CN214295905U - 一种具备自检冗余功能的集成式线控制动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具备自检冗余功能的集成式线控制动系统，包括：主建压组件，其包括活塞建压机构、第一主压力油路、第一冗余压力油路、第一建压电磁阀、以及第一隔离电磁阀；冗余建压组件，其包括第一供油支路和与之并联第一隔离支路、第一柱塞泵、以及第一冗余隔离电磁阀，第一冗余支路和第一隔离支路二者交汇至第一冗余压力油路；轮缸调压组件，其包括由第一主压力油路分支形成的至少两条轮缸压力油路、与各轮缸压力油路并联的轮缸减压油路、轮缸隔离电磁阀、以及轮缸减压电磁阀，其中，主建压组件还包括主压力传感器，轮缸调压组件还包括第一轮缸压力传感器。本系统架构能够实现主动建压功能、冗余建压功能和自检功能等。

Description

一种具备自检冗余功能的集成式线控制动系统

技术领域

本实用新型涉及线控制动系统，尤其涉及一种具备自检冗余功能的集成式线控制动系统。

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。

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。

目前在新能源汽车和智能汽车上使用最广泛的集成式线控制动系统主要是博世公司推出的IPB系统。

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)IPB结构复杂，制造成本高，其自身组件中包含踏板模拟器，适用于乘用车安装使用。但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，这些车辆是无人驾驶车辆，不需要踏板模拟器。

2)IPB仅是一套线控制动系统，无人驾驶情况下，IPB电机失效则车辆丧失制动能力，无法满足无人驾驶场景下冗余线控制动的需求。

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集成式线控制动系统，以满足无人驾驶场景下冗余线控制动的需求。

为此，本实用新型提供了一种具备自检冗余功能的集成式线控制动系统，包括储液罐、主建压组件、冗余建压组件、以及轮缸调压组件，所述主建压组件包括：活塞建压机构、由所述活塞建压机构供油的第一主压力油路、与第一主压力油路并联的第一冗余压力油路、在第一主压力油路上设置的第一建压电磁阀、以及在第一冗余压力油路上设置的第一隔离电磁阀，所述冗余建压组件包括：第一供油支路和与之并联第一隔离支路、在第一供油支路上设置的第一柱塞泵、以及在第一隔离支路上设置的第一冗余隔离电磁阀，所述第一冗余支路和第一隔离支路二者交汇至所述第一冗余压力油路，所述轮缸调压组件包括：由第一主压力油路分支形成的至少两条轮缸压力油路、与各轮缸压力油路并联的轮缸减压油路、在各轮缸压力油路上设置的轮缸隔离电磁阀、以及在各轮缸减压油路上设置的轮缸减压电磁阀，其中，所述主建压组件还包括用于检测活塞建压机构的供油压力的主压力传感器，所述轮缸调压组件还包括用于检测第一主压力油路的油压的第一轮缸压力传感器。

进一步地，上述主建压组件还包括：由所述活塞建压机构供油的第二主压力油路、与第二主压力油路并联的第二冗余压力油路、在第二主压力油路上设置的第二建压电磁阀、以及在第二冗余压力油路上设置的第二隔离电磁阀，所述冗余建压组件还包括：第二供油支路和与之并联第二隔离支路、在第二供油支路上设置的第二柱塞泵、以及在第二隔离支路上设置的第二冗余隔离电磁阀，所述第二供油支路和第二隔离支路二者交汇至第二冗余压力油路，所述轮缸调压组件还包括：由第二主压力油路分支形成的至少两个轮缸压力油路、与该轮缸压力油路并联的轮缸减压油路、在该轮缸压力油路上设置的轮缸隔离电磁阀、以及在该轮缸减压油路上设置的轮缸减压电磁阀，其中，所述轮缸调压组件还包括用于检测所述第二主压力油路的油压的第二轮缸压力传感器。

进一步地，上述第一柱塞泵和第二柱塞泵共用动力源，所述动力源包括冗余建压电机和凸轮。

进一步地，上述主动建压机构包括主建压电机、减速增扭机构、滚珠丝杠、以及制动主缸，其中，所述丝杠用于驱动制动主缸的活塞移动。

进一步地，上述集成式线控制动系统还包括与各轮缸隔离电磁阀并联的单向阀，用于在主建压组件快速减压时轮缸制动压力通过所述单向阀快速降低。

本集成式线控制动系统包括主建压组件、冗余建压组件、以及轮缸调压组件、储液罐，该架构能够实现主动建压功能、冗余建压功能和自检功能。

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为根据本实用新型的集成线控制动系统的架构图；

图2为根据本实用新型的集成线控制动系统的工作流程图；

图3为图1所示的系统中当主建压组件失效后冗余建压组件进行紧急制动的流程图；

图4为图1所示的系统中车辆停止后运行的自检程序流程图；

图5为图1所示的系统中自检程序完成后的补救程序流程图；以及

图6为图4所示自检流程中的轮缸泄露识别流程图。

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。

图1至图6示出了根据本实用新型的一些实施例。下面以四个制动轮缸的制动控制为例进行说明。

如图1所示，本集成式线控制动系统包括主建压组件10、冗余建压组件20、以及轮缸调压组件30、储液罐50。

主建压组件10包括活塞建压机构11、由所述活塞建压机构供油的第一主压力油路12、与第一主压力油路12并联的第一冗余压力油路13、在第一主压力油路12上设置的第一建压电磁阀14、以及在第一冗余压力油路13上设置的第一隔离电磁阀15。

主建压组件10还包括由所述活塞建压机构供油的第二主压力油路16、与第二主压力油路16并联的第二冗余压力油路17、在第二主压力油路16上设置的第二建压电磁阀18、以及在第二冗余压力油路17上设置的第二隔离电磁阀19。

其中，第一主压力油路12和第二主压力油路16均有制动主缸104的出液口相连。主建压组件10还包括与制动主缸104的出液口相连以检测供油压力的主压力传感器101。

活塞建压机构11包括主建压电机101、减速增扭机构102(例如行星齿轮减速器)、滚珠丝杠机构103、制动主缸104，其中，主建压电机11动作时，带动丝杠移动，以驱动制动主缸104内的活塞左右移动。

制动主缸104与补液油路105连通，该补液油路105上设有补液单向阀106和进液滤网107。

冗余建压组件20包括第一供油支路21和与之并联第一隔离支路22、在第一供油支路21上设置的第一柱塞泵23、以及在第一隔离支路22上设置的第一冗余隔离电磁阀24，所述第一供油支路21和第一隔离支路22二者的一端与储液罐50连通，另一端交汇至第一冗余压力油路13。

冗余建压组件20还包括第二供油支路25和与之并联第二隔离支路26、在第二供油支路25上设置的第二柱塞泵27、以及在第二隔离支路26上设置的第二冗余隔离电磁阀28，所述第二供油支路25和第二隔离支路26二者的一端与储液罐50连通，另一端交汇至第二冗余压力油路17连通。

轮缸调压组件30包括由第一主压力油路12分支形成的两条轮缸压力油路31、与每条轮缸压力油路31并联的轮缸减压油路32、在每条轮缸压力油路31上设置的轮缸隔离电磁阀33、以及在每条轮缸减压油路32上设置的轮缸减压电磁阀34。

轮缸调压组件30还包括由第二主压力油路16分支形成的两条轮缸压力油路35、与每条轮缸压力油路35并联的轮缸减压油路36、在每条轮缸压力油路35上设置的轮缸隔离电磁阀37、以及在每条轮缸减压油路36上设置的轮缸减压电磁阀38。

所有轮缸减压油路31、35交汇并与储液罐50连通。每个轮缸压力油路31和35负责一个制动轮缸40的制动控制。

轮缸调压组件30还包括与各轮缸隔离电磁阀33、38并联的单向阀39，用于在主建压组件快速减压时轮缸制动压力能够通过单向阀快速降低。

轮缸调压组件30还包括用于检测第一主压力油路12的油压的第一轮缸压力传感器301和用于检测所述第二主压力油路16的油压的第二轮缸压力传感器302。

第一柱塞泵23和第二柱塞泵27共用动力源，其由冗余建压电机201和由此驱动的凸轮202构成。当冗余建压电机动作时由凸轮同时驱动第一柱塞泵和第二柱塞泵进行泵油。

在本实用新型中，活塞建压机构用于推动制动主缸活塞运动，再通过打开建压电磁阀，关闭隔离电磁阀来实现车轮制动压力的建立。在此基础上增加一个冗余隔离电磁阀来与隔离电磁阀串联，从而保证当隔离电磁阀出现故障无法闭合时，冗余隔离电磁阀闭合来保证正常制动。

在本实用新型中，主制动回路加入了一个带有冗余建压电机、凸轮、柱塞泵的冗余建压组件，这样当行驶过程中主建压组件突然出现故障时，冗余建压组件可以通过冗余建压电机转动凸轮驱动柱塞泵将液体泵入制动管路从而实现紧急制动。

在本实用新型中，四个车轮制动管路分别安装了轮隔离电磁阀，这样当某一制动轮缸出现问题发生泄漏时，关闭相应车轮的轮隔离电磁阀，从而保证剩余能够工作的车轮仍然可以正常制动。

在本实用新型中，四个车轮制动管路分别安装了轮减压电磁阀，这样当某一制动轮缸需要快速减压时，关闭相应车轮的轮隔离电磁阀并打开相应的轮减压电磁阀，从而保证该车轮制动压力可以快速降低。

在本实用新型中，四个车轮制动管路上分别安装了单向阀，这样当主建压组件快速减压时，即使轮隔离电磁阀关闭，轮缸制动压力仍然可以通过单向阀快速降低。

本集成式线控制动系统的架构能够实现主动建压功能、冗余建压功能、以及自检功能。

如图2所示，当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建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，之后通过滚珠丝杠转化为推动制动主缸中活塞运动的推力。将活塞推过了进液口后，并打开建压电磁阀并同时关闭隔离电磁阀，这样实现压缩制动液从而实现建立制动压力。

然后判断主压力传感器检测到此时的制动回路中的液压是否正常，若正常则完成建压指令，否则启用冗余建压。

结合参照图3，冗余建压的实现过程如下：主动建压制动过程中，如果主压力传感器检测到此时的制动回路中的液压异常偏低，则判断出主制动系统出现故障，则系统紧急关闭主建压电机、关闭建压电磁阀，同时打开隔离电磁阀，关闭冗余隔离电磁阀，并启动冗余建压电机通过凸轮驱动柱塞泵，将制动液压入制动轮缸，从而完成紧急建压，实现故障下的紧急制动。

车辆在冗余建压模式下紧急制动至车辆停止(静止)后进行自检程序。

结合参照图4，车辆静止情况下实现自检功能的过程如下：

1)打开建压电磁阀，打开隔离电磁阀，关闭冗余隔离电磁阀，主建压电机推动活塞建立制动压力，如果制动压力恢复正常，说明隔离电磁阀发生泄漏；

2)如果制动压力依旧异常，则关闭轮隔离电磁阀，主建压电机快速回退从补液单向阀快速吸液然后再次推进建立制动压力，如果此时液压恢复正常则说明某一车轮制动轮缸出现问题发生泄漏，然后运行轮泄漏识别功能，识别出具体泄露制动轮缸；

3)如果制动压力仍然异常，则说明主建压组件失效，则关闭建压隔离阀，停止主建压电机工作，启动冗余建压电机，从而转动凸轮驱动柱塞泵将液体泵入制动管路从而实现建压制动；

4)如果轮压力传感器采集到的制动压力仍然异常，则说明整个集成线控制动系统彻底失效，无法进行补救，那么车辆将关闭运行。

自检完成后，把失效信息对内发送给补救程序，对外发送给车辆维修人员，请求及时维修。

结合参照图5，自检程序完成后，可以根据自检程序得出的失效原因，作出相应的补救：

1)如果是隔离电磁阀出现失效，我们使用冗余隔离电磁阀替代工作来保证制动系统正常运作，车辆可以继续运行；

2)如果是某一轮缸发生泄漏，在制动过程中，我们关闭泄露轮缸对应的轮隔离电磁阀，保证其他车轮正常制动。车辆可以继续运行。

3)如果是主建压组件失效，我们使用冗余建压组件替代工作来保证制动系统正常运作，车辆可以继续运行。

结合参照图6，泄露制动轮缸的识别过程如下：从第一个制动轮缸到第四个制动轮缸，依次检查，针对某一制动轮缸，关闭其他的轮缸的轮隔离电磁阀，打开该制动轮缸的轮隔离电磁阀，同时打开建压电磁阀，关闭隔离电磁阀，主建压模块推动活塞建立制动压力，如果主压力传感器采集到的制动压力异常，则说明该制动轮缸发生失效泄漏。

本制动系统具有主动建压的及时、精准以及长时间保压的能力，同时冗余制动系统的设计，使得制动系统的可靠性也得到保证，适合在对于能量回收要求相对较低的新能源智能低速专用车辆制动系统中应用。

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集成式线控制动系统，其特征在于，包括储液罐、主建压组件、冗余建压组件、以及轮缸调压组件，

所述主建压组件包括：活塞建压机构、由所述活塞建压机构供油的第一主压力油路、与第一主压力油路并联的第一冗余压力油路、在第一主压力油路上设置的第一建压电磁阀、以及在第一冗余压力油路上设置的第一隔离电磁阀，

所述冗余建压组件包括：第一供油支路和与之并联第一隔离支路、在第一供油支路上设置的第一柱塞泵、以及在第一隔离支路上设置的第一冗余隔离电磁阀，所述第一供油支路和第一隔离支路二者交汇至所述第一冗余压力油路，

所述轮缸调压组件包括：由第一主压力油路分支形成的至少两条轮缸压力油路、与各轮缸压力油路并联的轮缸减压油路、在各轮缸压力油路上设置的轮缸隔离电磁阀、以及在各轮缸减压油路上设置的轮缸减压电磁阀，

其中，所述主建压组件还包括用于检测活塞建压机构的供油压力的主压力传感器，所述轮缸调压组件还包括用于检测第一主压力油路的油压的第一轮缸压力传感器。

2.根据权利要求1所述的具备自检冗余功能的集成式线控制动系统，其特征在于，

所述主建压组件还包括：由所述活塞建压机构供油的第二主压力油路、与第二主压力油路并联的第二冗余压力油路、在第二主压力油路上设置的第二建压电磁阀、以及在第二冗余压力油路上设置的第二隔离电磁阀，

所述冗余建压组件还包括：第二供油支路和与之并联第二隔离支路、在第二供油支路上设置的第二柱塞泵、以及在第二隔离支路上设置的第二冗余隔离电磁阀，所述第二供油支路和第二隔离支路二者交汇至第二冗余压力油路，

所述轮缸调压组件还包括：由第二主压力油路分支形成的至少两个轮缸压力油路、与该轮缸压力油路并联的轮缸减压油路、在该轮缸压力油路上设置的轮缸隔离电磁阀、以及在该轮缸减压油路上设置的轮缸减压电磁阀，

其中，所述轮缸调压组件还包括用于检测所述第二主压力油路的油压的第二轮缸压力传感器。

3.根据权利要求2所述的具备自检冗余功能的集成式线控制动系统，其特征在于，所述第一柱塞泵和第二柱塞泵共用动力源，所述动力源包括冗余建压电机和凸轮。

4.根据权利要求1所述的具备自检冗余功能的集成式线控制动系统，其特征在于，所述活塞建压机构包括主建压电机、减速增扭机构、滚珠丝杠、以及制动主缸，其中，所述丝杠用于驱动制动主缸的活塞移动。

5.根据权利要求1所述的具备自检冗余功能的集成式线控制动系统，其特征在于，还包括与各轮缸隔离电磁阀并联的单向阀，用于在主建压组件快速减压时轮缸制动压力通过所述单向阀快速降低。

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