CN216734232U - 一种无人车紧急制动系统和无人车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种无人车紧急制动系统，包括：动力电池；超级电容；充放电控制器，所述充放电控制器设置于所述动力电池的电源接口与超级电容的电源接口之间；制动控制系统，所述制动控制系统的电源接口与所述动力电池的电源接口以及所述超级电容的电源接口相连；制动机械系统，所述制动机械系统的控制端与所述制动控制系统的制动信号输出端相连，相较于现有技术中的无人车紧急制动系统而言，本方案提供的无人车紧急制动系统成本低、使用寿命长。

Description

一种无人车紧急制动系统和无人车

技术领域

本实用新型涉及车辆控制技术领域，具体涉及一种无人车紧急制动系统和无人车。

背景技术

现有技术中，无人驾驶汽车的制动系统均为线控系统，如果制动的线控系统故障后失效，无人驾驶汽车可能发生危险，为避免这种情况，需要在无人驾驶汽车内增加冗余的紧急制动系统。

现有的无人车紧急制动系统多采用冗余电源作为紧急制动时的能量来源，冗余电源多采用铅酸电池或锂电池。

由于冗余电源多为铅酸电池或锂电池，利用动力电池系统为其充电时，需要额外的功率变换设备为其充电，系统的体积较大，成本较高。

使用电池作为冗余电源时，由于冗余电源长期处于高电压状态，使用寿命、循环寿命有限。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种成本较低、使用寿命较长的无人车紧急制动系统和无人车。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

一种无人车紧急制动系统，包括：

动力电池；

超级电容；

充放电控制器，所述超级电容通过所述充放电控制器与所述动力电池相连，所述充放电控制器用于通过所述超级电容与所述动力电池之间的电压差，实现所述超级电容的充放电控制；

制动控制系统，所述制动控制系统的电源接口分别与所述动力电池的电源接口以及所述超级电容的电源接口相连；

制动机械系统，所述制动机械系统的控制端与所述制动控制系统的制动信号输出端相连。

可选的，上述无人车紧急制动系统中，还包括电容充电线和电容放电线；

所述充放电控制器的输入端通过电容充电线与高压电源母线的第一端以及电池电源线的第一端相连；

所述高压电源母线的第二端与所述制动控制系统的电源接口相连；

所述电池电源线的第二端与所述动力电池的电源接口相连；

所述超级电容的充电接口通过电容电源线与所述充放电控制器的输出端相连；

所述电容放电线的第一端与所述电容电源线相连，所述电容放电线的第二端与所述高压电容母线相连。

可选的，上述无人车紧急制动系统中，所述充放电控制器包括：

主控电路和预充电装置；

所述主控电路的控制信号输入端与整车控制器相连；

所述预充电装置的输入端作为所述充放电控制器的输入端与所述电容充电线相连，所述预充电装置的输出端作为所述充放电控制器的输出端与所述电容电源线相连；

所述主控电路的控制信号输出端与所述预充电装置的信号输入端相连，用于依据所述整车控制器下发的控制指令控制所述预充电装置的工作状态。

可选的，上述无人车紧急制动系统中，所述充放电控制器包括：

主控电路和电压检测装置；

所述电压检测装置的信号输入端与所述电容充电线相连，用于检测所述电容充电线上的电压；

所述主控电路通过CAN模块与整车控制器相连，用于：

当所述电容充电线上的电压值超出预设电压范围时，向整车控制器输出第一触发信号，所述整车控制器在获取到所述第一触发信号时，向所述制动控制系统下发制动指令；

和/或

当所述CAN模块检测到所述整车控制器存在异常情况时，所述主控电路直接控制所述制动控制系统紧急制动。

可选的，上述无人车紧急制动系统中，所述充放电控制器包括：

主控电路、预充电装置和电压检测装置；

所述主控电路的控制信号输入端与整车控制器相连；

所述预充电装置的输入端作为所述充放电控制器的输入端与所述电容充电线相连，所述预充电装置的输出端作为所述充放电控制器的输出端与所述电容电源线相连；

所述电压检测装置的信号输入端与所述电容充电线相连，用于检测所述电容充电线上的电压；

所述主控电路通过CAN模块与整车控制器相连，用于：

依据所述整车控制器的下发的控制指令控制所述预充电装置的工作状态；

和/或

当所述电容充电线上的电压值超出预设电压范围时，向整车控制器输出第一触发信号，所述整车控制器在获取到所述第一触发信号时，向所述制动控制系统下发制动指令；

和/或

当所述CAN模块检测到所述整车控制器存在异常情况时，所述主控电路直接控制所述制动控制系统紧急制动。

可选的，上述无人车紧急制动系统中，还包括：

设置在所述电容充电线上的单向电路；

设置在所述电容放电线上的单向电路。

可选的，上述无人车紧急制动系统中，所述单向电路为二极管。

可选的，上述无人车紧急制动系统中，所述超级电容为包括至少两个相互串联或并联的子电容。

可选的，上述无人车紧急制动系统中，还包括：

温度传感器，用于检测并向整车控制器上传超级电容的温度信号。

一种无人车，应用于上述任意一项所述的无人车紧急制动系统。

基于上述技术方案，本实用新型实施例提供的上述方案，采用所述超级电容作为所述无人车紧急制动系统的动力源，此时所述超级电容有电能输出。相较于现有技术而言，本方案由于采用超级电容作为储能元件，由于超级电容器具有快速充放电的特性，因此可以直接利用动力电池系统通过一个简单的预充电电路来为超级电容器充电，不需要额外的功率变换设备为超级电容充电，充放控制器结构简单，成本较低，并且，由于超级电容的特性，本方案相较于现有技术中使用铅酸电池或锂电池的方案而言，冗余电源寿命有很大提升。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种无人车紧急制动系统的结构示意图；

图2为本申请实施例公开的一种无人车紧急制动系统的结构示意图；

图3为申请实施例公开的无人车紧急制动系统中充放电控制器的结构示意图；

图4为现有技术中制动控制系统及制动机械系统的示意框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

针对于现有技术中，无人车紧急制动系统体积大、成本高、使用寿命低的问题，本申请公开了一种无人车紧急制动系统，包括：

参见图1，所述无人车紧急制动系统可以包括动力电池100、超级电容200、充放电控制器300、制动控制系统400以及制动机械系统500；

所述动力电池100作为所述紧急制动系统的常规电源来使用，所述超级电容200作为所述紧急制动系统的备用电源，即，在正常工况下，所述动力电池100作为所述紧急制动系统的电源设备，当动力电池100输出异常时，由所述超级电容200作为所述紧急制动系统电源。上述方案中，所述动力电池100的输出是否异常，由现有的无人车系统中的整车控制器即可检测得到。

上述方案中，所述充放电控制器300设置于所述动力电池的电源接口与超级电容200的电源接口之间，即所述超级电容200通过所述充放电控制器300与所述动力电池相连，在本方案中所述充放电控制器300用于通过检测超级电容200与所述动力电池100之间的电压差，来实现所述超级电容的充放电控制，例如，当检测到所述超级电容200的电压值低于所述动力电池100的电压值时，控制所述动力电池100向所述超级电容充电，在本方案中，所述超级电容200可以由一块电容构成，也可由多块子电容相互串联或并联构成，用户可以依据需求调节串联或并联的子电容的数量；

所述制动控制系统400的电源接口分别与所述动力电池的电源接口以及所述超级电容200的电源接口相连；

所述制动机械系统500的控制端与所述制动控制系统400的制动信号输出端相连，所述制动机械系统500在获取到所述制动控制系统400下发的制动信号后，执行制动操作。

在本方案中，所述充放电控制器300主要用于实现对所述超级电容200的充放电状态进行控制，其结构可以依据用户需求自行控制，通过向所述充放电控制器300中加载预设的充放电逻辑电路，即可实现所述超级电容200的充放电状态的自动控制，其具体结构可以依据用户需求自行设计。

上述方案中，通过所述充放电控制器300，实现了对所述超级电容200的充电控制，当所述动力电池100输出正常时，采用所述动力电池100作为所述无人车紧急制动系统的动力源，此时，所述超级电容200无电能输出，当所述动力电池100输出异常时，采用所述超级电容200作为所述无人车紧急制动系统的动力源，此时所述超级电容200有电能输出。相较于现有技术而言，本方案由于采用超级电容200作为储能元件，由于超级电容200具有快速充放电的特性，因此可以直接利用动力电池100系统通过一个简单的预充电电路来为超级电容200充电，不需要额外的功率变换设备为超级电容200充电，充放控制器结构简单，成本较低，并且，由于超级电容200的特性，本方案相较于现有技术中使用铅酸电池或锂电池的方案而言，冗余电源寿命有很大提升。

进一步的，本申请上述实施例公开的技术方案中，所述动力电池100、超级电容200、充放电控制器300以及所述制动控制系统400之间可以通过电源线相连，该电源线可以包括电容充电线L2和电容放电线L4，例如，所述充放电控制器300的输入端通过电容充电线L2与高压电源母线L1的第一端以及电池电源线L5的第一端相连；所述高压电源母线L1的第二端与所述制动控制系统400的电源接口相连；所述电池电源线L5的第二端与所述动力电池100的电源接口相连；所述超级电容200的充电接口通过电容电源线L3与所述充放电控制器300的输出端相连；

上述方案中，所述超级电容200可以通过所述充放电控制器300为所述制动控制系统400放电，也可以直接为所述制动控制系统400进行放电，例如，参见图1，以直接放电而言，在所述电容电源线L3和所述高压电源母线L1之间通过电容放电线L4相连，所述超级电容在放电时，直接将电能依次通过电容电源线L3、电容放电线L4以及高压电源母线L1后到达所述制动控制系统400。当所述超级电容200需要充电时，所述充放电控制器300通过控制内部电路的导通状态控制超级电容200进入充电状态，所述动力电池100的输出电能通过所述电容充电线L2、充放电控制器300以及所述电容电源线L3流入所述超级电容200，为所述超级电容200进行充电，当所述动力电池100输出异常变低时，超级电容两端电压大于高压电源母线L1上的电压，因此超级电容200需要放电，所述超级电容200进入放电状态，此时，所述超级电容200的输出电能通过所述电容电源线L3、电容放电线L4流至所述高压电源母线L1。

当通过充放电控制器300为所述制动控制系统400放电时，参见图2，所述充放电控制器300具有三个接口，分别为输入接口、输出接口和电容放电接口，此时，所述充放电控制器300的电容放电接口通过电容放电线L4与所述高压电源母线L1相连，所述充放电控制器300内部具有电容充电回路和电容放电回路，所述电容充电回路设置于充放电控制器300的输入接口和输出接口之间，所述电容放电回路设置于充放电控制器300的电容放电接口和输出接口之间，当需要对所述超级电容进行充电时，所述电容充电回路导通，动力电池输出的电能经由所述高压电源母线L1、电容充电线L2、电容充电回路、电容电源线L3后到达所述超级电容；当所述动力电池100输出异常，所述超级电容需要放电时，控制所述电容放电回路导通，超级电容输出的电能经由所述电容电源线L3、电容充电回路、电容放电线L4、高压电源母线L1后到达所述制动控制系统。

在本申请实施例公开的技术方案中，所述充放电控制器300的结构可以依据用户需求自行控制，只要保证该控制器能够实现所述超级电容200的充放电控制即可，例如，参见图3，所述充放电控制器300可以包括：主控电路310和预充电装置320构成，所述主控电路310的控制信号输入端通过CAN模块与整车控制器相连；所述预充电装置320的输入端作为所述充放电控制器300的输入端与所述电容充电线L2相连，所述预充电装置320的输出端作为所述充放电控制器300的输出端与所述电容电源线L3相连；所述主控电路310的控制信号输出端与所述预充电装置320的信号输入端相连，用于依据所述整车控制器的下发的控制指令控制所述预充电装置320的工作状态，例如，所述整车控制器实时对所述动力电池100的输出电压以及所述超级电容200的电压值进行检测，当检测到所述动力电池100的输出电压大于所述超级电容200的当前电压时，控制所述预充电装置320中的通路闭合，以使得所述动力电池100为所述超级电容200充电。

在本申请实施例公开的技术方案中，主控电路310可以通过CAN通讯线与整车控制器进行信息交互，获取整车其他系统的状态，并以此为依据确认当前时刻是否允许对超级电容器进行充电。当需要对所述超级电容进行充电时，如系统自检正常，则所述主控电路310会通过预充电装置320对超级电容器进行充电。预充完成后，主控电路310会通过预充电装置320断开超级电容器与动力电池的之间的电气连接。

在本申请另一实施例公开的技术方案中，参见图3，所述充放电控制器300也可以包括：主控电路310和电压检测装置330构成，在本方案中，所述电压检测装置330的信号输入端与所述电容充电线L2相连，用于检测所述电容充电线L2上的电压；所述主控电路310的控制信号输入端与整车控制器相连，所述主控电路310获取所述电压检测装置330采集到的所述电容充电线L2上的电压值，当所述电容充电线L2上的电压值超出预设电压范围时，表明动力电池故障，向整车控制器输出第一触发信号，所述整车控制器在获取到所述第一触发信号时，向所述制动控制系统下发制动指令。所述主控电路也可以用于：当所述CAN模块检测到所述整车控制器存在异常情况时，所述主控电路直接控制所述制动控制系统紧急制动。

在本申请另一实施例公开的技术方案中，参见图3，所述充放电控制器300可以同时包括主控电路310、预充电装置320和电压检测装置330；

所述主控电路310通过CAN模块与整车控制器相连；

所述预充电装置320的输入端作为所述充放电控制器300的输入端与所述电容充电线L2相连，所述预充电装置320的输出端作为所述充放电控制器300的输出端与所述电容电源线L3相连；

所述电压检测装置330的信号输入端与所述电容充电线L2相连，用于检测所述电容充电线L2上的电压；

所述主控电路310的控制信号输入端与整车控制器相连，用于依据所述整车控制器的下发的控制指令控制所述预充电装置的工作状态，还可以用于：当所述电容充电线L2上的电压值超出预设电压范围时，向整车控制器输出第一触发信号，所述整车控制器在获取到所述第一触发信号时，向所述制动控制系统下发制动指令。在本实施例中，所述主控电路还可以用于当所述CAN模块检测到所述整车控制器存在异常情况时，所述主控电路直接控制所述制动控制系统紧急制动。在本实施例中，所述主控电路还可以用于当所述CAN模块检测到所述整车控制器存在异常情况时，所述主控电路直接控制所述制动控制系统紧急制动。

在上述方案中，所述主控电路310通过其控制信号输入端与整车控制器相连，所述整车控制器用于实现整车控制，具体的，所述主控电路310可以通过CAN通讯线与整车控制器进行信息交互，获取整车控制器发出的控制指令，以此为依据确认是否允许对超级电容200进行充电，当需要对超级电容200进行充电时，切换自身状态，对所述超级电容200进行充电；

如果所述超级电容通过所述充放电控制器放电时，所述电压检测装置320的信号输入端与所述电容充电线L2相连，其输出端与所述主控电路310相连，用于通过所述电容充电线L2检测高压电源母线L1的电压状态，进而所述主控电路310通过所述高压电源母线L1的电压状态判断所述动力电池的输出是否异常，当检测到所述动力电池的输出异常时，控制内部电容放电支路导通从而控制所述超级电容放电，所述放电支路可以为仅由一个携带有二极管的连接线构成。

在本方案中，为了电流反灌，所述电容充电线上可以设置一个二极管D1,进一步的，在上述方案中，如图2所示，如果所述超级电容通过所述充放电控制器放电时，此时所述充放电控制器可以起到防止电流反灌的作用，而当所述超级电容直接向高压电源母线L1放电时，为了防止电流反灌，在本申请上述实施例公开的技术方案中，电容放电电线上还可以设置有单向电路，所述单向电路可以仅由二极管构成，即，上述方案还包括设置在所述电容放电线上的二极管D2，该二极管D2的阳极面向所述超级电容、阴极面向所述制动控制系统400，在直接放电时，由于电容放电线L4上设置有一个二极管D2，正常工作时，该二极管会有一部分分压，导致超级电容的电压会比高压电源母线L1低0.7V(是由串在电容放电线L4上的二极管导致的，此时二极管处于截止状态)，所以动力电池正常工作时，超级电容不会放电。动力电池异常时，高压电源母线L1上的电压会降低，当低于预设值(所述预设值的大小为超级电容电压减去0.7V)时，上述二极管就会进入导通状态，超级电容开始放电。

在本方案中，所述制动控制系统400以及制动机械系统500的结构可以依据用户需求自行选择，例如，其结构可以为图4所示的现有技术结构，所述制动机械系统500由制动电机控制器、制动电机、涡轮蜗杆、液压分泵及管路、制动卡钳、油压传感器等构成，本申请并不涉及到对所述制动机械系统500的改进。

在本申请另一实施例公开的技术方案中，为了防止超级电容因温度过高而被烧毁，上述装置中还可以包括一个温度传感器，所述温度传感器通过接触式或非接触式的方式检测所述超级电容的温度信号，将检测到的温度信号上传至无人车的整车控制器，以使得所述整车控制器执行预设的动作，例如停车、控制报警设备输出警示信号灯等。

对应于上述制动系统，本申请还公开了一种应用有上述制动系统的无人车，该无人车可以应用有本申请上述任意一项实施例提供的无人车紧急制动系统。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种无人车紧急制动系统，其特征在于，包括：

动力电池；

超级电容；

充放电控制器，所述超级电容通过所述充放电控制器与所述动力电池相连，所述充放电控制器用于通过所述超级电容与所述动力电池之间的电压差，实现所述超级电容的充放电控制；

制动控制系统，所述制动控制系统的电源接口分别与所述动力电池的电源接口以及所述超级电容的电源接口相连；

制动机械系统，所述制动机械系统的控制端与所述制动控制系统的制动信号输出端相连。

2.根据权利要求1所述的无人车紧急制动系统，其特征在于，还包括电容充电线和电容放电线；

所述充放电控制器的输入端通过电容充电线与高压电源母线的第一端以及电池电源线的第一端相连；

所述高压电源母线的第二端与所述制动控制系统的电源接口相连；

所述电池电源线的第二端与所述动力电池的电源接口相连；

所述超级电容的充电接口通过电容电源线与所述充放电控制器的输出端相连；

所述电容放电线的第一端与所述电容电源线相连，所述电容放电线的第二端与所述高压电源母线相连。

3.根据权利要求2所述的无人车紧急制动系统，其特征在于，所述充放电控制器包括：

主控电路和预充电装置；

所述主控电路的控制信号输入端与整车控制器相连；

所述预充电装置的输入端作为所述充放电控制器的输入端与所述电容充电线相连，所述预充电装置的输出端作为所述充放电控制器的输出端与所述电容电源线相连；

所述主控电路的控制信号输出端与所述预充电装置的信号输入端相连，用于依据所述整车控制器下发的控制指令控制所述预充电装置的工作状态。

4.根据权利要求2所述的无人车紧急制动系统，其特征在于，还包括：

设置在所述电容充电线上的单向电路；

设置在所述电容放电线上的单向电路。

5.根据权利要求4所述的无人车紧急制动系统，其特征在于，所述单向电路为二极管。

6.根据权利要求1所述的无人车紧急制动系统，其特征在于，所述超级电容为包括至少两个相互串联或并联的子电容。

7.根据权利要求1所述的无人车紧急制动系统，其特征在于，还包括：

温度传感器，用于检测并向整车控制器上传超级电容的温度信号。

8.一种无人车，其特征在于，应用有权利要求1-7任意一项所述的无人车紧急制动系统。

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