一种自动驾驶汽车集成式多冗余电子液压制动系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了于一种自动驾驶汽车集成式多冗余电子液压制动系统及方法，涉及汽车制动技术领域，系统硬件结构包括：制动踏板、踏板感觉模拟器、次级主缸、两个制动主缸、配套传动机构以及电机，两者互为冗余；液压控制单元HCU、电子控制系统ECU、多个压力传感器和电磁阀；控制方法包括：当其中一电机失效时，另一电机立刻接管；当双电机系统失效时，人力成为制动力来源，经过失效备份液压回路，与驱动电机共同作用实现制动；当集成式电子液压制动系统失效时，电子驻车制动器和驱动电机在控制系统作用下进行制动，其中驱动电机制动采取回馈制动叠加反接制动；本发明专利技术采用多冗余制动形式，提高自动驾驶汽车的安全性能。自动驾驶汽车的安全性能。自动驾驶汽车的安全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种自动驾驶汽车集成式多冗余电子液压制动系统及方法


[0001]本专利技术涉及的是汽车制动技术的领域，特别是适用于一种自动驾驶汽车集成式多冗余电子液压制动系统及方法。

技术介绍

[0002]随着汽车技术的发展，汽车正在朝着智能化，电动化的方向发展，而自动驾驶汽车要求制动系统具备冗余备份系统，用来确保制动系统出现失效时，汽车仍能安全行驶。针对自动驾驶汽车冗余方案，对于L2，博世采用ibooster+ESP，ibooster是电控刹车系统用来代替传统的真空助力泵，在ibooster失效时，ESP提供冗余制动的功能；大陆采用MKC1+MK100 HBE(ESC)，液压制动单元发生故障时，ESC(防侧滑装置)就会启动。对于L3+，伯特利公司的线控制动系统(WCBS)采用EHB+双控EPB，EHB失效时，双控EPB控制后轮制动，双控EPB减少了制动液泄露风险，成本低于其他方案；博世IPB+RBU(RBU可以理解为第二个EHB，直接与主缸相连)，冗余单元RBU直接与主缸相连，EHB失效时，依靠主缸的制动液建压，推动主缸活塞。基于以上技术方法，本专利设计多冗余备份的电子液压制动系统，分别从硬件和软件层面来提高自动驾驶汽车的安全性。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了用于一种自动驾驶汽车集成式多冗余电子液压制动系统及方法，采用双电机的形式，进一步保障车辆制动系统的安全性。
[0004]其技术方案如下：
[0005]一种自动驾驶汽车集成式多冗余电子液压制动系统包括液压控制单元HCU、电子控制系统ECU、电子驻车制动系统EPB和人力制动系统，其中，其中，人力制动系统包括制动踏板、制动缸和储液油杯，储液油杯连接制动缸，所述制动缸包括人力制动主缸、第一液压缸和第二液压缸，制动踏板驱动人力制动主缸以产生制动力，第一液压缸和第二液压缸并联连接相同的、互为冗余的第一、第二电机；液压控制单元HCU包括一组连接两个前轮/后轮轮缸的失效备份电磁阀，失效备份电磁阀连接人力制动主缸；HCU还包括两组连接汽车四轮轮缸的控制电磁阀，第一、第二电机分别连接一组控制电磁阀，每一组电磁阀均通过压力传感器连接汽车的四个轮缸，第一、第二电机在电子控制系统ECU的控制下驱动电磁阀开/闭，实现汽车四个轮缸的液压制动；电子驻车制动系统EPB为独立的控制系统，当接收到第一、第二电机均失效的失效信号时，实现紧急制动。
[0006]作为优选，失效备份电磁阀均为常开阀，所述控制电磁阀均为常开阀。
[0007]作为优选，人力制动主缸前腔、后腔的进液口分别连接储液油杯的两路出液口以获得杯内制动液，人力制动主缸前腔、后腔的出液口分别连接第一失效备份电磁阀、第二失效备份电磁阀；储液油杯的出液口还连接第一、第二液压缸的进液口。
[0008]作为优选，第一、第二液压缸的出液口分别连接一组控制汽车四轮的控制电磁阀，同时，第一、第二液压缸的缸内活塞杆通过第一、第二传动机构与第一、第二电机相连，第
一、第二电机在电子控制单元ECU的控制下，将电力转换为作用力通过第一、第二传动机构推动活塞杆，使液压缸内的制动液流经对应的控制电磁阀，流入对应制动轮缸，实现制动控制。
[0009]作为优选，人力制动主缸后腔进液口连接第一失效备份电磁阀，前腔进液口连接第二失效备份电磁阀和踏板感觉模拟电磁阀，踏板感觉模拟电磁阀连接踏板感觉模拟器，以模拟驾驶员的制动意图。
[0010]本专利技术还公开了一种自动驾驶汽车集成式多冗余电子液压制动系统的制动方法，包括以下步骤：
[0011]步骤1，驾驶员踩下制动踏板，获得驾驶员制动意图；
[0012]步骤2，判断制动系统是否处于正常工作状态，若判断为是，则进入步骤3，否则进入步骤4；
[0013]步骤3，制动系统正常工作时，关闭第一、第二失效备份电磁阀，根据踏板行程传感器和制动缸压力，计算得到轮缸的目标压力，电子控制单元ECU基于目标压力实现制动；
[0014]步骤4，判断制动系统的失效状态为单电机失效或双电机失效或集成式电子液压制动系统完全失效；
[0015]若判断为单电机失效，则采用另一电机及液压回路控制轮缸的液压，完成制动；
[0016]若判断为双电机失效，则基于驾驶员的制动意图和当前车辆的车速大小，判断驱动电机制动方式能否满足制动强度，若判断为不能满足时，同时采用人力备份制动和驱动电机制动；
[0017]若判断为双集成式电子液压制动系统完全失效，根据车速大小选择回馈制动、反接制动、电子驻车制动中的一种或者两种。
[0018]作为优选，步骤3中基于目标压力实现制动具体包括增压、减压、保压三种制动模式，
[0019]当进行增压制动时，电子控制单元ECU计算轮缸的目标压力，液压控制单元HCU调节电磁阀动作，使制动缸内的制动液通过电磁阀流入对应的轮缸；
[0020]当进行保压制动时，控制汽车四轮轮缸对应的电磁阀关闭，使制动液在相对密闭的空间内保持一定的压力，同时控制第一、第二电机停止工作；
[0021]当进行减压制动时，电子控制单元ECU计算轮缸的目标压力，液压控制单元HCU调节电磁阀动作，使轮缸内的制动液通过电磁阀回流至对应的制动缸内。
[0022]作为优选，人力备份制动具体为电子控制单元ECU控制踏板感觉模拟电磁阀关闭，控制第一、第二失效备份电磁阀开启，使制动液流入第一、第二失效备份电磁阀并进入制动轮缸，实现车轮制动；驱动电机制动具体为控制驱动电机采取回馈制动和/或反接制动；当电机转速高于回馈制动临界转速，采取回馈制动，当低于回馈制动临界转速，采用反接制动，产生相应的阻力矩作用于车轴，实现车轮制动。
[0023]作为优选，当集成式电子液压制动系统完全失效时，判断车速V与电机的再生转矩所能制动的车速V
d
的大小关系，V＞V
d
时，采用驱动电机制动叠加电子驻车制动；V≤V
d
时，采用驱动电机制动。
[0024]作为优选，V≤V
d
时，判断电机转速是否大于回馈制动临界转速，若判断为是，则采用驱动电机制动中的回馈制动，否则采用驱动电机制动中的反接制动；V＞V
d
时，采用驱动
电机制动叠加电子驻车制动，进一步判断汽车滑移率和轮角加速度是否超过门限值，若判断为是，则电子驻车制动还要根据后轮滑移率和轮角加速度调整电子驻车制动器MGU(motor gear unit，EPB执行器中电机与减速机构的集成部分)内电流，对后轮进行防抱死控制。
[0025]有益效果
[0026]1.本专利技术采用双电机结构，使双电机互为备份，提高系统的容错能力；
[0027]2.本专利技术在现有的集成式电子液压控制系统基础上，减少了失效备份电磁阀数量，减少成本；
[0028]3.本专利技术采用双电机，建压速度快，既可以保证压力响应精度的前提下，降低电机的动态需求。
附图说明
[0029]图1是本专利技术一个实施例的多冗余电子液压制动系统结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动驾驶汽车集成式多冗余电子液压制动系统，其特征在于，包括液压控制单元HCU、电子控制系统ECU、电子驻车制动系统EPB和人力制动系统，其中，人力制动系统包括制动踏板、制动缸和储液油杯，储液油杯连接制动缸，所述制动缸包括人力制动主缸、第一液压缸和第二液压缸，制动踏板驱动人力制动主缸以产生制动力，第一液压缸和第二液压缸并联连接相同的、互为冗余的第一、第二电机；液压控制单元HCU包括一组连接两个前轮/后轮轮缸的失效备份电磁阀，失效备份电磁阀连接人力制动主缸；HCU还包括两组连接汽车四轮轮缸的控制电磁阀，第一、第二电机分别连接一组控制电磁阀，每一组电磁阀均通过压力传感器连接汽车的四个轮缸，第一、第二电机在电子控制系统ECU的控制下驱动电磁阀开/闭，实现汽车四个轮缸的液压制动；电子驻车制动系统EPB为独立的控制系统，当接收到第一、第二电机均失效的失效信号时，实现紧急制动。2.根据权利要求1所述的一种自动驾驶汽车集成式多冗余电子液压制动系统，其特征在于，所述失效备份电磁阀均为常开阀，所述控制电磁阀均为常开阀。3.根据权利要求2所述的一种自动驾驶汽车集成式多冗余电子液压制动系统，其特征在于，人力制动主缸前腔、后腔的进液口分别连接储液油杯的两路出液口以获得杯内制动液，人力制动主缸前腔、后腔的出液口分别连接第一失效备份电磁阀、第二失效备份电磁阀；储液油杯的出液口还连接第一、第二液压缸的进液口。4.根据权利要求3所述的一种自动驾驶汽车集成式多冗余电子液压制动系统，其特征在于，第一、第二液压缸的出液口分别连接一组控制汽车四轮的控制电磁阀，同时，第一、第二液压缸的缸内活塞杆通过第一、第二传动机构与第一、第二电机相连，第一、第二电机在电子控制单元ECU的控制下，将电力转换为作用力通过第一、第二传动机构推动活塞杆，使液压缸内的制动液流经对应的控制电磁阀，流入对应制动轮缸，实现制动控制。5.根据权利要求4所述的一种自动驾驶汽车集成式多冗余电子液压制动系统，其特征在于，人力制动主缸后腔进液口连接第一失效备份电磁阀，前腔进液口连接第二失效备份电磁阀和踏板感觉模拟电磁阀，踏板感觉模拟电磁阀连接踏板感觉模拟器，以模拟驾驶员的制动意图。6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种自动驾驶汽车集成式多冗余电子液压制动系统的制动方法，其特征在于，步骤1，驾驶员踩下制动踏板，获得驾驶员制动意图；步骤2，判断制动系统是否处于正常工作状态，若判断为是，则进入步骤3，否则进入步骤4；步骤3，制动系统正常工作时，关闭第一、第二失效备份电磁阀，根据踏板行程传感器和制动缸压力，计算得到轮缸的目标压力，...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘婷婷，李玉芳，刘峥，王晓晨，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：