用于无人物流车的制动系统及其制动方法

技术领域

本发明涉及无人物流车制动系统领域，尤其涉及用于无人物流车的制动系统及其制动方法。

背景技术

无人物流车的制动系统是国内外汽车工业界的研究热点之一。无人物流车的制动系统通常由行车制动系统、驱动电机能量回收行车制动系统和驻车系统构成。行车制动系统由线控液压制动系统、液压管路和四轮液压制动卡钳构成。其中线控液压制动系统由控制器、执行电机、驱动装置、油壶和制动主缸构成。驻车系统由电子驻车制动系统和后轮驻车执行卡钳构成。

现有设计整个无人物流车的制动系统由于基于液压系统的行车制动系统的存在，导致系统复杂程度高、制作成本高、需要定期维护的特点。无人物流车由于本身车身质量低、最高车速低、运行环境固定、无乘客的特别，对制动系统的性能需求和安全需求是低于有乘客的无人车的。无人物流车的安全需求主要设计方向只需要考虑降低造成周边环境和人员的安全风险。同时现有设计行车制动系统和驻车系统相互独立，在无人物流车上是完全没有必要，造成了资源的浪费。因此需要一种可以节约无人物流车制动系统的成本，且同时兼顾行车制动和驻车制动。

发明内容

本发明针对现有技术中的制动系统的系统复杂程度高、集成程度低、制作成本高、需要定期维护的缺点，提供一种无需液压系统的、集成了行车制动和驻车制动的无人物流车制动系统。

解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

用于无人物流车的制动系统，包括物流车、整车控制器、整车驱动器、制动系统控制器，物流车至少包括包括第一前轮、第一后轮和第二后轮，第一后轮和第二后轮通过后轴联动；第一前轮安装有第一前制动卡钳总成，第一前制动卡钳总成上构成向第一前轮施加制动的第一减速度，第一减速度由第一驱动器驱动施加；后轴上或第一后轮或第二后轮安装有后制动卡钳总成，后制动卡钳总成构成向后轴施加行车制动的第二减速度，第二减速度由第二驱动器驱动施加；整车控制器用于获取车辆状态，整车控制器分别与第一驱动器、第二驱动器通过控制线连接，并控制其第一驱动器、第二驱动器施加的第一扭矩、第二扭矩的大小；整车驱动器与整车控制器通过控制线连接并接收整车控制器发送的能量回收信号，将能量回收的整车制动力施加至物流车；制动系统控制器与整车控制器通信连接并接收整车控制器发送的车体状态信号，制动系统控制器处理车体状态信号并将执行能量回收制动的控制信号发送至整车控制器。本申请所说的减速度，是指在制动过程中，产生的减速加速度。

制动能量回收系统是指一种应用于汽车或者轨道交通上的，能够将制动时产生的热能转换成机械能，并将其存储在电容器内，在使用时可迅速将能力释放的系统。制动能量回收是现代电动汽车与混合动力车重要技术之一，也是它们的重要特点。在一般内燃机汽车上，当车辆减速、制动时，车辆的运动能量通过制动系统而转变为热能，并向大气中释放。而在电动汽车与混合动力车上，这种被浪费掉的运动能量已可通过制动能量回收技术转变为电能并储存于蓄电池中，并进一步转化为驱动能量。制动时车轮的转动，整车驱动器由电机转为发电机进行动能转电能，变成提供整车驱动器制动的能量，从而实现能量的回收运用，一般来说，在有人乘坐的车内采用这种技术，驾驶或乘车在制动时会有拖拽感，但是运用在无人物流车上就无需考虑人的乘坐体验，从而尽可能地充分利用能量回收，可以大大降低耗能，在对减速度要求小的场景，无需另外耗费能量制动，实现节约能源、可持续发展。

作为优选，还包括第二前轮，第二前轮安装有第二前制动卡钳总成，第二前制动卡钳总成上构成向第二前轮施加驻车制动的第三减速度，第三减速度由第三驱动器驱动施加；整车控制器与第三驱动器通过控制线连接，并控制其第三驱动器施加的第三减速度大小。

作为优选，整车控制器统一控制第一前制动卡钳总成、第二前制动卡钳总成使其同步动作，第一前制动卡钳总成作用于第一前轮施加第一减速度，第二前制动卡钳总成作用于第二前轮施加第三减速度。

作为优选，第一前制动卡钳总成、后制动卡钳总成都为机电制动卡钳，第一驱动器和第二驱动器为驱动电机，整车驱动器为整车驱动电机。

作为优选，第二前制动卡钳总成为机电制动卡钳，第三驱动器为驱动电机。

用于无人物流车的制动方法，通过用于无人物流车的制动系统，无人物流车的行车制动包括以下步骤：

（A）整车控制器获取车辆状态并将车体状态信号和行车制动请求信号发送至制动系统控制器；

（B）制动系统控制器根据行车制动请求信号对应作出第二仲裁分配；制动系统控制器根据分配的制动减速度将行车制动信号发送至整车控制器，制动系统控制器发送信号请求整车控制器执行能量回收制动，整车控制器控制整车驱动电机将整车制动力施加至物流车。

作为优选，在第二仲裁分配判定执行能量回收制动提供的整车制动力产生的整车减速度小于所需总减速度时，无人物流车的行车制动在施行步骤（B）的同时还施行步骤（C）： 整车控制器统一发送指令至第一驱动器、第三驱动器，第一驱动器、第三驱动器分别驱动第一前制动卡钳总成、第二前制动卡钳总成使其同步动作分别夹紧第一前轮和第二前轮的制动盘。

作为优选，在第二仲裁分配判定步骤（B）执行能量回收制动提供的整车制动力产生的整车减速度和步骤（C）提供的第一减速度、第三减速度的总和小于所需总减速度时，无人物流车的行车制动在施行步骤（B）和步骤（C）的同时还施行步骤（D）： 整车控制器发送指令至第二驱动器，第二驱动器驱动后制动卡钳总成动作并作用于后轴，同时作用于第一后轮和第二后轮，对物流车施加第二减速度。

作为优选，无人物流车的驻车制动包括以下步骤：（a）整车控制器将驻车制动请求信号发送给制动系统控制器，制动系统控制器根据驻车制动请求信号对应作出第一仲裁分配；

（b）制动系统控制器发送驻车制动指示信号，控制第一驱动器、第三驱动器动作使第一前制动卡钳总成、第二前制动卡钳总成根据驻车制动指示信号夹紧或者释放。

作为优选，驻车制动请求信号包括夹紧请求信号和释放请求信号，驻车制动指示信号包括驱动第一前制动卡钳总成、第二前制动卡钳总成夹紧产生驻车力和释放消除驻车力，行车制动信号包括夹紧请求信号、释放请求信号，行车制动信号驱动第一前制动卡钳总成、第二前制动卡钳总成、后制动卡钳总成夹紧或释放或保持原状。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

1、无制动液压系统，这个系统在产品生命周期内不需要维护，即使出现故障，也易于排查原因。

2、本发明的制动系统可以适应多种环境下的温度，包括高温低温的工况。

3、更加简化了系统装置，传统液压制动系统液体容易泄漏，且液压元件的制造精度要求较高，所以难以保证严格的传动比，且制造成本高，而本发明的制动系统没有漏液的隐患，可以提高能量利用比，提高系统传动效益。

4、取消了制动液压系统的制动管路、驱动装置、油壶和制动主缸，采用电控制的方法驱动各个卡钳总成，前轮的卡钳总成以及后轴卡钳总成都取消了液压执行部分，降低了制造成本。

4、简化了后轮制动装置，将后轮的多个分设的卡钳集成到一个卡钳完成制动，降低了制造成本的同时可以保证制动效果。

5、具备制动仲裁分配模块，可灵活实现能量回收制动和行车制动的分配比例，来满足能量回收制动比例上升的需求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明施加行车制动的结构示意图。

图3是本发明施加驻车制动的结构示意图。

以上附图中各数字标号所指代的部位名称如下：其中，1、物流车；11、第一后轮；12、第二后轮；13、后轴；131、后制动卡钳总成；132、第二驱动器；14、第一前轮；141、第一前制动卡钳总成；142、第一驱动器；15、第二前轮；151、第二前制动卡钳总成；152、第三驱动器；2、整车控制器；3、整车驱动器；4、制动系统控制器。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

用于无人物流车的制动系统，如图1所示，包括物流车1、整车控制器2、整车驱动器3、制动系统控制器4，物流车1至少包括包括第一前轮14、第一后轮11和第二后轮12，第一后轮11和第二后轮12通过后轴13联动；第一前轮14安装有第一前制动卡钳总成141，第一前制动卡钳总成141上构成向第一前轮14施加制动的第一减速度，第一减速度由第一驱动器142驱动施加；后轴13上或第一后轮11或第二后轮12安装有后制动卡钳总成131，后制动卡钳总成131构成向后轴13施加行车制动的第二减速度，第二减速度由第二驱动器132驱动施加；整车控制器2用于获取车辆状态，整车控制器2分别与第一驱动器142、第二驱动器132通过控制线连接，并控制其第一驱动器142、第二驱动器132施加的第一扭矩、第二扭矩的大小；整车驱动器3与整车控制器2通过控制线连接并接收整车控制器2发送的能量回收信号，将能量回收的整车制动力施加至物流车1；制动系统控制器4与整车控制器2通信连接并接收整车控制器2发送的车体状态信号，制动系统控制器4处理车体状态信号并将执行能量回收制动的控制信号发送至整车控制器2。

第一前制动卡钳总成141、后制动卡钳总成131都为机电制动卡钳，第一驱动器142和第二驱动器132为驱动电机，整车驱动器3为整车驱动电机。整车控制器为VCU，VCU是实现车辆控制决策的核心电子控制单元。VCU搜索通过采集油门踏板、档位、刹车踏板等信号，判断驾驶员的驾驶意图；还能够监控车辆状态，信息经VCU判断处理后，向制动系统控制器2运行状态控制指令；VCU具有整车系统的故障诊断、保护和存储功能。制动系统控制器2为ECU或者ECU的一部分，VCU将信号其传递给ECU，ECU计算出参考车速和滑移率后，发指令给制动压力调节器，进行制动力分配，并调节车轮的最佳滑移率，制动压力调节器执行ECU传来的指令，将合理的制动力作用于汽车的车轮，使其满足要求。

实施例2

同实施例1，如图1所示，其区别在于，还包括第二前轮15，第二前轮15安装有第二前制动卡钳总成151，第二前制动卡钳总成151上构成向第二前轮15施加驻车制动的第三减速度，第三减速度由第三驱动器152驱动施加；整车控制器2与第三驱动器152通过控制线连接，并控制其第三驱动器152施加的第三减速度大小。

整车控制器2统一控制第一前制动卡钳总成141、第二前制动卡钳总成151使其同步动作，第一前制动卡钳总成141作用于第一前轮14施加第一减速度，第二前制动卡钳总成151作用于第二前轮15施加第三减速度。第二前制动卡钳总成151为机电制动卡钳，第三驱动器152为驱动电机。机电制动卡钳为通过动力驱动推动制动片动作的卡钳，一般制动片的动作会通过滚珠丝杆或者套设在丝杆上的螺母来推动，也不排除直线式的气缸带动传动杆推动制动片的情况。

实施例3

用于无人物流车的制动方法，如图2-3所示，通过实施例1或2的用于无人物流车的制动系统，无人物流车的行车制动包括以下步骤：

（A）整车控制器2获取车辆状态并将车体状态信号和行车制动请求信号发送至制动系统控制器4；

（B）制动系统控制器4根据行车制动请求信号对应作出第二仲裁分配；制动系统控制器4根据分配的制动减速度将行车制动信号发送至整车控制器2，制动系统控制器4发送信号请求整车控制器2执行能量回收制动，整车控制器2控制整车驱动电机将整车制动力施加至物流车1。

在第二仲裁分配判定执行能量回收制动提供的整车制动力小于所需总减速度时，无人物流车的行车制动在施行步骤（B）的同时还施行步骤（C）： 整车控制器2统一发送指令至第一驱动器142、第三驱动器152，第一驱动器142、第三驱动器152分别驱动第一前制动卡钳总成141、第二前制动卡钳总成151使其同步动作分别夹紧第一前轮14和第二前轮15的制动盘。

在第二仲裁分配判定步骤B执行能量回收制动提供的整车制动力和步骤（C）提供的第一减速度、第三减速度的总和小于所需总减速度时，无人物流车的行车制动在施行步骤（B）和步骤（C）的同时还施行步骤D： 整车控制器2发送指令至第二驱动器132，第二驱动器132驱动后制动卡钳总成131动作并作用于后轴，同时作用于第一后轮11和第二后轮12，对物流车1施加第二减速度。

无人物流车的驻车制动包括以下步骤：（a）整车控制器2将驻车制动请求信号发送给制动系统控制器4，制动系统控制器4根据驻车制动请求信号对应作出第一仲裁分配；（b）制动系统控制器4发送驻车制动指示信号，控制第一驱动器142、第三驱动器152动作使第一前制动卡钳总成141、第二前制动卡钳总成151根据驻车制动指示信号夹紧或者释放。

驻车制动请求信号包括夹紧请求信号和释放请求信号，驻车制动指示信号包括驱动第一前制动卡钳总成141、第二前制动卡钳总成151夹紧产生驻车力和释放消除驻车力，行车制动信号包括夹紧请求信号、释放请求信号，行车制动信号驱动第一前制动卡钳总成141、第二前制动卡钳总成151、后制动卡钳总成131夹紧或释放或保持原状。

制动功能工作原理：

整车控制器2发生制动请求给制动系统控制器4。制动系统控制器4根据从整车控制器2获取到的减速度、车速、轮速和目标减速度信息对制动请求进行仲裁分配。分配优先级驱动电机能量回收制动>前轮制动最大减速度>后轴制动最大减速度。

举例说明这种分配方式，驱动电机能量回收制动最大减速度2m/s²，前轮制动最大减速度2.5m/s²,后轴制动最大减速度2m/s²。在能量回收制动系统和制动系统无故障的情况下，可以提供最大6.5m/s²，在无人物流车最大车速30km/h，情况下制动距离5.4m。通过仲裁分配，制动系统控制器4请求整车控制器2率先执行能量回收制动，整车控制器2控制整车驱动器3利用执行能量回收制动产生制动。能量回收制动减速度不足以提供总减速度，因此同时制动系统控制器4根据分配的制动减速度，控制第一前制动卡钳总成141、第二前制动卡钳总成151、后制动卡钳总成131上的驱动电机分别动作使卡钳夹紧产生制动力。第一前制动卡钳总成141、第二前制动卡钳总成151由制动系统控制器4的前轮制动控制模块统一控制，但二者独立工作。后制动卡钳总成131由制动系统控制器4的后轴制动模块控制，动作并作用于后轮轴，后轮轴同时作用于联动的后左右轮。

驻车功能工作原理：

整车控制器2发生驻车请求给制动系统控制器4。制动系统控制器4根据从整车控制器2获取到的夹紧请求/释放请求信息对驻车请求进行仲裁分配。系统控制器1控制第一前制动卡钳总成141、第二前制动卡钳总成151，驱动电机动作使卡钳夹紧产生驻车力或者使卡钳释放消除驻车力。第一前制动卡钳总成141、第二前制动卡钳总成151由制动系统控制器4的前轮驻车控制模块统一控制，但独立作用于前左右轮。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。