一種自動駕駛汽車的電控制動系統的制作方法

本實用新型涉及到自動駕駛技術領域，特別是一種自動駕駛汽車的電控制動系統。

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，本實用新型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；

所述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、檢測信號單元分別與控制器相連，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。

較佳地，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。

較佳地，所述的第二單向閥連接于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。

較佳地，所述的壓力傳感器連接于主制動缸與控制器之間，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。

較佳地，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。

較佳地，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。

較佳地，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。

本實用新型具有以下有益效果：

本實用新型提供的自動駕駛汽車的電控制動系統，當車輛在行駛過程中，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，實施本實用新型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實用新型實施例的技術方案，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實用新型的一些實施例，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是本實用新型的系統框圖；

圖2是本實用新型的主制動系統工作示意圖；

圖3是本實用新型的輔制動缸和步進直線電機的結構示意圖；

圖4是本實用新型的液壓增壓器工作示意圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型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實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，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，都屬于本實用新型保護的范圍。

本實用新型實施例提供了一種自動駕駛汽車的電控制動系統，如圖1所示,包括包括制動踏板、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、液壓增壓器、第二單向閥、四輪制動管路/分泵；

所述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、檢測信號單元分別與控制器相連，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。

在行車過程中正常制動的情況，當駕駛員踩下制動踏板時，如圖2所示，踏板產生的制動力通過杠桿作用的原理，制動力通過真空助力器放大，推動主制動缸內活塞運動，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，當四輪制動管路/分泵上產生壓力時，第一單向閥由于兩側的壓力差為0，第一單向閥開通，此時，由于輔制動系統未工作，液壓增壓器的高壓端壓力為0，第二單向閥與液壓增壓器高壓端相連的一側壓力為0，第二單向閥的輸出側壓力與四輪制動管路/分泵壓力相同(高壓狀態)，第二單向閥承受反壓自動關閉。

由于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，當車輛在行駛過程中，輔助制動系統始終處于監控狀態，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，控制器接收到信息后，首先判斷壓力傳感器的壓力值，如果此時主制動缸已經工作，其相應的壓力值會傳遞給控制器，則控制器不執行制動輸出動作，反之，控制器則根據當前的車速及距離信息做出相應處理，在人工駕駛員模式下，制動安全距離根據國際通用公式計算如下：

d＝1.47sit+[si²-sf²]/[30(0.348±0.01G)]

其中d為制動距離，1.47為安全系數，反應時間t國際通用2.5S,Si為制動初速度，Sf為制動終止速度,G為坡度；按上述公式，當速度為100Km/h,平坦路面G＝0；制動終止速度Sf＝0,反應時間t為國際通用2.5s,利用上述公式進行計算，其安全距離為175.98m；由于控制系統采用電子檢測方式，其反應時間為毫秒級，較駕駛員的反應要快，在實際工作過程中可以根據系統的反應速度調整上述公式中的反應時間t,進行安全制動距離調節，

車輛在行駛過程中，當安全距離小于系統計算出來的安全距離時，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，控制器會根據當前的速度及車距產生一個控制信號，通過驅動電路對步進直線電機進行驅動。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，輔制動缸產生的制動液在壓力的作用下，被輸送液壓增壓器，液壓增壓器對輸入的壓力進行3到5倍增壓比的壓力放大，將輔制動缸的輸出壓力放大到系統所需的制動壓力后，制動液直接進入液壓增壓器高壓HP端，在輔制動缸的壓力作用下，液壓增壓器的活塞開始運動，并連續不斷的將制動液壓通過第二單向閥2，將制動力輸送到四輪制動管路/分泵中，對車輛進行制動，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。當制動解除后，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2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

該制動壓力通過單向閥2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2，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，在主制動缸與單向閥1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。

以上公開的本實用新型優選實施例只是用于幫助闡述本實用新型。優選實施例并沒有詳盡敘述所有的細節，也不限制該實用新型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實用新型的原理和實際應用，從而使所屬技術領域技術人員能很好地理解和利用本實用新型。本實用新型僅受權利要求書及其全部范圍和等效物的限制。