一种商用车线控气压制动冗余系统及控制方法

1.本发明涉及车辆控制技术领域，具体涉及一种商用车线控气压制动冗余系统及控制方法。


背景技术：

2.在我国，每年因交通事故造成的人员伤亡数量庞大，其中，绝大部分的伤亡事故与商用车有关，驾驶员疲劳驾驶、驾驶分神是交通事故发生的主要原因，商用车智能驾驶系统可以有效地解决疲劳驾驶和驾驶分神等问题，同时，还可极大地减轻驾驶员的工作强度，减少驾驶员的投入，降低运输的人力成本，因此，商用车智能驾驶已然成为当前商用车领域研究的热门技术，并陆续实现个别特殊场景的落地应用。线控制动技术作为智能驾驶系统的核心关键技术，商用车智能驾驶的普及应用离不开线控制动技术的支撑。
3.可靠性、安全性是智能驾驶系统的主要考虑因素，支持智能驾驶的线控制动系统必须要满足功能安全asild级的要求，需要具备多级冗余，即当线控制动系统出现一个或多个故障时，仍然具备足够的制动力，保证车辆的制动安全或者保证车辆能在安全的地点安全停车。现有的商用车线控制动系统冗余等级较低，通常只有一级冗余，采用的是与线控驻车制动相互冗余，即当线控制动系统出现故障时，智能驾驶系统请求线控驻车系统进行备份制动。然而，由于商用车线控驻车系统采用的是断气刹的制动方式，因此其制动力的输出线性度差，只在限定的压力区间可以实现制动，制动粗暴，而且不具备防抱死功能，所以，线控驻车制动作为冗余制动方案，制动舒适性差，且存在一定的风险。
4.因此，亟需一种制动力输出线性度高，且具备防抱死功能的商用车线控气压制动冗余方案，提高线控制动系统的安全性，满足智能驾驶系统的功能安全等级需求，为我国商用车智能驾驶的普及应用提供核心技术支撑。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种商用车线控气压制动冗余系统，该系统制动力输出线性度高，且具备防抱死功能，制动舒适、安全、可靠，满足功能安全要求。
6.本发明的另一个目的在于提供一种商用车线控气压制动冗余控制方法。
7.本发明的目的通过以下技术方案实现：
8.一种商用车线控气压制动冗余系统，包括与车上已有的线控气压制动系统相互独立的冗余电源、前冗余模块以及后冗余模块；其中，
9.所述前冗余模块和后冗余模块相互独立，均包括控制单元和执行机构；其中，所述控制单元包括制动控制模块，所述制动控制模块与智能驾驶系统通讯，接收智能驾驶系统的制动指令，根据制动指令计算获得制动控制指令，并向所述执行机构传输该制动控制指令；所述执行机构用于根据所述制动控制指令控制其内部电磁阀工作输出设定压力的控制气体，该控制气体由出气口输出；
10.所述前冗余模块的进气口与储气筒连接，出气口与车上已有的单通道压力控制模
块内的继动阀的控制气口连接；前冗余模块的出气口向单通道压力控制模块内的继动阀的控制气口输出所述设定压力的控制气体，使单通道压力控制模块输出所需制动压力以驱动前桥的制动器实现车辆制动；
11.所述后冗余模块的进气口与储气筒连接，出气口与车上已有的双通道压力控制模块内的继动阀的控制气口连接；后冗余模块的出气口向双通道压力控制模块内的继动阀的控制气口输出所述设定压力的控制气体，使双通道压力控制模块输出所需制动压力以驱动后桥的制动器实现车辆制动；
12.所述冗余电源用于向前冗余模块和后冗余模块供电。
13.优选地，所述前冗余模块和后冗余模块的控制单元还均包括冗余can模块和冗余电源模块，其中，
14.所述冗余can模块用于前、后冗余模块与智能驾驶系统的通讯连接以及前、后冗余模块内部各模块之间的通讯连接；
15.所述冗余电源模块为前、后冗余模块内部的各用电模块提供正确的电压和电源保护。
16.优选地，所述前冗余模块和后冗余模块还均包括冗余轮速传感器，其中，前冗余模块的冗余轮速传感器用于检测前轮的轮速，后冗余模块的冗余轮速传感器用于检测后轮的轮速；所述前冗余模块和后冗余模块中的制动控制模块接收到智能驾驶系统的制动指令后，结合冗余轮速传感器采集的轮速信号，计算出整车载荷的大小，同时结合整车载荷将期望的减速度换算为制动器的气室所需制动压力；所述前冗余模块和后冗余模块通过控制其执行机构内部的电磁阀工作输出设定压力的控制气体，该控制气体作用在单通道压力控制模块或通道压力控制模块的控制气口上，使单通道压力控制模块或双通道压力控制模块向制动器的气室输送所需制动压力的制动气体。
17.优选地，所述执行机构包括截止电磁阀、进气电磁阀、排气电磁阀、继动阀以及压力传感器，其中，
18.所述进气电磁阀的进气端与储气筒连接，出气端与排气电磁阀的进气端和继动阀的控制口连接；
19.所述排气电磁阀的进气端与进气电磁阀的出气端和继动阀的控制口连接，出气端与排气口连接；
20.所述继动阀的进气口与储气筒连接，控制口与进气电磁阀的出气端、排气电磁阀的进气端以及截止电磁阀的进气端连接，继动阀的出气口与单通道压力控制模块、双通道压力控制模块的控制气口连接；
21.所述截止电磁阀的进气端与继动阀的控制口连接，出气端与排气口连接；
22.所述压力传感器设置在继动阀的出气口，并与制动控制模块连接；
23.所述截止电磁阀用于截止控制，断电开启，通电截止，电控时，腔体与外界隔绝，电控后腔体内的残留压力或者进气电磁阀密封不良导致的非预期气压可以排空；
24.所述压力传感器用于实时监控继动阀的出气口的压力并返回给所述制动控制模块；
25.所述进气电磁阀用于加压控制，断电截止，通电时压力增加；
26.所述排气电磁阀用于减压控制，断电截止，通电时压力下降；
27.所述继动阀用于输出设定压力的控制气体。
28.一种商用车线控气压制动冗余控制方法，包括以下步骤：
29.s100：当车上已有的线控制动系统无故障时，由线控制动系统对车辆进行制动，前冗余模块和后冗余模块均不工作；
30.s200：当车上已有的线控制动系统出现故障时，前冗余模块或/和后冗余模块工作；
31.s300：前冗余模块或后冗余模块工作时，其中的制动控制模块接收智能驾驶系统的制动指令，根据制动指令计算获得制动控制指令，并向执行机构传输该制动控制指令；执行机构用于根据所述制动控制指令控制其内部电磁阀工作输出设定压力的控制气体，该控制气体由出气口输出；所述前冗余模块的出气口向车上已有的单通道压力控制模块内的继动阀的控制气口输出所述设定压力的控制气体，使单通道压力控制模块输出所需制动压力以驱动前桥的制动器实现车辆制动；所述后冗余模块的出气口向车上已有的双通道压力控制模块内的继动阀的控制气口输出所述设定压力的控制气体，使双通道压力控制模块输出所需制动压力以驱动后桥的制动器实现车辆制动。
32.优选地，线控制动系统、前冗余模块、后冗余模块均设计有自诊断功能，系统和模块向智能驾驶系统实时发送自身故障信息，智能驾驶系统根据故障信息来进行制动方案的调整切换。
33.优选地，当线控制动系统中的主控制器或/和主电源出现故障时，前冗余模块和后冗余模块工作。
34.优选地，当线控制动系统的单通道压力控制模块出现故障时，线控制动系统的双通道压力控制模块正常工作，前冗余模块工作，后冗余模块不工作；当线控制动系统的双通道压力控制模块出现故障时，线控制动系统的单通道压力控制模块正常工作，后冗余模块工作，前冗余模块不工作；当线控制动系统的单通道压力控制模块、双通道压力控制模块同时出现故障时，前冗余模块与后冗余模块均进行工作。
35.优选地，当线控制动系统中的主控制器或/和主电源出现故障，且前冗余模块也出现故障时，后冗余模块工作。
36.优选地，当线控制动系统中的主控制器或/和主电源出现故障，且后冗余模块也出现故障时，前冗余模块工作。
37.本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
38.1.本发明的商用车线控气压制动冗余系统在车上已有的线控制动系统出现故障时，该冗余系统通过控制车上已有的单通道压力控制模块和双通道压力控制模块中的继动阀进行制动，其制动效果接近于车上已有的线控制动系统正常工作时的制动效果，与现有技术中采用线控驻车系统进行备份制动相比，制动压力输出线性度高，制动舒适度高，同时具备防抱死制动控制功能，保证了智能驾驶车辆的安全、可靠、舒适制动。
39.2、本发明的商用车线控气压制动冗余系统集成度高，线路简单方便在底盘下布置，能够减轻车辆重量，安全等级更高，能完全满足智能驾驶系统功能安全等级要求。此外，线控模块集成度高，出现故障后能够快速维修更换。
40.3、本发明的商用车线控气压制动冗余系统具有冗余电源、前冗余模块以及后冗余模块，当主电源出现故障时，利用冗余电源确保冗余系统正常工作；并且在车上已有的线控
制动系统出现故障，同时前冗余模块和后冗余模块中其中一个冗余模块也出现故障时，另一个冗余模块还可以工作对车辆进行制动，确保可以控制整车减速并寻找停车点实现安全停车，最大限度确保车辆行使安全。
附图说明
41.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，标示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
42.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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1为本发明的商用车线控气压制动冗余系统的结构图。
44.图2为本发明的前、后冗余模块的构成示意图。
45.图3为本发明的商用车线控气压制动冗余控制方法的工作模式控制框图。
具体实施方式
46.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的一部分实施例，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作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。
47.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
48.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一种该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
49.首先，对本发明涉及的各技术术语进行介绍。其中：
50.线控制动：汽车线控制动系统是线控技术中的一种，指一系列智能制动控制系统的集成，它能提供诸如abs、车辆稳定性控制、辅助制动、牵引力控制等现有制动系统的功能，并通过车载有线网络把各个系统有机的结合成一个完整的功能体。原有的制动踏板采用模拟发生器替代，用以接受驾驶员的制动意图，产生、传递制动信号给控制器和执行机械，并根据一定的算法模拟反馈给驾驶员。即采用电信号替代了传统的机械结构来驱动制动实施，电信号可以由智能辅助驾驶系统发出，也可由人为操作产生。
51.esc：电子稳定性控系统，esc全称是electronicstabilitycontrolsystem，是一组车身稳定性控制的综合策略，它包含防抱死刹车系统(abs)和驱动轮防滑系统(asr)，可以说它是在这两种系统基础之上的一种功能性延伸，而非作为独立配置存在。旨在提升车辆的操控性，防止车辆达到其动态极限时失控的系统程序，比如车辆转向过度或者是转向不
足等情况。
52.ebs：电控制动系统ebs全称是electronicbrakingsystem，是在防抱死制动系统的基础上发展起来的，主要用于改善商用车的制动性能。是一种具有制动响应时间快，相比abs制动距离更短，涵盖abs所有功能的汽车主动安全装置。
53.abs：防抱死制动系统，abs全称是anti-lockbrakesystem，是一种具有防止车轮抱死、缩短汽车制动距离，减少轮胎磨损，防止汽车跑偏、甩尾等优点的汽车主动安全装置。
54.esc电控单元(ecu)：是esc系统的核心控制器。esc电控单元(ecu)的功用是根据其内存的程序和数据对传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，为aebs继动阀、abs电磁阀提供一定的控制信息。esc电控单元(ecu)由微型计算机、输入、输出及控制电路等组成。
55.线控气压制动：通过电线传输制动控制信号来驱动制动执行机构内部的气压电磁阀进行开启和关闭动作，实现制动压力的输出控制。
56.xbr指令：外部制动请求指令，指智能驾驶系统向线控气压制动系统发送的制动请求指令。
57.冗余电源：车辆上的除了主电源以外的其它备用电源。
58.冗余can：车辆上的备用通讯总线，车辆上除了主can以外的其它can总线。
59.实施例1
60.参见图1，本实施例提供一种商用车线控气压制动冗余系统，包括与车上已有的线控气压制动系统相互独立的冗余电源、前冗余模块以及后冗余模块。
61.参见图1，车上已有的线控气压制动系统包括主控制器、主电源、主can、单通道压力控制模块、双通道压力控制模块、abs电磁阀、轮速传感器等，在线控气压制动系统没有故障时，在智能驾驶系统的控制下，其中的各个部分正常工作进行车辆制动。
62.参见图2，所述前冗余模块和后冗余模块相互独立，均包括控制单元4和执行机构，其中，控制单元4包括制动控制模块11，所述制动控制模块11与智能驾驶系统通讯，接收智能驾驶系统的制动指令，根据制动指令计算获得制动控制指令，并向所述执行机构传输该制动控制指令；所述执行机构用于根据所述制动控制指令控制其内部电磁阀工作输出设定压力的控制气体，该控制气体由出气口输出。控制单元4上设有用于通讯的第一线束连接器7和第二线束连接器8。
63.参见图1，所述前冗余模块的进气口与储气筒连接，出气口与车上已有的单通道压力控制模块的控制气口连接；前冗余模块的出气口向单通道压力控制模块的控制气口输出所述设定压力的控制气体，使单通道压力控制模块输出所需制动压力以驱动前桥的制动器实现车辆制动。
64.参见图1，所述后冗余模块的进气口与储气筒连接，出气口与车上已有的双通道压力控制模块的控制气口连接；后冗余模块的出气口向双通道压力控制模块的控制气口输出所述设定压力的控制气体，使双通道压力控制模块输出所需制动压力以驱动后桥的制动器实现车辆制动。
65.参见图1，所述冗余电源与主电源是完全独立的，主电源为线控气压制动系统供电，冗余电源用于向前、后冗余模块供电。
66.参见图2，所述前冗余模块和后冗余模块的控制单元4还均包括冗余can模块10和
冗余电源模块9，其中，所述冗余can模块10用于前、后冗余模块与智能驾驶系统的通讯连接以及前、后冗余模块内部各模块之间的通讯连接。所述冗余电源模块9为前、后冗余模块内部的各用电模块提供正确的电压和电源保护。
67.参见图1，所述前冗余模块和后冗余模块还均包括冗余轮速传感器，其中，前冗余模块的冗余轮速传感器用于检测前轮的轮速，后冗余模块的冗余轮速传感器用于检测后轮的轮速；所述前冗余模块和后冗余模块中的制动控制模块接收到智能驾驶系统的制动指令后，结合冗余轮速传感器采集的轮速信号，计算出整车载荷的大小，同时结合整车载荷将期望的减速度换算为制动器的气室所需制动压力。所述前冗余模块和后冗余模块通过控制其执行机构内部的电磁阀工作输出设定压力的控制气体，该控制气体作用在单通道压力控制模块或通道压力控制模块的控制气口上，使单通道压力控制模块或双通道压力控制模块向制动器的气室输送所需制动压力的制动气体。
68.参见图2，所述执行机构包括截止电磁阀3、进气电磁阀2、排气电磁阀5、继动阀1以及压力传感器6，其中，所述进气电磁阀2的进气端与储气筒连接，出气端与排气电磁阀5的进气端和继动阀1的控制口d连接。所述排气电磁阀5的进气端与进气电磁阀2的出气端和继动阀1的控制口d连接，出气端与排气口连接。所述继动阀1的进气口a与储气筒连接，控制口d与进气电磁阀2的出气端、排气电磁阀5的进气端以及截止电磁阀3的进气端连接，继动阀1的出气口b1、b2与单通道压力控制模块、双通道压力控制模块的控制气口连接(前冗余模块的继动阀1的出气口与单通道压力控制模块的控制气口连接，后冗余模块的继动阀1的出气口与双通道压力控制模块的控制气口连接)。所述截止电磁阀3的进气端与继动阀1的控制口d连接，出气端与排气口c连接。所述压力传感器6设置在继动阀1的出气口，并与制动控制模块11连接。所述截止电磁阀3用于截止控制，断电开启，通电截止，电控时，腔体与外界隔绝，电控后腔体内的残留压力或者进气电磁阀2密封不良导致的非预期气压可以排空。所述压力传感器6用于实时监控继动阀1的出气口b1、b2的压力并返回给所述制动控制模块11。所述进气电磁阀2用于加压控制，断电截止，通电时压力增加。所述排气电磁阀5用于减压控制，断电截止，通电时压力下降。所述继动阀1用于输出设定压力的控制气体。
69.单通道压力控制模块或双通道压力控制模块在正常工作时，通过对其内部电磁阀的控制，进而控制内部的继动阀的控制气口的压力，使其向制动器的气室输送所需制动压力的制动气体。而当单通道压力控制模块或双通道压力控制模块故障时，对应的前冗余模块或后冗余模块参与工作，通过对冗余模块内执行机构内部电磁阀的控制，最终输出设定压力的控制气体，该控制气体作用在单通道压力控制模块或双通道压力控制模块内部的继动阀的控制气口上，使单通道压力控制模块或双通道压力控制模块向制动器的气室输送所需制动压力的制动气体，亦即当单通道压力控制模块或双通道压力控制模块出现故障时，其内部继动阀的控制气口转由前冗余模块或后冗余模块进行控制，从而实现冗余制动。
70.参见图1和图2，本实施例中，主控制器、前冗余模块、后冗余模块、单通道压力控制模块、双通道压力控制模块、abs电磁阀、主电源、冗余电源通过电缆线相连。前轴2个轮速传感器和单通道ebs阀通过电缆线连接，后轴2个轮速传感器和双通道ebs阀通过电缆线连接。前轴2个冗余轮速传感器和前冗余模块通过电缆线连接，后轴2个冗余轮速传感器和后冗余模块通过电缆线连接，同时前冗余模块和后冗余模块也用电缆连接，用于数据交换。主控制器通过can与智能驾驶系统进行通讯，前冗余模块、后冗余模块通过冗余can与智能驾驶系
统进行通讯，实现指令信息的传递。冗余电源与前、后冗余模块通过电缆线连接。前冗余模块的出气口与单通道压力控制模块的控制气口连接，后冗余模块的出气口与双通道压力控制模块控制气口连接，前、后冗余模块进气口分别与储气筒连接。单通道压力控制模块和双通道压力控制模块的进气口分别与储气筒连接，单通道压力控制模块的出气口分别与两个abs电磁阀进气口连接，双通道压力控制模块的出气口分别与后轴车轮的制动气室连接。两个abs电磁阀出气口分别与两个前轴车轮的制动气室相连。
71.实施例2
72.本实施例提供一种商用车线控气压制动冗余控制方法，包括以下步骤：
73.s100：当车上已有的线控制动系统无故障时，由线控制动系统对车辆进行制动，前冗余模块和后冗余模块均不工作；
74.s200：当车上已有的线控制动系统出现故障时，前冗余模块或/和后冗余模块工作；
75.s300：前冗余模块或后冗余模块工作时，其中的制动控制模块接收智能驾驶系统的制动指令，根据制动指令计算获得制动控制指令，并向执行机构传输该制动控制指令；执行机构用于根据所述制动控制指令控制其内部电磁阀工作输出设定压力的控制气体，该控制气体由出气口输出；所述前冗余模块的出气口向车上已有的单通道压力控制模块的控制气口输出所述设定压力的控制气体，使单通道压力控制模块输出所需制动压力以驱动前桥的制动器实现车辆制动；所述后冗余模块的出气口向车上已有的双通道压力控制模块的控制气口输出所述设定压力的控制气体，使双通道压力控制模块输出所需制动压力以驱动后桥的制动器实现车辆制动。
76.进一步，线控制动系统、前冗余模块、后冗余模块均设计有自诊断功能，系统和模块向智能驾驶系统实时发送自身故障信息，智能驾驶系统根据故障信息来进行制动方案的调整切换。
77.参见图3，本实施例的商用车线控气压制动冗余控制方法在进行制动时，根据不同的故障情况采取不同的制动策略，包括但不限于以下控制策略。
78.1)当线控制动系统无故障时，前冗余模块与后冗余模块是不工作的；此时智能驾驶系统结合车上各雷达采集信息，计算出期望减速度并通过电缆线向主控制器发送减速度控制请求，请求向车辆实施所需要的减速度，主控制器接收到制动减速度请求后，进行内部程序逻辑运算，计算出整车载荷的大小，同时结合整车载荷将期望的减速度换算为所需要的气室制动压力，然后通过can线向单、双通道压力控制模块控制器发送期望制动压力值指令，单、双通道压力控制模块内部控制器接收到期望制动压力值后，通过向单、双通道压力控制模块内部的各电磁阀发送控制指令，实现压力输出，同时单、双通道压力控制模块内部的气压传感器实时监控输出的制动压力值并返回给主控制器，存在偏差时组合控制电磁阀动作进行调节，实现单、双通道压力控制模块内部闭环控制，使输出压力达到主控制器所需压力，从而实现对应的减速度控制。同时主控制器、单通道压力控制模块、双通道压力控制模块、轮速传感器之间也形成闭环控制，保证制动控制的精度；2)当线控制动系统的主控制器出现故障时，智能驾驶系统通过冗余can请求前冗余模块与后冗余模块进行工作，此时前冗余模块与后冗余模块是同时工作的；此时智能驾驶系统结合车上各雷达采集信息，计算出期望减速度并通过电缆线向前、后冗余模块发送减速度控制请求，请求向车辆实施所需
要的减速度，前、后冗余模块接收到制动减速度请求后，进行内部程序逻辑运算，再结合前、后桥冗余轮速传感器输入的前、后轮轮速信号，计算出整车载荷的大小，同时结合整车载荷将期望的减速度换算为所需要的气室制动压力，然后通过向前、后冗余模块内部的各电磁阀发送控制指令，实现压力输出，同时前、后冗余模块内部的气压传感器实时监控输出的制动压力值并返回给前、后冗余模块，存在偏差时组合控制电磁阀动作进行调节，实现前、后冗余模块内部闭环控制，使输出压力达到前、后冗余模块所需压力，从而实现对应的减速度控制。同时前、后冗余模块、前、后桥冗余轮速传感器之间也形成闭环控制，保证制动控制的精度；3)当线控制动系统的单通道压力控制模块出现故障，双通道压力控制模块正常时，智能驾驶系统通过冗余can请求前冗余模块进行备份制动，此时后冗余模块是不工作的；此时后制动仍然按照线控制动系统无故障时进行控制。而前制动启用前冗余模块进行制动，此时智能驾驶系统结合车上各雷达采集信息，计算出期望减速度并通过电缆线向前冗余模块发送减速度控制请求，请求向车辆实施所需要的减速度，前冗余模块接收到制动减速度请求后，进行内部程序逻辑运算，再结合前桥冗余轮速传感器输入的前轮轮速信号，计算出整车载荷的大小，同时结合整车载荷将期望的减速度换算为所需要的气室制动压力，然后通过向前冗余模块内部的各电磁阀发送控制指令，实现压力输出，同时前冗余模块内部的气压传感器实时监控输出的制动压力值并返回给前冗余模块，存在偏差时组合控制电磁阀动作进行调节，实现前冗余模块内部闭环控制，使输出压力达到前冗余模块所需压力，从而实现对应的减速度控制，保证制动控制的精度；4)当线控制动系统的双通道压力控制模块出现故障，单通道压力控制模块正常时，智能驾驶系统通过冗余can请求后冗余模块进行备份制动，此时前冗余模块是不工作的。此时前制动仍然按照线控制动系统无故障时进行控制，而后制动启用后冗余模块进行制动，此时智能驾驶系统结合车上各雷达采集信息，计算出期望减速度并通过电缆线向后冗余模块发送减速度控制请求，请求向车辆实施所需要的减速度，后冗余模块接收到制动减速度请求后，进行内部程序逻辑运算，再结合后桥冗余轮速传感器输入的后轮轮速信号，计算出整车载荷的大小，同时结合整车载荷将期望的减速度换算为所需要的气室制动压力，然后通过向后冗余模块内部的各电磁阀发送控制指令，实现压力输出，同时后冗余模块内部的气压传感器实时监控输出的制动压力值并返回给后冗余模块，存在偏差时组合控制电磁阀动作进行调节，实现后冗余模块内部闭环控制，使输出压力达到后冗余模块所需压力，从而实现对应的减速度控制，保证制动控制的精度；5)当线控制动系统的单通道压力控制模块、双通道压力控制模块同时出现故障时，智能驾驶系统通过冗余can同时请求前、后冗余模块进行备份制动，此时前冗余模块与后冗余模块是同时工作的。此时智能驾驶系统结合车上各雷达采集信息，计算出期望减速度并通过电缆线向前、后冗余模块发送减速度控制请求，请求向车辆实施所需要的减速度，前、后冗余模块接收到制动减速度请求后，进行内部程序逻辑运算，再结合前、后桥冗余轮速传感器输入的前、后轮轮速信号，计算出整车载荷的大小，同时结合整车载荷将期望的减速度换算为所需要的气室制动压力，然后通过向前、后冗余模块内部的各电磁阀发送控制指令，实现压力输出，同时前、后冗余模块内部的气压传感器实时监控输出的制动压力值并返回给前、后冗余模块，存在偏差时组合控制电磁阀动作进行调节，实现前、后冗余模块内部闭环控制，使输出压力达到前、后冗余模块所需压力，从而实现对应的减速度控制，保证制动控制的精度；6)当线控制动系统的主电源出现故障时，智能驾驶系统通过冗余can请求前冗余模块与后
冗余模块进行工作，此时前冗余模块与后冗余模块是同时工作的。此时智能驾驶系统结合车上各雷达采集信息，计算出期望减速度并通过电缆线向前、后冗余模块发送减速度控制请求，请求向车辆实施所需要的减速度，前、后冗余模块接收到制动减速度请求后，进行内部程序逻辑运算，再结合前、后桥冗余轮速传感器输入的前、后轮轮速信号，计算出整车载荷的大小，同时结合整车载荷将期望的减速度换算为所需要的气室制动压力，然后通过向前、后冗余模块内部的各电磁阀发送控制指令，实现压力输出，同时前、后冗余模块内部的气压传感器实时监控输出的制动压力值并返回给前、后冗余模块，存在偏差时组合控制电磁阀动作进行调节，实现前、后冗余模块内部闭环控制，使输出压力达到前、后冗余模块所需压力，从而实现对应的减速度控制，保证制动控制的精度；7)当线控制动系统的主控制器或主电源与前冗余模块同时出现故障时，智能驾驶系统通过冗余can请求后冗余模块进行工作，此时所输出制动力只为线控制动系统无故障时所输出制动力的一半。此时智能驾驶系统结合车上各雷达采集信息，计算出期望减速度并通过电缆线向后冗余模块发送减速度控制请求，请求向车辆实施所需要的减速度，后冗余模块接收到制动减速度请求后，进行内部程序逻辑运算，再结合后桥冗余轮速传感器输入的后轮轮速信号，计算出整车载荷的大小，同时结合整车载荷将期望的减速度换算为所需要的气室制动压力，然后通过向后冗余模块内部的各电磁阀发送控制指令，实现压力输出，同时后冗余模块内部的气压传感器实时监控输出的制动压力值并返回给后冗余模块，存在偏差时组合控制电磁阀动作进行调节，实现后冗余模块内部闭环控制，使输出压力达到后冗余模块所需压力，从而实现对应的减速度控制，保证制动控制的精度；8)当线控制动系统的主控制器或主电源与后冗余模块同时出现故障时，智能驾驶系统通过冗余can请求前冗余模块进行工作。此时智能驾驶系统结合车上各雷达采集信息，计算出期望减速度并通过电缆线向前冗余模块发送减速度控制请求，请求向车辆实施所需要的减速度，前冗余模块接收到制动减速度请求后，进行内部程序逻辑运算，再结合前、后桥冗余轮速传感器输入的前轮轮速输入的前轮轮速信号，计算出整车载荷的大小，同时结合整车载荷将期望的减速度换算为所需要的气室制动压力，然后通过向前冗余模块内部的各电磁阀发送控制指令，实现压力输出，同时前冗余模块内部的气压传感器实时监控输出的制动压力值并返回给前冗余模块，存在偏差时组合控制电磁阀动作进行调节，实现前冗余模块内部闭环控制，使输出压力达到后冗余模块所需压力，从而实现对应的减速度控制，保证制动控制的精度。前面6种模式，仍然具备完整制动力，但系统会上报故障信息并进行维修提醒；第7与第8种方案仅有前制动或者后制动，制动力会减半，存在较大驾驶风险，此时智能驾驶系统会控制整车减速并寻找停车点实现安全停车。
79.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的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申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种商用车线控气压制动冗余系统，其特征在于，包括与车上已有的线控气压制动系统相互独立的冗余电源、前冗余模块以及后冗余模块；其中，所述前冗余模块和后冗余模块相互独立，均包括控制单元和执行机构；其中，所述控制单元包括制动控制模块，所述制动控制模块与智能驾驶系统通讯，接收智能驾驶系统的制动指令，根据制动指令计算获得制动控制指令，并向所述执行机构传输该制动控制指令；所述执行机构用于根据所述制动控制指令控制其内部电磁阀工作输出设定压力的控制气体，该控制气体由出气口输出；所述前冗余模块的进气口与储气筒连接，出气口与车上已有的单通道压力控制模块内的继动阀的控制气口连接；前冗余模块的出气口向单通道压力控制模块内的继动阀的控制气口输出所述设定压力的控制气体，使单通道压力控制模块输出所需制动压力以驱动前桥的制动器实现车辆制动；所述后冗余模块的进气口与储气筒连接，出气口与车上已有的双通道压力控制模块内的继动阀的控制气口连接；后冗余模块的出气口向双通道压力控制模块内的继动阀的控制气口输出所述设定压力的控制气体，使双通道压力控制模块输出所需制动压力以驱动后桥的制动器实现车辆制动；所述冗余电源用于向前冗余模块和后冗余模块供电。2.根据权利要求1所述的商用车线控气压制动冗余系统，其特征在于，所述前冗余模块和后冗余模块的控制单元还均包括冗余can模块和冗余电源模块，其中，所述冗余can模块用于前、后冗余模块与智能驾驶系统的通讯连接以及前、后冗余模块内部各模块之间的通讯连接；所述冗余电源模块为前、后冗余模块内部的各用电模块提供正确的电压和电源保护。3.根据权利要求1所述的商用车线控气压制动冗余系统，其特征在于，所述前冗余模块和后冗余模块还均包括冗余轮速传感器，其中，前冗余模块的冗余轮速传感器用于检测前轮的轮速，后冗余模块的冗余轮速传感器用于检测后轮的轮速；所述前冗余模块和后冗余模块中的制动控制模块接收到智能驾驶系统的制动指令后，结合冗余轮速传感器采集的轮速信号，计算出整车载荷的大小，同时结合整车载荷将期望的减速度换算为制动器的气室所需制动压力；所述前冗余模块和后冗余模块通过控制其执行机构内部的电磁阀工作输出设定压力的控制气体，该控制气体作用在单通道压力控制模块或双通道压力控制模块的控制气口上，使单通道压力控制模块或双通道压力控制模块向制动器的气室输送所需制动压力的制动气体。4.根据权利要求1-3任一项所述的商用车线控气压制动冗余系统，其特征在于，所述执行机构包括截止电磁阀、进气电磁阀、排气电磁阀、继动阀以及压力传感器，其中，所述进气电磁阀的进气端与储气筒连接，出气端与排气电磁阀的进气端和继动阀的控制口连接；所述排气电磁阀的进气端与进气电磁阀的出气端和继动阀的控制口连接，出气端与排气口连接；所述继动阀的进气口与储气筒连接，控制口与进气电磁阀的出气端、排气电磁阀的进气端以及截止电磁阀的进气端连接，继动阀的出气口与单通道压力控制模块、双通道压力控制模块的控制气口连接；
所述截止电磁阀的进气端与继动阀的控制口连接，出气端与排气口连接；所述压力传感器设置在继动阀的出气口，并与制动控制模块连接；所述截止电磁阀用于截止控制，断电开启，通电截止，电控时，腔体与外界隔绝，电控后腔体内的残留压力或者进气电磁阀密封不良导致的非预期气压可以排空；所述压力传感器用于实时监控继动阀的出气口的压力并返回给所述制动控制模块；所述进气电磁阀用于加压控制，断电截止，通电时压力增加；所述排气电磁阀用于减压控制，断电截止，通电时压力下降；所述继动阀用于输出设定压力的控制气体。5.一种商用车线控气压制动冗余控制方法，其特征在于，包括以下步骤：s100：当车上已有的线控制动系统无故障时，由线控制动系统对车辆进行制动，前冗余模块和后冗余模块均不工作；s200：当车上已有的线控制动系统出现故障时，前冗余模块或/和后冗余模块工作；s300：前冗余模块或后冗余模块工作时，其中的制动控制模块接收智能驾驶系统的制动指令，根据制动指令计算获得制动控制指令，并向执行机构传输该制动控制指令；执行机构用于根据所述制动控制指令控制其内部电磁阀工作输出设定压力的控制气体，该控制气体由出气口输出；所述前冗余模块的出气口向车上已有的单通道压力控制模块内的继动阀的控制气口输出所述设定压力的控制气体，使单通道压力控制模块输出所需制动压力以驱动前桥的制动器实现车辆制动；所述后冗余模块的出气口向车上已有的双通道压力控制模块内的继动阀的控制气口输出所述设定压力的控制气体，使双通道压力控制模块输出所需制动压力以驱动后桥的制动器实现车辆制动。6.根据权利要求5所述的商用车线控气压制动冗余控制方法，其特征在于，线控制动系统、前冗余模块、后冗余模块均设计有自诊断功能，系统和模块向智能驾驶系统实时发送自身故障信息，智能驾驶系统根据故障信息来进行制动方案的调整切换。7.根据权利要求5所述的商用车线控气压制动冗余控制方法，其特征在于，当线控制动系统中的主控制器或/和主电源出现故障时，前冗余模块和后冗余模块工作。8.根据权利要求5所述的商用车线控气压制动冗余控制方法，其特征在于，当线控制动系统的单通道压力控制模块出现故障时，线控制动系统的双通道压力控制模块正常工作，前冗余模块工作，后冗余模块不工作；当线控制动系统的双通道压力控制模块出现故障时，线控制动系统的单通道压力控制模块正常工作，后冗余模块工作，前冗余模块不工作；当线控制动系统的单通道压力控制模块、双通道压力控制模块同时出现故障时，前冗余模块与后冗余模块均进行工作。9.根据权利要求5所述的商用车线控气压制动冗余控制方法，其特征在于，当线控制动系统中的主控制器或/和主电源出现故障，且前冗余模块也出现故障时，后冗余模块工作。10.根据权利要求5所述的商用车线控气压制动冗余控制方法，其特征在于，当线控制动系统中的主控制器或/和主电源出现故障，且后冗余模块也出现故障时，前冗余模块工作。

技术总结
本发明提供一种商用车线控气压制动冗余系统及方法，所述系统包括与车上已有的线控气压制动系统相互独立的冗余电源、前冗余模块以及后冗余模块；所述前冗余模块和后冗余模块相互独立，前冗余模块的出气口向单通道压力控制模块的控制气口输出设定压力的控制气体，使单通道压力控制模块输出所需制动压力以驱动前桥的制动器实现车辆制动；后冗余模块的出气口向双通道压力控制模块的控制气口输出所述设定压力的控制气体，使双通道压力控制模块输出所需制动压力以驱动后桥的制动器实现车辆制动。本发明的系统制动力输出线性度高，且具备防抱死功能，制动舒适、安全、可靠，满足功能安全要求。全要求。全要求。


技术研发人员：龙元香 冯小明 龙志能 黄万义 白东 彭嘉煌 黄文涵 罗茂林
受保护的技术使用者：华南农业大学
技术研发日：2023.07.25
技术公布日：2023/9/20