CN212709358U - 一种具备自检冗余功能的线控制动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具备自检冗余功能的线控制动系统，包括：主动建压组件，包括ECU、主动建压电机、以及主动增压主缸，所述主动增压主缸具有第一进出油孔和第二进出油孔，主制动回路，包括第一管路、储液罐、冗余隔离电磁阀、隔离电磁阀、前轮常开电磁阀、后轮常开电磁阀、以及压力传感器，冗余制动回路，包括第二管路、常闭吸液电磁阀、柱塞泵、以及用于驱动柱塞泵的备份电机，所述主制动回路还包括第三管路，所述第三管路上设有主缸常开电磁阀。根据本实用新型的线控制动系统，当主制动系统工作检测到制动压力异常的时候，通过冗余制动系统完成紧急制动使车辆静止后，能够实现系统自检。

Description

一种具备自检冗余功能的线控制动系统

技术领域

本实用新型涉及一种具有自检冗余功能的线控制动系统。

背景技术

随着互联网的快速发展以及新能源技术的不断开发，新能源汽车和智能汽车得到了迅速发展，新能源汽车的广泛应用可以很大程度上缓解环境污染和能源危机，也推动了汽车智能化技术的发展。同时汽车智能化技术的发展又会推动汽车网联化的进程，从而从根源上解决交通拥堵，提高汽车行驶安全性。

汽车的电动化和智能化必然会同时推动整车执行机构的改革变型和快速发展，汽车的制动机构和制动系统作为其核心机构，无疑也在不断改进。

由于新能源汽车取消了内燃机的布置，导致传统的真空助力制动系统失去了内燃机真空源，无法直接使用。如果还想实现真空助力，必须增加一个电动真空泵，这个无疑会大大增加整个制动系统的复杂度和制造成本。因此以电动液压制动(EHB)、电动机械助力制动(EMBB)、和电动机械制动(EMB)为代表的线控制动系统成为了近年来制动领域的研究热点。

EHB系统取消了真空助力器，通过液压泵产生制动助力，通过对电磁阀的精准控制实现制动，同时还会采集制动踏板的位移信号来判断驾驶员的制动意图，踏板感觉模拟器提供很好的制动踏板感觉。

EMBB是液压机械复合制动系统，电机作为动力源，通过减速增扭机构和运动转换机构，将电机的扭矩转化为对制动主缸活塞的推动力，从而实现主动建压，通过电磁阀来控制各个轮缸的制动压力。博世的ibooster就是典型的EMBB。

EMB通过电子机械结构来完全取代传统的液压组件，通过电机控制，执行机构的运动转化，直接对制动盘施加压力，控制速度精准迅速。

近几年随着环境感知技术的不断完善，AEB、ACC等驾驶辅助系统已经在汽车上广泛应用，无人驾驶汽车也得以快速发展。但是无论驾驶辅助系统还是无人驾驶汽车，最终都需要通过对汽车的横纵向运动控制来实现，作为核心安全部件的制动系统起着最为关键的作用。这就需要制动系统具有冗余防止失效制动能力，失效时在无驾驶员干预的情况下，能够在短时间内使车辆停止来保证安全性。除了具备冗余制动的功能，制动系统最好可以进行系统自检，这样有助于技术人员对于制动系统可以快速完成修复。

我们发现，现有技术存在以下不足：

1、由于新能源汽车取消了内燃机的布置，导致真空助力制动系统只能通过增加一个电动真空泵来实现真空度，这就是电动真空助力系统(EVP)，但是这种方案往往伴随着结构复杂、质量大、噪声大和使用寿命较短的问题。

2、目前在新能源汽车和智能汽车上使用最广泛的主要是博世公司推出的电子机械助力制动系统(EMBB)iBooster，这个系统可以满足汽车电动化和智能化的大部分要求。但是也存在以下问题：

1)iBooster系统结构复杂，制造成本高，很难满足车辆对于低成本的要求。

2)iBooster系统结构庞大，对于一些园区无人驾驶场景下的专用车辆比如清扫车、快递车等，车辆空间较小、布置紧凑，ibooster无法满足低速专用车辆安装需求。

3)ibooster系统单独的个体不具备冗余制动的功能，必须与ESP系统配合才能实现冗余制动，这对于不具备ESP系统的小车很难保证制动安全性。

3、EHB系统通过高压蓄能器来提供制动力，液压泵为蓄能器补充液体压力需要一段时间，在连续制动的工况下会出现蓄能器压力供给不足的情况。

4、EMB目前国内还处于研发初始阶段，大多处于理论阶段，离上实车还有一段距离，其制动间隙调整和控制算法仍然是需要攻克的难点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具备自检冗余功能的线控制动系统，以实现线控制动和在主制动系统失效的情况下能够进行冗余和自检。

为此，本实用新型提供了一种具备自检冗余功能的线控制动系统，包括：主动建压组件，包括ECU、主动建压电机、以及主动增压主缸，所述主动增压主缸具有第一进出油孔和第二进出油孔，主制动回路，包括第一管路、储液罐、冗余隔离电磁阀、隔离电磁阀、前轮常开电磁阀、后轮常开电磁阀、以及压力传感器，冗余制动回路，包括第二管路、常闭吸液电磁阀、一个或多个柱塞泵、以及用于驱动柱塞泵的备份电机，所述第一管路的第一端与储液罐相连，其第二端分别与第一制动管路和第二制动管路相连，所述第一管路上自其第一端依次串接所述冗余隔离电磁阀和隔离电磁阀，所述第二管路的第一端与储液罐相连，其第二端连接至第一管路上且连接位置位于冗余隔离电磁阀和隔离电磁阀二者之间，所述主制动回路还包括第三管路，所述第三管路的第一端与第一进出油孔相连，其第二端与第一管路的第二端相连，所述第三管路上设有主缸常开电磁阀。

进一步地，上述主制动回路还包括第四油路，所述第四油路的第一端与第二进出油孔相连，其第二端与储液罐相连，所述第四油路上设置有单向阀和过滤器。

进一步地，上述主制动回路还包括与隔离电磁阀并联的第一单向阀、以及与冗余隔离电磁阀并联的第二单向阀。

进一步地，上述主动增压主缸的建压腔体中设置有回复弹簧。

进一步地，上述主动建压组件还包括减速增扭机构和运动转换机构。

进一步地，上述前轮制动轮缸包括前轮左制动轮缸和前轮右制动轮缸，所述后轮制动轮缸包括后轮左制动轮缸和后轮右制动轮缸。

根据本实用新型的线控制动系统，在主制动回路的基础上并联了一个冗余制动回路，来进行紧急冗余制动使车辆及时停下来，防止在行驶过程中突然出现主制动系统失效带来的安全隐患，提高安全性。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型的具有自检冗余功能的线控制动系统的结构框图；

图2是根据本实用新型的线控制动系统的主制动回路中主动增压组件的机械传动示意图；

图3是根据本实用新型的线控制动系统的整体制动流程图；

图4是根据本实用新型的主制动系统失效后冗余制动系统进行紧急制动的流程图；以及

图5是根据本实用新型的车辆停止后运行的自检程序流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1和图2所示，本新型的具备自检冗余功能的线控制动系统具有主动增压组件、一个主制动回路、一个冗余制动回路。

主制动回路由主动增压组件和液压组件组成。

主动增压组件包括主动增压电机1、小齿轮2和大齿轮3(二者构成减速增扭机构)、丝母4和丝杆5(二者构成运动转换机构)、具有建压活塞8的主动增压主缸7。主动增压主缸7的建压腔体中设置有回复弹簧。

主制动回路包括第一管路S1、储液罐15、冗余隔离电磁阀14、隔离电磁阀13、前轮常开电磁阀11、后轮常开电磁阀10、以及压力传感器12，其中，前轮常开电磁阀11设置在前轮制动轮缸的第一制动管路S5上，后轮常开电磁阀10设置在后轮制动轮缸的第二制动管路S6上。

冗余制动回路包括第二管路S2、常闭吸液电磁阀16、柱塞泵17、以及用于驱动柱塞泵17的备份电机18。

第一管路S1的第一端与储液罐15相连，所述第一管路S1的第二端分别与第一制动管路S5和第二制动管路S6相连，所述冗余隔离电磁阀14和隔离电磁阀13串联在第一管路上，

第二管路S2的第一端与储液罐15相连，所述第二管路S2的第二端连接至第一管路S1上且连接位置位于冗余隔离电磁阀14和隔离电磁阀13二者之间，

主制动回路还包括第三管路S3，所述第三管路S3的第一端与第一进出油孔A1相连，所述第三管路S3的第二端与第一管路S1的第二端相连，所述第三管路S3上设有主缸常开电磁阀13。

主制动回路还包括第四油路S4，所述第四油路S4的第一端与第二进出油孔A2相连，所述第四油路S4的第二端与储液罐15相连，所述第四油路S4上设置有单向阀19和过滤器20。

在图1中，前轮常开电磁阀11和后轮常开电磁阀10分别安装在在前后制动管路中，与前后车轮制动轮缸连接。压力传感器12接在主制动回路上；主缸常开电磁阀9与制动主缸连接；隔离电磁阀13与冗余隔离电磁阀14串联，冗余隔离电磁阀14与储液罐15直接相连；常闭吸液电磁阀16和柱塞泵17串联，构成冗余制动回路，并联在主制动回路上。

主制动系统的动力源的是一个主动增压电机。主动增压电机的转速主要通过控制主动电机的电流来调节，ECU根据所需的制动力计算出相应的电机转速，通过控制电机电流达到预期转速。

电机的输出扭矩通过减速增扭机构(行星齿轮)和运动转化机构(丝母、丝杆)来转化为作用在制动主缸内活塞上的推力，推动活塞运动。此时关闭主制动回路上的隔离电磁阀，从而实现制动回路的增压，制动轮缸将制动油压转化为制动力。

根据本实用新型的线控制动系统，在前后车轮的制动回路上分别增加了一个前轮常开电磁阀和后轮常开电磁阀，当前车轮或者后车轮的制动轮缸出现泄漏时，关闭相应的常开电磁阀，来隔离出现泄漏的车轮从而保证剩下的车轮可以有效制动，以防止因前车轮或者后车轮的制动轮缸泄漏而引起的失效。

根据本实用新型的线控制动系统，在隔离电磁阀和储液阀之间加了一个冗余隔离电磁阀，这样当隔离电磁阀出现失效时，冗余隔离电磁阀可以闭合来保证正常建压，以防止隔离电磁阀出现失效。

根据本实用新型的线控制动系统，在主制动回路的基础上并联了一个冗余制动回路，来进行紧急冗余制动使车辆及时停下来，防止在行驶过程中突然出现主制动系统失效带来的安全隐患，提高安全性。

冗余制动回路上包含一个与储液罐连接的常闭吸液电磁阀、一个作为备份动力源的备份电机、一个或多个柱塞泵。主制动系统失效的时候，常闭吸液电磁阀打开，储液罐中的液体进入柱塞泵，备份电机驱动柱塞泵将液体注入制动轮缸。

在一替换实施例中，上述第四油路由其他方案代替，即主制动回路还包括与隔离电磁阀并联的第一单向阀、以及与冗余隔离电磁阀并联的第二单向阀。

根据本实用新型的线控制动系统，在主制动回路和制动主缸之间加了一个主缸常开电磁阀，当主制动系统发生泄漏完全失效的时候，关闭主缸常开电磁阀，来隔断制动主缸和制动回路，这样冗余制动系统可以成功完成建压，通过制动轮缸将液压转化为卡钳夹紧力，完成紧急制动。

本系统实现线控制动和在主制动系统失效的情况下进行冗余和自检的过程如下：

线控制动实现过程：当ECU接收到线控制动压力的指令之后，根据所需的制动压力计算出主动增压电机的转速以及对应电流，通过控制电机的电流来控制转速。电机的输出扭矩经过小齿轮--大齿轮的机械结构完成减速增扭，之后通过大齿轮--丝母--丝杆的运动转换机构将扭矩转化为推动制动主缸中活塞运动的推力。通过关闭隔离电磁阀来配合制动主缸完成主动建压。

制动失效情况下的冗余制动实现过程：如果检测到此时的制动回路中的液压异常，主制动系统出现故障，紧急关闭主动增压电机、主缸常开电磁阀，同时打开常闭吸液电磁阀，启动备份电机驱动柱塞泵，将从储液罐流出经过常闭吸液电磁阀最终进入柱塞泵的液体压入制动轮缸，从而完成紧急建压，实现故障下的紧急制动。

如图3所示，本线控制动系统的动作过程如下：

ECU接收到线控系统发来的所需的制动压力信号，根据所需制动压力计算出电机转速以及实现该转速所需要的电机电流，通过控制电机电流来控制电机转速。

电机的扭矩通过减速增扭机构和运动转换机构转化为主缸活塞的推动力，此时关闭主制动回路上的隔离电磁阀，此时初步完成建压任务。

如果主制动回路上的压力传感器测得的压力与预期液压相差过大，说明制动系统出现失效，启动冗余制动系统，如图4所示：紧急关闭主动增压电机、主缸常开电磁阀，打开常闭吸液电磁阀，启动备份电机驱动柱塞泵将来自储液罐的液体注入制动轮缸，完成紧急建压，从而实现紧急制动。

车辆停止后，进入自检程序，如图5所示：

步骤1、重新启动主制动系统线控制动的主动增压过程，检测此时的制动回路的液压是否正常，如果正常，自检完毕，系统没有失效；如果液压异常进入步骤2。

步骤2、在检测到液压异常时关闭前轮常开电磁阀和后轮常开电磁阀，如果液压正常说明前后车轮的制动轮缸出现故障，进入步骤3继续进行进一步的检测；如果压力依旧异常，进入步骤4。

步骤3、打开前轮常开电磁阀，如果压力依旧正常，说明是后轮的制动轮缸出现故障；如果压力异常，说明前轮的制动轮缸出现故障，自检结束。

步骤4、关闭冗余隔离电磁阀，检测制动回路的液压信号，如果液压恢复正常说明是隔离电磁阀出现故障，自检完毕；如果液压依旧异常，进入步骤5。

步骤5、关闭主缸常开电磁阀，打开常闭吸液电磁阀，启动备份电机，驱动柱塞泵将液体注入制动回路，检测制动系统的液压，如果压力正常，说明制动主缸发生了泄漏，自检结束；如果压力依旧异常，那么说明制动系统彻底失效，无法正常工作。

本实用新型具有以下技术效果/优势：

1、相比较其他的电动机械助力制动系统，本主动建压机构结构更加简单，进一步降低了制造生产成本，同时也保证了制动的精度和响应速度；

2、在前后车轮的制动回路上分别安装了一个前轮常开电磁阀和后轮常开电磁阀，来保证当前车轮或者后车轮有一个出现制动轮缸泄漏时，另一个仍然可以正常制动来保证车辆的安全，以满足无人驾驶车辆对于制动系统可靠性的严苛要求；

3、在主制动回路上隔离电磁阀和储液罐之间串联了一个冗余隔离电磁阀，当隔离电磁阀出现失效的时候，冗余隔离电磁阀可以闭合来保证正常的建压，从而提高制动系统的安全性。

4、在主制动回路基础上并联了一个冗余制动回路来进行紧急制动，当主动增压电机出现失效的时候，冗余制动回路工作来保证正常建压，从而进一步提高制动系统的安全性。

5、本系统能够实现主动建压以及冗余制动的功能，来保证制动系统可以平稳有效的工作，即使出现失效，也可以及时地启动冗余制动系统来接管制动任务，保证制动的可靠性。

6、当主制动系统工作检测到制动压力异常的时候，通过冗余制动系统完成紧急制动使车辆静止后，能够实现系统自检。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具备自检冗余功能的线控制动系统，其特征在于，包括：

主动建压组件，包括ECU、主动建压电机、以及主动增压主缸，所述主动增压主缸具有第一进出油孔和第二进出油孔，

主制动回路，包括第一管路、储液罐、冗余隔离电磁阀、隔离电磁阀、前轮常开电磁阀、后轮常开电磁阀、以及压力传感器，

冗余制动回路，包括第二管路、常闭吸液电磁阀、一个或多个柱塞泵、以及用于驱动柱塞泵的备份电机，

所述第一管路的第一端与储液罐相连，其第二端分别与第一制动管路和第二制动管路相连，所述第一管路上自其第一端依次串接所述冗余隔离电磁阀和隔离电磁阀，

所述第二管路的第一端与储液罐相连，其第二端连接至第一管路上且连接位置位于冗余隔离电磁阀和隔离电磁阀二者之间，

所述主制动回路还包括第三管路，所述第三管路的第一端与第一进出油孔相连，其第二端与第一管路的第二端相连，所述第三管路上设有主缸常开电磁阀。

2.根据权利要求1所述的具备自检冗余功能的线控制动系统，其特征在于，所述主制动回路还包括第四油路，所述第四油路的第一端与第二进出油孔相连，其第二端与储液罐相连，所述第四油路上设置有单向阀和过滤器。

3.根据权利要求1所述的具备自检冗余功能的线控制动系统，其特征在于，所述主制动回路还包括与隔离电磁阀并联的第一单向阀、以及与冗余隔离电磁阀并联的第二单向阀。

4.根据权利要求1所述的具备自检冗余功能的线控制动系统，其特征在于，所述主动增压主缸的建压腔体中设置有回复弹簧。

5.根据权利要求1所述的具备自检冗余功能的线控制动系统，其特征在于，所述主动建压组件还包括减速增扭机构和运动转换机构。

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