本發(fā)明涉及到自動(dòng)駕駛技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種自動(dòng)駕駛汽車的電控制動(dòng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，大部分交通事故均是由于駕駛員的因素導(dǎo)致的。對(duì)于高速移動(dòng)的汽車，不同的駕駛員對(duì)于環(huán)境的認(rèn)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(shù)越來越發(fā)達(dá)的今天，汽車的智能化是解決駕駛員薄弱性的一個(gè)必由之路。通過大量傳感技術(shù)、通信、控制技術(shù)的引入，感知環(huán)境狀態(tài)、駕駛員狀態(tài)和車輛自身狀態(tài)，并通過自動(dòng)化技術(shù)控制車輛行駛，為駕駛員提供支援或采取自動(dòng)控制，完成所定的行駛?cè)蝿?wù)，同時(shí)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(shí)現(xiàn)人、車、路的統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種自動(dòng)駕駛汽車的電控制動(dòng)系統(tǒng)，其包括制動(dòng)踏板、真空助力器、主制動(dòng)缸、第一單向閥、壓力傳感器、檢測(cè)信號(hào)單元、控制器、步進(jìn)直線電機(jī)、輔制動(dòng)缸、第二單向閥、四輪制動(dòng)管路/分泵；

所述制動(dòng)踏板與真空助力器相連，真空助力器與主制動(dòng)缸相連，主制動(dòng)缸與第一單向閥相連，第一單向閥與四輪制動(dòng)管路/分泵相連接；壓力傳感器、檢測(cè)信號(hào)單元分別與控制器相連，壓力傳感器同時(shí)與主制動(dòng)缸相連；控制器與步進(jìn)直線電機(jī)相連，步進(jìn)直線電機(jī)與輔制動(dòng)缸相連，輔制動(dòng)缸與第二單向閥相連，第二單向閥與四輪制動(dòng)管路/分泵相連接。

較佳地，所述的第一單向閥連接與主制動(dòng)缸與四輪制動(dòng)管路/分泵之間，當(dāng)主制動(dòng)缸工作時(shí)，主制動(dòng)缸內(nèi)產(chǎn)生的壓力使第一單向閥接通，向四輪制動(dòng)管路/分泵提供制動(dòng)壓力；當(dāng)?shù)诙蜗蜷y接通時(shí)，第一單向閥承受來自第二單向閥的反向壓力時(shí)，第一單向閥自動(dòng)關(guān)閉。

較佳地，所述的第二單向閥連接于輔制動(dòng)缸與四輪制動(dòng)管路/分泵之間，當(dāng)輔制動(dòng)缸工作時(shí)，輔制動(dòng)缸內(nèi)產(chǎn)生的壓力使第二單向閥接通，向四輪制動(dòng)管路/分泵提供制動(dòng)壓力；當(dāng)?shù)谝粏蜗蜷y接通時(shí)，第二單向閥承受來自第一單向閥的反向壓力時(shí)，第二單向閥自動(dòng)關(guān)閉。

較佳地，所述的壓力傳感器連接于主制動(dòng)缸與控制器之間，當(dāng)主制動(dòng)缸工作時(shí)，主制動(dòng)缸內(nèi)產(chǎn)生的壓力通過壓力傳感器傳送到控制器；當(dāng)輔制動(dòng)缸工作時(shí)，四輪制動(dòng)管路/分泵上產(chǎn)生高壓，第一單向閥關(guān)閉，主制動(dòng)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(jìn)直線電機(jī)在控制器的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行工作，在制動(dòng)時(shí)，步進(jìn)直線電機(jī)高速工作，推動(dòng)輔制動(dòng)缸內(nèi)的活塞前進(jìn)，在輔制動(dòng)缸內(nèi)產(chǎn)生壓力；在制動(dòng)結(jié)束時(shí)，步進(jìn)電機(jī)在控制器的驅(qū)動(dòng)下，拉動(dòng)輔制動(dòng)缸內(nèi)的活塞回到起始位置。

較佳地，在手動(dòng)駕駛模式下，當(dāng)踩下制動(dòng)踏板時(shí)，通過真空助力器放大后的制動(dòng)力推動(dòng)主制動(dòng)缸內(nèi)的活塞運(yùn)動(dòng)，制動(dòng)主缸內(nèi)產(chǎn)生壓力，通過第一單向閥將壓力傳送到四輪制動(dòng)管路/分泵，對(duì)四輪進(jìn)行制動(dòng)，此時(shí)第二單向閥自動(dòng)關(guān)閉；主制動(dòng)缸內(nèi)產(chǎn)生的壓力通過壓力傳感器送入到控制器內(nèi)，自動(dòng)駕駛員系統(tǒng)處于不工作狀態(tài)。

較佳地，在自動(dòng)駕駛模式下，控制器接收檢測(cè)單元傳遞過來的檢測(cè)信號(hào)并進(jìn)行運(yùn)算，當(dāng)需要執(zhí)行制動(dòng)時(shí)，控制器輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)直線電機(jī)工作，步進(jìn)直線電機(jī)推動(dòng)輔制動(dòng)缸內(nèi)活塞運(yùn)動(dòng)，輔制動(dòng)缸內(nèi)產(chǎn)生壓力，通過第二單向閥將壓力傳送到四輪制動(dòng)管路/分泵，對(duì)四輪進(jìn)行制動(dòng),此時(shí)第一單向閥自動(dòng)關(guān)閉，主制動(dòng)缸內(nèi)呈低壓狀態(tài)，在此時(shí)如果踩下制動(dòng)踏板，主制動(dòng)缸內(nèi)呈高壓狀態(tài)，控制器通過壓力傳感器檢測(cè)到該壓力信號(hào)，執(zhí)行退出功能，控制步進(jìn)電機(jī)回位到起始位置。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的自動(dòng)駕駛汽車的電控制動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)車輛在行駛過程中，輔助制動(dòng)系統(tǒng)處于監(jiān)控狀態(tài)，始終監(jiān)測(cè)主制動(dòng)系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)、車輛速度、前方道路上車輛行人狀況、當(dāng)由于路況突變或其它突發(fā)事件需要進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，如駕駛員未能及時(shí)采取相應(yīng)的措施(檢測(cè)到主制動(dòng)缸未工作)，輔助制動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)介入，通過步進(jìn)直線電機(jī)推動(dòng)輔制動(dòng)缸內(nèi)的活塞高速運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生制動(dòng)力，通過第二單向閥，將制動(dòng)力輸送到四輪制動(dòng)管路/分泵中，對(duì)車輛進(jìn)行緊急制動(dòng)，當(dāng)制動(dòng)解除后，輔助制動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)回位，再次回到監(jiān)控狀態(tài)。通過主動(dòng)監(jiān)測(cè)和主動(dòng)介入，防止出現(xiàn)行車事故，保障車輛運(yùn)行安全。

當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；

圖2是本發(fā)明的主制動(dòng)系統(tǒng)工作示意圖；

圖3是本發(fā)明的輔制動(dòng)缸和步進(jìn)直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的液壓增壓器工作示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種自動(dòng)駕駛汽車的電控制動(dòng)系統(tǒng)，如圖1所示,包括包括制動(dòng)踏板、真空助力器、主制動(dòng)缸、第一單向閥、壓力傳感器、檢測(cè)信號(hào)單元、控制器、步進(jìn)直線電機(jī)、輔制動(dòng)缸、液壓增壓器、第二單向閥、四輪制動(dòng)管路/分泵；

所述制動(dòng)踏板與真空助力器相連，真空助力器與主制動(dòng)缸相連，主制動(dòng)缸與第一單向閥相連，第一單向閥與四輪制動(dòng)管路/分泵相連接；壓力傳感器、檢測(cè)信號(hào)單元分別與控制器相連，壓力傳感器同時(shí)與主制動(dòng)缸相連；控制器與步進(jìn)直線電機(jī)相連，步進(jìn)直線電機(jī)與輔制動(dòng)缸相連，輔制動(dòng)缸與第二單向閥相連，第二單向閥與四輪制動(dòng)管路/分泵相連接。

在行車過程中正常制動(dòng)的情況，當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí)，如圖2所示，踏板產(chǎn)生的制動(dòng)力通過杠桿作用的原理，制動(dòng)力通過真空助力器放大，推動(dòng)主制動(dòng)缸內(nèi)活塞運(yùn)動(dòng)，制動(dòng)主缸內(nèi)產(chǎn)生壓力，通過第一單向閥將壓力傳送到四輪制動(dòng)管路/分泵，對(duì)四輪進(jìn)行制動(dòng)，當(dāng)四輪制動(dòng)管路/分泵上產(chǎn)生壓力時(shí)，第一單向閥由于兩側(cè)的壓力差為0，第一單向閥開通，此時(shí)，由于輔制動(dòng)系統(tǒng)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(cè)壓力為0，第二單向閥的輸出側(cè)壓力與四輪制動(dòng)管路/分泵壓力相同(高壓狀態(tài))，第二單向閥承受反壓自動(dòng)關(guān)閉。

由于不同的駕駛員對(duì)于環(huán)境的認(rèn)知，判斷、決策和控制能力均不一樣，當(dāng)車輛在行駛過程中，輔助制動(dòng)系統(tǒng)始終處于監(jiān)控狀態(tài)，監(jiān)測(cè)主制動(dòng)系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)、車輛速度、前方道路上車輛行人狀況并進(jìn)行綜合判斷、當(dāng)由于路況突變或其它突發(fā)事件需要進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，檢測(cè)單元產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)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(shí)主制動(dòng)缸已經(jīng)工作，其相應(yīng)的壓力值會(huì)傳遞給控制器，則控制器不執(zhí)行制動(dòng)輸出動(dòng)作，反之，控制器則根據(jù)當(dāng)前的車速及距離信息做出相應(yīng)處理，在人工駕駛員模式下，制動(dòng)安全距離根據(jù)國(guó)際通用公式計(jì)算如下：

d＝1.47sit+[si²-sf²]/[30(0.348±0.01G)]

其中d為制動(dòng)距離，1.47為安全系數(shù)，反應(yīng)時(shí)間t國(guó)際通用2.5S,Si為制動(dòng)初速度，Sf為制動(dòng)終止速度,G為坡度；按上述公式，當(dāng)速度為100Km/h,平坦路面G＝0；制動(dòng)終止速度Sf＝0,反應(yīng)時(shí)間t為國(guó)際通用2.5s,利用上述公式進(jìn)行計(jì)算，其安全距離為175.98m；由于控制系統(tǒng)采用電子檢測(cè)方式，其反應(yīng)時(shí)間為毫秒級(jí)，較駕駛員的反應(yīng)要快，在實(shí)際工作過程中可以根據(jù)系統(tǒng)的反應(yīng)速度調(diào)整上述公式中的反應(yīng)時(shí)間t,進(jìn)行安全制動(dòng)距離調(diào)節(jié)，

車輛在行駛過程中，當(dāng)安全距離小于系統(tǒng)計(jì)算出來的安全距離時(shí)，如駕駛員未能及時(shí)采取相應(yīng)的措施(檢測(cè)到主制動(dòng)缸未工作)，輔助制動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)介入，控制器會(huì)根據(jù)當(dāng)前的速度及車距產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)電路對(duì)步進(jìn)直線電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。通過步進(jìn)直線電機(jī)推動(dòng)輔制動(dòng)缸內(nèi)的活塞高速運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生制動(dòng)力，輔制動(dòng)缸產(chǎn)生的制動(dòng)液在壓力的作用下，被輸送液壓增壓器，液壓增壓器對(duì)輸入的壓力進(jìn)行3到5倍增壓比的壓力放大，將輔制動(dòng)缸的輸出壓力放大到系統(tǒng)所需的制動(dòng)壓力后，制動(dòng)液直接進(jìn)入液壓增壓器高壓HP端，在輔制動(dòng)缸的壓力作用下，液壓增壓器的活塞開始運(yùn)動(dòng)，并連續(xù)不斷的將制動(dòng)液壓通過第二單向閥2，將制動(dòng)力輸送到四輪制動(dòng)管路/分泵中，對(duì)車輛進(jìn)行制動(dòng)，直至達(dá)到高壓設(shè)定的壓力，活塞停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)制動(dòng)管路壓力達(dá)到最大值；當(dāng)制動(dòng)結(jié)束時(shí)，輔制動(dòng)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(dòng)液通過單向閥PDV接入T口回到剎車油壺。當(dāng)制動(dòng)解除后，輔助制動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)回位，再次回到監(jiān)控狀態(tài)。

步進(jìn)直線電機(jī)是一個(gè)磁性轉(zhuǎn)子鐵芯通過與由定子產(chǎn)生的脈沖電磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)部件，直線步進(jìn)電機(jī)在電機(jī)內(nèi)部把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為線性運(yùn)動(dòng)，采用螺桿螺母嚙合方式，電機(jī)內(nèi)置一個(gè)帶內(nèi)螺紋的轉(zhuǎn)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(dòng)缸內(nèi)，螺桿的前端為丁字形，與輔制動(dòng)缸內(nèi)的活塞相連接，當(dāng)螺桿運(yùn)運(yùn)時(shí)，帶動(dòng)活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，螺桿的后端與步進(jìn)直線電機(jī)的轉(zhuǎn)子部分采用采取螺母嚙合方式,當(dāng)步進(jìn)直線電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，以轉(zhuǎn)子的內(nèi)螺紋和螺桿相嚙合而實(shí)現(xiàn)線性運(yùn)動(dòng)，由于轉(zhuǎn)子的徑向是固定于電機(jī)的定子之中，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的扭力會(huì)推動(dòng)螺桿軸向運(yùn)動(dòng)，使活塞在輔制動(dòng)缸內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)輔制動(dòng)缸內(nèi)的制動(dòng)液進(jìn)行壓縮，將制動(dòng)液送入到液壓增壓器中。

在輔制動(dòng)缸與第二單向閥2之間，連接有一個(gè)液壓增壓器，它可以根據(jù)系統(tǒng)需求，配置成3到5倍增壓比的壓力放大系統(tǒng)，將輔制動(dòng)缸的輸出壓力放大到系統(tǒng)所需的制動(dòng)壓力，液控增壓器的工作原理如圖4所示，制動(dòng)液進(jìn)入液壓增壓器的P口，T口接回液口，輔制動(dòng)缸的制動(dòng)液通過單向閥CV1和CV2進(jìn)入到高壓端HP，若液控單向閥PDV關(guān)閉，制動(dòng)液將直接進(jìn)入高壓HP端，此時(shí)，所有的流量全部進(jìn)入到高壓HP端，確保將制動(dòng)液快速提供給四輪制動(dòng)管路/分泵，當(dāng)輔制動(dòng)缸的壓力達(dá)到設(shè)定值，液壓增壓器的活塞就開始運(yùn)動(dòng)，并連續(xù)不斷的將制動(dòng)液壓入到四輪制動(dòng)管路，直至達(dá)到高壓設(shè)定的壓力，活塞停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)制動(dòng)管路壓力達(dá)到最大值；當(dāng)制動(dòng)結(jié)束時(shí)，輔制動(dòng)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(dòng)液通過單向閥PDV接入T口回到剎車油壺。

假設(shè)輔制動(dòng)缸的缸徑D為23,輔制動(dòng)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(dāng)輔制動(dòng)缸通過活塞運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)作用力Fp＝1000N時(shí)，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(shí)，產(chǎn)生的制動(dòng)壓力P為

F2x n2/((D²xπ/4))＝11.22MPa

該制動(dòng)壓力通過單向閥2傳送到四輪制動(dòng)管路/分泵中，實(shí)現(xiàn)行車制動(dòng)。

在輔制動(dòng)缸與四輪制動(dòng)管路/分泵之間，連接有一個(gè)第二單向閥2，其作用是產(chǎn)生壓力的單向傳遞，使壓力只能由輔制動(dòng)缸通過液壓增壓器向四輪制動(dòng)管路/分泵傳遞，四輪制動(dòng)管路/分泵上產(chǎn)生的壓力無法向主制動(dòng)缸方向逆向回流。

在行車過程中，步進(jìn)直線電機(jī)的工作主要由控制器來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，通過驅(qū)動(dòng)器信號(hào)輸入端輸入的脈沖數(shù)量和頻率實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)速度控制，使步進(jìn)直線電機(jī)按程序要求完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，其步距值不受各種干擾因素的影響。在一定的頻率范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，任何運(yùn)動(dòng)方式都不會(huì)產(chǎn)生誤差。步進(jìn)電機(jī)配合驅(qū)動(dòng)器使用，在軟件上通過細(xì)分控制功能，可實(shí)現(xiàn)很小的步進(jìn)角，使活塞運(yùn)動(dòng)位置控制更精確?？刂破鞯墓ぷ鬏敵鍪軌毫鞲衅骱蜋z測(cè)信號(hào)控制，當(dāng)車輛在行駛過程中，檢測(cè)單元始終監(jiān)測(cè)主制動(dòng)系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)、車輛速度、車道偏離信息、前方道路上車輛行人狀況并進(jìn)行綜合判斷、當(dāng)由于路況突變或其它突發(fā)事件需要進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，檢測(cè)單元產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)給控制器，產(chǎn)生控制信息給步進(jìn)直線電機(jī)。在步進(jìn)直線電機(jī)工作的過程中，如果主制動(dòng)缸也同時(shí)工作，在主制動(dòng)缸與單向閥1之間產(chǎn)生壓力，并通過壓力傳感器傳送到控制器，此時(shí)，控制器控制步進(jìn)電機(jī)在驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)下，拉動(dòng)輔制動(dòng)缸內(nèi)的活塞回到起始位置。

以上公開的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實(shí)施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實(shí)施方式。顯然，根據(jù)本說明書的內(nèi)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(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。