一种汽车的分布式制动系统技术方案

本发明专利技术公开了一种汽车的分布式制动系统，由储液罐、制动踏板、人力缸、电磁隔离阀、两位三通阀、踏板力感模拟装置、踏板控制器、制动主控制器、前轮伺服制动缸、后轮边制动器/后轮伺服制动缸、传感器以及制动轮缸组成。本发明专利技术中，前轮伺服制动缸和后轮边制动器/后轮伺服制动缸靠近制动轮缸，减压时间短，制动响应快。伺服制动缸的建压回路中不带有电磁阀，直接使用电机进行制动建压，建压更加直接，调节简单。具有多个执行机构，使得所有车轮的制动力都可以独立控制和调节。各执行结构位于各个车轮的轮边，降低了液压传递的距离，提高建压速度。伺服制动缸的孔位和缸体设计可保证人力备份模式下主缸输液孔不堵塞，避免人力备份失效的情况。况。况。

【技术实现步骤摘要】
一种汽车的分布式制动系统


[0001]本专利技术涉及汽车自动驾驶
，具体涉及一种汽车的分布式制动系统。

技术介绍

[0002]从自动驾驶对于制动系统的要求来看，各个级别的智能驾驶都要求汽车具备自主制动功能，即在驾驶员未操控制动控制装置的情况下对全部或部分车轮实施制动。目前能够实施自主制动的装置主要包括电子液压制动(EHB)、电子机械制动(EMB)、电子稳定控制(ESC)的液压控制单元以及各类电液伺服制动系统等。
[0003]EHB一般采用高压储液罐作为供能装置，其压力由电动液压泵产生，必要时可以实施主动制动。制动时将高压储液罐的制动液导入主缸推动其活塞或直接输送给轮缸，依靠控制装置调节轮缸的制动压力。采用踏板行程模拟器为驾驶员提供制动踏板感觉(即通常所说的“路感”)，且具有人力备份制动的功能。当EHB系统失效时，使用备用的人力液压制动系统。此类制动系统因需要高压储液罐以及额外的备份液压系统，系统结构不是很紧凑。高压储液罐使制动系统能很快建立制动压力，可以缩短制动距离，但在发生碰撞等情况下可能导致高压泄漏威胁乘员安全，存在安全隐患。另外，用于高压储液罐的泵及其驱动电机即使在未制动时也需频繁工作，其使用寿命受到影响。
[0004]EMB的执行机构分散布置在各车轮附近，属于分布式制动系统的一种。分布式制动系统具有很多优点，被认为是下一代制动系统的发展方向。因所有车轮制动力可以独立控制和调节，分布式制动系统具有控制灵活、制动力控制精度高等优点；分布式制动系统的执行机构靠近车轮制动器，因此制动响应快且制动压力动态特性好；与传统的双回路制动系统相比，四轮独立制动的分布式制动系统相当于是一个“四回路”系统，进一步提高了系统的可靠性。EMB系统一般依靠控制装置控制电机带动减速增扭等转换机构，直接将制动器的制动块压靠在制动盘上产生制动力。因不需要制动液和液压管路，EMB系统具有制动器初始压力建立时间短、动态响应快等优点，甚至超过了依靠液压泵输出液压力的EHB。德国大陆特维斯公司、西门子公司和美国德尔福公司等全球各主要汽车零部件公司都相继研制出各自的EMB原型样机。此类制动系统需要复杂的机械转换结构才能产生制动力，虽然响应速度快，但失效防护能力难以获得汽车制造商的信赖。采用EMB后无法继续使用传统的制动器，需要重新开发新式的制动器以及使用高性能的电源，制造成本较高。由于这些原因，EMB迄今未在量产汽车上得到应用。
[0005]虽然装有驱动防滑控制(ASR)和基于差压制动的ESC汽车能够通过它们的液压控制单元(HCU)实施主动制动，但其压力建立时间相对较长，而且因其电磁阀不适宜长时间连续工作，故难以满足智能驾驶汽车的自主制动需要。此类液压控制单元利用柱塞泵实施主动制动，工作时噪声较大是其另一个缺点。
[0006]可实施自主制动的电液伺服制动系统种类很多，如中国专利CN203753122U公开了一种实现智能驾驶的自动液压制动系统，在制动主缸及ESC至HCU之间增加接受制动控制计算机控制的电磁阀组，该电磁阀组加装于原车辆液压制动系统后，满足人工驾驶和无人驾
驶对制动的要求，且人力制动和自主制动两种状态可以切换。但是由于制动管路长，不利于快速建立制动压力、制动响应慢；在自主制动模式下该结构不支持缓慢泄压，电磁阀组无法实现压力跟随控制，因此制动系统的压力调节精度不高、车辆在自主制动时的运动平稳性较差。
[0007]除上述制动系统外，分布式制动系统还包括分布式电液制动系统。中国专利申请CN102700538A公开了一种汽车分布式电子液压制动系统，在其结构中设置了四组分布式电磁阀以及踏板行程模拟器，具有失效人力备份制动功能和制动模式重构功能。当系统所有车轮制动执行机构都不能提供制动液压的时候，所有电磁阀都保持断电状态，可由驾驶员实施人力备份制动；当系统仅部分车轮制动执行机构失效时，可对制动模式进行重构以实施对全部车轮的制动；系统正常工作时，制动踏板感觉由踏板行程模拟器提供，系统工作于线控模式。该系统的缺点主要包括：因采用了分布式多组电磁阀，结构复杂、成本高；控制器管理相对集中，当控制器失效或时整个系统会直接进入失效备份状态，功能安全不够完善。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种汽车的分布式制动系统。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]一种汽车的分布式制动系统，由储液罐、制动踏板、人力缸、电磁隔离阀、两位三通阀、踏板力感模拟装置、踏板控制器、制动主控制器、前轮伺服制动缸、后轮边制动器、传感器以及制动轮缸组成，所述传感器包括踏板行程传感器、主缸压力传感器、惯性测量单元、轮缸压力传感器、轮速传感器以及力传感器；
[0011]所述制动踏板与人力缸内的活塞连接，所述人力缸与所述储液罐通过液压管路相连通；所述人力缸与电磁隔离阀通过液压管路连接，所述电磁隔离阀分别与所述踏板力感模拟装置通过液压管路连接，所述踏板力感模拟装置以及前轮伺服制动缸与储液罐通过液压管路连接；所述两位三通阀分别与所述人力缸、储液罐以及前轮伺服制动缸通过液压管路连接；两个后轮的轮边分别设有后轮边制动器，两个前轮和两个后轮的轮端分别设有制动轮缸；各个前轮伺服制动缸分别与对应前轮的制动轮缸通过液压管路连接；
[0012]所述踏板行程传感器和主缸压力传感器分别用于检测制动踏板的行程数据以及人力缸的压力数据；惯性测量单元用于监测车辆在各个方向的加速度和角加速度；所述轮缸压力传感器用于测量各个前轮伺服制动缸的压力数据；轮速传感器分别用于测量轮胎的轮速数据；力传感器用于测量两个后轮的后轮边制动器的制动力；各个前轮伺服制动缸的控制器分别与对应前轮的轮缸压力传感器以及轮速传感器通过信号线连接，所述后轮边制动器的控制器分别与对应后轮的轮速传感器以及力传感器通过信号线连接；
[0013]踏板控制器分别与踏板行程传感器、主缸压力传感器、电磁隔离阀、两位三通阀、前轮伺服制动缸的控制器以及后轮边制动器的控制器通过信号线连接，所述制动主控制器分别与前轮伺服制动缸的控制器以及后轮边制动器的控制器通过信号线连接，所述踏板控制器和制动主控制器之间通过一条数据总线连接。
[0014]进一步地,所述后轮边制动器采用电子机械制动器。
[0015]进一步地,前轮伺服制动缸包括电缸壳体、滚珠丝杆、螺帽、带有预紧的回位弹簧、导向销和电机；所述电缸壳体通过活塞形成相互隔离的第一腔体和第二腔体，所述滚珠丝
杆和螺帽设于所述电缸壳体的第一腔体内，所述螺帽和滚珠丝杆相配合，电机和所述滚珠丝杆连接并可驱动滚珠丝杆转动，滚珠丝杆可带动所述螺帽直线移动；回位弹簧设于所述电缸壳体的第二腔体,其两端分别与电缸壳体的活塞和内壁相抵；所述电缸壳体上设有四个供制动液流动的孔；第一个孔与电缸壳体的第二腔体相通，与制动轮缸形成一个制动回路；第二个孔用于安装轮缸压力传感器，供控制器采集回路压力；第三个孔为补液孔，用于与储液罐相连；第四个孔为备份孔，其与电缸壳体的第一腔体连通，通过两位三通阀与人力缸相连；导向销本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车的分布式制动系统，其特征在于，由储液罐、制动踏板、人力缸、电磁隔离阀、两位三通阀、踏板力感模拟装置、踏板控制器、制动主控制器、前轮伺服制动缸、后轮边制动器、传感器以及制动轮缸组成，所述传感器包括踏板行程传感器、主缸压力传感器、惯性测量单元、轮缸压力传感器、轮速传感器以及力传感器；所述制动踏板与人力缸内的活塞连接，所述人力缸与所述储液罐通过液压管路相连通；所述人力缸与电磁隔离阀通过液压管路连接，所述电磁隔离阀分别与所述踏板力感模拟装置通过液压管路连接，所述踏板力感模拟装置以及前轮伺服制动缸与储液罐通过液压管路连接；所述两位三通阀分别与所述人力缸、储液罐以及前轮伺服制动缸通过液压管路连接；两个后轮的轮边分别设有后轮边制动器，两个前轮和两个后轮的轮端分别设有制动轮缸；各个前轮伺服制动缸分别与对应前轮的制动轮缸通过液压管路连接；所述踏板行程传感器和主缸压力传感器分别用于检测制动踏板的行程数据以及人力缸的压力数据；惯性测量单元用于监测车辆在各个方向的加速度和角加速度；所述轮缸压力传感器用于测量各个前轮伺服制动缸的压力数据；轮速传感器分别用于测量轮胎的轮速数据；力传感器用于测量两个后轮的后轮边制动器的制动力；各个前轮伺服制动缸的控制器分别与对应前轮的轮缸压力传感器以及轮速传感器通过信号线连接，所述后轮边制动器的控制器分别与对应后轮的轮速传感器以及力传感器通过信号线连接；踏板控制器分别与踏板行程传感器、主缸压力传感器、电磁隔离阀、两位三通阀、前轮伺服制动缸的控制器以及后轮边制动器的控制器通过信号线连接，所述制动主控制器分别与前轮伺服制动缸的控制器以及后轮边制动器的控制器通过信号线连接，所述踏板控制器和制动主控制器之间通过一条数据总线连接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述后轮边制动器采用电子机械制动器。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，前轮伺服制动缸包括电缸壳体、滚珠丝杆、螺帽、带有预紧的回位弹簧、导向销和电机；所述电缸壳体通过活塞形成相互隔离的第一腔体和第二腔体，所述滚珠丝杆和螺帽设于所述电缸壳体的第一腔体内，所述螺帽和滚珠丝杆相配合，电机和所述滚珠丝杆连接并可驱动滚珠丝杆转动，滚珠丝杆可带动所述螺帽直线移动；回位弹簧设于所述电缸壳体的第二腔体,其两端分别与电缸壳体的活塞和内壁相抵；所述电缸壳体上设有四个供制动液流动的孔；第一个孔与电缸壳体的第二腔体相通，与制动轮缸形成一个制动回路；第二个孔用于安装轮缸压力传感器，供控制器采集回路压力；第三个孔为补液孔，用于与储液罐相连；第四个孔为备份孔，其与电缸壳体的第一腔体连通，通过两位三通阀与人力缸相连；导向销用于限制螺帽在所述电缸壳体的第一腔体内无法转动。4.一种权利要求1
‑
3任一所述系统的工作方法，其特征在于，具体过程为：正常工作时，驾驶员踩下制动踏板，踏板控制器控制电磁隔离阀导通，两位三通阀导通储液罐与前轮伺服制动缸，从而制动踏板与踏板力感模拟装置导通，驾驶员通过踏板力感模拟装置获得踏板力；制动主控制器从踏板控制器获取踏板行程传感器检测得到的行程数据和压力传感器测得的压力数据，并据此识别驾驶员的制动意图，然后将指令通过电信号传输至前轮伺服制动缸的控制器以及后轮边制动器的控制器，控制其各自进行增压动作，从而获得快速均匀的制动力；当踏板控制器失效时，电磁隔离阀关闭，两位三通阀导通人力缸与前轮伺服制动缸，驾
驶员踏板力可传递至前轮伺服制动缸；此时制动主控制器根据前轮伺服制动缸的轮缸压力传感器测得的压力数据获取驾驶员的制动意图；制动主控制器根据驾驶意图控制后轮边制动器进行一定程度的制动力控制，以实现相比全失效下更大的制动力；制动主控制器失效时，系统将无法与汽车的其他控制器进行通讯，但驾驶员意图仍可由踏板控制器获得；此时前轮伺服制动缸的控制器以及后轮边制动器的控制器仍与踏板控制器进行通讯，共同实现制动控制；前轮伺服制动缸的控制器以及后轮边制...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑博文，陈明杰，吴坚，潘光显，符小军，向世水，邓伟文，
申请(专利权)人：南京经纬达汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：