一种适用于L3-L5智能驾驶的集成式制动控制系统

技术领域

本发明涉及整车设计技术领域，更具体地说，涉及一种适用于L3-L5智能驾驶的集成式制动控制系统。

背景技术

随着科学技术的不断提高，各种各样的汽车已广泛应用于人们的生活和工作中，为人们的日常生活带来了极大的便利。

在整车设计过程中，各个国际制动系统供应商在2016年起开始推出各自的集成式制动控制系统(One Box-System)，主要包括Continental公司在2016年推出的MKC1；Bosch公司在2018年推出的IPB；ZF公司在2019年推出的IBC；Mando公司在2019年推出的IDB等。

国内的供应商也计划在2021年起推出类似的集成式制动控制系统，但是，目前推出的集成式制动控制系统存在诸多缺陷，无法应用于L3-L5智能驾驶领域中。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种适用于L3-L5智能驾驶的集成式制动控制系统，技术方案如下：

一种适用于L3-L5智能驾驶的集成式制动控制系统，所述集成式制动控制系统包括：控制器、动力源、与所述动力源集成设置的单腔主缸、储液壶、第一至第四车轮制动器、第一至第四电磁进液阀、第一至第四电磁出液阀、第一至第二回路开关阀、第一至第二回路回流阀；

其中，所述第一车轮制动器通过所述第一电磁进液阀与所述第一回路开关阀的一端连接；所述第二车轮制动器通过所述第二电磁进液阀与所述第一回路开关阀的一端连接；所述第三车轮制动器通过所述第三电磁进液阀与所述第一回路开关阀的一端连接；所述第四车轮制动器通过所述第四电磁进液阀与所述第一回路开关阀的一端连接；所述储液壶通过所述第一回路回流阀与所述第一回路开关阀的一端连接；所述第一回路开关阀的另一端通过所述单腔主缸与所述动力源连接；

所述第一车轮制动器还通过所述第一电磁出液阀与所述第二回路开关阀的一端连接；所述第二车轮制动器还通过所述第二电磁出液阀与所述第二回路开关阀的一端连接；所述第三车轮制动器还通过所述第三电磁出液阀与所述第二回路开关阀的一端连接；所述第四车轮制动器还通过所述第四电磁出液阀与所述第二回路开关阀的一端连接；所述储液壶还通过所述第二回路回流阀与所述第二回路开关阀的一端连接；所述第二回路开关阀的另一端通过所述单腔主缸与所述动力源连接；

所述控制器用于控制所述动力源、所述第一至第四电磁进液阀、所述第一至第四电磁出液阀的工作状态。

可选的，在上述集成式制动控制系统中，所述控制器包括：

完全电气独立的第一子控制器和第二子控制器。

可选的，在上述集成式制动控制系统中，所述第一至第四电磁进液阀为常开电磁进液阀。

可选的，在上述集成式制动控制系统中，所述第一至第四电磁出液阀为常闭电磁出液阀。

可选的，在上述集成式制动控制系统中，所述第一回路开关阀为常开回路开关阀。

可选的，在上述集成式制动控制系统中，所述第二回路开关阀为常闭回路开关阀。

可选的，在上述集成式制动控制系统中，所述第一回路回流阀为常闭回路回流阀。

可选的，在上述集成式制动控制系统中，所述第二回路回流阀为常开回路回流阀。

可选的，在上述集成式制动控制系统中，所述集成式制动控制系统还包括：左单边电子驻车装置和右单边电子驻车装置；

其中，所述控制器通过所述左单边电子驻车装置与所述第一车轮制动器连接；

所述控制器通过所述右单边电子驻车装置与所述第二车轮制动器连接。

可选的，在上述集成式制动控制系统中，所述控制器用于控制所述动力源、所述第一至第四电磁进液阀、所述第一至第四电磁出液阀的工作状态，包括：

所述控制器用于接收制动信息，以控制所述动力源、所述第一至第四电磁进液阀、所述第一至第四电磁出液阀的工作状态。

相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：

本发明提供的一种适用于L3-L5智能驾驶的集成式制动控制系统，所述集成式制动控制系统包括：控制器、动力源、与所述动力源集成设置的单腔主缸、储液壶、第一至第四车轮制动器、第一至第四电磁进液阀、第一至第四电磁出液阀、第一至第二回路开关阀、第一至第二回路回流阀；其中，所述第一车轮制动器通过所述第一电磁进液阀与所述第一回路开关阀的一端连接；所述第二车轮制动器通过所述第二电磁进液阀与所述第一回路开关阀的一端连接；所述第三车轮制动器通过所述第三电磁进液阀与所述第一回路开关阀的一端连接；所述第四车轮制动器通过所述第四电磁进液阀与所述第一回路开关阀的一端连接；所述储液壶通过所述第一回路回流阀与所述第一回路开关阀的一端连接；所述第一回路开关阀的另一端通过所述单腔主缸与所述动力源连接；所述第一车轮制动器还通过所述第一电磁出液阀与所述第二回路开关阀的一端连接；所述第二车轮制动器还通过所述第二电磁出液阀与所述第二回路开关阀的一端连接；所述第三车轮制动器还通过所述第三电磁出液阀与所述第二回路开关阀的一端连接；所述第四车轮制动器还通过所述第四电磁出液阀与所述第二回路开关阀的一端连接；所述储液壶还通过所述第二回路回流阀与所述第二回路开关阀的一端连接；所述第二回路开关阀的另一端通过所述单腔主缸与所述动力源连接；所述控制器用于控制所述动力源、所述第一至第四电磁进液阀、所述第一至第四电磁出液阀的工作状态。

该集成式制动控制系统可以适用于L3+智能驾驶级别的制动需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种适用于L3-L5智能驾驶的集成式制动控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种适用于L3-L5智能驾驶的集成式制动控制系统的工作示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种适用于L3-L5智能驾驶的集成式制动控制系统的工作示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种适用于L3-L5智能驾驶的集成式制动控制系统的工作示意图；

图5为本发明实施例提供的又一种适用于L3-L5智能驾驶的集成式制动控制系统的工作示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的发明创造过程中，发明人发现，目前国内推出的集成式制动控制系统与MKC1类似，主要的工作原理都是整车工作时，通过电磁阀将主缸与液压管路进行隔离，踏板踩下去的制动液进入踏板模拟器，与此同时动力源推出高压制动液进入轮缸产生制动压力。

当系统失效时，电磁阀断开动力源与轮缸之间的管路，通过驾驶员踩踏板推动主缸直接在液压管路中建立备份压力。

这样的集成式制动控制系统可以使用在L2-L3智能驾驶的整车设计中，比较好的代替真空助力器(Booster)和电子稳定性控制器(Electronic Stability Controller，简称ESC)，但是，在L3+智能驾驶的整车设计中，例如L3-L5智能驾驶的整车设计中，现有的集成式制动控制系统存在以下几个比较大的缺陷：

整车的行车制动依赖于驾驶员的备份，当发生电控失效或者液压失效的时候，会进入FallBack(失效备份)模式，需要驾驶员主动继续踩踏板来产生制动力，此时的驾驶员踏板感觉也会发生变化，踏板力会变的沉重，最大减速带也受到限制。而应用在L3+无人驾驶的系统时，没有驾驶员做备份，制动冗余无法实现。

整车需要驻车制动备份，MKC1集成的电子驻车系统(Electrical Park Brake，简称EPB)，其软件控制与驱动均来自于同一个模块，当此模块发生失效时，EPB无法正常工作，因此为了驻车的制动备份，需要整车集成P档锁(P-Lock)，进一步提高了整车成本，取消P-Lock则有不满足法规的风险。

在制动过程中，电磁阀会频繁开启关断，NVH(Noise Vibration Harness，噪声振动与声振粗糙度)品质较差，在系统生命周期内电磁阀不能保证稳定工作。

基于此，本发明提供了一种适用于L3-L5智能驾驶的集成式制动控制系统，该集成式制动控制系统可以满足以下基本的L3+智能驾驶级别的制动需求：

行车备份制动依靠电子控制系统来实现，不依赖于驾驶员做制动备份。

电气单点失效时，行车备份制动的减速度至少满足6.44m/s

机械单点失效时，行车备份制动的减速度至少满足2.44m/s

通过单控制器ECU(Electronic Control Unit)系统完成双控EPB的功能，取消其它电子驻车或者P-Lock装置。

常规制动情况下电磁阀处于不工作状态。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1，图1为本发明实施例提供的一种适用于L3-L5智能驾驶的集成式制动控制系统的结构示意图。

所述集成式制动控制系统包括：控制器ECU、动力源MOT、与所述动力源MOT集成设置的单腔主缸MC、储液壶Res、第一至第四车轮制动器FL、FR、RL、RR、第一至第四电磁进液阀A1-A4、第一至第四电磁出液阀B1-B4、第一至第二回路开关阀C1-C2、第一至第二回路回流阀D1-D2；

其中，所述第一车轮制动器FL通过所述第一电磁进液阀A1与所述第一回路开关阀C1的一端连接；所述第二车轮制动器FR通过所述第二电磁进液阀A2与所述第一回路开关阀C1的一端连接；所述第三车轮制动器RL通过所述第三电磁进液阀A3与所述第一回路开关阀C1的一端连接；所述第四车轮制动器RR通过所述第四电磁进液阀A4与所述第一回路开关阀C1的一端连接；所述储液壶Res通过所述第一回路回流阀D1与所述第一回路开关阀C1的一端连接；所述第一回路开关阀C1的另一端通过所述单腔主缸MC与所述动力源MOT连接；构成第一回路；

所述第一车轮制动器FL还通过所述第一电磁出液阀B1与所述第二回路开关阀C2的一端连接；所述第二车轮制动器FR还通过所述第二电磁出液阀B2与所述第二回路开关阀C2的一端连接；所述第三车轮制动器RL还通过所述第三电磁出液阀B3与所述第二回路开关阀C2的一端连接；所述第四车轮制动器RR还通过所述第四电磁出液阀B4与所述第二回路开关阀C2的一端连接；所述储液壶Res还通过所述第二回路回流阀D2与所述第二回路开关阀C2的一端连接；所述第二回路开关阀C2的另一端通过所述单腔主缸MC与所述动力源MOT连接；构成第二回路；

所述控制器ECU用于控制所述动力源MOT、所述第一至第四电磁进液阀A1-A4、所述第一至第四电磁出液阀B1-B4的工作状态。

在该实施例中，所述控制器ECU用于接收制动信息，以控制所述动力源MOT、所述第一至第四电磁进液阀A1-A4、所述第一至第四电磁出液阀B1-B4的工作状态。

需要说明的是，所述制动信息至少包括：接收到的制动踏板行程信号Pedal_Simulator或整车上层控制系统ADAS的制动信号。

可选的，第一车轮制动器FL为左前轴车轮制动器、第二车轮制动器FR为右前轴车轮制动器、第三车轮制动器RL为左后轴车轮制动器、第四车轮制动器RR为右后轴车轮制动器。

进一步的，基于本发明上述实施例，如图1所示，所述控制器ECU包括：

完全电气独立的第一子控制器ECU_A和第二子控制器ECU_B。

在该实施例中，采用两个完全电气独立的第一子控制器ECU_A和第二子控制器ECU_B了构成该控制器ECU，驱动一个永磁同步电机作为动力源MOT，当其中一路子控制器出现失效等问题时，都能够正常驱动动力源MOT，进而提高该集成式制动控制系统的控制稳定性。

进一步的，基于本发明上述实施例，所述第一至第四电磁进液阀A1-A4为常开电磁进液阀。

所述第一至第四电磁出液阀B1-B4为常闭电磁出液阀。

在该实施例中，通过齿轮等传动机构使永磁同步电机的旋转运动变为直线运动，推动单腔主缸MC中的活塞，进而推出高压制动液体。

高压制动液体通过所述第一至第四电磁进液阀A1-A4所在的回路给第一至第四车轮制动器FL、FR、RL、RR建压。

在泄压过程中，通过打开常闭的所述第一至第四电磁出液阀B1-B4给第一至第四车轮制动器FL、FR、RL、RR泄压。

进一步的，基于本发明上述实施例，所述第一回路开关阀C1为常开回路开关阀；所述第二回路开关阀C2为常闭回路开关阀；所述第一回路回流阀D1为常闭回路回流阀；所述第二回路回流阀D2为常开回路回流阀。

在该实施例中，所述第一回路开关阀C1、所述第二回路开关阀C2、所述第一回路回流阀D1和所述第二回路回流阀D2的工作状态都可以由控制器ECU进行电操控。

进一步的，基于本发明上述实施例，如图1所示，所述集成式制动控制系统还包括：左单边电子驻车装置EPB_L和右单边电子驻车装置EPB_R；

其中，所述控制器ECU通过所述左单边电子驻车装置EPB_L与所述第一车轮制动器FL连接；

所述控制器ECU通过所述右单边电子驻车装置EPB_R与所述第二车轮制动器FR连接。

在该实施例中，实现了单控制器ECU双控左单边电子驻车装置EPB_L和右单边电子驻车装置EPB_R的功能，可取消其它电子驻车或者P-Lock装置。

基于本发明上述实施例公开的集成式制动控制系统，下面对不同工况进行原理说明：

常规制动工况：

驾驶员通过踩制动踏板或整车上层控制系统ADAS发送制动请求(L3级别时，驾驶员作为紧急接管；L4-L5时，可以没有驾驶员输入)，为了保证该制动请求信号输入的稳定性，制动踏板行程信号Pedal_Simulator和ADAS发送的信号均需要进行备份处理，备份的信号分别输入第一子控制器ECU_A和第二子控制器ECU_B。

第一子控制器ECU_A工作，根据接收到的制动请求计算应当输出的压力。

动力源MOT开始建压，推动单腔主缸MC中的活塞，在如图2所示的第一回路中建立压力，所述第一至第四电磁进液阀A1-A4处于常开状态；所述第一至第四电磁出液阀B1-B4处于常闭状态，无需进行工作。

液压进入第一至第四车轮制动器FL、FR、RL、RR，完成制动。

在制动结束之后，永磁同步电机(动力源MOT)回退，完成泄压。

由此可知，在常规制动工况下，所述第一至第四电磁进液阀A1-A4和所述第一至第四电磁出液阀B1-B4均无需进行工作，进而可提高使用寿命。

ABS/ESC介入工作时的工况下：

驾驶员通过踩制动踏板或整车上层控制系统ADAS发送制动请求(L3级别时，驾驶员作为紧急接管；L4-L5时，可以没有驾驶员输入)，为了保证该制动请求信号输入的稳定性，制动踏板行程信号Pedal_Simulator和ADAS发送的信号均需要进行备份处理，备份的信号分别输入第一子控制器ECU_A和第二子控制器ECU_B。

第一子控制器ECU_A工作，根据接收到的制动请求计算应当输出的压力。

根据接收到的轮速信号，为了保证轮速信号的稳定性，轮速信号分别输入至第一子控制器ECU_A和第二子控制器ECU_B，然后第一子控制器ECU_A计算每个车轮的滑移率以及每个车轮制动器目标压力。

对需要泄压的车轮制动器，第一子控制器ECU_A关闭对应的进液阀Ax，打开对应的出液阀Bx，控制压力满足ABS/ESC要求，如图3所示，例如第三车轮制动器RL需要泄压，高压液体通过在如图3所示的第二回路中回流到储液壶Res。

驻车工况下：

在收到驻车请求时，第一子控制器ECU_A和第二子控制器ECU_B分别处理左单边电子驻车装置EPB_L和右单边电子驻车装置EPB_R的驻车功能，为了保证驻车功能的冗余，驻车请求分别发送给第一子控制器ECU_A和第二子控制器ECU_B。

当其中一个电子驻车装置出现失效等问题时，第一子控制器ECU_A或第二子控制器ECU_B可以控制单边电机进行驻车，满足x度斜坡驻车要求。

在第一子控制器ECU_A发生失效的工况下：

驾驶员通过踩制动踏板或整车上层控制系统ADAS发送制动请求(L3级别时，驾驶员作为紧急接管；L4-L5时，可以没有驾驶员输入)，为了保证该制动请求信号输入的稳定性，制动踏板行程信号Pedal_Simulator和ADAS发送的信号均需要进行备份处理，备份的信号分别输入第一子控制器ECU_A和第二子控制器ECU_B。

第一子控制器ECU_A发生电气失效进入FallBack(失效备份)模式，由第二子控制器ECU_B接管控制。

第二子控制器ECU_B工作，根据接收到的制动请求计算应当输出的压力。

根据接收到的轮速信号，为了保证轮速信号的稳定性，轮速信号分别输入至第一子控制器ECU_A和第二子控制器ECU_B，然后第二子控制器ECU_B计算每个车轮的滑移率以及每个车轮制动器目标压力。

对需要泄压的车轮制动器，第二子控制器ECU_B关闭对应的进液阀Ax，打开对应的出液阀Bx，控制压力满足ABS/ESC要求，如图4所示，例如第三车轮制动器RL需要泄压，高压液体通过在如图4所示的第二回路中回流到储液壶Res。

当第一至第四电磁进液阀A1-A4和第一至第四电磁出液阀B1-B4中出现电磁阀失效的工况下：

其中，失效情况为常开的电磁阀无法被电操纵关闭，或常闭的电磁阀无法被电操纵开启。

常规制动时，由于不涉及第一至第四电磁进液阀A1-A4和第一至第四电磁出液阀B1-B4的开关，因此，第一至第四电磁进液阀A1-A4和第一至第四电磁出液阀B1-B4中出现电磁阀失效时，对整车制动没有影响。

ABS/ESC功能触发时，通过轮速和滑移率的计算结果，对目标车轮制动器进行泄压。

第一子控制器ECU_A诊断出ABS/ESC逻辑未正常执行，即目标车轮制动器压力无法泄放或者发生快速泄放的情况，此时第一子控制器ECU_A判定第一至第四电磁进液阀A1-A4和第一至第四电磁出液阀B1-B4中出现电磁阀失效的情况。

第一子控制器ECU_A执行ABS/ESC_Reduced，进行一个基于目标车轮制动器的低选ABS逻辑，第一至第四电磁进液阀A1-A4处于常开状态，第一至第四电磁出液阀B1-B4处于常闭状态。

当第一至第四电磁进液阀A1-A4和第一至第四电磁出液阀B1-B4中出现电磁阀失效的工况下：

其中，失效情况为常开的电磁阀处于常闭状态，或常闭的电磁阀处于常开状态。

常规制动时，减速度与压力的关系低于预期值(第一至第四电磁进液阀A1-A4中一个或多个电磁阀失效常闭，减速度为相同压力情况下的3/4，对应车轮滑移率为0；第一至第四电磁出液阀B1-B4中一个或多个电磁阀失效常开，减速度为0)。

如图5所示，第一子控制器ECU_A诊断出第一至第四电磁进液阀A1-A4中一个或多个电磁阀失效常或第一至第四电磁出液阀B1-B4中一个或多个电磁阀失效常开，通过第二回路建压；第一子控制器ECU_A切换所有电磁阀的通断状态，第一回路处于低压状态，第二回路处于高压状态，进行车轮建压。

ABS/ESC功能触发后，对目标失效车轮制动器进行低选ABS保压。

当第一至第二回路开关阀C1-C2和第一至第二回路回流阀D1-D2中出现电磁阀失效的工况下：

其中，失效情况为常开的电磁阀无法被电操纵关闭，或常闭的电磁阀无法被电操纵开启。

常规制动与ABS/ESC工况均不需要切换第一至第二回路开关阀C1-C2和第一至第二回路回流阀D1-D2的工作状态，因此，该失效工况对整车制动没有影响。

当第一至第二回路开关阀C1-C2和第一至第二回路回流阀D1-D2中出现电磁阀失效的工况下：

其中，失效情况为常开的电磁阀处于常闭状态，或常闭的电磁阀处于常开状态。

常规制动时，出现异常高压(第一回路开关阀C1常闭)，无建压(第二回路开关阀C2常开，第一回路回流阀D1常开)情况。

第一子控制器ECU_A诊断出第一回路开关阀C1常闭、第二回路开关阀C2常开、第一回路回流阀D1常开，通过第二回路建压；第一子控制器ECU_A切换所有电磁阀的通断状态，第一回路处于低压状态，第二回路处于高压状态，进行车轮建压。

ABS/ESC过程中发现所有车轮制动器无法进行泄压时，永磁同步电机(动力源)回退，进行低选ABS。

当某一个车轮制动出现泄漏时的工况下：

该工况包括车轮制动器出现泄漏和/或制动管路出现泄漏。

常规制动情况下，对前轴和后轴的进液阀依次关闭(即第一至第四电磁进液阀A1-A4)，诊断出泄漏的车轮制动抽。

当泄漏发生在后轮时，关闭所有的后轴进液阀(即第三至第四电磁进液阀A3-A4)，仅依靠前轴建立制动液压，可以保证6.44m/s

当泄漏发生在前轮时，关闭所有的前轴进液阀(即第一至第二电磁进液阀A1-A2)，依靠后轴的液压与前轴的EPB(即左单边电子驻车装置EPB_L和右单边电子驻车装置EPB_R)动态制动，可以保证6.44m/s

当储液壶发生泄漏的工况下：

储液壶发生液量低的警报，限制永磁同步电机(动力源)的最大助力至6.44m/s

储液壶液体完全泄漏时，前轴的EPB(即左单边电子驻车装置EPB_L和右单边电子驻车装置EPB_R)进行动态制动，可以保证2.44m/s

当机械部分发生失效时的工况下：

其中，机械的失效主要包括：

电机本体故障：内部线圈脱落、磁铁失效和轴承损坏等。

传动机构故障：齿轮、齿条和滚珠丝杠等。

主缸液压密封故障。

主缸活塞卡滞。

阀块内部沟道液压泄漏。

当发生机械失效时，无液压助力，前轴的EPB(即左单边电子驻车装置EPB_L和右单边电子驻车装置EPB_R)进行动态制动，可以保证2.44m/s

以上对本发明所提供的一种适用于L3-L5智能驾驶的集成式制动控制系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。