汽车底盘线控技术包括系统为何要有冗余控制?

1.本发明涉及制动系统技术领域,具体为一种高冗余线控底盘制动系统架构及方法。背景技术:2.车辆正沿着电气化、自动化和智能化的趋势迅速发展,因此对涉及车辆安全以及驾驶员驾驶舒适性的制动系统提出了更高的要求,要求制动系统有高动态建压性能、更强的功能拓展能力以满足各类辅助驾驶以及智能驾驶的需求,更高的舒适性、更低的能耗以及更高的安全特性,为满足以上要求电子助力制动系统应运而生。目前中小型商用车也采用液压制动的方式,但由于商用车吨位较大,出油量较高,电子助力制动系统目前仅在乘用车上得到应用。3.现有方案:为满足智能驾驶对制动系统的需求,目前商用车大多采用真空助力器加abs/esc加手刹/电子驻车(epb)的制动架构,真空助力器满足人工驾驶需求,abs/esc主动建压满足智能驾驶的需求,手刹/电子驻车(epb)。4.现有方案1:现有商用车制动系统架构大多为传统真空助力器加abs/esc组合的方案,该方案存在以下缺点;5.1)响应时间慢:由于商用车出油量较大,采用真空助力器和abs/esc建压时间久,制动距离长;6.2)控制精度低:采用abs/esc主动建压本身控制精度较低,再加上商用车出油量较大,建压过程压力波动大,车辆减速过程不平顺;7.3)冗余度低:主动建压仅依靠abs/esc,一旦abs/esc发生故障则整车无法主动建压,辅助驾驶功能失效,车辆运行过程发生故障则有可能造成人员伤亡;8.4)使用寿命较短:由于abs/esc电磁阀使用寿命有限,长期使用其主动建压,导致提前损坏;9.5)主动建压工作噪音大:采用abs/esc主动建压,建压过程噪音较大;;10.6)能量回收能力较弱;此方案通过abs/esc可实现基本的能量回收功能,但无法实现深度制动能量回收;11.现有方案2:采用单套线控制动系统ehb加abs/esc的组合的制动系统构架,该方案存在以下缺点:12.1)控制精度差:由于商用车出油量较大,制动管路长,采用单套线控制动系统ehb建压在高速建压过程会有较大的压力超调现象;13.2)冗余度低:采用单套线控制动系统ehb,一旦发生故障则需要esc或者epb的接入,制动舒适性差且影响esc和epb的使用寿命;14.在专利号为cn110614967a(一种无人驾驶车辆的线控底盘系统)的文献中,通过所设置的底盘车架、悬架系统、电池系统、电控系统、四轮独立驱动系统、域控制器cdm、线控行车制动装置、线控电子驻车装置和线控四轮独立转向装置,使得该结构简单可靠、控制精度高、通过性能好、效率高、维护方便、能够为无人驾驶车辆提供可靠的线控底盘系统,且该新型线控底盘系统可实现不分前后方向的双向行驶;为了在该专利控制精度高、通过性能好、效率高、维护方便的情况下进一步实现深度能量回收,同时响应时间快、控制精度更高、冗余度高和使用寿命高。技术实现要素:15.本发明的目的在于提供一种高冗余线控底盘制动系统架构,包括双电源、双套线控制动系统相互冗余、线控底盘主控制器和液压力作用的四个车轮,所述制动系统架构的制动管路采用x型布置或h型布置,且所述制动管路与电子驻车制动系统互为冗余;16.所述双电源为第一电源和第二电源,所述第一电源用于给各个零部件控制器提供电源,所述第二电源用于给各个零部件控制器提供备用电源,所述双套线控制动系统为第一ehb和第二ehb,且所述第一ehb和第二ehb用于行车制动和主动制动,所述电子驻车制动系统为epb,所述线控底盘主控制器用于下发主动控制指令以及识别各个系统故障。17.可选的,还包括制动踏板传感器,所述制动踏板传感器用于获取驾驶员制动意图,且由两套ehb同时采集。18.可选的,还包括esc,所述esc用于将ehb的建的压力分配给车轮,以及冗余制动功能。19.可选的,还包括车辆驱动电机,所述车轮驱动电机为前桥驱动电机与后桥驱动电机中的一种或多种。20.可选的,还包括epb,所述epb用于驻车制动以及冗余制动。21.可选的,还包括制动卡钳,所述制动卡钳用于为整车提供制动力。22.可选的,所述第一ehb和第二ehb之间设置有踏板信号。23.可选的,还包括前桥和后桥,所述车轮分别安装在前桥与后桥的两端。24.本发明还提供一种高冗余线控底盘制动系统的方法,包括以下步骤:25.a.初始化:完成对车辆上电动作,完成系统初始化;26.b.获取外部信息与智能决策:域控制器接受外部信息与命令,并完成相应的分析计算;27.c.故障检测:对电子驻车制动装置epb进行故障检测,如果没有故障则进入步骤e,如果存在问题,则进行维修d;28.d.维修:ehp制动将车辆开往修理厂维修epb;29.e.对制动装置ehb和epb同时检测,如果没有故障,esc冗余制动同时进入步骤f,如果存在问题,则进行停车;30.f.对线控制动装置ehb进行故障检测,如果存在问题,继续对两套制动装置ehb进行检测,如果没有故障则进入步骤g,如果存在问题,则进行esc故障检测,如果没有故障,则进行esc冗余制动,如果存在问题,则进行epb紧急制动;31.g.另一套ehb增加制动力,进行冗余制动。32.与现有技术相比,本发明的有益效果是:33.1、本发明通过采用双套线控制动系统(ehb)高冗余制动系统架构方案以及双套线控制动系统(ehb)h型布置方案,可实现前、后轴深度能量回收。34.2、本发明还具备以下优点:35.1)响应时间快:采用双套线控制动系统(ehb)方案,解决商用车出油量大的问题,由于ehb本身是电子助力响应速度大大提高,150ms可建立10mpa制动压力;36.2)控制精度高:由于本方案线控制动系统(ehb)为伺服的制动系统,带有压力传感器,可实现精准的压力闭环控制;37.3)冗余度高:第一ehb、第二ehb、esc、epb 4者互为冗余,大大提升车辆安全性,详见技术方案;38.4)使用寿命高:行车制动和主动制动均有线控制动系统(ehb)执行,可实现200万次以上制动动作,减少了abs/esc电磁阀的使用,整个制动系统使用寿命大大增长;39.5)工作噪音小:人工驾驶和主动建压均有线控制动系统(ehb)执行,工作噪音小,乘客舒适度高;40.6)能量回收能力强:本方案采用双套线控制动系统(ehb)h型布置方案,可实现前、后轴深度能量回收,如当车辆采用后轴驱动时,制动过程前轴可进行正常摩擦制动,后轴可通过ehb控制,由驱动电机进行反拖提供制动力,实现后轴深度能量回收。附图说明41.图1为本发明制动系统架构图;42.图2为本发明制动系统控制逻辑图。43.附图标号说明:44.101、第一电源;102、第二电源;201、第一ehb;202、第二ehb;3、踏板信号;4、esc;5、线控底盘主控制器;601、驱动电机;602、驱动电机;7、epb;8、制动卡钳;9、前桥;10、后桥;11、车轮。45.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图作进一步说明。具体实施方式46.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明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发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。47.请参阅图1、图2,本发明提供一种高冗余线控底盘制动系统架构,包括双电源、双套线控制动系统相互冗余、线控底盘主控制器5和液压力作用的四个车轮11,制动系统架构的制动管路采用x型布置或h型布置,且制动管路与电子驻车制动系统互为冗余;48.双电源为第一电源101和第二电源102,第一电源101用于给各个零部件控制器提供电源,第二电源102用于给各个零部件控制器提供备用电源,双套线控制动系统为第一ehb201和第二ehb202,且第一ehb201和第二ehb202用于行车制动和主动制动,电子驻车制动系统为epb7,线控底盘主控制器5用于下发主动控制指令以及识别各个系统故障;第一ehb201和第二ehb202两套互为冗余,其中一套发生故障时另一套仍可提供制动压力。49.参阅图1,还包括制动踏板传感器,制动踏板传感器用于获取驾驶员制动意图,且由两套ehb同时采集,还包括esc4,esc4用于将ehb的建的压力分配给车轮11,以及冗余制动功能,还包括车辆驱动电机,车轮驱动电机为前桥驱动电机601与后桥驱动电机602中的一种或多种;当两套ehb同时发生故障时可采用esc4进行建压,通过前桥驱动电机601与后桥驱动电机602不同的选择,可以根据不同的车型可选前驱、后驱或者四驱。50.参阅图1,还包括epb7,epb7用于驻车制动以及冗余制动,还包括制动卡钳8,制动卡钳8用于为整车提供制动力,第一ehb201和第二ehb202之间设置有踏板信号3,还包括前桥9和后桥10,车轮11分别安装在前桥9与后桥10的两端;述epb7可接受线控底盘主控制器5的指令实现主动拉起和释放,当ehb和esc4同时失效时可利用epb7进行紧急制动。51.参阅图2,本发明还提供一种高冗余线控底盘制动系统的方法,包括以下步骤:52.a.初始化:完成对车辆上电动作,完成系统初始化;53.b.获取外部信息与智能决策:域控制器接受外部信息与命令,并完成相应的分析计算;54.c.故障检测:对电子驻车制动装置epb7进行故障检测,如果没有故障则进入步骤e,如果存在问题,则进行维修d;55.d.维修:ehp制动将车辆开往修理厂维修epb7;56.e.对制动装置ehb和epb7同时检测,如果没有故障,esc4冗余制动同时进入步骤f,如果存在问题,则进行停车;57.f.对线控制动装置ehb进行故障检测,如果存在问题,继续对两套制动装置ehb进行检测,如果没有故障则进入步骤g,如果存在问题,则进行esc4故障检测,如果没有故障,则进行esc4冗余制动,如果存在问题,则进行epb7紧急制动;58.g.另一套ehb增加制动力,进行冗余制动。59.其中线控制动系统(ehb):60.本方案采用ebooster线控制动系统,其结构主要包括:助力电机、助力传动机构、推杆机构、行程传感器、主缸、压力传感器等系统部件。为了更好实现轻量化,除主动驱动小齿轮采用钢制齿轮,而其它传动齿轮均为非金属材料。61.工作原理:驾驶员踩制动踏板,输入推杆产生位移,踏板行程传感器检测到输入推杆的位移,并将该位移信号发送至控制器,控制器计算出电机应产生的扭矩,再由传动装置将该扭矩转化为伺服制动力。伺服制动力与踏板的输入产生的输入推杆力一起作用,在制动主缸内共同转化为制动器轮缸液压力来实现制动。62.优势:1)不依赖真空源,取代了传统的真空泵和真空软管,体积更小,整个制动系统重量更轻,无需消耗能量建立真空源。同时,助力型式不受外界气压影响,让制动系统没有高原反应;63.2)由于结构高度集成化使外形尺寸更小,更有利于空间布置,而且助力能力更强,相同助力能力下对比,与传统真空助力器尺寸优势明显。64.3)伺服的制动系统,仅在制动时消耗电量,尤其是在紧急制动时所需要的整车功耗更低。65.功能介绍:1)电子助力:在驾驶员踩下制动踏板时,控制软件根据驾驶员的制动意图,通过对电机的控制产生相对应的制动压力;66.2)主动建压:通过canbus总线指令控制ebooster建立一定的制动压力,使得ebooster可以为整车其他有制动需求的系统例如aeb等提供制动功能,该功能使得ebooster具有高拓展性;67.3)能量回收:制动能量回收系统回收车辆在制动或惯性滑行中释放出的多余能量,并通过电机将其转化为电能,再储存再蓄电池中;68.4)踏板感可调与舒适性控制:ebooster采用的式半解耦的机械结构,驾驶员的脚感完全由组合弹簧反馈,在制动过程中,通过调节制动踏板力与对应的制动压力的大小,从而改变驾驶员的脚感;69.5)其他拓展功能:如autohold、坡道起步、冗余abs等。70.综上,在正常自动驾驶模式下,ehb和epb7制动系统根据驾驶员的指令或接受线控底盘控制器can总线制动命令,并根据接收到的制动指令执行相应的制动功能。当其中一套ehb系统出现故障时,可由另一套一定程度上增大制动力来保证刹车距离不变。当两套ehb同时出现故障时,由esc4提供制动压力将车辆停下。当两套ehb以及esc4同时发生故障,由epb7制动系统进行紧急制动将车辆停下。当epb7系统出现故障时,可由ehb系统提供电子助力,将车辆开到理想停车位置,进行维修。第一ehb201、第二ehb202、esc4、epb7者互为冗余,大大提升车辆安全性。71.以上内容是结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明,不能认定本发明具体实施只局限于这些说明,对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的构思的前提下,还可以做出若干简单的推演或替换,都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。}

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