CN113147704B - 一种车辆线控制动***及其制动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆线控制动***及其制动方法，包括：电动缸伺服总成，用于根据运行指令向液压控制单元输送制动液建立所需制动压力；踏板模拟单元，用于检测踏板的位移模拟制动踏板感并根据运行指令向液压控制单元输送制动液而实现人力备份制动；液压控制单元，用于根据制动指令为各个制动轮缸提供制动压力；第一控制器，用于检测并选择制动模式，向电动伺服缸总成、踏板模拟单元发送运行指令；第二控制器，用于向液压控制单元发送制动指令，第二控制器与液压控制单元电连接。兼具有线控制动和主动制动的功能，既具备传统的线控制动***的高可靠性，可以模拟踏板感觉，还具备智能汽车的主动制动功能；压力容易控制、压力调节的精度高。

Description

一种车辆线控制动***及其制动方法

技术领域

本发明属于制动***技术领域，尤其是涉及一种车辆线控制动***及其制动方法。

背景技术

汽车已经成为人们出行不可或缺的代步工具，良好的制动性能是汽车安全行驶的首要保障。传统的液压制动***能够满足传统内燃机车辆的制动需求。但是随着汽车电子化、智能化以及新能源汽车技术的不断发展和普及，传统的液压制动***已无法满足汽车的发展要求，新型的多功能液压制动***的开发将面临巨大挑战。

目前，市面上的智能汽车以电动车为主，智能汽车的自适应巡航控制和电子稳定程序等底盘主动控制***的主动制动需求，其中，主动制动是指在驾驶员未踩下制动踏板的情况下，仍然可以实现对全部或部分车轮的制动；传统的液压制动***是真空助力，而智能汽车上没有真空源，需要另设真空源才能满足传统的液压制动***的功能需求，使得传统的液压制动***难以实施主动制动，使其制动***的结构复杂，生产成本高，难以将传统的液压制动***应用于智能汽车中，并且无法实现主动制动功能。

需要研发的制动***能够协助实现主动减速、自动紧急制动等形式的复杂制动，在电动伺服缸失效时驾驶员的脚力需能进行人力备份制动。若用于无人驾驶时，电动伺服缸失效时***需要有自主制动备份功能。

因此，为了解决上述技术问题，需要研发一种能够满足智能汽车制动要求、能够协助实现主动减速、自动紧急制动等形式的复杂制动，在电动伺服缸失效时驾驶员的脚力能进行人力备份制动，用于无人驾驶汽车时在电动伺服缸失效时，制动***具有自助制动备份功能，并且制动***的结构紧凑、工作可靠和性价比高。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够满足智能汽车需求、结构紧凑、工作可靠性高、制动成本低、可工作于线控制动、主动制动、人力备份制动及ESC模式的车辆线控制动***。

本发明的另一个目的是提供一种采用上述的车辆线控制动***的制动方法。

本发明的技术方案如下：

一种车辆线控制动***，包括电动缸伺服总成、踏板模拟单元、液压控制单元、第一控制器和第二控制器，其中：

所述电动缸伺服总成，用于根据运行指令向液压控制单元输送制动液建立所需制动压力，其包括储液罐、伺服电机和电动缸，所述伺服电机通过传动装置与电动缸连接，所述伺服电机上安装有电流传感器，用于测量伺服电机的电流，所述储液罐内分为第一储液腔、第二储液腔和第三储液腔，所述第一储液腔通过第一制动管道与电动缸的输入端连接，所述第二储液腔、第三储液腔分别通过制动管道与踏板模拟单元连接，所述电动缸的输出端通过第四制动管道与踏板模拟单元连接，在电动缸的输出端与踏板模拟单元之间的第四制动管道上安装有第一压力传感器，用于测量电动缸的输出压力；

所述踏板模拟单元包括踏板、人力缸和踏板模拟缸，用于检测踏板的位移模拟制动踏板感并根据所述第一控制器发送的运行指令向液压控制单元输送制动液而实现人力备份制动，所述踏板与人力缸之间安装有踏板推杆，且在该踏板推杆上安装有踏板行程传感器，所述人力缸通过活塞分为第一腔体和第二腔体，所述人力缸的第一腔体输出端通过第五制动管道与踏板模拟缸连接，且在该第五制动管道上安装有二位二通电磁阀和第二压力传感器，在所述二位二通电磁阀与踏板模拟缸之间通过管路安装有一单向阀，所述人力缸的第二腔体输出端通过第六制动管道与液压控制单元连接，人力缸的第一腔体输出端、通过第七制动管道与液压控制单元连接，在第六制动管道上安装有第二二位三通电磁阀，在第七制动管道上安装有第一二位三通电磁阀，所述第二二位三通电磁阀的输入端分别与电动缸的输出端及人力缸的第二腔体连接，输出端与液压控制单元的第二输入口连接，第一二位三通电磁阀的输入端分别与电动缸的输出端及人力缸的第一腔体连接，输出端与液压控制单元的第一输入口连接；

所述液压控制单元包括第一ESC泵、ESC电机、第二ESC泵、第一低压蓄能器、第二低压蓄能器、第一制动轮缸、第二制动轮缸、第三制动轮缸和第四制动轮缸，用于根据制动指令为各个制动轮缸提供制动压力，所述第二二位三通电磁阀的输出端通过第八制动管道串联第二隔离阀、第一ESC泵及第二低压蓄能器，在第二隔离阀与第一ESC泵之间的第八制动管路上通过第一支路与第一制动轮缸连接、通过第二支路与第二制动轮缸连接，用于输送制动液，所述第一二位三通电磁阀的输出端通过第九制动管道串联第一隔离阀、第二ESC泵及第一低压蓄能器，在第一隔离阀与第二ESC泵之间的第九制动管路上通过第三支路与第三制动轮缸连接、通过第四支路与第四制动轮缸连接，用于输送制动液，在所述第一支路上串联有第一增压阀，第二支路上串联有第二增压阀、第三支路上串联有第三增压阀、第四支路上串联有第四增压阀，所述第一低压蓄能器通过第一输液管道与第三储液腔连接，所述第二低压蓄能器通过第二输液管道与第二储液腔连接，在所述第一制动轮缸与第一增压阀之间的第一支路上连接有第四减压阀，所述第四减压阀的一端与第一支路连接，另一端与第二输液管道连接，所述第二制动轮缸与第二增压阀之间的第二支路上连接有第三减压阀，第三减压阀的一端与第二支路连接，另一端与第二输液管道连接，在所述第三制动轮缸与第三增压阀之间的第三支路上连接有第二减压阀，所述第二减压阀的一端与第三支路连接，另一端与第一输液管道连接，在所述第四制动轮缸与第四增压阀之间的第四支路上连接有第一减压阀，所述第一减压阀的一端与第四支路连接，另一端与第一输送管道连接，在所述第一低压蓄能器与储液罐之间的第一输液管道上串联第一吸入阀，在所述第二低压蓄能器与储液罐之间的第二输液管道上串联第二吸入阀，所述ESC电机与第一ESC泵、第二ESC泵电连接；

所述第一控制器，用于检测并选择制动模式，向电动伺服缸总成、踏板模拟单元发送运行指令，所述第一控制器与电动伺服缸总成、踏板模拟单元电连接；

所述第二控制器，用于向液压控制单元发送制动指令，所述第二控制器与液压控制单元电连接。

在上述技术方案中，所述第一增压阀、第二增压阀、第三增压阀和第四增压阀的输入端和输出端均安装有滤网，所述第一增压阀、第二增压阀、第三增压阀和第四增压阀的输入端和输出端之间各并联有一单向阀。

在上述技术方案中，在所述第一制动轮缸、第二制动轮缸之间的管道上第二支路上安装有第三压力传感器。

在上述技术方案中，所述第二储液腔通过第二制动管道与人力缸的第二腔体输入端连接。

在上述技术方案中，所述第三储液腔通过第三制动管道与人力缸的第一腔体输入端及踏板模拟缸的输入端连接。

在上述技术方案中，所述伺服电机上安装有电机位置传感器以用于测量伺服电机转子的位置。

在上述技术方案中，所述第一储液腔与电动缸之间的第一制动管道上安装有第一单向阀，以使第一储液腔内的制动液仅能从第一储液腔流入至电动缸内。

在上述技术方案中，所述第一控制器与电流传感器、电机位置传感器、第一压力传感器电连接，第一压力传感器采集电动缸在第四制动管道内输出的压力，所述电机位置传感器采集伺服电机转子的位置信号，所述电流传感器采集伺服电机的电流信号，所述第一控制器通过接收采集的压力、伺服电机转子的位置信号及电流信号实施对伺服电机的反馈控制。

在上述技术方案中，所述第一控制器与踏板行程传感器、第二压力传感器电连接，所述踏板行程传感器用于采集踏板行程，第二压力传感器用于检测人力缸的输出压力。

本发明提供一种采用上述车辆线控制动***的制动方法，包括以下制动控制：

线控制动模式：在线控制动模式下，通过踏板行程传感器检测驾驶员踩下踏板的行程，并将采集的踏板位移信号发送至第一控制器，第一控制器根据采集的踏板位移信号控制伺服电机运行，第一控制器向伺服电机发送运行指令使其输出相应的扭矩，该扭矩通过传动装置推动电动缸的活塞开始工作建压，第一控制器控制第一二位三通电磁阀、第二二位三通电磁阀通电打开，所述第一控制器控制第一二位三通电磁阀、第二二位三通电磁阀、第一隔离阀、第二隔离阀、第一增压阀、第二增压阀、第三增压阀、第四增压阀打开，储液罐内的制动液通过电动缸经过第四制动管道、第六制动管道、第一支路、第二支路、第三支路及第四支路分别输送至四个制动轮缸以建立所需的制动压力；同时打开二位二通电磁阀，人力缸后腔的制动液进入踏板模拟缸中，从而通过踏板模拟缸获得制动踏板感，完成线控制动；

主动制动模式：在驾驶员未踩下踏板时，上层控制器根据自动驾驶决策算法输出制动指令，上层控制器向第一控制器发送制动指令，第一控制器控制第一二位三通电磁阀、第二二位三通电磁阀通电打开，第一控制器向伺服电机发送运行指令，使伺服电机输出相应扭矩，该扭矩通过传动装置推动电动缸活塞工作建压，使储液罐内的制动液通过电动缸经过第四制动管道、第六制动管道、第一支路、第二支路、第三支路及第四支路分别输送至四个制动轮缸以建立所需的制动压力，完成主动制动；

人力备份制动模式：在车辆的控制单元、操作机构或传感器发生故障时，启动人力备份制动模式时，所述车辆线控制动***中的各个电磁阀处于不通电的状态，驾驶员踩踏踏板，使人力缸内的制动液经过第一二位三通电磁阀、第二二位三通电磁阀，人力缸内的制动液通过第六制动管道、第七制动管道，并经第一支路、第二支路、第三支路及第四支路进入四个制动轮缸，实现人力备份制动；

ESC工作模式：

A.第一ESC工作模式：

当某一制动轮缸需要制动压力来实现ESC功能时，余下制动轮缸无需制动操作，第一控制器接收车辆的ESC指令并控制伺服电机输出相应扭矩，该扭矩通过传动装置驱动电动缸工作建压，同时第一控制器控制第二二位三通电磁阀或第一二位三通电磁阀通电，使电动缸内的制动液经过第七制动管道或第六制动管道、第一至第四支路中的任意一个支路进入该制动轮缸，第一控制器控制余下三个支路均不导通，以使余下的三个制动轮缸不建立制动压力，实现驻车；

B.第二ESC工作模式：

第二控制器控制第一隔离阀、第二隔离阀断开，使液压控制单元独立工作；第二控制器控制ESC电机运行，并通过ESC电机使得第一ESC泵和第二ESC泵运行，此时，第二控制器控制第一吸入阀第二吸入阀通电打开，在第一ESC泵第二ESC泵的作用下，制动液在第一吸入阀、第二吸入阀的作用下，通过第一输液管道及第二输液管道从第二储液腔及第三储液腔内分别抽取制动液，对某一制动缸实时制动时，第二控制器控制与该制动轮缸对应连接的增压阀不通电，余下的三个增压阀断开通电，使得从储液罐内抽取的制动液通过与该制动轮缸对应连通的支路进入该制动轮缸，从而实现该制动轮缸的制动。

本发明具有的优点和积极效果是：

1.本发明的车辆线控制动***兼具有线控制动和主动制动的功能，既具备传统的线控制动***的高可靠性，可以模拟踏板感觉，还具备智能汽车的主动制动功能；在正常情况下驾驶员不踩踏踏板，通过电动缸伺服总成及踏板模拟单元的作用，使得线控制动***的压力容易控制、压力调节的精度高；并且可根据实际情况切换线控制动、主动制动、人力备份制动和ESC制动等多种工作模式。

2.与传统的制动***相比，本发明的线控制动***中取消了液压控制单元中吸入阀与低压蓄能器之间的单向阀，并使用了二位三通电磁阀，简化了制动***，在ESC工作模式下主动减压速度更快，简化了制动***结构，节省生产成本。

3.本发明的线控制动***中，液压控制单元中采用的吸入阀工作电流小，减少***发热，使线控制动***的运行更加稳定可靠。

附图说明

图1是本发明的车辆线控制动***的结构示意图。

图中：

1、电动伺服缸总成 101、第一储液腔 102、第二储液腔

103、第三储液腔 104、液位报警器 105、电动缸

106、第一压力传感器 107、传动装置 108、伺服电机

109、电机传感器 2、踏板模拟单元 201、踏板

202、踏板行程传感器 203、人力缸 204、第二压力传感器

205、二位二通电磁阀 206、踏板模拟缸 207、第一二位三通电磁阀

208、第二二位三通电磁阀 3、液压控制单元 301、第一吸入阀

302、第一隔离阀 303、第二隔离阀 304、第三压力传感器

305、第二吸入阀 306、第一增压阀 307、第二增压阀

308、第一ESC泵 309、ESC电机 310、第二ESC泵

311、第三增压阀 312、第四增压阀 313、第一减压阀

314、第二减压阀 315、第一低压蓄能器 316、第二低压蓄能器

317、第三减压阀 318、第四减压阀 4、第一制动轮缸

5、第二制动轮缸 6、第三制动轮缸 7、第四制动轮缸

8、第一控制器 9、第二控制器 110、储液罐

10、第一制动管道 11、第二制动管道 12、第三制动管道

13、第四制动管道 14、第五制动管道 15、第六制动管道

16、第七制动管道 17、第一输液管道 18、第二输液管道

19、第八制动管道 20、第九制动管道

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明，决不限制本发明的保护范围。

实施例1

如图所示，本发明的一种车辆线控制动***，包括电动缸伺服总成1、踏板模拟单元2、液压控制单元3、第一控制器8和第二控制器9，其中：

所述电动缸伺服总成1，用于根据运行指令向液压控制单元输送制动液建立所需制动压力(在线控制动模式或主动制动模式时提供制动力)，其包括储液罐110、伺服电机108和电动缸105，所述伺服电机108通过传动装置107与电动缸105连接，所述伺服电机108上安装有电流传感器，用于测量伺服电机的电流，所述储液罐110内分为第一储液腔101、第二储液腔102和第三储液腔103，所述第一储液腔101通过第一制动管道10与电动缸105的输入端连接，所述第二储液腔102、第三储液腔103分别通过制动管道与踏板模拟单元2连接，所述电动缸105的输出端通过第四制动管道13与踏板模拟单元2连接，在电动缸的输出端与踏板模拟单元2之间的第四制动管道13上安装有第一压力传感器106，用于测量电动缸105的输出压力；

所述踏板模拟单元2包括踏板201、人力缸203和踏板模拟缸206，用于检测踏板的位移、模拟制动踏板感并根据所述第一控制器8发送的运行指令向液压控制单元3输送制动液而实现人力备份制动(踏板模拟单元用于接收人力缸203的制动液，使得对驾驶员产生近似真空助力器装置的反作用力而模拟制动踏板感，控制人力缸内的制动液不能流入制动缸内产生摩擦制动)，所述踏板201与人力缸203之间安装有踏板推杆，且在该踏板推杆上安装有踏板行程传感器202，所述人力缸203通过活塞分为第一腔体和第二腔体，所述人力缸203的第一腔体输出端通过第五制动管道14与踏板模拟缸206连接，且在该第五制动管道14上安装有二位二通电磁阀205(常闭型)和第二压力传感器204，在所述二位二通电磁阀205与踏板模拟缸206之间通过管路安装有一单向阀，所述人力缸203的第二腔体输出端通过第六制动管道15与液压控制单元3连接，人力缸203的第一腔体输出端通过第七制动管道16与液压控制单元3连接，在第六制动管道15上安装有第二二位三通电磁阀208(常开型，在不通电时，从人力缸至液压控制单元的输入口导通)，在第七制动管道16上安装有第一二位三通电磁阀207(常开型，在不通电时，从人力缸至液压控制单元的输入口导通)，所述第二二位三通电磁阀208的输入端分别与电动缸105的输出端及人力缸203的第二腔体连接，输出端与液压控制单元3的第二输入口连接，第一二位三通电磁阀207的输入端分别与电动缸105的输出端及人力缸203的第一腔体连接，输出端与液压控制单元3的第一输入口连接；

所述液压控制单元3包括第一ESC泵308、ESC电机309、第二ESC泵310、第一低压蓄能器315、第二低压蓄能器314、第一制动轮缸4、第二制动轮缸5、第三制动轮缸6和第四制动轮缸7，用于根据制动指令为制动轮缸提供制动压力，所述第二二位三通电磁阀208的输出端通过第八制动管道19串联第二隔离阀303、第一ESC泵308及第二低压蓄能器316，在第二隔离阀303与第一ESC泵308之间的第八制动管路19上通过第一支路与第一制动轮缸4连接、通过第二支路与第二制动轮缸5连接，用于输送制动液，所述第一二位三通电磁阀207的输出端通过第九制动管道20串联第一隔离阀302、第二ESC泵310及第一低压蓄能器315，在第一隔离阀302与第二ESC泵310之间的第九制动管路20上通过第三支路与第三制动轮缸6连接、通过第四支路与第四制动轮缸7连接，用于输送制动液，在所述第一支路上串联有第一增压阀306，第二支路上串联有第二增压阀307、第三支路上串联有第三增压阀311、第四支路上串联有第四增压阀312，所述第一低压蓄能器315通过第一输液管道17与第三储液腔103连接，所述第二低压蓄能器316通过第二输液管道18与第二储液腔102连接，在所述第一制动轮缸4与第一增压阀306之间的第一支路上连接有第四减压阀318，所述第四减压阀318的一端与第一支路连接，另一端与第二输液管道18连接，所述第二制动轮缸5与第二增压阀之间的第二支路上连接有第三减压阀317，所述第三减压阀317的一端与第二支路连接，另一端与第二输液管道连接18,在所述第三制动轮缸6与第三增压阀311之间的第三支路上连接有第二减压阀314，所述第二减压阀314的一端与第三支路连接，另一端与第一输液管道17连接，在所述第四制动轮缸7与第四增压阀312之间的第四支路上连接有第一减压阀313，所述第一减压阀的一端与第四支路连接，另一端与第一输送管道17连接，在所述第一低压蓄能器315与储液罐110之间的第一输液管道17上串联第一吸入阀301，在所述第二低压蓄能器316与储液罐110之间的第二输液管道18上串联第二吸入阀305，所述ESC电机309与第一ESC泵308、第二ESC泵310电连接；

所述第一控制器8，用于检测并选择制动模式，向电动伺服缸总成1、踏板模拟单元2发送运行指令，所述第一控制器8与电动伺服缸总成1、踏板模拟单元2电连接；

所述第二控制器9，用于向液压控制单元3发送制动指令，所述第二控制器9与液压控制单元3电连接。

进一步地说，所述第一增压阀306、第二增压阀307、第三增压阀311和第四增压阀312的输入端和输出端均安装有滤网，所述第一增压阀306、第二增压阀307、第三增压阀311和第四增压阀312的输入端和输出端之间各并联有一单向阀。

进一步地说，在所述第一制动轮缸4、第二制动轮缸之间的管道上安装有第三压力传感器304。

进一步地说，所述第二储液腔102通过第二制动管道11与人力缸203的第二腔体输入端连接。

进一步地说，所述第三储液腔103通过第三制动管道12与人力缸203的第一腔体输入端及踏板模拟缸206的输入端连接。

进一步地说，所述伺服电机108上安装有电机位置传感器109以用于测量伺服电机转子的位置。

进一步地说，所述第一储液腔101与电动缸105之间的第一制动管道10上安装有第一单向阀，以使第一储液腔101内的制动液仅能从第一储液腔101流入至电动缸105内。

进一步地说，所述第一控制器8与电流传感器109、电机位置传感器、第一压力传感器106电连接，第一压力传感器106采集电动缸105在第四制动管道13内输出的压力，所述电机位置传感器采集伺服电机转子的位置信号，所述电流传感器109采集伺服电机108的电流信号，所述第一控制器8通过接收采集的压力、伺服电机转子的位置信号及电流信号实施对伺服电机的反馈控制。

进一步地说，所述第一控制器8与踏板行程传感器202、第二压力传感器204电连接，所述踏板行程传感器202用于采集踏板行程，第二压力传感器204用于检测人力缸203的输出压力。

进一步地说，所述第一低压蓄能器315和第二低压蓄能器316用于在所述线控制动***中的ESC模式下，暂存因降低制动轮缸的制动压力而排出的制动液，而后制动液会被抽回至人力缸203内。

实施例2

在实施例1的基础上，本发明的一种采用实施例1的车辆线控制动***的制动方法，包括以下制动控制：

(1)线控制动模式(为车辆的默认制动***)：

根据上层控制器的指令，选择线控制动模式，在该线控制动模式下，通过踏板行程传感器202检测驾驶员踩下踏板的行程，并将采集的踏板位移信号(踏板的踩踏深度)发送至第一控制器8，第一控制器根据采集的踏板位移信号控制伺服电机运行；

第一控制器控制第一二位三通电磁阀207、第二二位三通电磁阀通电208通电打开(此时第一二位三通电磁阀207与人力缸203之间的第六制动管道15关闭，第二二位三通电磁阀208与人力缸203之间的第七制动管道16关闭)，第一控制器8根据接收到的踏板行程，并向伺服电机108发送运行指令使其输出相应的扭矩，该扭矩通过传动装置107推动电动缸105的活塞开始工作建压，第一二位三通电磁阀207、第二二位三通电磁阀208、第一隔离阀302、第二隔离阀303、第一增压阀306、第二增压阀307、第三增压阀311、第四增压阀312打开(此时与第一二位三通电磁阀207连通的第七制动管道16导通，与第二二位三通阀208连通的第六制动管道15导通)，储液罐110内的制动液通过电动缸105经过第四制动管道13、第八制动管道19、第一支路、第二支路、第三支路及第四支路分别输送至四个制动轮缸以建立所需的制动压力；同时打开二位二通电磁阀205，人力缸后腔(人力缸的第二腔体)的制动液进入踏板模拟缸206中，从而通过踏板模拟缸获得制动踏板感，完成线控制动。

(2)主动制动模式

主动模式是指在驾驶员未踩下踏板时，上层控制器根据自动驾驶决策算法输出制动指令以使在驾驶员不干预的情况下车辆实现主动制动；主动制动模式与线控制动模式的区别：主动制动模式主要应用于安装有主动制动***的车辆，当第一控制器检测到车辆有主动制动需求时(即车辆的上层控制器通过车载传感器中的轮速传感器与测距传感器检测到车辆与障碍物的距离过近且持续当前车速行驶会发生碰撞时)，此时未踩下制动踏板，上层控制器向第一控制器发送制动指令，其踏板模拟单元不工作，每个阀门的通断情况与所述(1)的线控制动模式相同。在第一控制器根据上层控制器的制动指令选择主动制动模式后，第一控制器控制第一二位三通电磁阀207、第二二位三通电磁阀208通电打开(此时第二二位三通电磁阀208与人力缸203之间的第六制动管道15关闭，第一二位三通电磁阀207与人力缸之间的第七制动管道16关闭)，第一控制器根据上层控制器的控制请求向伺服电机发送运行指令，使伺服电机输出相应扭矩，该扭矩通过传动装置推动电动缸活塞工作建压，使储液罐内的制动液通过电动缸经过第四制动管道13、第八制动管道19、第一支路、第二支路、第三支路及第四支路分别输送至四个制动轮缸以建立所需的制动压力，完成主动制动。

(3)人力备份制动模式

人力备份制动模式是一种冗余设置，在车辆的控制单元、操作机构或传感器发生故障时，启动人力备份制动模式时，本发明的车辆线控制动***中的各个电磁阀处于不通电的状态，人力缸与液压控制单元是连通的，其制动压力由驾驶员直接提供使得车辆线控制动***在控制单元、操作机构或传感器不运行时仍然具有制动功能。

驾驶者踩踏踏板201，踏板201作用于人力缸203，使人力缸内的制动液经过第一二位三通电磁阀207、第二二位三通电磁阀208(由于第一二位三通电磁阀、第二二位三通电磁阀为常开型，在不通电时，人力缸至液压控制单元输入口之间的第八制动管道19及第九制动管道20导通)，人力缸内的制动液通过第八制动管道19、第九制动管道20，并经第一支路、第二支路、第三支路及第四支路进入四个制动轮缸实现制动，实现人力备份制动。

(4)ESC工作模式(传统的车辆制动模式)

根据上层控制器的制动指令，选择ESC工作模式，其中，ESC工作模式包括两种，第一种为第一ESC工作模式，由电动伺服缸总成中的伺服电机为液压控制单元提供制动压力；第二种为第二ESC工作模式，由液压控制单元提供制动压力；两种工作模式互为冗余，能够满足L4(限定场景下的完全自动驾驶)及以上自动驾驶***的主动冗余制动需要。

A.第一ESC工作模式：

当某一制动轮缸需要制动压力来实现ESC功能时，余下制动轮缸无需制动操作，第一控制器8接收车辆的ESC指令并控制伺服电机输出相应扭矩，该扭矩通过传动装置驱动电动缸工作建压，同时第一控制器控制第二二位三通电磁阀208通电，使电动缸105内的制动液经过第七制动管路16、第九制动管道20、第一支路进入第一制动轮缸4(此时第一隔离阀、第一增压阀处于打开状态，第二正压阀关闭，第二制动轮缸不建立制动压力)，第一控制器控制第一二位三通电磁阀207不通电，与第一二位三通电磁阀207连接的第三支路、第四支路不导通，使第三制动轮缸6及第四制动轮缸7不建立制动压力，实现驻车。

B.第二ESC工作模式：

第二控制器9控制第一隔离阀302、第二隔离阀303断开，使液压控制单元3独立工作；第二控制器9控制ESC电机309运行，并通过ESC电机309使得第一ESC泵308和第二ESC泵310运行，此时，第二控制器9控制第一吸入阀301、第二吸入阀305通电打开，在第一ESC泵308及第二ESC泵310的作用下，制动液在第一吸入阀301、第二吸入阀305的作用下，通过第一输液管道17及第二输液管道18从第二储液腔102及第三储液腔103内分别抽取制动液(由于第一ESC泵的输出端与第一增压阀、第二增压阀的输入端连接，第一增压阀、第二增压阀的输出端分别与第四减压阀、第三减压阀的输入端连接，第二ESC泵的输出端与第三增压阀、第四增压阀的输入端连接，第三增压阀、第四增压阀的输出端分别与第二减压阀、第一减压阀的输入端连接)；对某一制动缸实时制动时(本实施例中选择对第一制动轮缸实施制动)，第二控制器控制第一增压阀306不通电，第二增压阀307、第三增压阀311及第四增压阀312断开通电，使得从储液罐110内抽取的制动液通过第一支路进入第一制动轮缸4从而对第一制动轮缸4实施制动，且第二支路、第三支路及第四支路断开，制动液无法传递至第二制动轮缸5、第三制动轮缸6和第四制动轮缸7内，从而实现仅对第一制动轮缸4的制动。

其他的制动轮缸可分别通过第二控制器控制第二增压阀307、第三增压阀311或第四增压阀312不通电，使得从储液罐内抽取的制动液分别通过第二支路、第三支路或第四支路对应进入第二制动轮缸5、第三制动轮缸6或第四制动轮缸7，从而实现对制动轮缸实施制动。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种车辆线控制动***，其特征在于，包括：电动缸伺服总成、踏板模拟单元、液压控制单元、第一控制器和第二控制器，其中：

所述电动缸伺服总成，用于根据运行指令向液压控制单元输送制动液建立所需制动压力，其包括储液罐、伺服电机和电动缸，所述伺服电机通过传动装置与电动缸连接，所述伺服电机上安装有电流传感器，用于测量伺服电机的电流，所述储液罐内分为第一储液腔、第二储液腔和第三储液腔，所述第一储液腔通过第一制动管道与电动缸的输入端连接，所述第二储液腔、第三储液腔分别通过制动管道与踏板模拟单元连接，所述电动缸的输出端通过第四制动管道与踏板模拟单元连接，在电动缸的输出端与踏板模拟单元之间的第四制动管道上安装有第一压力传感器，用于测量电动缸的输出压力；

所述踏板模拟单元包括踏板、人力缸和踏板模拟缸，用于检测踏板的位移模拟制动踏板感并根据所述第一控制器发送的运行指令向液压控制单元输送制动液而实现人力备份制动，所述踏板与人力缸之间安装有踏板推杆，且在该踏板推杆上安装有踏板行程传感器，所述人力缸通过活塞分为第一腔体和第二腔体，所述人力缸的第一腔体输出端通过第五制动管道与踏板模拟缸连接，且在该第五制动管道上安装有二位二通电磁阀和第二压力传感器，在所述二位二通电磁阀与踏板模拟缸之间通过管路安装有一单向阀，所述人力缸的第二腔体输出端通过第六制动管道与液压控制单元连接，人力缸的第一腔体输出端、通过第七制动管道与液压控制单元连接，在第六制动管道上安装有第二二位三通电磁阀，在第七制动管道上安装有第一二位三通电磁阀，所述第二二位三通电磁阀的输入端分别与电动缸的输出端及人力缸的第二腔体连接，输出端与液压控制单元的第二输入口连接，第一二位三通电磁阀的输入端分别与电动缸的输出端及人力缸的第一腔体连接，输出端与液压控制单元的第一输入口连接；

所述液压控制单元包括第一ESC泵、ESC电机、第二ESC泵、第一低压蓄能器、第二低压蓄能器、第一制动轮缸、第二制动轮缸、第三制动轮缸和第四制动轮缸，用于根据制动指令为各个制动轮缸提供制动压力，所述第二二位三通电磁阀的输出端通过第八制动管道串联第二隔离阀、第一ESC泵及第二低压蓄能器，在第二隔离阀与第一ESC泵之间的第八制动管路上通过第一支路与第一制动轮缸连接、通过第二支路与第二制动轮缸连接，用于输送制动液，所述第一二位三通电磁阀的输出端通过第九制动管道串联第一隔离阀、第二ESC泵及第一低压蓄能器，在第一隔离阀与第二ESC泵之间的第九制动管路上通过第三支路与第三制动轮缸连接、通过第四支路与第四制动轮缸连接，用于输送制动液，在所述第一支路上串联有第一增压阀，第二支路上串联有第二增压阀、第三支路上串联有第三增压阀、第四支路上串联有第四增压阀，所述第一低压蓄能器通过第一输液管道与第三储液腔连接，所述第二低压蓄能器通过第二输液管道与第二储液腔连接，在所述第一制动轮缸与第一增压阀之间的第一支路上连接有第四减压阀，所述第四减压阀的一端与第一支路连接，另一端与第二输液管道连接，所述第二制动轮缸与第二增压阀之间的第二支路上连接有第三减压阀，第三减压阀的一端与第二支路连接，另一端与第二输液管道连接，在所述第三制动轮缸与第三增压阀之间的第三支路上连接有第二减压阀，所述第二减压阀的一端与第三支路连接，另一端与第一输液管道连接，在所述第四制动轮缸与第四增压阀之间的第四支路上连接有第一减压阀，所述第一减压阀的一端与第四支路连接，另一端与第一输送管道连接，在所述第一低压蓄能器与储液罐之间的第一输液管道上串联第一吸入阀，在所述第二低压蓄能器与储液罐之间的第二输液管道上串联第二吸入阀，所述ESC电机与第一ESC泵、第二ESC泵电连接；

所述第一控制器，用于检测并选择制动模式，向电动伺服缸总成、踏板模拟单元发送运行指令，所述第一控制器与电动伺服缸总成、踏板模拟单元电连接；

所述第二控制器，用于向液压控制单元发送制动指令，所述第二控制器与液压控制单元电连接；

所述第一增压阀、第二增压阀、第三增压阀和第四增压阀的输入端和输出端均安装有滤网，所述第一增压阀、第二增压阀、第三增压阀和第四增压阀的输入端和输出端之间各并联有一单向阀；

在所述第一制动轮缸、第二制动轮缸之间的管道上第二支路上安装有第三压力传感器。

2.根据权利要求1所述的车辆线控制动***，其特征在于：所述第二储液腔通过第二制动管道与人力缸的第二腔体输入端连接。

3.根据权利要求2所述的车辆线控制动***，其特征在于：所述第三储液腔通过第三制动管道与人力缸的第一腔体输入端及踏板模拟缸的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的车辆线控制动***，其特征在于：所述伺服电机上安装有电机位置传感器以用于测量伺服电机转子的位置。

5.根据权利要求4所述的车辆线控制动***，其特征在于：所述第一储液腔与电动缸之间的第一制动管道上安装有第一单向阀，以使第一储液腔内的制动液仅能从第一储液腔流入至电动缸内。

6.根据权利要求5所述的车辆线控制动***，其特征在于：所述第一控制器与电流传感器、电机位置传感器、第一压力传感器电连接，第一压力传感器采集电动缸在第四制动管道内输出的压力，所述电机位置传感器采集伺服电机转子的位置信号，所述电流传感器采集伺服电机的电流信号，所述第一控制器通过接收采集的压力、伺服电机转子的位置信号及电流信号实施对伺服电机的反馈控制。

7.根据权利要求6所述的车辆线控制动***，其特征在于：所述第一控制器与踏板行程传感器、第二压力传感器电连接，所述踏板行程传感器用于采集踏板行程，第二压力传感器用于检测人力缸的输出压力。

8.一种基于权利要求7所述的车辆线控制动***的制动方法，其特征在于，包括以下制动控制：

线控制动模式：在线控制动模式下，通过踏板行程传感器检测驾驶员踩下踏板的行程，并将采集的踏板位移信号发送至第一控制器，第一控制器根据采集的踏板位移信号控制伺服电机运行，第一控制器向伺服电机发送运行指令使其输出相应的扭矩，该扭矩通过传动装置推动电动缸的活塞开始工作建压，第一控制器控制第一二位三通电磁阀、第二二位三通电磁阀通电打开，所述第一控制器控制第一二位三通电磁阀、第二二位三通电磁阀、第一隔离阀、第二隔离阀、第一增压阀、第二增压阀、第三增压阀、第四增压阀打开，储液罐内的制动液通过电动缸经过第四制动管道、第六制动管道、第一支路、第二支路、第三支路及第四支路分别输送至四个制动轮缸以建立所需的制动压力；同时打开二位二通电磁阀，人力缸后腔的制动液进入踏板模拟缸中，从而通过踏板模拟缸获得制动踏板感，完成线控制动；

主动制动模式：在驾驶员未踩下踏板时，上层控制器根据自动驾驶决策算法输出制动指令，上层控制器向第一控制器发送制动指令，第一控制器控制第一二位三通电磁阀、第二二位三通电磁阀通电打开，第一控制器向伺服电机发送运行指令，使伺服电机输出相应扭矩，该扭矩通过传动装置推动电动缸活塞工作建压，使储液罐内的制动液通过电动缸经过第四制动管道、第六制动管道、第一支路、第二支路、第三支路及第四支路分别输送至四个制动轮缸以建立所需的制动压力，完成主动制动；

人力备份制动模式：在车辆的控制单元、操作机构或传感器发生故障时，启动人力备份制动模式时，所述车辆线控制动***中的各个电磁阀处于不通电的状态，驾驶员踩踏踏板，使人力缸内的制动液经过第一二位三通电磁阀、第二二位三通电磁阀，人力缸内的制动液通过第六制动管道、第七制动管道，并经第一支路、第二支路、第三支路及第四支路进入四个制动轮缸，实现人力备份制动；

ESC工作模式：

A.第一ESC工作模式：

当某一制动轮缸需要制动压力来实现ESC功能时，余下制动轮缸无需制动操作，第一控制器接收车辆的ESC指令并控制伺服电机输出相应扭矩，该扭矩通过传动装置驱动电动缸工作建压，同时第一控制器控制第二二位三通电磁阀或第一二位三通电磁阀通电，使电动缸内的制动液经过第七制动管道或第六制动管道、第一至第四支路中的任意一个支路进入该制动轮缸，第一控制器控制余下三个支路均不导通，以使余下的三个制动轮缸不建立制动压力，实现驻车；

B.第二ESC工作模式：

第二控制器控制第一隔离阀、第二隔离阀断开，使液压控制单元独立工作；第二控制器控制ESC电机运行，并通过ESC电机使得第一ESC泵和第二ESC泵运行，此时，第二控制器控制第一吸入阀第二吸入阀通电打开，在第一ESC泵第二ESC泵的作用下，制动液在第一吸入阀、第二吸入阀的作用下，通过第一输液管道及第二输液管道从第二储液腔及第三储液腔内分别抽取制动液，对某一制动缸实时制动时，第二控制器控制与该制动轮缸对应连接的增压阀不通电，余下的三个增压阀断开通电，使得从储液罐内抽取的制动液通过与该制动轮缸对应连通的支路进入该制动轮缸，从而实现该制动轮缸的制动。

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