CN117818545A - 一种分布式电子机械制动系统和轮端制动装置 - Google Patents

Abstract

一种分布式电子机械制动系统和轮端制动装置，涉及新能源汽车领域，可应用于纯电动车辆及混动车辆。该制动系统包括电子机械制动系统包括四个轮端制动装置，四个轮端制动装置与电动汽车的四个车轮一一对应，每个轮端制动装置包括轮端控制器和制动器，每个轮端控制器用于控制制动器制动电动汽车的刹车盘，其中两个轮端控制器用于接收来自踏板传感器的制动踏板信号，制动踏板信号用于指示制动踏板的运动状态，两个轮端控制器的中的一个用于控制对应的制动器输出制动力并发送制动控制信号，制动控制信号用于指示其他三个轮端控制器控制对应的制动器输出制动力。根据本申请的方案，可以减少电子设备元器件和线缆数量，降低制动系统整体的失效率。

Description

一种分布式电子机械制动系统和轮端制动装置

技术领域

本申请涉及新能源汽车领域，并且更具体地，涉及一种分布式电子机械制动系统和轮端制动装置。

背景技术

汽车的制动系统是通过对汽车的车轮施加一定的制动力，从而对其进行一定程度的强制制动的系统。随着对制动性能要求的不断提高，传统的液压或者空气制动系统在加入了大量的电子控制系统如防锁死制动系统(anti-lock brake system，ABS)、牵引力控制系统(traction control system，TCS)等后，结构和管路布置越来越复杂，液压(空气)回路泄露的隐患也加大，同时装配和维修的难度也随之提高。因此结构相对简单、功能集成可靠的电子机械制动系统(electro-mechanical braking system，EMB)越来越受到青睐。

但是相比于传统的液压刹车系统，电子电气失效率更高，电子电气失效导致的人身危害问题更为突出和复杂。为了解决整个制动系统单点失效可能导致的制动力丢失或过低制动力，通常采用双主控、双冗余供电、双通信总线的电子电气架构，在主控、供电、通信总线任意一个发生失效时候，制动系统仍能维持制动力输出。然而集中控制式线控电子机械刹车系统采用两个主控单板和电子控制单元(electronic control unit，ECU)，需要更多的线缆和电子设备元器件，增加了系统的复杂性和成本，失效率高。

因此，如何在减少元器件的同时保证制动系统的功能安全是需要解决的问题。

发明内容

本申请提供一种分布式电子机械制动系统和轮端制动装置，通过减少现有集中控制式线控电子机械刹车系统中的主控单板以及相应的电子设备元器件和线缆数量，降低了制动系统整体的失效率，同时满足系统功能和功能安全的要求。

第一方面，本申请提供了一种用于电动汽车的电子机械制动系统，该制动系统包括四个轮端制动装置，该四个轮端制动装置与电动汽车的四个车轮一一对应，每个轮端制动装置包括控制器和制动器，每个轮端控制器用于控制制动器制动电动汽车的刹车盘，四个轮端控制器中的两个轮端控制器用于接收来自踏板传感器的制动踏板信号，制动踏板信号用于指示制动踏板的运动状态，两个轮端控制器的中的一个用于控制对应的制动器输出制动力并向其他三个轮端控制器发送制动控制信号，制动控制信号用于指示其他三个轮端控制器控制其他三个轮端控制器对应的制动器输出制动力。

本申请的方案中将集中式制动系统方案中冗余的两块主控单板取消，而将其制动力需求识别、制动力分配等功能设置在两个轮端制动装置内冗余实现，并将制动踏板传感器的信号也分别接入两个轮端制动装置。其中一个轮端制动装置的控制器作为主控，另一个轮端制动装置的控制器作为主控的冗余。

根据本申请的方案，通过轮端制动装置内的控制器实现了主控单板的功能，并能实现装置冗余保证功能安全，减少了主控单板以及相应的电子设备元器件和线缆数量，降低了制动系统整体的失效率，满足了系统功能和功能安全的要求。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，两个轮端控制器分别为第一轮端控制器和第二轮端控制器，第一轮端控制器对应的制动器为第一制动器，第二轮端控制器对应的制动器为第二制动器；其中第一轮端控制器用于响应于第一轮端控制器和第二轮端控制器均有效，控制第一制动器输出制动力并向其他三个轮端控制器发送第一制动控制信号，其他三个轮端控制器中的每个轮端控制器用于根据第一制动控制信号控制与其对应的制动器输出制动力。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，第二轮端控制器用于响应于第一轮端控制器失效且第二轮端控制器有效，控制第二制动器输出制动力并向除第一轮端控制器和第二轮端控制器的另外两个轮端控制器发送第二制动控制信号，另外两个轮端控制器中的每个轮端控制器用于根据第二制动控制信号控制与其对应的制动器输出制动力。

作为主控的控制器通过接收来自制动踏板传感器的制动踏板信号，确定出所有轮端制动装置分别需要输出的制动力，并将制动控制信号发送给每个轮端制动装置的控制器。当作为主控的轮端制动装置的控制器发生失效时，会停止发送制动控制信号，冗余的轮端制动装置的控制器此时接管制动力分配的功能，作为备用冗余控制，从而保证了系统功能的正常运行。

本申请中的失效可以是指器件发生机械故障、电子故障或者脱离系统控制等原因引起的无法正常完成应有的功能的情形，下文中类似表述都可以这样理解，后文不再赘述。本申请对失效的原因不做限定。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，两个轮端控制器用于接收来自一个制动踏板传感器的制动踏板信号；或者，两个轮端控制器分别为第一轮端控制器和第二轮端控制器，第一轮端控制器用于接收来自第一制动踏板传感器的制动踏板信号，第二轮端控制器用于接收来自第二制动踏板传感器的制动踏板信号，第一制动踏板传感器和第二制动踏板传感器不同。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，第二轮端控制器用于响应于第一制动踏板传感器失效，控制第二制动器输出制动力并向其他三个轮端控制器发送第二制动控制信号，其他三个轮端控制器中的每个轮端控制器用于根据第二制动控制信号控制与其对应的制动器输出制动力。

制动踏板传感器可以是一个也可以多个，将冗余的制动踏板传感器的信号分别接入两个轮端控制器内，从而可以实现制动踏板传感器的冗余保护，当其中一个制动踏板传感器失效时，可以由冗余的制动踏板传感器实现发送制动信号的功能，冗余的轮端控制器接管制动力控制的功能，降低了制动系统整体的失效率，满足了系统功能和功能安全的要求。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，两个轮端控制器分别为第一轮端控制器和第二轮端控制器，第一轮端控制器用于向其他三个轮端控制器发送第一轮端控制器有效位信号，第一轮端控制器有效位信号用于指示第一轮端控制器有效或失效；第二轮端控制器用于向其他三个轮端控制器发送第二轮端控制器有效位信号，第二轮端控制器有效位信号用于指示第二轮端控制器有效或失效。

轮端控制器可以向其他的轮端控制器指示自身状态，当发生失效时，需要进行主控制和冗余控制的倒换，从而保证制动系统的安全性。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，两个轮端控制器分别为第一轮端控制器和第二轮端控制器，第一轮端控制器用于响应于两个轮端控制器均有效，输出第一制动控制信号，第一制动控制信号用于控制四个轮端制动装置输出制动力；第二轮端控制器用于响应于第一轮端控制器失效，输出第二制动控制信号，第二制动控制信号用于控制四个轮端制动装置输出制动力。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，第一控制器用于响应于第一控制器失效，向第二控制器发送第一告警信号并停止发送第一制动控制信号，第一告警信号用于指示第一控制器失效；第二控制器用于响应于第一告警信号和制动踏板信号，发送第二制动控制信号，第二制动控制信号用于指示除第一控制器对应的制动器外的其余三个制动器分别向对应的车轮输出制动力，其余三个制动器输出的制动力之和等于需求制动力。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，第二控制器用于响应于第二控制器失效，向第一控制器发送第二告警信号，第二告警信号用于指示第二控制器失效。

当作为冗余的轮端制动装置的控制器发生失效时，会向执行主控功能的控制器发送告警信息，从而指示作为主控功能的控制器此时无法切换至冗余控制器，避免发生功能失效。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，第一轮端控制器用于响应于第一制动踏板传感器和第二制动踏板传感器均失效，控制四个轮端制动装置输出固定制动力，固定制动力为制动踏板开度为预设开度时所指示的制动力，预设踏板开度大于50％。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，轮端控制器包括壳体，壳体表面包括内部总线接口和外部总线接口，内部总线接口用于连接内部总线，外部总线接口用于连接外部总线，每个轮端控制器用于通过内部总线接收来自其他轮端控制器的信号；通过外部总线接收来自电动汽车的其他控制器和传感器的信号。

电动汽车的其他控制器和传感器包括自动驾驶控制器，转向助力控制器，动力域控制器和惯性传感器等。

内部总线可以连接四个轮端控制器，传输四个轮端控制器间的信号，外部总线可以将电动汽车的其他控制器和传感器的信号发送给四个轮端控制器。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，外部总线接口还用于连接冗余总线，每个轮端控制器用于响应于内部总线失效，通过外部总线接收来自其他轮端控制器的信号；响应于外部总线失效，通过冗余总线接收来自其他控制器和传感器的信号；响应于内部总线和外部总线失效，通过冗余总线接收来自其他轮端控制器的信号。

当内部总线失效时，四个轮端控制器无法通过内部总线实现信号的交互，可以通过外部总线发送主备倒换信号、制动指令、制动力反馈等关键信息，维持系统在安全状态。

外部控制器通过外部总线和冗余总线与四个轮端控制器连接，冗余总线可以作为外部总线的冗余器件，当外部总线失效时，冗余总线可以接管外部总线的功能，从而维持系统在安全状态。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，每个轮端控制器包括壳体，壳体表面包括电源接口，电源接口用于连接第一电源和第二电源，第一电源或第二电源用于向轮端控制器供电；每个轮端控制器用于响应于第一电源停止供电，接收第二电源供电。

轮端制动装置采用冗余供电的方式，连接第一电源和第二电源，第二电源作为第一电源的备用电源，当第一电源失效时，接管第一电源的功能，向轮端控制器输出电流，提供能源，保障了系统的安全性。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，四个轮端控制器还包括第三轮端控制器和第四轮端控制器，第三轮端控制器用于获取驻车信号，驻车信号用于指示电子机械制动系统执行驻车。

第三轮端控制器还用于向第四轮端控制器发送驻车信号。电子驻车EPB信号接入一个轮端制动装置的控制器中，另一个轮端制动装置的轮端控制器从内部总线获取电子驻车信号，从而实现驻车。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，每个轮端控制器用于接收轮速传感器发送的轮速信号，轮速信号用于指示电动汽车的车轮的轮速。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，每个轮端控制器用于获取启动信号，启动信号用于指示电动汽车启动。

根据本申请的方案，可以减少主控单板以及相应的电子设备元器件和线缆数量，降低制动系统整体的失效率，满足系统功能和功能安全的要求。

第二方面，本申请提供了一种用于电动汽车的轮端制动装置，该轮端制动装置包括轮端控制器和制动器，制动器用于向电动汽车的车轮输出制动力；轮端控制器用于接收来自制动踏板传感器的制动踏板信号，轮端控制器用于响应于制动控制信号，控制制动器向电动汽车的车轮输出制动力，制动力由制动控制信号指示。

结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，轮端控制器用于发送制动控制信号，制动控制信号用于指示电动汽车的多个轮端制动装置向电动汽车的车轮输出制动力。

结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，轮端控制器用于向电动汽车的其他轮端制动装置发送轮端控制器有效位信号，轮端控制器有效位信号用于指示轮端控制器有效或失效。

结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，轮端控制器包括壳体，壳体表面包括内部总线接口、外部总线接口和电源接口，内部总线接口用于连接内部总线，外部总线接口用于连接外部总线和冗余总线，轮端控制器用于通过内部总线或外部总线或冗余总线接收来自其他轮端控制器的信号；通过外部总线或冗余总线接收来自电动汽车的其他控制器和传感器的信号；电源接口用于连接第一电源和第二电源，第一电源或第二电源用于向轮端控制器供电，每个轮端控制器用于响应于第一电源停止供电，接收第二电源供电。

第三方面，本申请提供了一种电动汽车，该电动汽车包括检测系统和如第一方面及第一方面各种实现方式中的电子机械制动系统，检测系统用于检测电子机械制动系统中发生失效的器件。

其它方面的有益效果可以参考第一方面描述的有益效果，此处不再赘述。

附图说明

图1是本申请实施例提供的电动汽车的示意图；

图2是另一种制动系统的示意图；

图3是本申请实施例提供的一种制动系统的示意图；

图4是本申请实施例提供的轮端制动装置的示意图；

图5是本申请实施例提供的轮端制动装置的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的轮端控制器结构示意图；

图7是本申请实施例提供的电子机械制动系统的架构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本申请的原理，但不能用来限制本申请的范围，即本申请不限于所描述的实施例。

随着汽车的大力普及应用，对汽车行驶的安全性要求也日益提高。车辆制动系统一直在车辆安全方面扮演着至关重要的角色，随着汽车工业技术飞速发展以及汽车行驶速度的不断提高，车辆制动系统的重要性表现得越来越明显。

图1为本申请实施例提供的车辆示意图。如图1所示，电动汽车100包括四个轮端制动装置110。所述电动汽车还可以包括与轮端制动装置110的输入端相连接的动力电池(图中未示出)，动力电池为轮端制动装置110提供电能。电动汽车100还包括制动踏板和驻车按钮，驾驶员可以通过制动踏板和驻车按钮控制车辆的行驶状态。制动踏板的行程和驻车按钮的状态可以控制轮端制动装置110执行制动和/或驻车。在电动汽车100制动过程中，电子机械制动系统10用于为四个车轮提供制动力。

本申请主要应用于车辆在制动和驻车过程中，电动汽车100具体可以是轿车、货车、客运客车等不同类型汽车中的任意一种，还可以是三轮车、二轮车、火车等载人或者载货的运输装置，可以是传统动力能源或者其他动力电池驱动的其他类型的交通工具。电动汽车100包括但不限于纯电动汽(pure electricvehicle/battery electric vehicle，pure EV/battery EV)、混合动力汽车(hybridelectric vehicle，HEV)、增程式电动汽车(range extended electric vehicle，REEV)、插电式混合动力汽车(plug-in hybridelectric vehicle，PHEV)、新能源汽车(new energyvehicle，NEV)等。

在车辆底盘系统中，采用电子机械制动系统(electro-mechanical brake，EMB)代替电子液压制动系统(electro-hydraulic brake system，EHB)具有响应速度快、精度高、无液体泄露等优势，在布置灵活和降低维护费用的同时大幅提升了安全性能。EMB主要由制动踏板信号输入、中央控制器和4个轮边刹车执行单元组成，制动踏板输入信号给出驾驶员的制动意图，中央控制器主要实现制动力需求识别、制动力分配和车身稳定控制的功能，4个轮端制动装置输出中央控制器分配给各个执行单元的制动力输出。

一种电子机械刹车系统EMB架构的四个轮端制动装置采用4个独立的控制器驱动制动电机替代液压管路产生制动力，相比于传统的液压刹车系统，电子电气失效率更高，电子电气失效导致的人身危害问题更为突出和复杂。为了解决整个制动系统单点失效可能导致的制动力丢失或过低制动力，可考虑采用双主控、双冗余供电、双通信总线的电子电气架构，在主控、供电、通信总线任意一个发生失效时候，制动系统仍能维持制动力输出。

在一种可能的实现方式中，如图2所示，集中控制式线控电子机械刹车系统采用双主控、双冗余供电、双通信总线的电子电气架构，在主控、供电、通信总线任意一个发生失效时候，制动系统仍能维持制动力输出。该制动系统采用双路冗余外部CAN，实现制动系统主控与外部ECU如自动驾驶控制器、转向助力控制器、动力域控制器等的信息交互，采用双路冗余内部CAN，实现主控与4个轮边执行器的信息交互。

应理解地，集中控制式线控电子机械刹车系统采用两个主控单板和ECU，配合两个主控单板的两个ECU需要更多的线缆和电子设备元器件，增加了系统的复杂性和成本，失效率高。

在另一种可能的实现方式中，电子机械制动系统可以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。

应理解地，在上述EMB系统中，采用两个主控板，由EMB主控单元获取并处理驻车制动信号，由EMB驱动单元控制制动操作信号，两个主控板分别负责一部分驻车操作，对两个主控板都没有容错空间，制动可靠性低，相对应的线缆及相关电子元器件数量多，成本高。

基于上述问题，本申请提供了一种分布式电子机械制动系统，轮端制动装置和电动汽车，通过减少集中控制式线控电子机械刹车系统中的主控单板以及相应的电子设备元器件和线缆数量，降低了制动系统整体的失效率，同时满足系统功能和功能安全的要求。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。本申请中使用的术语“包括”不应解释为限制于其后列出的内容；它不排除其它的元件或步骤。因此，其应当诠释为指定所提到的特征、整体、步骤或部件的存在，但并不排除存在或添加一个或更多其它特征、整体、步骤或部件及其组群。因此，表述“包括装置A和B的设备”不应局限为仅由部件A和B组成的设备。

本申请提供了一种分布式电子机械制动系统。

电子机械制动系统包括四个轮端制动装置，四个轮端制动装置与电动汽车的四个车轮一一对应，每个轮端制动装置包括轮端控制器和制动器，两个轮端控制器的中的一个用于控制四个轮端制动装置输出制动力。每个轮端控制器用于控制制动器制动电动汽车的刹车盘，四个轮端控制器中的两个轮端控制器用于接收来自踏板传感器的制动踏板信号，制动踏板信号用于指示制动踏板的运动状态。

两个轮端控制器分别为第一轮端控制器和第二轮端控制器。

在一种可能的实现方式中，两个轮端控制器用于接收来自一个制动踏板传感器的制动踏板信号。

在另一种可能的实现方式中，第一轮端控制器用于接收来自第一制动踏板传感器的制动踏板信号，第二轮端控制器用于接收来自第二制动踏板传感器的制动踏板信号，第一制动踏板传感器和第二制动踏板传感器不同。

示例性地，如图3所示，电子机械制动系统包括两个制动踏板传感器和四个轮端制动装置。每个制动踏板传感器用于输出制动踏板信号，制动踏板信号用于指示制动踏板的运动状态，两个制动踏板传感器可以分别连接两个轮端控制器，每个轮端控制器用于接收与其对应的制动踏板传感器输出的制动踏板信号，其中一个轮端控制器响应于制动踏板信号用于控制其对应的制动器输出制动力，并向其他三个轮端控制器发送制动控制信号，制动控制信号用于指示其他三个轮端控制器控制对应的制动器输出制动力。

两个制动踏板传感器包括第一制动踏板传感器和第二制动踏板传感器，第一制动踏板传感器和第一轮端控制器连接，第二制动踏板传感器和第二轮端控制器连接，第一轮端控制器用于接收第一制动踏板传感器输出的第一制动踏板信号，第二轮端控制器用于接收第二踏板传感器输出的第二制动踏板信号。

第一制动踏板传感器和第二制动踏板传感器可以是制动踏板位移传感器、也可以是制动踏板压力传感器。

本申请提供的电子机械制动系统包括两个互为备份的制动踏板传感器以及两个互为备份的轮端控制器。一方面，两个制动踏板传感器可以更为准确的检测制动踏板的运动状态，另一方面，如果其中一个制动踏板传感器失效，另一个制动踏板传感器仍然可以单独检测制动踏板的运动状态从而提高了电子机械制动系统的运行可靠性。

本申请提供的机械制动系统将集中式制动系统方案中冗余的两块主控单板取消，而将其制动力需求识别、制动力分配等功能设置在两个轮端制动装置内冗余实现，并将冗余制动踏板传感器的信号也分别接入两个轮端制动装置。其中一个轮端制动装置的控制器作为主控，另一个轮端制动装置的控制器作为主控的冗余。在作为主控的轮端控制器正常时，由作为主控的轮端控制器负责控制四个轮端制动装置输出制动力，在作为主控的轮端控制器异常失效时，可以由从作为备份的轮端控制器继续控制四个轮端制动装置输出制动力从而避免了失效而导致的整个电子机械制动系统失效，提高了制动系统的安全性和可靠性。

如图4所示，轮端制动装置110包括轮端控制器111和制动器112。

制动器112用于在轮端控制器111的控制下向电动汽车的车轮输出制动力。

在一种可能的实施例中，制动器112包括制动电机114和执行器，执行器可以包括推力轴承，滚珠丝杠总成和活塞等，执行器用于将制动电机的旋转扭矩转化为直线的夹紧力，通过摩擦片对制动盘加压，从而达到制动的效果。

轮端控制器111用于连接制动踏板传感器，该制动踏板传感器用于检测制动踏板行程。轮端控制器111用于接收来自制动踏板传感器的制动踏板信号；轮端控制器111还用于控制制动器112向电动汽车的车轮输出制动力，制动力根据制动踏板行程确定。

轮端控制器111用于接收来自制动踏板传感器的制动踏板信号；响应于第一制动控制信号，控制制动器向电动汽车的车轮输出制动力，制动力由第一制动控制信号指示。

轮端控制器111还用于发送第一制动控制信号，第一制动控制信号用于指示电动汽车的多个轮端制动装置向电动汽车输出制动力。

轮端控制器用于响应于轮端控制器失效，向电动汽车的其他轮端制动装置发送第一告警信号，第一告警信号用于指示轮端控制器失效。

轮端控制器111用于连接驻车按钮，该驻车按钮用于发送驻车信号，驻车信号用于指示制动器执行驻车。

轮端控制器111包括壳体，壳体表面包括内部总线接口、外部总线接口和电源接口，内部总线接口用于连接内部总线，外部总线接口用于连接外部总线和冗余总线，电源接口用于连接第一电源和第二电源，内部总线用于接收来自电动汽车的其他轮端制动装置的信号；外部总线接收来自外部控制器的信号；冗余总线用于响应于外部总线失效，接收来自外部控制器的信号，外部控制器包括以下至少一项：自动驾驶控制器，转向助力控制器，动力域控制器和惯性传感器；第一电源用于向轮端控制器111输出电流；第二电源用于响应于第一电源失效，向轮端控制器111输出电流。

根据本申请的方案，采用分布式EMB架构，该架构可支持Level3以上智能驾驶功能，无需额外配置主控，节省了主控单板成本，并能够实现功能安全。

图5是本申请实施例提供的轮端制动装置的结构示意图。如图5所示，轮端制动装置包括轮端控制器111和制动器。制动器包括制动电机和制动卡钳，在电动汽车制动过程中，轮端控制器111控制驱动电机驱动制动卡钳夹紧电动车辆的刹车盘从而为电动汽车提供制动力。轮端制动装置的具体结构并不局限于图5所示的结构，也可以是其他各种可能的结构。

图6是本申请实施例提供的轮端控制器结构示意图。如图6所示，轮端控制器包括控制电路和制动电机功率电路，制动电机功率电路包括三相桥臂，制动电机包括三相绕组，功率电路的三相桥臂中点分别用于连接制动电机的三相绕组，控制电路用于控制功率电路向制动电机的三相绕组输出制动电机驱动电流，制动电机驱动电流用于控制制动电机驱动制动卡钳夹紧刹车盘。

图7是本申请实施例提供的电子机械制动系统的架构示意图。

如图7所示，该分布式电子机械制动系统包括四个轮端制动装置110，四个轮端制动装置110与电动汽车的四个车轮一一对应，每个轮端制动装置110包括轮端控制器111和制动器，每个轮端制动装置110中的轮端控制器111用于控制制动器向对应的车轮输出制动力。

四个轮端控制器111中包括第一轮端控制器和第二轮端控制器。

第一轮端控制器和第二轮端控制器可以分别位于电动汽车的左前轮制动装置和右前轮制动装置；也可以分别位于左后轮制动装置和右后轮制动装置；也可以分别位于左前轮制动装置、右前轮制动装置、左后轮制动装置和右后轮制动装置中的任意两个轮端制动装置。

第一轮端控制器用于接收来自踏板传感器的制动踏板信号，制动踏板信号用于指示制动踏板的运动状态。

响应于第一轮端控制器和第二轮端控制器均有效，第一轮端控制器用于控制四个轮端制动装置输出制动力，第一轮端控制器控制第一制动器输出制动力并向其他三个轮端控制器发送第一制动控制信号，其他三个轮端控制器中的每个轮端控制器用于根据第一制动控制信号控制与其对应的制动器输出制动力。

响应于第一轮端控制器失效，第二轮端控制器用于控制四个轮端制动装置输出制动力，第二轮端控制器响应于第一轮端控制器失效且第二轮端控制器有效，控制第二制动器输出制动力并向除第一轮端控制器和第二轮端控制器的另外两个轮端控制器发送第二制动控制信号，另外两个轮端控制器中的每个轮端控制器用于根据所述第二制动控制信号控制与其对应的制动器输出制动力。

示例性地，可以将制动踏板传感器的信号分别送入左前轮制动装置和右前轮制动装置中的控制器。左后轮制动装置和右后轮制动装置中的控制器都会获取制动踏板信号，其中一个轮端控制器可以作为冗余控制器，即在另一个轮端控制器失效时，能够仍然保证制动踏板信号的正常获取。

在一种可能的实施例中，如果不考虑备用冗余，可以只将制动踏板传感器连接左前轮制动装置的轮端控制器、右前轮制动装置的轮端控制器、左后轮制动装置的轮端控制器和右后轮制动装置的轮端控制器中的任意一个轮端控制器。

响应于第一轮端控制器失效，第一轮端控制器用于向第二轮端控制器发送第一轮端控制器有效位信号并停止发送第一制动控制信号，第一轮端控制器有效位信号用于指示第一轮端控制器失效。

第一轮端控制器作为主控，当第一轮端控制器失效时，第二轮端控制器进行接管，继续执行整个制动系统的制动力输出分配。

在一种可能的实施例中，第二轮端控制器用于响应于第二轮端控制器失效，向第一轮端控制器发送第二轮端控制器有效位信号，第二轮端控制器有效位信号用于指示第二轮端控制器失效。

当备用冗余的轮端控制器失效时，会向执行主控功能的轮端控制器发送告警信息，以告知执行主控功能的控制器备用冗余轮端制动装置无法接管主控功能。从而执行主控功能的轮端控制器可以向驾驶员发送警示信息，电动汽车存在故障隐患。

在一种可能的实施例中，可以选择四个轮端制动装置110的轮端控制器111中的任意一个轮端控制器作为第一轮端控制器，第一轮端控制器作为主控，除了实现单轮执行器输出制动力的功能，同时实现制动踏板采样解析、制动力分配、ECS、ABS等主控单板的功能。

四个轮端控制器111还包括第三轮端控制器和第四轮端控制器，第三轮端控制器用于获取驻车信号，驻车信号用于指示电子机械制动系统执行驻车，第三轮端控制器还用于向第四轮端控制器发送驻车信号。

第三轮端控制器和第四轮端控制器可以是电动汽车的左后轮制动装置的控制器和右后轮制动装置的轮端控制器；也可以是左前轮制动装置的控制器和右前轮制动装置的轮端控制器；也可以是左前轮制动装置的轮端控制器、右前轮制动装置的轮端控制器、左后轮制动装置的轮端控制器和右后轮制动装置的轮端控制器中的任意两个轮端控制器。

轮端控制器111包括壳体，壳体表面包括内部总线接口和外部总线接口，内部总线接口用于连接内部总线，外部总线接口用于连接外部总线，每个轮端控制器111用于通过内部总线接收来自其他轮端控制器111的信号；通过外部总线接收来自电动汽车的其他控制器和传感器的信号，其他控制器和传感器可以包括：自动驾驶控制器，转向助力控制器，动力域控制器和惯性传感器。

在一种可能的实施例中，外部总线接口还用于连接冗余总线。

在一种可能的实施例中，外部线路还包括外部总线和冗余总线，外部总线用于分别连接四个轮端控制器111和其他控制器和传感器，冗余主线用于分别连接四个轮端控制器111和其他控制器和传感器。

示例性地，外部两路冗余通讯总线送入每个轮端制动装置110的轮端控制器111，内部1条CAN总线连接四个轮端制动装置110的轮端控制器111。

内部总线用于向四个轮端制动装置110传输电子信号，电子信号包括：制动控制信号，驻车信号，制动力反馈信号和主备倒换信号，其中，制动力反馈信号用于指示四个轮端制动装置110分别输出的制动力，主备倒换信号用于指示切换轮端控制器111进行控制。

外部总线用于向四个轮端制动装置110传输外部信号，外部信号由电动汽车的其他控制器和传感器发送。

在一种可能的实施例中，每个轮端控制器111用于响应于内部总线失效，通过外部总线接收来自其他轮端控制器的信号。

在一种可能的实施例中，每个轮端控制器111用于响应于外部总线失效，通过冗余总线接收来自其他控制器和传感器的信号。

在一种可能的实施例中，每个轮端控制器111用于响应于内部总线和所述外部总线失效，通过冗余总线接收来自其他轮端控制器的信号。

冗余总线是外部总线的备用冗余，外部总线和冗余总线都用于发送主备倒换信号、制动指令、制动力反馈等信息。外部总线和冗余总线同一时间内可以只有一个线路进行信号发送，当外部总线和冗余总线中任意一个失效时，另外一个链路进行主备倒换，接管信号发送功能。

当连接四个轮端控制器111的内部通讯总线发生异常或者失效时，可以利用外部链路即外部总线和冗余总线发送主备倒换信号、制动指令、制动力反馈等关键信息，维持制动系统在安全状态。

在一种可能的实施例中，电子驻车EPB信号接入左后轮制动装置的轮端控制器和右后轮制动装置的轮端控制器中的任意一个，左后轮制动装置的轮端控制器和右后轮制动装置的轮端控制器中的另一个轮端控制器从内部总线获取驻车信号，实现驻车。

第一轮端控制器或第二轮端控制器可以通过底盘私有CAN网络向其他轮端控制器发送轮端制动装置的状态信号，例如制动电机的当前温度、制动电机当前输出的扭矩以及制动卡钳输出的夹紧力状态信号。

轮端控制器壳体包括公有CAN通信接口和私有CAN通信接口以及电源接口。轮端控制器通过电源接口接收低压电池供电。响应于第一电源停止供电，接收第二电源供电。

通过使用低压电源冗余供电，可以保障分布式线控电子机械刹车系统的供电可靠性。

第一轮端控制器和第二轮端控制器之间交互的信号包括制动踏板传感器有效位信号和轮端控制器有效位信号。第一轮端控制器和第二轮端控制器向四个轮端控制器发送的信号也包括制动踏板传感器有效位信号和轮端控制器有效位信号。

制动踏板传感器有效位信号用于指示制动踏板信号有效或者失效。轮端控制器有效位信号用于指示轮端控制器有效或者失效。

以第一轮端控制器为例，第一轮端控制器可以根据从第一制动踏板传感器发送来的第一制动踏板信号判断第一制动踏板传感器是否有效并输出制动踏板传感器有效位信号。当第一轮端控制器生成的制动踏板传感器有效位信号所指示的状态为有效，此时第一制动踏板信号有效，也即可以第一制动踏板信号制动决策。当第一轮端控制器生成的制动踏板传感器有效位信号所指示的状态为失效，此时第一制动踏板信号失效，也即无法根据第一制动踏板信号制动决策。而第一轮端控制器会将制动踏板传感器有效位信号发送给第二轮端控制器和其他轮端控制器，从而告知第二轮端控制器和其他轮端控制器当前第一制动踏板信号的当前有效状态。

另一方面，第一轮端控制器也可以监测自身状态并生成第一轮端控制器有效位信号。当第一轮端控制器可以正常工作，则第一轮端控制器输出的第一轮端控制器有效位信号所指示的第一轮端控制器的状态为有效。当第一轮端控制器无法正常，例如单板故障或者电源故障，则第一轮端控制器输出的第一轮端控制器有效位信号所指示的第一轮端控制器的状态为失效，表明此时第一轮端控制器无法正常工作。而第一轮端控制器会将第一轮端控制器有效位信号发送给第二轮端控制器和其他轮端控制器，从而告知第二轮端控制器和其他轮端控制器当前第一轮端控制器的当前有效状态。

电子机械制动系统还包括多个轮速传感器，每个轮端控制器111与多个轮速传感器中的至少一个轮速传感器对应，每个轮速传感器用于检测电动汽车的车轮的轮速，每个轮端控制器111用于接收轮速传感器发送的轮速信号，轮速信号用于指示车轮的轮速。

在一种可能的实施例中，电子机械制动系统可以包括四个轮速传感器，四个轮速传感器和四个轮端控制器111一一对应，每个轮速传感器用于检测每个车轮的轮速，并向对应的轮端控制器111发送轮速信号。

每个轮端控制器111用于获取启动信号，启动信号用于指示电动汽车启动。

根据本申请的方案，采用冗余供电方式和冗余通讯链路，设置外部两路冗余通讯链路，内部独立一路通讯链路，从而可以提高制动系统的电源架构与通讯链路可靠性。

本申请提供了一种电动汽车。

车辆包括上述的制动系统和检测系统，检测系统用于检测制动系统中发生失效的器件。

发生失效的器件可以是轮端制动装置、总线、通信链路、冗余链路、主电源或备用电源中任意一个器件。

车辆还包括制动踏板和驻车按钮，轮端制动装置110中的轮端控制器111用于根据制动踏板的行程和驻车按钮的状态执行制动和/或驻车。

示例性地，上述电动汽车可以将前轮左轮端制动装置的轮端控制器(即第一轮端控制器)作为主控，当它失效时，前轮右轮端制动装置的轮端控制器(即第二轮端控制器)进行接管，继续执行整个制动系统的制动力输出。

当电动汽车处于正常工作状态，前轮左轮端制动装置的轮端控制器实现制动力需求解析、制动力分配功能，向其余轮端制动装置的轮端控制器发送制动控制信号，以指示其余轮端制动装置需要输出的制动力。

当电动汽车左轮执行器异常或失效，前轮左轮端制动装置的轮端控制器关闭制动力输出，退出制动系统，前轮右轮端制动装置的控制器接管制动力解析和分配功能。

当电动汽车左轮执行器异常或失效，前轮右轮端制动装置的控制器关闭制动力输出，退出系统，发送告警信息，前轮左轮端制动装置的控制器继续执行制动力解析和分配功能。

当电动汽车内部通讯链路异常或失效，利用外部通信链路发送主备倒换信号、制动指令、制动力反馈等关键信息，维持系统在安全状态。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

1.一种用于电动汽车的电子机械制动系统，其特征在于，所述电子机械制动系统包括四个轮端制动装置，每个所述轮端制动装置包括轮端控制器和制动器，每个所述轮端控制器用于控制所述制动器制动所述电动汽车的刹车盘，四个所述轮端控制器中的两个轮端控制器用于接收来自踏板传感器的制动踏板信号，所述制动踏板信号用于指示所述制动踏板的运动状态，所述两个轮端控制器的中的一个用于控制对应的制动器输出制动力并向其他三个轮端控制器发送制动控制信号，所述制动控制信号用于指示所述其他三个轮端控制器分别控制对应的制动器输出制动力。

2.根据权利要求1所述的电子机械制动系统，其特征在于，所述两个轮端控制器分别为第一轮端控制器和第二轮端控制器，所述第一轮端控制器对应的制动器为第一制动器，所述第二轮端控制器对应的制动器为第二制动器；

其中第一轮端控制器用于：

响应于所述第一轮端控制器和所述第二轮端控制器均有效，控制所述第一制动器输出制动力并向所述其他三个轮端控制器发送第一制动控制信号，所述其他三个轮端控制器中的每个轮端控制器用于根据所述第一制动控制信号控制与其对应的制动器输出制动力。

3.根据权利要求2所述的电子机械制动系统，其特征在于，所述第二轮端控制器用于：

响应于所述第一轮端控制器失效且所述第二轮端控制器有效，控制所述第二制动器输出制动力并向除第一轮端控制器和第二轮端控制器的另外两个轮端控制器发送第二制动控制信号，所述另外两个轮端控制器中的每个轮端控制器用于根据所述第二制动控制信号控制与其对应的制动器输出制动力。

4.根据权利要求3所述的电子机械制动系统，其特征在于，所述两个轮端控制器用于接收来自同一个制动踏板传感器的制动踏板信号；或者，

所述第一轮端控制器用于接收来自第一制动踏板传感器的制动踏板信号，所述第二轮端控制器用于接收来自第二制动踏板传感器的制动踏板信号，所述第一制动踏板传感器和所述第二制动踏板传感器不同。

5.根据权利要求4所述的电子机械制动系统，其特征在于，所述第二轮端控制器用于：

响应于所述第一制动踏板传感器失效，控制所述第二制动器输出制动力并向所述其他三个轮端控制器发送所述第二制动控制信号，所述其他三个轮端控制器中的每个轮端控制器用于根据所述第二制动控制信号控制与其对应的制动器输出制动力。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的电子机械制动系统，其特征在于，所述第一轮端控制器用于向其他三个所述轮端控制器发送第一轮端控制器有效位信号，所述第一轮端控制器有效位信号用于指示所述第一轮端控制器有效或失效；

所述第二轮端控制器用于向其他三个所述轮端控制器发送第二轮端控制器有效位信号，所述第二轮端控制器有效位信号用于指示所述第二轮端控制器有效或失效。

7.根据权利要求4所述的电子机械制动系统，其特征在于，所述第一轮端控制器用于：

响应于所述第一制动踏板传感器和所述第二制动踏板传感器均失效，控制所述四个轮端制动装置输出固定制动力，所述固定制动力为制动踏板开度为预设开度时所指示的制动力，所述预设踏板开度大于50％。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的电子机械制动系统，其特征在于，所述轮端控制器包括壳体，所述壳体表面包括内部总线接口和外部总线接口，所述内部总线接口用于连接内部总线，所述外部总线接口用于连接外部总线，每个所述轮端控制器用于：

通过所述内部总线接收来自其他所述轮端控制器的信号；

通过所述外部总线接收来自电动汽车的其他控制器和传感器的信号。

9.根据权利要求8所述的电子机械制动系统，其特征在于，所述外部总线接口还用于连接冗余总线，每个所述轮端控制器用于：

响应于所述内部总线失效，通过所述外部总线接收来自其他所述轮端控制器的信号；

响应于所述外部总线失效，通过所述冗余总线接收来自所述其他控制器和传感器的信号；

响应于所述内部总线和所述外部总线失效，通过所述冗余总线接收来自其他所述轮端控制器的信号。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的电子机械制动系统，其特征在于，每个所述轮端控制器包括壳体，所述壳体表面包括电源接口，所述电源接口用于连接第一电源和第二电源，所述第一电源或所述第二电源用于向所述轮端控制器供电；

每个所述轮端控制器用于：响应于所述第一电源停止供电，接收所述第二电源供电。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的电子机械制动系统，其特征在于，四个所述轮端控制器还包括第三轮端控制器和第四轮端控制器，所述第三轮端控制器用于获取驻车信号，所述驻车信号用于指示所述电子机械制动系统执行驻车。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的电子机械制动系统，其特征在于，每个所述轮端控制器用于接收轮速传感器发送的轮速信号，所述轮速信号用于指示所述电动汽车的车轮的轮速。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的电子机械制动系统，其特征在于，每个所述轮端控制器用于获取启动信号，所述启动信号用于指示所述电动汽车启动。

14.一种用于电动汽车的轮端制动装置，其特征在于，所述轮端制动装置包括：轮端控制器和制动器，所述制动器用于向所述电动汽车的车轮输出制动力；所述轮端控制器用于接收来自制动踏板传感器的制动踏板信号，所述轮端控制器用于：

响应于制动控制信号，控制所述制动器向所述电动汽车的车轮输出制动力，所述制动力由所述制动控制信号指示。

15.根据权利要求14所述的轮端制动装置，其特征在于，所述轮端控制器用于：发送所述制动控制信号，所述制动控制信号用于指示所述电动汽车的多个轮端制动装置向所述电动汽车的车轮输出制动力。

16.根据权利要求14所述的轮端制动装置，其特征在于，所述轮端控制器用于：向所述电动汽车的其他轮端制动装置发送轮端控制器有效位信号，所述轮端控制器有效位信号用于指示所述轮端控制器有效或失效。

17.根据权利要求14所述的轮端制动装置，其特征在于，所述轮端控制器包括壳体，所述壳体表面包括内部总线接口、外部总线接口和电源接口，所述内部总线接口用于连接内部总线，所述外部总线接口用于连接外部总线和冗余总线，所述轮端控制器用于：

通过内部总线或外部总线或冗余总线接收来自其他所述轮端控制器的信号；

通过外部总线或冗余总线接收来自电动汽车的其他控制器和传感器的信号；

所述电源接口用于连接第一电源和第二电源，所述第一电源或所述第二电源用于向所述轮端控制器供电，每个所述轮端控制器用于：

响应于所述第一电源停止供电，接收所述第二电源供电。