制动系统及汽车

技术领域

本发明属于汽车制动技术领域，尤其涉及一种制动系统及汽车。

背景技术

公开号为CN104724093A的中国专利申请公开了一种用于机动车的制动系统，包括压力形成单元及故障-增压-单元。借助压力形成单元能够在所述液压的制动系统正常运行时在所述车轮制动器上形成制动压力。借助所述故障-增压-单元能够在压力形成单元失灵时同样在所述车轮制动器上形成制动压力。压力形成单元包括主制动缸以及第一制动压力产生器。制动系统还包括第二制动压力产生器，该第二制动压力产生器与至少一个车轮制动缸连接。主制动缸能够通过第二制动压力产生器与至少一个车轮制动缸液压地连接。

上述的制动系统，存在以下不足：

(1)当压力形成单元失灵或者第一制动压力产生器发生故障时，通过所述故障-增压-单元来形成压力，而此时第一制动压力产生器与车轮制动器之间的电磁阀为常开阀，第一制动压力产生器的柱塞泵处于初始位置并与液压流体容器相通，故障-增压-单元形成的液压势必会通过常开该电磁阀进入第一制动压力产生器，最后进入液压流体容器中，而车轮制动器中将无制动液压产生。同理，机械备用模式下，由驾驶员操纵制动踏板或者制动杆所形成的制动液压也将通过上述液压回路进入液压流体容器中。

(2)压力形成单元工作或者故障-增压-单元独立工作时，由车辆驾驶员来操纵的制动踏板或者制动推杆，所产生的液压通过液压管路分别与踏板模拟器单元和止回阀处于连接之中，机械备用模式产生的液压将通过此液压连接点分流，此时踏板感将与正常运行中向驾驶员传递所期待的踏板感觉不同。

(3)上述制动系统，液压制动回路较复杂，电磁阀和活塞泵的使用数量较多，导致制动系统结构复杂、成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有的制动系统结构复杂的问题，提供一种制动系统及汽车。

为解决上述技术问题，一方面，本发明实施例提供一种制动系统，包括冗余单元、主制动系统、压力介质储存容器、冗余单元控制器及主制动系统控制器；

所述冗余单元包括第一压力产生装置及第二压力产生装置，所述主制动系统包括第三压力产生装置及多个制动轮缸；所述压力介质储存容器分别与所述第一压力产生装置、第二压力产生装置及第三压力产生装置连接，用于向所述第一压力产生装置、第二压力产生装置及第三压力产生装置提供制动液；

所述主制动系统正常工作时，所述主制动系统控制器接受制动信号的输入；当所述主制动系统控制器接收到制动信号时，控制所述第三压力产生装置工作产生液压力并提供给各个所述制动轮缸；

所述主制动系统发生故障时，所述冗余单元控制器接受制动信号的输入；当所述冗余单元控制器接收到制动信号时，控制所述第一压力产生装置及第二压力产生装置工作产生液压力并提供给各自对应的所述制动轮缸。

可选地，所述冗余单元还包括第一止回阀及第二止回阀，所述第一压力产生装置与第一止回阀串联，所述第二压力产生装置与第二止回阀串联，所述第一止回阀连接在所述第一压力产生装置与部分所述制动轮缸之间，用于阻止制动液从部分所述制动轮缸向所述第一压力产生装置回流，所述第二止回阀连接在所述第二压力产生装置与其余的所述制动轮缸之间，用于阻止制动液从其余的所述制动轮缸向所述第二压力产生装置回流。

可选地，所述冗余单元还包括第第一常闭阀及第二常闭阀，所述第一压力产生装置与所述第一常闭阀并联，所述第二压力产生装置与所述第二常闭阀并联；所述第一常闭阀及第二常闭阀分别与所述压力介质储存容器连接，所述压力介质储存容器接收来自所述第一常闭阀及第二常闭阀释放出的制动液；

所述主制动系统还包括第一回路切换阀、第二回路切换阀及电磁阀控制单元，所述第一回路切换阀连接在所述第一止回阀的出口与所述电磁阀控制单元之间，用于分隔所述第一压力产生装置与第三压力产生装置，所述第二回路切换阀连接在所述第二止回阀的出口与所述电磁阀控制单元之间，用于分隔所述第二压力产生装置与第三压力产生装置，所述电磁阀控制单元与各个所述制动轮缸连接，用于调节各个所述制动轮缸的制动压力。

可选地，所述主制动系统还包括第一隔离阀及第二隔离阀，所述第一隔离阀及第二隔离阀连接在所述第三压力产生装置与所述电磁阀控制单元之间，用于分隔所述第三压力产生装置与各个所述制动轮缸。

可选地，所述冗余单元还包括第一压力传感器，所述主制动系统还包括第二压力传感器及第三压力传感器，所述第一压力传感器设置在所述第一常闭阀与所述第一压力产生装置之间的管路上，所述第二压力传感器设置在所述第二回路切换阀与电磁阀控制单元之间的管路上，所述第三压力传感器设置在所述第一回路切换阀与电磁阀控制单元之间的管路上。

可选地，所述制动轮缸包括左前制动轮缸、右前制动轮缸、左后制动轮缸及右后制动轮缸，所述电磁阀控制单元包括第一增压阀、第二增压阀、第三增压阀、第四增压阀、第一减压阀、第二减压阀、第三减压阀及第四减压阀；

所述第一增压阀连接在所述第一回路切换阀与左前制动轮缸之间，所述第一减压阀连接在所述压力介质储存容器与左前制动轮缸之间，所述第一增压阀及第一减压阀用于调节所述左前制动轮缸的制动压力；所述第二增压阀连接在所述第一回路切换阀与右后制动轮缸之间，所述第二减压阀连接在所述压力介质储存容器与右后制动轮缸之间，所述第二增压阀及第二减压阀用于调节所述右后制动轮缸的制动压力；所述第三增压阀连接在所述第二回路切换阀与左后制动轮缸之间，所述第三减压阀连接在所述压力介质储存容器与左后制动轮缸之间，所述第三增压阀及第三减压阀用于调节所述左后制动轮缸的制动压力；所述第四增压阀连接在所述第二回路切换阀与右前制动轮缸之间，所述第四减压阀连接在所述压力介质储存容器与右前制动轮缸之间，所述第四增压阀及第四减压阀用于调节所述右前制动轮缸的制动压力；

所述压力介质储存容器接收来自所述第一减压阀、第二减压阀、第三减压阀及第四减压阀释放出的制动液。

可选地，所述第一压力产生装置包括第一活塞泵，所述第二压力产生装置包括第二活塞泵；

所述第一活塞泵及第二活塞泵由同一个活塞泵电机驱动，或者是，所述第一活塞泵及第二活塞泵分别通过单独的活塞泵电机驱动。

可选地，所述第三压力产生装置包括单作用柱塞泵，所述单作用柱塞泵包括柱塞泵电机、滚珠丝杠、泵壳及滑动设置在所述泵壳内的柱塞，所述柱塞泵电机的电机轴与滚珠丝杠的丝杠连接，所述滚珠丝杠的丝杠螺母与柱塞连接，所述滚珠丝杠的丝杠螺母转动支撑在所述泵壳的内壁上，所述柱塞泵电机的转动通过所述滚珠丝杠转化为所述柱塞的轴向移动；

所述主制动系统还包括连接在所述单作用柱塞泵与压力介质储存容器之间的入口阀，所述入口阀的导通方向为由所述压力介质储存容器向所述单作用柱塞泵，所述单作用柱塞泵的柱塞向前移动时输出制动压力，所述单作用柱塞泵的柱塞后退时通过所述入口阀由所述压力介质储存容器汲取制动液，以进行回位补液。

可选地，所述压力介质储存容器包括相互独立的第一压力介质储存容器及第二压力介质储存容器，所述第一压力介质储存容器分别与所述第一压力产生装置及第二压力产生装置连接，用于向所述第一压力产生装置及第二压力产生装置提供制动液，所述第二压力介质储存容器与所述第三压力产生装置连接，用于向所述第三压力产生装置提供制动液。

这样，冗余单元与主制动系统分别通过单独的压力介质储存容器提供制动液，冗余单元与第一压力介质储存容器、主制动系统与第二压力介质储存容器形成两个独立的液压模块，两个独立的液压模块布置形式可自由结合，不受彼此的限制。

本发明实施例的制动系统，所述主制动系统正常工作时，所述主制动系统控制器接受制动信号的输入；当所述主制动系统控制器接收到制动信号时，控制所述第三压力产生装置工作产生液压力并提供给各个所述制动轮缸；所述主制动系统发生故障时，所述冗余单元控制器接受制动信号的输入；当所述冗余单元控制器接收到制动信号时，控制所述第一压力产生装置及第二压力产生装置工作产生液压力并提供给各个所述制动轮缸。因而，当主制动系统发生故障时，也能通过冗余单元来形成制动压力，提高了制动系统的安全性和可靠性。另外，能够利用较少的电磁阀，实现同样的制动效果，能够减少电磁阀的使用数量，既简化了制动系统结构，又提高了制动系统的性能。

并且，当该制动系统应用于全自动智能驾驶汽车(无人驾驶汽车)时，当主制动系统控制器接收到制动需求(制动信号)时，可控制第三压力产生装置主动建压形成制动压力，独立于驾驶员进行行车制动。由此，该制动系统可以省去了驾驶员用于控制车辆制动的不必要的部件。

另一方面，本发明实施例提供一种汽车，其包括上述的制动系统。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的制动系统的示意图；

图2是本发明第一实施例提供的制动系统在正常工作模式下的制动液流向图；

图3是本发明第一实施例提供的制动系统在故障模式下的制动液流向图；

图4是发明第二实施例提供的制动系统的示意图。

说明书中的附图标记如下：

I、冗余单元；II、主制动系统；1、压力介质储存容器；1a、第一压力介质储存容器；1b、第二压力介质储存容器；2、第一常闭阀；3、第二常闭阀；4、第一活塞泵；5、活塞泵电机；6、第二活塞泵；7、第一压力传感器；8、第一回路切换阀；9、第二回路切换阀；10、入口阀；11、转角传感器；12、第二压力传感器；13、第三压力传感器；14、第一隔离阀；15、第二隔离阀；16、单作用柱塞泵；17、电流传感器；18、柱塞泵电机；19、第一增压阀；20、第二增压阀；21、第三增压阀；22、第四增压阀；23、第一减压阀；24、第二减压阀；25、第三减压阀；26、第四减压阀；27、左前制动轮缸；28、右后制动轮缸；29、左后制动轮缸；30、右前制动轮缸；31、主制动系统控制器；32、冗余单元控制器；33、第一止回阀；34、第二止回阀；35、滚珠丝杠；36、泵壳；37、柱塞。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

第一实施例

如图1所示，本发明第一实施例提供的制动系统，包括冗余单元I、主制动系统II、压力介质储存容器1、冗余单元控制器32及主制动系统控制器31。

所述冗余单元I包括第一压力产生装置、第二压力产生装置、第一止回阀33及第二止回阀34，所述第一压力产生装置与第一止回阀33串联，所述第二压力产生装置与第二止回阀34串联，所述主制动系统II包括第三压力产生装置及多个制动轮缸。

所述第一止回阀33连接在所述第一压力产生装置与部分所述制动轮缸之间，用于阻止制动液从部分所述制动轮缸向所述第一压力产生装置回流。所述第二止回阀34连接在所述第二压力产生装置与其余的所述制动轮缸之间，用于阻止制动液从其余的所述制动轮缸向所述第二压力产生装置回流。

所述压力介质储存容器1分别与所述第一压力产生装置、第二压力产生装置及第三压力产生装置连接，用于向所述第一压力产生装置、第二压力产生装置及第三压力产生装置提供制动液。

所述主制动系统II正常工作时，所述主制动系统控制器31接受制动信号的输入；当所述主制动系统控制器31接收到制动信号时，控制所述第三压力产生装置工作产生液压力并提供给各个所述制动轮缸。

所述主制动系统II发生故障时，所述冗余单元控制器32接受制动信号的输入；当所述冗余单元控制器32接收到制动信号时，控制所述第一压力产生装置及第二压力产生装置工作产生液压力并提供给各自对应的所述制动轮缸。

所述冗余单元I还包括第第一常闭阀2及第二常闭阀3，所述第一压力产生装置与所述第一常闭阀2并联，所述第二压力产生装置与所述第二常闭阀3并联；所述第一常闭阀2及第二常闭阀3分别与所述压力介质储存容器1连接，所述压力介质储存容器1接收来自所述第一常闭阀2及第二常闭阀3释放出的制动液。

所述主制动系统II还包括第一回路切换阀8、第二回路切换阀9及电磁阀控制单元，所述第一回路切换阀8连接在所述第一止回阀33的出口与所述电磁阀控制单元之间，用于分隔所述第一压力产生装置与第三压力产生装置，所述第二回路切换阀连接在所述第二止回阀34的出口与所述电磁阀控制单元之间，用于分隔所述第二压力产生装置与第三压力产生装置，所述电磁阀控制单元与各个所述制动轮缸连接，用于调节各个所述制动轮缸的制动压力。

所述主制动系统II还包括第一隔离阀14及第二隔离阀15，所述第一隔离阀14及第二隔离阀15连接在所述第三压力产生装置与所述电磁阀控制单元之间，用于分隔所述第三压力产生装置与各个所述制动轮缸。

所述冗余单元还包括第一压力传感器7，所述主制动系统II还包括第二压力传感器12及第三压力传感器13，所述第一压力传感器7设置在所述第一常闭阀2与所述第一压力产生装置之间的管路上，所述第二压力传感器13设置在所述第二回路切换阀9与电磁阀控制单元之间的管路上，所述第三压力传感器13设置在所述第一回路切换阀8与电磁阀控制单元之间的管路上。

可选地，所述制动轮缸包括左前制动轮缸27、右前制动轮缸30、左后制动轮缸29及右后制动轮缸28，所述电磁阀控制单元包括第一增压阀19、第二增压阀20、第三增压阀21、第四增压阀22、第一减压阀23、第二减压阀24、第三减压阀25及第四减压阀26。所述左前制动轮缸27、右前制动轮缸30、左后制动轮缸29及右后制动轮缸28分别执行左前轮、右前轮、左后轮及右后轮的制动。

所述第一增压阀19连接在所述第一回路切换阀8与左前制动轮缸27之间，所述第一减压阀23连接在所述压力介质储存容器1与左前制动轮缸27之间，所述第一增压阀19及第一减压阀23用于调节所述左前制动轮缸27的制动压力；所述第二增压阀20连接在所述第一回路切换阀8与右后制动轮缸28之间，所述第二减压阀24连接在所述压力介质储存容器1与右后制动轮缸28之间，所述第二增压阀20及第二减压阀24用于调节所述右后制动轮缸的制动压力；所述第三增压阀21连接在所述第二回路切换阀9与左后制动轮缸29之间，所述第三减压阀25连接在所述压力介质储存容器1与左后制动轮缸29之间，所述第三增压阀21及第三减压阀25用于调节所述左后制动轮缸29的制动压力；所述第四增压阀22连接在所述第二回路切换阀9与右前制动轮缸30之间，所述第四减压阀26连接在所述压力介质储存容器1与右前制动轮缸30之间，所述第四增压阀22及第四减压阀26用于调节所述右前制动轮缸30的制动压力。

所述压力介质储存容器1接收来自所述第一减压阀23、第二减压阀24、第三减压阀25及第四减压阀26释放出的制动液。

优选地，所述第一隔离阀14、第二隔离阀15、第一减压阀23、第二减压阀24、第三减压阀25及第四减压阀26为通电打开(断电关闭)的电磁阀；所述第一回路切换阀8、第二回路切换阀9、第一增压阀19、第二增压阀20、第三增压阀21及第四增压阀22为断电打开(通电关闭)的电磁阀。

第一实施例中，所述第一压力产生装置包括第一活塞泵4，所述第二压力产生装置包括第二活塞泵6。所述第一活塞泵4及第二活塞泵6由同一个活塞泵电机5驱动。以节省一个电机，降低成本。

然而，在第一实施例的一些改型实施例中，所述第一活塞泵4及第二活塞泵6可以分别通过单独的活塞泵电机驱动。这样，可以实现更灵活的制动。

此外，第一实施例的一些改型实施例中，所述第一压力产生装置及第二压力产生装置也可以是柱塞泵、回转泵或者其他形式的压力调制设备。

第一实施例中，所述第三压力产生装置包括单作用柱塞泵16，所述单作用柱塞泵16包括柱塞泵电机18、滚珠丝杠35、泵壳36及滑动设置在所述泵壳内的柱塞37，所述柱塞泵电机18的电机轴与滚珠丝杠35的丝杠连接，所述滚珠丝杠35的丝杠螺母与柱塞37连接，所述滚珠丝杠18的丝杠螺母通过轴承转动支撑在所述泵壳36的内壁上，所述柱塞泵电机18的转动通过所述滚珠丝杠18转化为所述柱塞37的轴向移动。

所述主制动系统II还包括连接在所述单作用柱塞泵16与压力介质储存容器1之间的入口阀10，所述入口阀10的导通方向为由所述压力介质储存容器1向所述单作用柱塞泵16，所述单作用柱塞泵16的柱塞37向前移动时输出制动压力，所述单作用柱塞泵16的柱塞37后退时通过所述入口阀10由所述压力介质储存容器1汲取制动液，以进行回位补液。

所述主制动系统II还包括用于检测所述柱塞泵电机18的转子位置的转角传感器11及用于检测所述柱塞泵电机18的电流的电流传感器17。

本发明第一实施例的制动系统，其工作原理如下：

图2及图3黑色加粗线条表示制动液流动。

正常工作模式：

所述主制动系统II正常工作时，所述主制动系统控制器31接受制动信号的输入。如图2所示，当正在行驶的汽车(例如全自动智能驾驶汽车)，向主制动系统控制器31提出制动需求时(所述需求类似于人类驾驶员的制动输入)，所述主制动系统控制器31接收到制动信号，第一回路切换阀8及第二回路切换阀9上电关闭，第一隔离阀14及第二隔离阀15上电打开，冗余单元I和主制动系统II之间的油路通道被切断。所述单作用柱塞泵16的柱塞泵电机18旋转，驱动所述单作用柱塞泵16的柱塞37向前运动，因所述单作用柱塞泵16与四个制动轮缸之间存在通电打开的第一隔离阀14、第二隔离阀15和断电(不通电)打开四个增压阀，故能够使液压朝四个制动轮缸的方向偏移建压，从而使四个制动轮缸的压力上升。第一隔离阀14和第一增压阀19及第二增压阀20之间设有第三压力传感器13，第二隔离阀15和第三增压阀21及第四增压阀22之间设有第二压力传感器12，以检测单作用柱塞泵16工作时，制动回路中的液压，并将液压信号提供给主制动系统控制器31。一旦所述单作用柱塞泵16的柱塞37到达它的最外的换向点或者至少接近这个最外的换向点，所述柱塞泵电机18换向，使柱塞37向后运动，此时单作用柱塞泵16内部容积产生负压，负压通过入口阀10将制动液从压力介质储存容器1中抽吸新的压力介质。所述柱塞泵电机18再次换向，使柱塞37向前运动，继续建压，如此循环满足制动需求。

故障模式：

所述主制动系统II发生故障时，所述冗余单元控制器32接受制动信号的输入。如图3所示，主制动系统II发生故障时(包括主制动系统控制器31电子失灵或者单作用柱塞泵16故障)，则启动冗余单元I，此时冗余单元控制器32接受汽车(例如全自动智能驾驶汽车)发出的制动请求，并向冗余单元I发出响应指令，控制活塞泵电机5工作，与第一活塞泵4并联的第一常闭阀2及与第二活塞泵6并联的第二常闭阀3断电不打开，第一活塞泵4及第二活塞泵6从压力介质储存容器1中汲取压力介质，驱动第一活塞泵4及第二活塞泵6工作建压，由于第一回路切换阀8、第二回路切换阀9和四个增压阀为常开阀(断电打开、通电关闭的电磁阀)，第一隔离阀14、第二隔离阀15及四个减压阀为常闭阀(通电打开、断电关闭的电磁阀)。因此，能够使液压朝四个制动轮缸的方向偏移建压，故而使四个制动轮缸的压力上升，提供所需的行车制动力。

与第一活塞泵4串联的第一止回阀33，只允许制动液由第一活塞泵4往制动轮缸方向流动，与第二活塞泵6串联的第二止回阀34，只允许制动液由第二活塞泵6往制动轮缸方向流动，避免了制动液回流对第一活塞泵4及第二活塞泵6造成压力冲击，从而提高第一活塞泵4及第二活塞泵6的使用寿命和提升NVH效果。需要解除制动或者泄压时，控制第一活塞泵4及第二活塞泵6不工作，第一常闭阀2及第二常闭阀3上电打开，制动液压通过第一常闭阀2及第二常闭阀3回流至压力介质储存容器1中，完成制动解除或者泄压工作。

通过转角传感器11及电流传感器17检测柱塞泵电机18的状态，并通过第二压力传感器31及第三压力传感器32检测制动回路中的压力，可获知主制动系统II是否发生故障。

本发明第一实施例的制动系统，所述主制动系统II正常工作时，所述主制动系统控制器31接受制动信号的输入；当所述主制动系统控制器31接收到制动信号时，控制所述第三压力产生装置工作产生液压力并提供给各个所述制动轮缸；所述主制动系统II发生故障时，所述冗余单元控制器32接受制动信号的输入；当所述冗余单元控制器32接收到制动信号时，控制所述第一压力产生装置及第二压力产生装置工作产生液压力并提供给各个所述制动轮缸。因而，当主制动系统II发生故障时，也能通过冗余单元I来形成制动压力，提高了制动系统的安全性和可靠性。另外，能够利用较少的电磁阀，实现同样的制动效果，能够减少电磁阀的使用数量，既简化了制动系统结构，又提高了制动系统的性能。

并且，当该制动系统应用于全自动智能驾驶汽车(无人驾驶汽车)时，当主制动系统控制器31接收到制动需求(制动信号)时，可控制第三压力产生装置主动建压形成制动压力，独立于驾驶员进行行车制动。由此，该制动系统可以省去了驾驶员用于控制车辆制动的不必要的部件。

第二实施例

图4所示为本发明第二实施例提供的制动系统，其与第一实施例的不同之处在于，所述压力介质储存容器包括相互独立的第一压力介质储存容器1a及第二压力介质储存容器1b，所述第一压力介质储存容器1a分别与所述第一压力产生装置及第二压力产生装置连接，用于向所述第一压力产生装置及第二压力产生装置提供制动液，所述第二压力介质储存容器1b与所述第三压力产生装置连接，用于向所述第三压力产生装置提供制动液。

这样，冗余单元I与主制动系统II分别通过单独的压力介质储存容器提供制动液，冗余单元I与第一压力介质储存容器1a、主制动系统II与第二压力介质储存容器1b形成两个独立的液压模块，两个独立的液压模块布置形式可自由结合，不受彼此的限制。

第三实施例

本发明第三实施例提供一种汽车，其包括上述实施例的制动系统。

优选地，所述汽车为全自动智能驾驶汽车(无人驾驶汽车)。所述制动系统可根据驾驶员的制动请求制动，也可以根据外部的传感器、摄像头等设备采集的信号进行全自动的制动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。