智能汽车紧急制动切换方法及其装置和智能汽车与流程

本发明涉及汽车制动技术领域，具体地，涉及一种智能汽车紧急制动切换方法及其装置和智能汽车。

背景技术

智能无人驾驶车辆制动有一般两种模式，即：智能驾驶模式，人工制动模式。上层控制系统(中控机和ecu)完成信息收集、分析、计算到发出指令等任务，而底层执行机构则是直接实现对车辆控制。

制动机构作为底层制动系统的一部分，与车辆的安全运行息息相关。在人工驾驶模式下因车辆故障、失控或紧急情况下可以实现立即紧急制动，而在智能驾驶模式下，当传感器避障有盲区或传感器失效的情况下车辆无法避障或紧急制动和进行驾驶模式切换，且当车辆故障、失控或紧急情况下实现紧急制动时需要通过各传感器到控制器到执行器才能真正实现紧急制动，中间信号传输、处理到执行器工作都需要一定的时间，因此需要人工立即干预进行驾驶模式切换和立即制动。

目前国内智能汽车通过底层控制在紧急状态下通过人工干预实现控制车辆制动切换装置还没有相关设计，因此需要设计一种适用于智能驾驶模式下因遇传感器避障盲区、车辆故障、失控或紧急状况下立即切换驾驶模式并实现人工制动模式的装置，以提高车辆在智能驾驶模式行车中的安全性能。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种可在紧急状况下及时获知感应信号并进行驾驶模式切换实现人工制动的智能汽车紧急制动切换方法。

本发明同时提供一种结构简单、通过感应制动踏板连杆的动作来指导驾驶模式切换进而完成汽车制动的智能汽车紧急制动切换装置。

本发明同时提供一种响应速度快的、整体控制稳定可靠的智能汽车。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种智能汽车紧急制动切换方法，包括人工驾驶模式和智能驾驶模式，人工模式制动和智能模式制动均为与制动主轴采用齿轮啮合传动的方式进行，与制动主轴配合的人工模式制动机构和智能模式制动机构择一在电磁吸合作用下与制动主轴发生啮合传动；通过电磁感应的方式感应人工模式制动机构的制动踏板连杆的动作来为ecu提供驾驶模式切换信号。

进一步地，智能模式制动机构与制动主轴的啮合传动动力由一电机控制一带齿的部件与智能模式制动机构作啮合传动来提供。

一种智能汽车紧急制动切换装置，包括ecu和制动踏板连杆，在智能汽车的制动主轴外周设置至少两条分布在不同空间平面的齿部，一条齿部与制动踏板连杆之间设置第一电磁齿式离合器，另一条齿部处设置第二电磁齿式离合器；还包括一可控制第二电磁齿式离合器与制动主轴发生啮合传动的动力机构；ecu与第一电磁齿式离合器、第二电磁齿式离合器及动力机构电连接。

在制动踏板连杆的制动动作路径中还设有一与ecu电连接的电磁感应装置，电磁感应装置可通过感应制动踏板连杆的动作来为ecu提供驾驶模式切换信号。

进一步地，电磁感应装置为电磁式传感器，电磁式传感器包括永久磁铁、衔铁和信号线圈，电磁式传感器整体呈u形结构，永久磁铁和信号线圈位于u形结构的两个u形端部，电磁式传感器的u形凹槽可供制动踏板连杆进入和脱出。

进一步地，第一电磁齿式离合器和第二电磁齿式离合器均为齿轮型牙嵌式电磁离合器，齿轮型牙嵌式电磁离合器包括主动齿轮部和线圈部，主动齿轮部可在电磁作用下发生与线圈部吸合或分离的位移，第一电磁齿式离合器通过主动齿轮部与制动主轴齿部啮合进行传动，第二电磁齿式离合器的线圈部与制动主轴齿部始终保持啮合，第二电磁齿式离合器通过动力机构带动主动齿轮部旋转进而使线圈部与制动主轴齿部发生啮合传动。

更进一步地，齿轮型牙嵌式电磁离合器为常开式、干式牙嵌式电磁离合器。

进一步地，动力机构包括制动推杆电机和与制动推杆电机相接的齿条轴，齿条轴可与电磁吸合状态下的第二电磁齿式离合器的主动齿轮部啮合。

更进一步地，制动推杆电机为直流12v电动推杆电机。

进一步地，制动主轴端部还连接有复位弹簧，复位弹簧另一端固定至一固定点处。

一种智能汽车，其设有如上所述的智能汽车紧急制动切换装置，可使该智能汽车在遭遇紧急情况需要紧急制动时，人工干预操作能快速响应且能快速进行驾驶模式的切换并最终安全可靠地完成汽车的紧急制动。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)本发明的紧急制动切换方法充分利用了电磁感应特性、电磁吸合特性及齿轮啮合传动性能，通过电磁感应及时捕捉制动踏板连杆的动作，为ecu进行后续驾驶模式的切换提供精准信号，使紧急状况下的人工干预及时生效，迅速实现车辆制动；同时制动主轴在同一时期可在电磁吸合的作用下仅能进行人工模式制动或智能模式制动，在ecu控制车辆从智能驾驶模式切换至人工驾驶模式后，通过简单控制相应电磁吸合状态，即可快速完成汽车的人工模式制动；

2)本发明的紧急制动切换装置通过在制动踏板连杆的制动动作路径中设置电磁感应装置，电磁感应装置可通过感应制动踏板连杆的动作来为ecu提供驾驶模式切换信号，快速实现紧急状况下的驾驶模式切换及快速完成人工模式制动；在制动主轴外周设置齿部，采用两个电磁齿式离合器与制动主轴的齿部配合进行啮合，再辅以ecu对电磁齿式离合器的电磁吸合控制，一方面轻松实现智能汽车在智能驾驶模式和人工驾驶模式下的制动切换，另一方面在紧急制动状况下，智能汽车能快速完成人工模式制动，响应速度快，提高了智能汽车的控制稳定性、可靠性和安全性；

3)采用制动推杆电机和齿条轴作为智能制动模式下的制动动力机构，其与电磁齿式离合器配合相得益彰，可快速将制动力传递至制动主轴，保证制动效率和制动安全性；

4)本发明的智能汽车融合了智能驾驶模式与人工驾驶模式制动装置设计于一体，结构简单，且紧急制动状况下，制动踏板连杆与电磁式传感器为非接触式状态，机械传动独立，电磁式传感器响应速度快、稳定可靠，可有效提高车辆在智能驾驶模式下的行车安全性。

附图说明

图1为实施例2所述的紧急制动切换装置的主视和右视结构示意图；

图2为实施例2所述的紧急制动切换装置进行智能模式制动的控制流程图；

图3为实施例2所述的紧急制动切换装置进行智能模式制动的主视和右视结构示意图；

图4为实施例2所述的紧急制动切换装置在智能驾驶模式下进行紧急制动时的控制切换流程图；

图5为实施例2所述的紧急制动切换装置进行紧急制动的主视和右视结构示意图(踩下踏板)；

图6为实施例2所述的紧急制动切换装置进行紧急制动的主视和右视结构示意图(踏板复位)；

图7为实施例2所述的制动切换装置进行人工模式制动的控制流程图；

图8为实施例2所述的制动切换装置进行人工模式制动的主视和右视结构示意图；

图9为实施例2所述的第一齿轮型牙嵌式电磁离合器/第二齿轮型牙嵌式电磁离合器的结构示意图(断电分离状态)；

图10为实施例2所述的第一齿轮型牙嵌式电磁离合器/第二齿轮型牙嵌式电磁离合器的结构示意图(通电吸合状态)；

图11为实施例2所述的电磁式传感器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

提供一种智能汽车紧急制动切换方法，智能汽车具有人工驾驶和智能驾驶两种模式，人工模式制动和智能模式制动均为与制动主轴采用齿轮啮合传动的方式进行，与制动主轴配合的人工模式制动机构和智能模式制动机构择一在电磁吸合作用下与制动主轴发生啮合传动；通过电磁感应的方式感应人工模式制动机构的制动踏板连杆的动作来为ecu提供驾驶模式切换信号，使进行紧急制动过程中，ecu在接收相应的电磁感应信号时，及时控制制动控制模块进而作出从智能驾驶模式进入人工驾驶模式的转换，快速实现汽车制动。

智能模式制动机构与制动主轴的啮合传动动力由一电机控制一带齿的部件与智能模式制动机构作啮合传动来提供。

本实施例的紧急制动切换方法主要利用电磁感应特性、电磁吸合特性及齿轮啮合传动性能，通过电磁感应及时捕捉制动踏板连杆的动作，为ecu进行后续驾驶模式的切换提供精准信号，使紧急状况下的人工干预及时生效，迅速实现车辆制动；在制动主轴周围设置两个可发生电磁吸合的电磁机构，通过ecu来控制电磁机构的电磁吸合，使同一时期仅能有一个电磁机构发生吸合，与制动主轴配合的相应的人工模式制动机构或智能模式制动机构即开始与制动主轴进行啮合传动，从而实现制动主轴的人工模式制动或智能模式制动，而在紧急制动情况下，通过ecu简单控制人工模式制动的电磁机构发生吸合，即可使智能汽车从智能驾驶模式进入人工驾驶模式，配合后续的人工制动操作，迅速完成车辆的紧急制动。

实施例2

提供一种智能汽车，其设有一种可在需紧急制动状况下及时作出从智能驾驶模式到人工驾驶模式切换的紧急制动切换装置，如图1所示，该紧急制动切换装置包括ecu(即ecu控制器，图中未示出)、制动踏板1、制动踏板连杆2和制动主轴3，在制动主轴3两侧分别设置齿部31，一条齿部与制动踏板连杆2之间设置第一齿轮型牙嵌式电磁离合器4，另一条齿部处设置第二齿轮型牙嵌式电磁离合器5，智能汽车制动切换装置还包括一可控制第二齿轮型牙嵌式电磁离合器5与制动主轴3发生啮合传动的动力机构。

ecu与第一齿轮型牙嵌式电磁离合器4、第二齿轮型牙嵌式电磁离合器5及动力机构电连接。上述除ecu以外的其它可参与进行汽车制动的机构总体统称为制动控制模块。

在制动踏板连杆2的制动动作路径中还设有一与ecu电连接的电磁式传感器c，如图11所示，电磁式传感器包括永久磁铁c1、衔铁c2和信号线圈c3，电磁式传感器c整体呈u形结构，永久磁铁c1和信号线圈c3位于u形结构的两个u形端部，电磁式传感器c的u形凹槽可供制动踏板连杆2进入和脱出，电磁式传感器c可通过感应制动踏板连杆2的进入和脱出动作来为ecu提供驾驶模式切换信号。

具体来说，电磁式传感器可输出高电平“1”和低电平“0”两种信号，即智能汽车在智能驾驶模式下时，制动踏板连杆2无动作，处于脱出电磁式传感器c的状态，此时，电磁式传感器c输出的是低电平“0”，在需要制动时，智能汽车将进入智能模式制动，但在需进行紧急制动时，人工踩下制动踏板1，制动踏板连杆2进入电磁式传感器c，电磁式传感器c感应到制动踏板连杆2动作，从而输出高电平“1”，此时ecu接收到电磁式传感器c的信号变化，立即解除智能模式制动，并进一步控制制动控制模块，以备进行后续人工模式制动，而制动踏板连杆2在进入电磁式传感器c中后可立即脱出，当其脱出后，电磁式传感器c输出的信号由原高电平“1”跳转至低电平“0”，ecu接收到该低电平“0”信号即使制动控制模块进入人工驾驶模式，而电磁式传感器c则由ecu控制复位至初始状态，等待下次进入智能驾驶模式。

第一齿轮型牙嵌式电磁离合器4和第二齿轮型牙嵌式电磁离合器5结构相同，如图9和图10所示，其均包括主动齿轮部a和线圈部b(线圈部设有齿部,第一齿轮型牙嵌式电磁离合器的主动齿轮部为4a，线圈部为4b，第二齿轮型牙嵌式电磁离合器的主动齿轮部为5a，线圈部为5b)，主动齿轮部a可在电磁作用下发生与线圈部b吸合或分离的位移。第一齿轮型牙嵌式电磁离合器4和第二齿轮型牙嵌式电磁离合器5均通过主轴6安装至智能汽车内。

其中，第一齿轮型牙嵌式电磁离合器4通过主动齿轮部4a与制动主轴齿部31啮合进行传动，第二齿轮型牙嵌式电磁离合器5为线圈部5b与制动主轴齿部31始终保持啮合，其通过动力机构带动主动齿轮部5a旋转进而使线圈部5b与制动主轴齿部31发生啮合传动。

具体地，第一齿轮型牙嵌式电磁离合器4和第二齿轮型牙嵌式电磁离合器5均为常开式、干式电磁离合器，以适应本实施例智能汽车的灵活制动切换设计。

本实施例的动力机构包括制动推杆电机7和与制动推杆电机相接的齿条轴8，齿条轴8可与电磁吸合状态下的第二齿轮型牙嵌式电磁离合器的主动齿轮部5a啮合。

制动推杆电机7为直流12v电动推杆电机，事实上，与第二齿轮型牙嵌式电磁离合器5配合的齿条轴8也可采用气动执行机构来推动，而本实施例采用可实现远距离控制、集中控制、在一定范围行程内可作往返运动的电动推杆电机，一来不仅可减少采用气动执行机构所需的气源装置和辅助设备，二来也可减轻动力机构的重量，三来还可使齿条轴的工作更加稳定可靠。

为使制动主轴3在需解除制动时可迅速复位至初始位置，可在制动主轴3端部连接一根复位弹簧9，复位弹簧另一端固定至一智能汽车的某一固定点处。制动主轴3在人工模式制动或智能模式制动作用下朝制动方向移动，当需解除制动时，制动主轴3可在相应齿轮型牙嵌式电磁离合器的主动齿轮部的动力传动下往制动方向的反方向移动，复位弹簧9的弹力作用可辅助提升制动主轴3的回位速度，快速实现当前制动解除。

本智能汽车在智能驾驶模式下，ecu控制第二齿轮型牙嵌式电磁离合器5闭合，其主动齿轮部5a与线圈部5b吸合，同时主动齿轮部5a也与齿条轴8啮合，ecu同时还控制第一齿轮型牙嵌式电磁离合器4断电分离，其主动齿轮部4a与制动主轴3完全分离，无力矩传递，以备使制动踏板1、制动踏板连杆2及第一齿轮型牙嵌式电磁离合器4处于原位静止状态。当智能汽车前方遭遇障碍，需要进入智能模式制动时，制动推杆电机7开始工作并带动齿条轴8前移，第二齿轮型牙嵌式电磁离合器的主动齿轮部5a被带动旋转，进而使制动主轴3克服复位弹簧9的弹力朝制动方向移动，实现智能模式制动，齿条轴8与第二齿轮型牙嵌式电磁离合器5及制动主轴3均实现1:1的驱动力和等距传递，图2示出了本智能汽车在智能驾驶模式下的智能模式制动控制流程图，该智能模式制动状况下无紧急制动操作参与，即制动踏板连杆2无动作，电磁式传感器c输出低电平“0”。图3示出了智能模式制动下本紧急制动切换装置的制动过程示意图。

图4示出了本智能汽车在由人工干预来实现紧急制动状况下的控制切换流程图，结合图5中的具体结构示意图来看，当制动踏板1踩下，带动制动踏板连杆2进入电磁式传感器c，电磁式传感器c感应到制动踏板连杆的动作，将输出高电平“1”，ecu接收到该信号后则立即控制制动控制模块，使第一齿轮型牙嵌式电磁离合器4和第二齿轮型牙嵌式电磁离合器5均处于断电分离状态。

此后松开制动踏板1，制动踏板连杆2将复位脱出电磁式传感器c，如图6所示，此时，电磁式传感器c的输出信号由原来的高电平“1”跳转至低电平“0”，ecu接收到电磁式传感器c的低电平“0”信号后将控制制动控制模块进入人工驾驶模式。

图7示出了智能汽车进入后续人工驾驶模式的人工模式制动流程图，结合图8的具体结构分析，在该模式下，电磁式传感器c复位为初始状态，制动踏板连杆2的动作不会造成电磁式传感器c输出信号的变化，第一齿轮型牙嵌式电磁离合器4处于断电分离状态，制动推杆电机7与齿条轴8处于原位静止，第二齿轮型牙嵌式电磁离合器5处于通电吸合状态，人工踩下制动踏板1，第一齿轮型牙嵌式电磁离合器的主动齿轮部4a被制动踏板连杆2带动顺时针旋转，进而使制动主轴3克服复位弹簧9的弹力朝制动方向移动，实现人工模式制动，制动踏板1、第一齿轮型牙嵌式电磁离合器4及制动主轴3均实现1:1的驱动力和等距传递。

当智能汽车前方障碍解除，需要解除制动时，人工松开制动踏板1，第一齿轮型牙嵌式电磁离合器4将作逆时针旋转，进而同步带动制动主轴3向右移动，此时制动主轴3受到复位弹簧9的牵引力，可被迅速拉回，快速实现制动解除。之后根据操作者需要及实际情况等操作ecu选择人工驾驶模式或智能驾驶模式。

在此补充下智能汽车在正常的智能驾驶模式下的制动解除操作，当前方障碍解除，需要解除制动时，ecu控制制动推杆电机7回位，带动齿条轴8向后移动，进而带动第二齿轮型牙嵌式电磁离合器5作顺时针旋转，从而同步带动制动主轴3向右移动，此时制动主轴3由于受到复位弹簧9的牵引力，可被迅速拉回，快速实现制动解除。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。