CN115123160A - 一种线控制动***及其应用 - Google Patents

Abstract

本申请属于自动驾驶技术领域，特别是涉及一种线控制动***及其应用。现有的线控制动***鲁棒性低，安全性与可靠性低。本申请提供了一种线控制动***，所述线控制动***为双冗余备份线控制动***，所述双冗余备份线控制动***包括依次连接的电源子***、集成子***和通讯子***，所述集成子***包括依次连接的传感单元、状态估计单元、故障诊断与重构单元、整车控制单元、执行控制单元和线控制动单元，所述传感单元与所述故障诊断与重构单元连接，所述传感单元与所述线控制动单元连接，所述传感单元监测自动驾驶车辆的参数信息，所述状态估计单元对所述自动驾驶车辆进行参数状态估计。提高自动驾驶汽车的安全性与可靠性。

Description

一种线控制动***及其应用

技术领域

本申请属于自动驾驶技术领域，特别是涉及一种线控制动***及其应用。

背景技术

在能源与环境危机、工业4.0、万物互联快速发展的大背景下，智能化浪潮席卷全球汽车产业，智能驾驶技术应运而生。汽车产业正在历经以智能化、电动化、网联化、共享化为特征的“新四化”技术革命，技术发展对智能驾驶汽车制动性能提出了新的要求，包括提高行车安全、改善用户体验、支持高等级自动驾驶以及降低碳排放等。

高等级自动驾驶一直是汽车产业发展的重要方向之一，目前汽车***也正由机械***向信息物理***转变，智能化是高等级自动驾驶的必然发展需求。从支持高等级自动驾驶的角度出发，智能化是确保装备自动驾驶线控制动***车辆具有优良的制动性能并且制动功能安全可控的必要条件，即智能化线控制动***不仅要满足自动驾驶工况下的各种正常制动工况，还要保障由于外界因素或自身条件造成的线控制动***失效时的制动安全，具备良好的制动效能与制动功能安全可控。

现有的线控制动***鲁棒性低，安全性与可靠性低。

发明内容

1.要解决的技术问题

基于现有的线控制动***鲁棒性低，安全性与可靠性低的问题，本申请提供了一种线控制动***及其应用。

2技术方案

为了达到上述的目的，本申请提供了一种线控制动***，所述线控制动***为双冗余备份线控制动***，所述双冗余备份线控制动***包括依次连接的电源子***、集成子***和通讯子***，所述集成子***包括依次连接的传感单元、状态估计单元、故障诊断与重构单元、整车控制单元、执行控制单元和线控制动单元，所述传感单元与所述故障诊断与重构单元连接，所述传感单元与所述线控制动单元连接，所述传感单元监测自动驾驶车辆的参数信息，所述状态估计单元对所述自动驾驶车辆进行参数状态估计。

本申请提供的另一种实施方式为：所述故障诊断与重构单元包括主故障诊断与重构单元和冗余故障诊断与重构单元，所述主故障诊断与重构单元与所述冗余故障诊断与重构单元互为冗余，所述主故障诊断与重构单元内设置有故障诊断算法，所述冗余故障诊断与重构单元内设置有故障诊断算法。

本申请提供的另一种实施方式为：所述状态估计单元包括主状态估计器和冗余状态估计器，所述主状态估计器与所述冗余状态估计器互为冗余。

本申请提供的另一种实施方式为：所述整车控制单元接收自动驾驶目标车速与自动驾驶目标转角，通过稳定性控制器与优化分配策略，向执行控制单元输出目标制动压力；所述整车控制单元包括整车主控制器和整车冗余控制器，所述整车主控制器与所述整车冗余控制器互为冗余。

本申请提供的另一种实施方式为：所述执行控制单元根据目标制动压力与实际制动压力调节线控制动单元，实现轮缸压力控制；所述执行控制单元包括主执行控制器和冗余执行控制器，所述主执行控制器与所述冗余执行控制器互为冗余。

本申请提供的另一种实施方式为：所述线控制动单元包括相互连接的建压模块和调压模块，所述建压模块包括依次连接的人力建压子模块、主建压子模块和冗余建压子模块，所述人力建压子模块与所述调压模块连接，所述主建压子模块与所述调压模块连接，所述冗余建压子模块与所述调压模块连接。

本申请提供的另一种实施方式为：所述传感单元设置于所述线控制动单元上，所述传感单元包括制动电机电流信号传感器、制动电机转速信号传感器、车速信号传感器、车轮转角信号传感器、轮缸制动压力信号传感器、制动踏板位移信号传感器和横摆角速度信号传感器。

本申请提供的另一种实施方式为：所述整车控制单元内设置有车辆动力学参考模型，将所述自动驾驶目标车速与所述自动驾驶目标转角输入所述车辆动力学参考模型，计算期望质心侧偏角、期望横摆角速度和期望车速。

本申请提供的另一种实施方式为：所述电源子***包括主电源模块和冗余电源模块，所述主电源模块与所述冗余电源模块互为冗余，所述通讯子***包括主通讯模块和冗余通讯模块，所述主通讯模块与所述冗余通讯模块互为冗余。

本申请还提供一种对所述线控制动***的应用，将所述线控制动***应用于L3级及以上高等级自动驾驶车辆。

3.有益效果

与现有技术相比，本申请提供的线控制动***及其应用的有益效果在于：

本申请提供的线控制动***，为一种高等级自动驾驶线控制动***。

本申请提供的线控制动***，整车控制***、执行控制***、故障诊断与重构***、传感***、状态估计***、电源***、通讯***以及线控制动***建压单元均为双冗余备份。在任意组件失效时均可通过***诊断与重构控制器进行自动切换，实时保障线控制动***功能的完整，提高自动驾驶汽车的安全性与制动***的可靠性。

本申请提供的线控制动***，上层均可控制下层的双备份***或组件，例如整车控制***的整车主控制器可以控制主执行控制器与冗余执行控制器，主执行控制器可以控制冗余线控制动***的主建压单元与冗余建压单元，整车冗余控制器功能同上。在制动***任意组件失效时，***诊断与重构控制器可以对失效后的***进行任意重构，形成一条完整的线控制动控制***，提高了自动驾驶线控制动冗余集成控制***的鲁棒性。

本申请提供的线控制动***，不仅在硬件上进行冗余，而且在软件控制算法上也进行了冗余设计。在软件算法上不仅考虑到了冗余组件的失效，同样考虑了单一组件失效时的车辆控制。例如当某个制动轮缸失效时，可以通过调整整车多自由度模型来应对参考模型变化的制动工况，进一步提高了自动驾驶线控制动冗余集成控制***的安全性与可靠性。

本申请提供的线控制动***的应用，满足面向L3级及以上高等级自动驾驶对线控制动控制***的需求，同时设计线控制动***故障诊断与重构模块，为自动驾驶***故障工况下的制动安全提供技术支撑。

附图说明

图1是本申请的线控制动***原理示意图；

图2是本申请的故障诊断与重构单元原理示意图；

图3是本申请的整车控制单元原理示意图；

图4是本申请的执行控制单元原理示意图；

图5是本申请的线控制动单元原理示意图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。

参见图1～5，本申请提供一种线控制动***，所述线控制动***为双冗余备份线控制动***，所述双冗余备份线控制动***包括依次连接的电源子***、集成子***和通讯子***，所述集成子***包括依次连接的传感单元、状态估计单元、故障诊断与重构单元、整车控制单元、执行控制单元和线控制动单元，所述传感单元与所述故障诊断与重构单元连接，所述传感单元与所述线控制动单元连接，所述传感单元监测自动驾驶车辆的参数信息，所述状态估计单元对所述自动驾驶车辆进行参数状态估计。

本申请中的线控制动***由以下八部分组成，包括具有冗余功能的整车控制单元、具有冗余功能的执行控制单元、具有冗余功能的故障诊断与重构单元、具有冗余功能的传感单元、具有冗余功能的状态估计单元、具有冗余功能的电源子***、具有冗余功能的通讯子***以及具有多建压单元的冗余线控制动单元。

具有冗余功能的传感单元负责监测自动驾驶车辆各种参数信息，包括制动踏板位移信号、制动电机电流信号、制动电机转速信号、轮缸制动压力信号、车速信号、车轮转角信号，并将接收到的信号发送至故障诊断与重构单元、整车控制单元、执行控制单元以及自动驾驶车辆上层***等模块。

具有冗余功能的整车控制单元接收自动驾驶上层信号，包括自动驾驶目标车速与自动驾驶目标转角，通过稳定性控制器与优化分配策略，向执行控制单元输出目标制动压力。

具有冗余功能的执行控制单元接收整车控制器输出信号，根据目标制动压力与实际制动压力调节冗余线控制动单元建压模块电机转动与电磁阀启闭以及调压模块进液阀、出液阀启闭，实现轮缸压力控制。

具有冗余功能的故障诊断与重构单元接收传感单元、状态估计单元信号，对线控制动单元进行实时故障诊断。若线控制动单元物理组件或软件发生故障，则故障诊断与重构单元根据预设算法对其进行分析归类，对冗余线控制动单元进行重构，保障线控制动单元制动效能与制动功能的安全可控。

具有冗余功能的状态估计单元是对自动驾驶车辆进行参数状态估计，尤其是当某些传感器组件失效时，对缺失的参数信息进行近似估计，保障冗余集成线控制动单元输出正常范围的参数信息。

具有冗余功能的电源子***向所有电子组件提供电源，包括传感单元、状态估计单元、故障诊断与重构单元、整车控制单元、执行控制单元、线控制动单元以及通讯子***。

具有冗余功能的通讯子***负责将线控制动冗余集成控制***的信号进行传输，包括传感单元、状态估计单元、故障诊断与重构单元、整车控制单元、执行控制单元、线控制动单元以及电源子***。

具有多建压模块的线控制动单元是线控制动***的执行作动部分，其根据上层执行控制器输出信号驱动制动电机、电磁阀等组件，实现线控制动***的主动快速建压与精确控压，确保自动驾驶车辆具有足够的制动效能与压力精确调节性能。

进一步地，所述故障诊断与重构单元包括主故障诊断与重构单元1和冗余故障诊断与重构单元2，所述主故障诊断与重构单元1与所述冗余故障诊断与重构单元2互为冗余，所述主故障诊断与重构单元1内设置有故障诊断算法，所述冗余故障诊断与重构单元2内设置有故障诊断算法。

具有冗余功能的故障诊断与重构单元分为两部分，包括主故障诊断与重构单元1和冗余故障诊断与重构单元2，二者互为冗余。主故障诊断与重构单元1接收线控制动单元状态信息，通过内置线控制动单元故障诊断算法，实时判断线控制动单元是否故障。若线控制动单元未出现故障，则主故障诊断与重构单元不参与***控制。若线控制动单元出现故障，则主故障诊断与重构单元对线控制动单元进行容错重构与冗余集成控制***主冗切换，保障线控制动单元组件失效时的制动安全与制动效能，提高行车安全。冗余故障诊断与重构单元2接收线控制动单元状态信息，通过内置线控制动单元故障诊断算法，实时判断线控制动单元是否故障。若线控制动单元未出现故障，则冗余故障诊断与重构单元不参与***控制。若线控制动单元出现故障，则冗余故障诊断与重构单元2对线控制动单元进行容错重构与冗余集成控制***主冗切换，保障线控制动单元组件失效时的制动安全与制动效能，提高行车安全。

进一步地，所述状态估计单元包括主状态估计器和冗余状态估计器，所述主状态估计器与所述冗余状态估计器互为冗余。

具有冗余功能的状态估计单元分为两部分，包括主状态估计器和冗余状态估计器，二者互为冗余。主状态估计器接收传感单元信息，对自动驾驶车辆制动过程中状态参数进行实时估计，尤其是当某些传感器组件失效时，对缺失参数信息进行近似估计，保障冗余集成线控制动单元输出正常范围的参数信息。冗余状态估计器作为主状态估计器的冗余备份，同样接收传感单元信息，对自动驾驶车辆制动过程中状态参数进行实时估计，当主状态估计器失效并且线控制动单元某些参数信息由于失效无法获取时，对缺失参数信息进行近似估计，保障冗余集成线控制动单元输出正常范围的参数信息。

进一步地，所述整车控制单元接收自动驾驶目标车速与自动驾驶目标转角，通过稳定性控制器与优化分配策略，向执行控制单元输出目标制动压力；所述整车控制单元包括整车主控制器3和整车冗余控制器4，所述整车主控制器3与所述整车冗余控制器4互为冗余。

具有冗余功能的整车控制单元分为两部分，包括整车主控制器3和整车冗余控制器4，二者互为冗余。整车主控制器3负责自动驾驶车辆的整车稳定性控制，其接收上层自动驾驶***或驾驶员制动信号，将自动驾驶目标车速、自动驾驶目标转角输入车辆动力学参考模型，计算期望质心侧偏角、期望横摆角速度、期望车速，并将实际质心侧偏角、实际横摆角速度、实际车速分别与期望值进行对比，得到自动驾驶车辆横摆角速度偏差值、质心侧偏角偏差值以及车速偏差值，将其输入至自动驾驶车辆操控稳定性控制器，计算附加横摆力矩并进行轮缸制动力优化分配，将目标制动压力信号发送至执行控制单元。整车冗余控制器4同样负责自动驾驶车辆的整车稳定性控制，其接收上层自动驾驶***或驾驶员制动信号，将自动驾驶目标车速、自动驾驶目标转角输入车辆动力学跛行参考模型，计算期望质心侧偏角、期望横摆角速度、期望车速，并将实际质心侧偏角、实际横摆角速度、实际车速分别与期望值进行对比，得到自动驾驶车辆横摆角速度偏差值、质心侧偏角偏差值以及车速偏差值，将其输入至自动驾驶车辆跛行操控稳定性控制器，计算附加横摆力矩并进行轮缸制动力优化分配，将目标制动压力信号发送至执行控制单元。

进一步地，所述执行控制单元根据目标制动压力与实际制动压力调节线控制动单元，实现轮缸压力控制；所述执行控制单元包括主执行控制器5和冗余执行控制器6，所述主执行控制器5与所述冗余执行控制器6互为冗余。

具有冗余功能的执行控制单元分为两部分，包括主执行控制器5和冗余执行控制器6，二者互为冗余。主执行控制器5接收来自整车控制单元的目标制动压力信号和实际制动轮缸压力信号，将二者偏差值发送至主建压控制器和主调压控制器，主建压控制器控制主建压模块，主调压控制器控制主调压模块。主建压模块预设电机控制算法，主调压模块预设电磁进液阀、电磁出液阀控制算法，在二者配合作用下，协同控制线控制动单元。冗余执行控制器接收来自整车控制单元的目标制动压力信号和实际制动轮缸压力信号，将二者偏差值发送至冗余建压控制器和冗余调压控制器，冗余建压控制器控制冗余建压模块，冗余调压控制器控制冗余调压模块。冗余建压模块预设电机控制算法，冗余调压模块预设电磁进液阀、电磁出液阀控制算法，在二者配合作用下，协同控制跛行线控制动单元。

进一步地，所述线控制动单元包括相互连接的建压模块7和调压模块8，所述建压模块7包括依次连接的人力建压子模块9、主建压子模块10和冗余建压子模块11，所述人力建压子模块9与所述调压模块8连接，所述主建压子模块10与所述调压模块8连接，所述冗余建压子模块11与所述调压模块8连接。

具有多建压模块的冗余线控制动单元由两部分组成，分别是建压模块7和调压模块8。其中建压模块7接收执行控制单元输出信号，制动电机响应进行快速建压。调压模块8接收执行控制单元控制信号，电磁阀高频快速启闭，产生高精度制动轮缸压力。

冗余线控制动单元建压模块包括主建压子模块10、冗余建压子模块11以及人力建压子模块9，主建压子模块10包括储液壶12、制动主缸13、制动主电机与第一传动机构14、第一转速信号传感器15，第二转速信号传感器16、第一电流信号传感器17、第二电流信号传感器18、第一隔离阀19和第二隔离阀20；冗余建压单元包括储液壶12、制动副主缸21、制动冗余电机与第二传动机构22、第三转速信号传感器23，第四转速信号传感器24、第三电流信号传感器25、第四电流信号传感器26、第三隔离阀27和第四隔离阀28；人力建压子模块9包括制动踏板29、第一位移信号传感器30、第二位移信号传感器31、人力制动主缸32、第五隔离阀33、常闭电磁阀34、单向阀35、踏板感觉模拟器36。其中三个建压单元中的制动主缸13、制动副主缸21以及人力制动主缸32均为双腔主缸；第一隔离阀19、第二隔离阀20、第三隔离阀27、第四隔离阀28以及第五隔离阀33均为常闭型高速开关电磁阀。主建压子模块10为线控制动单元正常工作模式下的主制动压力源，冗余建压子模块11作为线控制动单元的主建压子模块10失效时的冗余制动压力源，人力建压子模块9是线控制动单元的电控制动***失效时的冗余备份压力源。同时人力制动子模块9还安装有单向阀35和常闭电磁阀34，二者并联并与踏板感觉模拟器36串联在一起，向驾驶员提供踏板感觉。制动***压力源的功能是实现线控制动单元的主动快速建压，保证线控制动***压力的快速响应。

调压模块包括第一进液阀37、第一出液阀38、第二进液阀39、第二出液阀40、第三进液阀41、第三出液阀42、第四进液阀43、第四出液阀44、右前制动轮缸和右前制动夹紧机构以及右前制动盘45、左后制动轮缸和左后制动夹紧机构以及左后制动盘46、左前制动轮缸和左前制动夹紧机构以及左前制动盘47、右后制动轮缸和右后制动夹紧机构以及右后制动盘48、第一压力信号传感器49和第二压力信号传感器50，第三压力信号传感器、第四压力信号传感器、第五压力信号传感器、第六压力信号传感器、第七压力信号传感器、第八压力信号传感器、第九压力信号传感器、第十压力信号传感器(其中每个制动轮缸都安装两个压力传感器)。其中第一进液阀37、第二进液阀39、第三进液阀41和第四进液阀43均为常开型高速开关电磁阀，第一出液阀38、第二出液阀40、第三出液阀42和第四出液阀44均为常关型高速开关电磁阀。调压模块8功能是在执行控制单元控制下，按预设控制算法调节高速开关阀的开启和关闭，使制动轮缸制动压力大小跟随目标压力变化，实现制动轮缸压力的精确控制，满足线控制动***制动力控制精度需求。

进一步地，所述传感单元设置于所述线控制动单元上，所述传感单元包括制动电机电流信号传感器、制动电机转速信号传感器、车速信号传感器、车轮转角信号传感器、轮缸制动压力信号传感器、制动踏板位移信号传感器和横摆角速度信号传感器。

具有冗余功能的传感***具体包括冗余横摆角速度信号传感器、冗余制动踏板位移信号传感器、冗余制动电机电流信号传感器、冗余制动电机转速信号传感器、冗余轮缸制动压力信号传感器、冗余车速信号传感器、冗余车轮转角信号传感器。其中双踏板位移信号传感器安装至制动踏板附近，负责监测驾驶员制动意图，及时向控制***发送制动信号，快速响应驾驶员制动力需求。制动主电机与制动冗余电机均安装双制动电机电流信号传感器和双制动电机转速信号传感器均安装至制动电机附近，分别监测制动电机工作电流和工作转速。电机工作电流信号和电机工作转速信号被发送至执行控制器，通过执行控制器闭环控制满足线控制动***对最大建压能力与快速建压的需求。轮缸制动压力信号传感器负责监测四个轮缸的制动压力，通过实时监测制动轮缸压力信号并反馈至上层执行控制器，为执行控制器精确控制制动压力提供必要条件。双车速信号传感器和双车轮转角信号传感器分别负责监测自动驾驶车辆纵向速度信息和前轮转角信息，并反馈至整车控制单元，通过整车控制单元预设操控稳定性控制器与优化分配策略，计算保障自动驾驶车辆稳定性所需参数信息，实现自动驾驶车辆操控稳定性控制，保障自动驾驶车辆的制动安全。

进一步地，所述电源子***包括主电源模块和冗余电源模块，所述主电源模块与所述冗余电源模块互为冗余，所述通讯子***包括主通讯模块和冗余通讯模块，所述主通讯模块与所述冗余通讯模块互为冗余。

具有冗余功能的电源***包含主电源模块和冗余电源模块，电源子***负责向线控制动冗余集成控制***所有电子组件提供电源，包括传感单元、状态估计单元、故障诊断与重构单元、整车控制单元、执行控制单元、线控制动单元以及通讯子***。尤其是当主电源模块由于失效导致无法为线控制动***提供稳定电源时，故障诊断与重构单元则主动切换至冗余电源模块，保障线控制动***的电源稳定性。

具有冗余功能的通讯子***包含主通讯模块和冗余通讯模块，其功能是负责线控制动***内所有信号传输，包括传感单元、状态估计单元、故障诊断与重构单元、整车控制单元、执行控制单元、线控制动单元以及电源子***。尤其是当主通讯模块由于失效导致无法为线控制动***稳定传输参数信息时，故障诊断与重构单元则主动将其切换至冗余通讯模块，保障线控制动***的通讯稳定。

本申请还提供一种对所述线控制动***的应用，将所述线控制动***应用于L3级及以上高等级自动驾驶车辆。

实施例

高等级自动驾驶线控制动冗余集成控制***控制包括：无故障制动模式、故障制动模式。

1.无故障模式

①***监测

当高等级自动驾驶线控制动冗余集成控制***处于通电状态时，故障诊断与重构单元一直处于监测状态，监测对象包括整个线控制动冗余集成控制***的物理组件和软件，若未出现失效工况，则进入到下一个阶段。

②控制阶段

参考模型接收自动驾驶***目标车速与自动驾驶目标转角控制信号，输出期望纵向车速、期望横摆角速度、期望质心侧偏角。整车控制单元将期望纵向车速、车速信号传感器测得的实际纵向车速，期望横摆角速度、横摆角速度信号传感器测得的实际横摆角速度，期望质心侧偏角以及状态估计单元输出的实际质心侧偏角估计值，对应地计算期望与实际参数的偏差值，并将偏差值输入操控稳定性控制器，操控稳定性控制器计算并输出附加横摆力矩，然后优化分配策略对附加横摆力矩进行优化分配，输出每个轮胎的目标制动力值给执行机构控制单元。

主执行控制器5接收来自整车控制单元的目标制动压力信号和实际制动轮缸压力信号，将二者偏差值发送至主建压控制器和主调压控制器，主建压控制器控制主建压模块，主调压控制器控制主调压模块。主建压模块预设电机控制算法，主调压模块预设电磁进液阀、电磁出液阀控制算法，在二者配合作用下，协同控制冗余线控制动***。

③执行阶段

建压模块7接收执行控制单元输出信号，制动电机响应进行快速建压。调压模块8接收执行控制单元控制信号，电磁进液阀、电磁出液阀高频快速启闭，产生高精度制动轮缸压力。以主建压子模块10压力控制为例，当制动主电机接收到驱动信号时，电机转动，同时带动与制动主电机输出轴连接的第一传动机构输入端，将转速、扭矩传递给第一传动机构，第一传动机构将转速、扭矩转换成位移、推力传递给制动主缸13。制动主缸13输入端推杆受到外力发生移动，制动主缸13内部活塞与输入端推杆连接为一体，进而活塞压缩双腔内制动液，制动液受到压缩，通过液压管路将压力进行传递。传递过程中，执行控制单元打开第一隔离阀19、第二隔离阀20，第一进液阀37、第二进液阀39、第三进液阀41和第四进液阀43，制动液经过电磁阀内部流道，到达制动器的制动轮缸。制动轮缸在制动液压力的作用下产生位移并推动推杆运动，使制动器夹紧机构夹紧制动盘产生摩擦力，制动盘在摩擦作用下产生制动力。与此同时，执行控制单元根据传感单元反馈的制动轮缸的制动压力信号，判断其是否达到目标压力。如果制动轮缸压力未达到目标值，则制动电机持续转动加压；当制动压力达到目标压力后，进液阀关闭，压力保持。若制动压力超过目标值，则关闭制动主电机、进液阀，打开出液阀，直至制动轮缸压力降为目标值，最后返回控制阶段，继续进行下一轮制动控制过程。

2.故障制动模式

①***监测

当高等级自动驾驶线控制动冗余集成控制***处于通电状态时，故障诊断与重构单元一直处于监测状态，监测对象包括整个线控制动冗余集成控制***的物理组件和软件，若主模块失效，则立即切换至对应的冗余模块。主模块与冗余模块互为冗余且地位相等。由于线控制动冗余集成控制***失效工况众多，此处假设所有主模块均失效，为最恶劣工况。

②控制阶段

由于整车主控制器3已失效，则跛行参考模型接收自动驾驶***目标车速与自动驾驶目标转角控制信号，输出期望纵向车速、期望横摆角速度、期望质心侧偏角。整车控制单元将期望纵向车速、车速信号传感器测得的实际纵向车速，期望横摆角速度、横摆角速度信号传感器测得的实际横摆角速度，期望质心侧偏角以及状态估计单元输出的实际质心侧偏角估计值，对应地计算期望与实际参数的偏差值，并将偏差值输入跛行操控稳定性控制器，操控稳定性控制器计算并输出附加横摆力矩，然后优化分配策略对附加横摆力矩进行优化分配，输出每个轮胎的目标制动力给执行控制器。

由于主执行控制器5已失效，冗余执行控制器6接收来自整车冗余控制器的目标制动压力信号和实际制动轮缸压力信号，将二者偏差值发送至冗余建压控制器和冗余调压控制器，冗余建压控制器控制冗余建压模块，冗余调压控制器控制冗余调压模块。冗余建压模块预设电机控制算法，冗余调压模块预设电磁进液阀、电磁出液阀控制算法，在二者配合作用下，协同控制冗余线控制动***。

③执行阶段

由于建压模块7的主建压子模块10已失效，冗余建压子模块11接收冗余执行控制器6输出信号，制动冗余电机响应进行快速建压。调压模块8接收冗余执行控制器6控制信号，电磁进液阀、电磁出液阀高频快速启闭，产生高精度制动轮缸压力。当制动冗余电机接收到驱动信号时，电机转动，同时带动与制动冗余电机输出轴连接的第二传动机构2输入端，将转速、扭矩传递给第二传动机构，第二传动机构将转速、扭矩转换成位移、推力传递给制动副主缸21。制动副主缸21输入端推杆受到外力发生移动，制动副主缸21内部活塞与输入端推杆连接为一体，进而活塞压缩双腔内制动液，制动液受到压缩，通过液压管路将压力进行传递。传递过程中，冗余执行控制器打开第三隔离阀27和第四隔离阀28，第一进液阀37、第二进液阀39、第三进液阀41和第四进液阀43，制动液经过电磁阀内部流道，到达制动器的制动轮缸。制动轮缸在制动液压力的作用下产生位移并推动推杆运动，使制动器夹紧机构夹紧制动盘产生摩擦力，制动盘在摩擦作用下产生制动力。与此同时，冗余执行控制器6根据冗余传感***反馈的制动轮缸的制动压力信号，判断其是否达到目标压力。如果制动轮缸压力未达到目标值，则制动冗余电机持续转动加压；当制动压力达到目标压力后，进液阀关闭，压力保持。若制动压力超过目标值，则关闭制动冗余电机、进液阀，打开出液阀，直至制动轮缸压力降为目标值，最后返回控制阶段，继续进行下一轮制动控制过程。

若调压模块8失效，以制动轮缸为例，则整车冗余控制器4根据预设跛行参考模型与跛行操控稳定性控制器进行附加横摆力矩计算，然后在冗余执行控制器6控制下实现制动***的稳定性控制。

故障制动模式工况不局限于上述失效工况，该高等级自动驾驶线控制动冗余集成控制***架构已将***失效工况考虑在内，包括传感单元失效、状态估计单元失效、故障诊断与重构单元失效、整车控制单元失效、执行控制单元失效、电源子***失效、通讯子***失效以及线控制动单元失效。针对冗余线控制动模块的建压模块7失效、调压模块8的制动轮缸、进液阀、出液阀失效工况同样考虑在内，并设计不同工况下的控制算法。

当线控制动***电控***全部失效时，驾驶员仍可以通过脚踩制动踏板进行制动。人力建压子模块9无需电控单元控制即可输出一定制动力，使得线控制动冗余集成控制***全部失效时仍然具有一定的制动效能，提高了驾驶员的安全性。

尽管在上文中参考特定的实施例对本申请进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本申请公开的原理和范围内，可以针对本申请公开的配置和细节做出许多修改。本申请的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。

Claims (10)

1.一种线控制动***，其特征在于：所述线控制动***为双冗余备份线控制动***，所述双冗余备份线控制动***包括依次连接的电源子***、集成子***和通讯子***，所述集成子***包括依次连接的传感单元、状态估计单元、故障诊断与重构单元、整车控制单元、执行控制单元和线控制动单元，所述传感单元与所述故障诊断与重构单元连接，所述传感单元与所述线控制动单元连接，所述传感单元监测自动驾驶车辆的参数信息，所述状态估计单元对所述自动驾驶车辆进行参数状态估计。

2.如权利要求1所述的线控制动***，其特征在于：所述故障诊断与重构单元包括主故障诊断与重构单元和冗余故障诊断与重构单元，所述主故障诊断与重构单元与所述冗余故障诊断与重构单元互为冗余，所述主故障诊断与重构单元内设置有故障诊断算法，所述冗余故障诊断与重构单元内设置有故障诊断算法。

3.如权利要求1所述的线控制动***，其特征在于：所述状态估计单元包括主状态估计器和冗余状态估计器，所述主状态估计器与所述冗余状态估计器互为冗余。

4.如权利要求1所述的线控制动***，其特征在于：所述整车控制单元接收自动驾驶目标车速与自动驾驶目标转角，通过稳定性控制器与优化分配策略，向执行控制单元输出目标制动压力；所述整车控制单元包括整车主控制器和整车冗余控制器，所述整车主控制器与所述整车冗余控制器互为冗余。

5.如权利要求1所述的线控制动***，其特征在于：所述执行控制单元根据目标制动压力与实际制动压力调节线控制动单元，实现轮缸压力控制；所述执行控制单元包括主执行控制器和冗余执行控制器，所述主执行控制器与所述冗余执行控制器互为冗余。

6.如权利要求1所述的线控制动***，其特征在于：所述线控制动单元包括相互连接的建压模块和调压模块，所述建压模块包括依次连接的人力建压子模块、主建压子模块和冗余建压子模块，所述人力建压子模块与所述调压模块连接，所述主建压子模块与所述调压模块连接，所述冗余建压子模块与所述调压模块连接。

7.如权利要求1所述的线控制动***，其特征在于：所述传感单元设置于所述线控制动单元上，所述传感单元包括制动电机电流信号传感器、制动电机转速信号传感器、车速信号传感器、车轮转角信号传感器、轮缸制动压力信号传感器、制动踏板位移信号传感器和横摆角速度信号传感器。

8.如权利要求4所述的线控制动***，其特征在于：所述整车控制单元内设置有车辆动力学参考模型，将所述自动驾驶目标车速与所述自动驾驶目标转角输入所述车辆动力学参考模型，计算期望质心侧偏角、期望横摆角速度和期望车速。

9.如权利要求1～8中任一项所述的线控制动***，其特征在于：所述电源子***包括主电源模块和冗余电源模块，所述主电源模块与所述冗余电源模块互为冗余，所述通讯子***包括主通讯模块和冗余通讯模块，所述主通讯模块与所述冗余通讯模块互为冗余。

10.一种对权利要求1～9中任一项所述线控制动***的应用，其特征在于：将所述线控制动***应用于L3级及以上高等级自动驾驶车辆。

Images