作，当制动力传感器采集到制动信号后，将制动信号上传至刹车控制模块；

S2、刹车控制模块根据接收的制动信号结合轮速传感器获取的车轮转速信号分配制动力；

S3、四个电子机械制动模块的电子制动单元分别接收分配的制动力信号，并根据制动力信号驱动电机转速，经电机带动机械卡钳闭合，制动对应的车轮。

8.根据权利要求7所述的一种电子机械制动EMB控制系统的控制方法，其特征在于：在步骤S2中，当刹车控制模块内的主刹车控制单元正常工作时，由主刹车控制单元根据接收的制动信号结合轮速传感器获取的车轮转速信号分配制动力；

当辅助刹车控制单元监测到主刹车控制单元失效时，辅助刹车控制单元根据接收的制动信号结合轮速传感器获取的车轮转速信号分配制动力。

9.根据权利要求7所述的一种电子机械制动EMB控制系统的控制方法，其特征在于：在步骤S2中，当刹车控制模块失效时，利用驻车制动开关向左后轮对应的电子机械制动模块以及右后轮对应的电子机械制动模块，控制左后轮和右后轮进行紧急制动。

10.根据权利要求7所述的一种电子机械制动EMB控制系统的控制方法，其特征在于：在步骤S2中，在正常工作时利用电源管理单元对超级电容储能并供电，在电源管理单元出现故障或紧急制动导致供电不足时释放电能；

并且在第一线路或者第二线路出现故障时，利用另一线路供电。