高冗余的车辆制动系统及制动方法
【技术领域】
[0001]本发明的各个方面涉及在车辆的制动，尤其是具有线控制动系统的车辆、混合动力车辆、具有再生制动系统的车辆中使用的高冗余车辆制动系统，以及制动方法。
【背景技术】
[0002]在现有的车辆制动系统中，通常包括了由制动踏板、力传递元件、增压驱动元件、制动主缸、轮缸(在必要时)、车轮制动执行器件(诸如制动盘、制动卡钳)所构成的制动系统，作为车轮执行器的卡钳借助于所属的制动管路与制动主缸连接。制动主缸与制动踏板耦合，通过力传递元件。制动踏板被设置用于接收驾驶者的操作以产生制动需求，通过力传递元件传递至制动主缸的活塞上，推动其运动。增压驱动元件设置在制动主缸与制动踏板之间，并使用压缩空气、低压或电液形式的外部能量来增强由驾驶者施加到制动踏板上的制动力。
[0003]在先前的实践中，前述任一形式的增压驱动元件，已经被使用，诸如真空助力器、低压栗/高压栗、电液驱动器等，这些实施的例子在诸如B0SCH、日产、TOYOYA等公司所设计制造的车辆已经投入使用或者正在改进使用。
[0004]显然，通过现有技术的实践可知，这些方式的增压驱动元件以及具有这些元件的制动系统中，系统的气压、液压调控将变得复杂起来，而且对整个制动系统的真空度、油压要求均较高，系统的可靠性受到了影响。一直希望一种改进的或者综合的方案，以简化制动系统的设计，或者提高整个系统的可靠性。
[0005]为此，现有技术中提出了一种基于直线电机的电液混合制动系统，例如第2006100354730号中国专利提出的电液制动系统，包括制动踏板、与制动踏板相连的第一制动主缸，其特征在于:还包括电机、推杆、第二制动主缸、E⑶控制单元，所述电机通过控制推杆与第二制动主缸相连，ECU控制单元接收制动踏板的制动信号，控制电机动作。该技术方案采用直线电机驱动制动主缸活塞运动以达到制动的目的，保留了传统真空助力液压制动系统，取消真空助力器，将双缸制动主缸改为单缸，可用于现代纯电动汽车上，减轻了人力疲劳。但该技术方案所公开的电液制动系统，存在严重的缺陷:当直线电机失效时(诸如电机自身故障和/或驱动信号异常等)，第二制动主缸将无法被驱动，以致发生严重的后果，当电磁阀失效和或直线电机失效时，将使得车辆处于无法制动的状态或者制动无法恢复的状态。而且第一制动主缸和第二制动主缸分别由两套液压回路组成，两套液压回路由众多电磁阀进行协调控制，机构复杂，体积大，可靠性低，能耗大，成本高。
[0006]又如，第2014100087289号中国专利申请提出的一种机械电子液压制动系统，包括:制动踏板；用于获取制动踏板踩下时的速率和位移的传感器；制动主缸，其经由轮缸液压力控制阀与四个轮缸相连；电控直线驱动模块，其与所述制动主缸直接连接并根据来自所述传感器的信号驱动制动主缸的活塞进行直线运动；踏板力模拟模块，其利用电机和相应的传动机构提供驾驶员以制动感觉。包括串行连接的两个直线电机，其中一个电机的轴与制动踏板连接，而另一电机的轴则与前一电机的壳体相连，同时，这一电机轴直接推动主缸建压，而其壳体则与车身固联。该公开的技术方案中，一方面其自身提出的电控直线驱动模块、踏板力模拟直线运动机构以及串行连接的两个直线电机、其自身的位置、连接关系以及功能不清楚而致难以得知明确的方案，而且根据其所公开的内容，通过设置两个电机，靠近制动踏板的电机用于提供踏板力模拟，通用一个包括丝杠螺母和滚珠丝杠的踏板力模拟直线运动机构将电机转动变换为直线运动，作用到踏板上；另一个电机通过滚珠丝杠减速机构将电机的驱动力传递到制动活塞上。同样存在致命性的可靠性和安全问题:当用于提供踏板力模拟的电机失效时，由于采用的是丝杠螺母和滚珠丝杠进行运动车传递，因此将无法使该电机进行任何操作，导致卡死，此时如果是在制动过程中，将是致命的；如果是在制动结束后卡死，则车辆将一直在保持在某种状态，导致车辆制动踏板无法恢复正常操作。而且，在该方案中，增压电机的设计同样存在与反馈电机类似的弊端，即增压电机失效将导致无法实施正常制动，或者制动状态无法解除。
【发明内容】
[0007]本发明第一方面的目的在于提供一种用于车辆的制动系统，包括一制动踏板、踏板运动传感器、控制单元、检测单元、第一直线电磁驱动器、第二直线电磁驱动器、制动主缸以及压力传感器，其中:
[0008]所述踏板运动传感器，用于感应所述制动踏板被踩踏时的运动状态信息；
[0009]所述控制单元，用于基于所述制动踏板运动状态信息分别产生所述第一直线电磁驱动器以及第二直线电磁驱动器的驱动信号；
[0010]所述第一直线电磁驱动器设置在由制动踏板到制动主缸的制动通路中，用于籍由所述驱动信号驱动而产生推动所述制动主缸的活塞运动的推力，该推力被施加到所述制动主缸的活塞上且该第一直线电磁驱动器在失效时处于可被外部自由推动的状态；
[0011]所述第二直线电磁驱动器设置在所述由制动踏板到制动主缸的制动通路中，并且更加接近所述制动踏板，该第二直线电磁驱动器受前述驱动信号使该第二直线电磁驱动器处于反馈驱动模式和增压驱动模式中的一种:在反馈驱动模式下，该第二直线电磁驱动器被驱动以产生阻碍前述制动踏板前进的阻抗力；在增压驱动模式下，该第二直线电磁驱动器被驱动以产生推动所述制动主缸的活塞运动的推力；
[0012]所述压力传感器，用于检测所述制动主缸的缸内压力；
[0013]所述检测单元用于检测所述第一直线电磁驱动器以及制动主缸的压力状态，所述控制单元基于该第一直线电磁驱动器的异常状态和/或制动主缸的压力异常状态而产生使得所述第二直线电磁驱动器处于增压驱动模式的驱动信号，并且基于该第一直线电磁驱动器和制动主缸压力的正常状态而产生使得所述第二直线电磁驱动器处于反馈驱动模式的驱动信号。
[0014]进一步的例子中，所述制动系统的控制单元还被设置成基于第一直线电磁驱动器的异常状态控制切断该直线电磁驱动器的控制信号和/或关闭该直线电磁驱动器的电源供应。
[0015]进一步的例子中，所述制动系统的控制单元还被设置成响应于第二直线电磁驱动器的异常状态控制切断该直线电磁驱动器的控制信号和/或关闭该直线电磁驱动器的电源供应。
[0016]进一步的例子中，所述制动系统还包括一指示单元，连接至所述控制单元，用于表征前述第一直线电磁驱动器的状态和/或制动主缸的缸内压力是否达到控制预期值的结果O
[0017]进一步的例子中，所述制动系统还包含一用于提供所述制动踏板在操作解除时使其恢复原状的装置，该装置被设置成在所述制动踏板被踩踏时与所述第二直线电磁驱动器共同或者单独提供阻碍制动踏板前进的阻抗力。
[0018]进一步的例子中，所述用于提供所述制动踏板在操作解除时使其恢复原状的装置包括至少一个弹性恢复机构。
[0019]进一步的例子中，所述制动系统还包含一第一传递机构，被设置通过铰链与制动踏板相连接，并且在所述制动踏板被踩踏时该第一传递机构在制动通路上具有朝向有利于推动制动主缸活塞的方向上的相应行程；
[0020]该第一传递机构包含:至少一个通过铰链连接至车辆制动踏板的第一连杆，所述第一连杆的一端铰接至所述的制动踏板，另一端与所述第二直线电磁驱动器的可动部之间在制动通路上具有一可变化的间隙。
[0021]进一步的例子中，所述制动系统更加包含一再生制动系统，被设置用于通过再生制动使车辆制动；
[0022]所述用于车辆的制动系统基于所述制动踏板被踩踏时的运动状态信息计算所需的制动扭矩并优先分配再生制动扭矩以使车辆减速。
[0023]进一步的例子中，所述再生制动系统具有至少一个电蓄能装置、用于产生电能的装置以及驱动器，所述驱动器被设置用于驱动所述用于产生电能的装置，用于产生电能的装置所输出的电能存储于所述至少一个电蓄能装置中。
[0024]根据本发明改进，还提出一种用于车辆的制动系统，包括一制动踏板、踏板运动传感器、控制单元、第一直线电磁驱动器、第二直线电磁驱动器以及制动主缸，其中:
[0025]所述踏板运动传感器，用于感应所述制动踏板被踩踏时的运动状态信息；
[0026]所述控制单元，基于所述制动踏板运动状态信息控制所述第一直线电磁驱动器以及第二直线电磁驱动器的工作模式；
[0027]所述第一直线电磁驱动器设置在由制动踏板到制动主缸的制动通路中，被驱动而产生推动所述制动主缸的活塞运动的推力，该推力被施加到所述制动主缸的活塞上，且该第一直线电磁驱动器在失效时处于可被外部自由推动的状态；
[0028]所述第二直线电磁驱动器设置在所述由制动踏板到制动主缸的制动通路中，并且更加接近所述制动踏板，该第二直线电磁驱动器被驱动而处于反馈驱动模式和增压驱动模式中的一种:在反馈驱动模式下，该第二直线电磁驱动器被驱动以产生阻碍前述制动踏板前进的阻抗力；在增压驱动模式下，该第二直线电磁驱动器被驱动以产生推动所述制动主缸的活塞运动的推力；
[0029]所述控制单元响应于前述第一直线电磁驱动器的异常状态和/或制动主缸的压力异常状态而控制使得所述第二直线电磁驱动器工作于增压驱动模式，并且响应于第一直线电磁驱动器和制动主缸压力的正常状态而控制使得所述第二直线电磁驱动器处于反馈驱动模式。
[0030]根据本发明的改进，还提出一种车辆，包括前述的用于车辆的制动系统。
[0031]根据本发明的改进，还提出一种用于车辆的制动方法，适于车辆的制动，该车辆包括一由制动踏板到制动主缸的制动通路，该方法的实现包括以下步骤:
[0032]在车辆的制动通路中设置一第一直线电磁驱动器作为增压驱动器，以及设置一第二直线电磁驱动器作为制动感觉反馈机构；
[0033]当车辆制动需要产生时，使得基于该制动需求所产生的驱动信号驱动所述第一直线电磁驱动器以及第二直线电磁驱动器；
[0034]检测所述第一直线电磁驱动器和制动主缸的压力状态，在二者均正常时，该第一直线电磁驱动器受驱动而产生推动所述制动主缸的活塞运动的推力，将该推力施加到所述活塞上以使活塞运动产生制动力，并且在任意之一异常时，使得所述第二直线电磁驱动器被驱动处于增压驱动模式，产生推动所述制动主缸的活塞增压运动的推力。
[0035]进一步的例子中，当前述第一直线电磁驱动器和制动主缸的压力状态均正常时，驱动所述第二直线电磁驱动器处于反馈驱动模式，产生阻碍所述制动踏板前进的阻抗力。
[0036]应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。
[0037]结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述