一種自動駕駛汽車的電控制動系統的制作方法

本發明屬于汽車安全技術領域，特別是一種自動駕駛汽車的電控制系統。

背景技術：

目前，大部分交通事故均是由于駕駛員的因素導致的。對于高速移動的汽車，不同的駕駛員對于環境的認知，判斷、決策和控制能力均不一樣，往往由于判斷失誤造成的交通事故或重大人身傷亡車輛損失，在電子技術越來越發達的今天，汽車的智能化是解決駕駛員薄弱性的一個必由之路。通過大量傳感技術、通信、控制技術的引入，感知環境狀態、駕駛員狀態和車輛自身狀態，并通過自動化技術控制車輛行駛，為駕駛員提供支援或采取自動控制，完成所定的行駛任務，同時解放駕駛員手部或腳部的部分操作能力，保障了行車的安全，實現人、車、路的統一協調。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明提供了一種自動駕駛汽車的電控制動系統，其包括制動踏板、真空助力器、主制動缸、第一單向閥、壓力傳感器、檢測信號單元、控制器、步進直線電機、輔制動缸、第二單向閥、四輪制動管路/分泵；制動踏板與真空助力器相連，真空助力器與主制動缸相連，主制動缸與第一單向閥相連，第一單向閥與四輪制動管路/分泵相連接；壓力傳感器和檢測信號與控制器相連，壓力傳感器同時與主制動缸相連；控制器與步進直線電機相連，步進直線電機與輔制動缸相連，輔制動缸與第二單向閥相連，第二單向閥與四輪制動管路/分泵相連接；

所述的第一單向閥連接與主制動缸與四輪制動管路/分泵之間，當主制動缸工作時，主制動缸內產生的壓力使第一單向閥接通，向四輪制動管路/分泵提供制動壓力；當第二單向閥接通時，第一單向閥承受來自第二單向閥的反向壓力時，第一單向閥自動關閉；

所述第二單向閥連接與輔制動缸與四輪制動管路/分泵之間，當輔制動缸工作時，輔制動缸內產生的壓力使第二單向閥接通，向四輪制動管路/分泵提供制動壓力；當第一單向閥接通時，第二單向閥承受來自第一單向閥的反向壓力時，第二單向閥自動關閉；

所述的壓力傳感器連接與主制動缸與控制器之間之間，當主制動缸工作時，主制動缸內產生的壓力通過壓力傳感器傳送到控制器；當輔制動缸工作時，四輪制動管路/分泵上產生高壓，第一單向閥關閉，主制動缸的低壓力通過壓力傳感器傳送給控制器；

所述的步進直線電機在控制器的驅動下進行工作，在制動時，步進直線電機高速工作，推動輔制動缸內的活塞前進，在輔制動缸內產生壓力；在制動結束時，步進電機在控制器的驅動下，拉動輔制動缸內的活塞回到起始位置；

在手動駕駛模式下，當踩下制動踏板時，通過真空助力器放大后的制動力推動主制動缸內的活塞運動，制動主缸內產生壓力，通過第一單向閥將壓力傳送到四輪制動管路/分泵，對四輪進行制動，此時第二單向閥自動關閉；主制動缸內產生的壓力通過壓力傳感器送入到控制器內，自動駕駛員系統處于不工作狀態；

在自動駕駛模式下，控制器接收檢測單元傳遞過來的檢測信號并進行運算，當需要執行制動時，控制器輸出控制信號，驅動步進直線電機工作，步進直線電機推動輔制動缸內活塞運動，輔制動缸內產生壓力，通過第二單向閥將壓力傳送到四輪制動管路/分泵，對四輪進行制動,此時第一單向閥自動關閉，主制動缸內呈低壓狀態，在此時如果踩下制動踏板，主制動缸內呈高壓狀態，控制器通過壓力傳感器檢測到該壓力信號，執行退出功能，控制步進電機回位到起始位置。

本發明具有以下有益效果：

本發明提供的自動駕駛汽車的電控制動系統，保證了車輛在行駛過程中，輔助制動系統處于監控狀態，始終監測主制動系統的當前狀態、車輛速度、前方道路上車輛行人狀況、當由于路況突變或其它突發事件需要進行緊急制動時，如駕駛員未能及時采取相應的措施(檢測到主制動缸未工作)，輔助制動系統自動介入，通過步進直線電機推動輔制動缸內的活塞高速運動，產生制動力，通過第二單向閥，將制動力輸送到四輪制動管路/分泵中，對車輛進行緊急制動，當制動解除后，輔助制動系統自動回位，再次回到監控狀態，通過主動監測和主動介入，防止出現行車事故，保障車輛運行安全。

當然，實施本發明的任一產品并不一定需要同時達到以上所述的所有優點。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例提供的系統框圖；

圖2是本發明實施例提供的主制動系統工作示意圖；

圖3是本發明實施例提供的輔制動缸和步進直線電機的結構示意圖；

圖4是本發明實施例提供的液壓增壓器工作示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。

如圖1所示，本發明實施例提供了本發明提供了一種自動駕駛汽車的電控制動系統，其包括制動踏板、真空助力器、主制動缸、第一單向閥、壓力傳感器、檢測信號單元、控制器、步進直線電機、輔制動缸、第二單向閥、四輪制動管路/分泵；制動踏板與真空助力器相連，真空助力器與主制動缸相連，主制動缸與第一單向閥相連，第一單向閥與四輪制動管路/分泵相連接；壓力傳感器和檢測信號與控制器相連，壓力傳感器同時與主制動缸相連；控制器與步進直線電機相連，步進直線電機與輔制動缸相連，輔制動缸與第二單向閥相連，第二單向閥與四輪制動管路/分泵相連接；

本系統由兩套并列的制動子系統組成，包括主制動系統和輔助制動系統，主制動系統由制動踏板、真空助力器、主制動缸、第一單向閥、四輪制動管路/分泵組成，該系統與傳統的制動系統工作原理一樣，如圖2所示，假設制動踏板的杠桿比i為4，真空助力器的助力比R為3.5,助力器的效率n1為0.91,主缸的缸徑D為23.5,主缸的效率n2為0.94,當踏板上施加一個作用力Fp＝400N時，真空助力器的輸入力F1為

F1＝(Fp x i)x n1＝1456N

主制動缸的輸入力F2為

F2＝F1x R x n2＝4790.2N

此時，產生的制動壓力P為

F2x n2/((D²xπ/4))＝10.38MPa

當駕駛員踩下制動踏板時，由于踏板的杠桿作用，產生一個作用力到真空助力器的輸入端，真空助力器位于制動踏板與主制動缸之間,它是利用真空(負壓)來增加駕駛員施加于踏板上的作用力。將制動踏板產生的機械力放大后產生主制動缸的輸入力，再由主制動缸將真空助力器的輸出力轉化為液壓力輸出到制動管路和四輪制動分泵，產生行車制動力。

在主制動缸與四輪制動管路/分泵之間，連接有一個第一單向閥，其作用是產生壓力的單向傳遞，使壓力只能由主制動缸向四輪制動管路/分泵傳遞，四輪制動管路/分泵上產生的壓力無法向主制動缸方向逆向回流，其作用在輔制動缸工作時，四輪制動管路/分泵上產生的液壓力不能傳遞到主制動缸，從而在主制動缸與第一單向閥之間產生一個低壓區，并由壓力傳感器檢測后傳遞給控制器。

輔制動系統包括壓力傳感器、檢測信號、控制器、步進直線電機、輔制動缸、液壓增壓器、第二單向閥、四輪制動管路/分泵等，在控制器與主制動缸之間，連接有一個壓力傳感器,當主制動缸工作時，主制動缸內產生的高壓力通過壓力傳感器傳送到控制器，此時輔制動系統不工作；當輔制動缸工作時，四輪制動管路/分泵上產生高壓，第一單向閥關閉，主制動缸與第一單向閥之間呈現低壓狀態，主制動缸的低壓力通過壓力傳感器傳送給控制器。當由于路況突變或其它突發事件輔助制動系統自動介入時，通過步進直線電機推動輔制動缸內的活塞高速運動，產生制動力，通過液壓增壓器、第二單向閥，將制動力輸送到四輪制動管路/分泵中，對車輛進行緊急制動，此時，如果駕駛員踩下制動踏板，主制動缸工作并產生壓力后，控制器通過壓力傳感器檢測到主制動缸工作時，輔助制動系統自動回位，再次回到監控狀態。

步進直線電機是一個磁性轉子鐵芯通過與由定子產生的脈沖電磁場相互作用而產生轉動的運動部件，直線步進電機在電機內部把旋轉運動轉化為線性運動，采用螺桿螺母嚙合方式，電機內置一個帶內螺紋的轉子與螺桿相嚙合,如圖3所示，螺杠通過螺紋支架固定于輔制動缸內，螺桿的前端為丁字形，與輔制動缸內的活塞相連接，當螺桿運運時，帶動活塞做往復運動，螺桿的后端與步進直線電機的轉子部分采用采取螺母嚙合方式,當步進直線電機的轉子轉運時，以轉子的內螺紋和螺桿相嚙合而實現線性運動，由于轉子的徑向是固定于電機的定子之中，轉子產生的扭力會推動螺桿軸向運動，使活塞在輔制動缸內做往復運動。當活塞運動時，對輔制動缸內的制動液進行壓縮，將制動液送入到液壓增壓器中。

在輔制動缸與第二單向閥之間，連接有一個液壓增壓器，它可以根據系統需求，配置成3到5倍增壓比的壓力放大系統，將輔制動缸的輸出壓力放大到系統所需的制動壓力，液控增壓器的工作原理如圖4所示，制動液進入液壓增壓器的P口，T口接回液口，輔制動缸的制動液通過單向閥CV1和CV2進入到高壓端HP，若液控單向閥PDV關閉，制動液將直接進入高壓HP端，此時，所有的流量全部進入到高壓HP端，確保將制動液快速提供給四輪制動管路/分泵，當輔制動缸的壓力達到設定值，液壓增壓器的活塞就開始運動，并連續不斷的將制動液壓入到四輪制動管路，直至達到高壓設定的壓力，活塞停止運動，此時制動管路壓力達到最大值；當制動結束時，輔制動缸活塞回位，液壓增壓器的P口力消失，液控單向閥PDV的控制端失壓，單向閥PDV打開，HP端的高壓制動液通過單向閥PDV接入T口回到剎車油壺。

假設輔制動缸的缸徑D為23,輔制動缸的效率n1為0.92,增壓器的增壓比R為5.5,增壓器的效率n2為0.96,當輔制動缸通過活塞運動產生一個作用力Fp＝1000N時，液壓增壓器的輸入力F1為

F1＝Fp x n1＝920N

液壓增壓器的輸出力F2為

F2＝F1x R x n2＝4857.6N

此時，產生的制動壓力P為

F2x n2/((D²xπ/4))＝11.22MPa

該制動壓力通過第二單向閥傳送到四輪制動管路/分泵中，實現行車制動。

在輔制動缸與四輪制動管路/分泵之間，連接有一個第二單向閥，其作用是產生壓力的單向傳遞，使壓力只能由輔制動缸通過液壓增壓器向四輪制動管路/分泵傳遞，四輪制動管路/分泵上產生的壓力無法向主制動缸方向逆向回流。

在行車過程中，步進直線電機的工作主要由控制器來實現驅動，通過驅動器信號輸入端輸入的脈沖數量和頻率實現步進電機速度控制，使步進直線電機按程序要求完成相應的運動，其步距值不受各種干擾因素的影響。在一定的頻率范圍內運行時，任何運動方式都不會產生誤差。步進電機配合驅動器使用，在軟件上通過細分控制功能，可實現很小的步進角，使活塞運動位置控制更精確。控制器的工作輸出受壓力傳感器和檢測信號控制，當車輛在行駛過程中，檢測單元始終監測主制動系統的當前狀態、車輛速度、車道偏離信息、前方道路上車輛行人狀況并進行綜合判斷、當由于路況突變或其它突發事件需要進行緊急制動時，檢測單元產生一個控制信號給控制器，產生控制信息給步進直線電機。在步進直線電機工作的過程中，如果主制動缸也同時工作，在主制動缸與第一單向閥之間產生壓力，并通過壓力傳感器傳送到控制器，此時，控制器控制步進電機在驅動電路的驅動下，拉動輔制動缸內的活塞回到起始位置。

以上公開的本發明優選實施例只是用于幫助闡述本發明。優選實施例并沒有詳盡敘述所有的細節，也不限制該發明僅為所述的具體實施方式。顯然，根據本說明書的內容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發明的原理和實際應用，從而使所屬技術領域技術人員能很好地理解和利用本發明。本發明僅受權利要求書及其全部范圍和等效物的限制。