一种液压制动系统控制方法及装置、移动工具与流程

1.本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种液压制动系统控制方法及装置、移动工具。


背景技术：

2.随着当前智能网联汽车技术的发展，汽车l1、l2级的自动驾驶功能已日臻成熟，面向l3级及以上级别的自动驾驶线控制动系统已初步开始进行探索。现阶段线控制动基本以电子液压制动系统(ehb)较为普遍，但是ehb一般以传统汽车的应用为主，在自动驾驶车辆中的应用鲜有报道，因此如何实现自动驾驶车辆的液压制动系统控制是目前需要解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对现有技术所存在的缺陷，提供一种液压制动系统控制方法及装置，通过对第一电磁阀和加压泵电机的控制，实现了液压制动系统的油路压力的动态控制，保持了自动驾驶车辆进行制动时所需要的油路压力，进而使得自动驾驶车辆可靠制动。
4.为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种液压制动系统控制方法，所述液压制动系统控制方法包括：
5.微控制单元mcu接收控制器局域网络can收发器发送的液压制动系统控制信号；
6.所述mcu对所述液压制动系统控制信号进行解析处理，生成第一驱动模块控制信号；且将油路压力数据与预设的油路压力阈值进行比较；
7.当所述油路压力数据不小于所述预设的油路压力阈值时，所述mcu将所述第一驱动模块控制信号发送给第一预驱动模块，以使所述第一预驱动模块根据所述第一驱动模块控制信号控制第一电磁阀开启；
8.当所述油路压力数据小于所述预设的油路压力阈值时，所述mcu生成第三驱动模块控制信号，并将所述第三驱动模块控制信号发送给第三驱动模块，以使所述第三驱动模块根据所述第三驱动模块控制信号控制加压泵电机驱动模块驱动加压泵电机运转，以对液压制动系统的油路进行加压。
9.优选的，所述将油路压力数据与预设的油路压力阈值进行比较之前，所述方法还包括：
10.油路液压采集模块对液压制动系统的油路压力数据进行采集，并将采集到的油路压力数据发送给所述mcu。
11.优选的，所述mcu将所述第一驱动模块控制信号发送给第一预驱动模块，以使所述第一预驱动模块根据所述第一驱动模块控制信号控制第一电磁阀开启具体包括：
12.所述mcu将所述第一驱动模块控制信号发送给第一预驱动模块；
13.所述第一预驱动模块对所述第一驱动模块控制信号进行解析处理，生成第一电磁阀驱动信号，并根据所述第一电磁阀驱动信号控制第一电磁阀驱动模块驱动第一电磁阀开
启。
14.优选的，所述液压制动系统控制方法还包括：
15.dc-dc电源模块将电源信号转换为mcu动力母线电源信号和液压制动系统动力电源信号，对所述mcu输出所述mcu动力母线电源信号，以及向所述第一电磁阀、第二电磁阀和加压泵电机输出动力电源信号。
16.进一步优选的，所述液压制动系统控制方法还包括：
17.在自动驾驶车辆的电源信号输送给所述dc-dc电源模块之前进行信号防反接检测处理。
18.优选的，mcu对所述液压制动系统控制信号进行解析处理还生成第二驱动模块控制信号，当所述油路压力数据不小于所述预设的油路压力阈值时，所述方法还包括：所述mcu将第二驱动模块控制信号发送给第二驱动模块，以使所述第二驱动模块根据所述第二驱动模块控制信号控制第二电磁阀驱动模块驱动第二电磁阀开启。
19.第二方面，本发明提供了一种液压制动系统控制装置，所述液压制动系统控制装置包括：
20.微控制单元mcu，所述mcu接收控制器局域网络can收发器发送的液压制动系统控制信号；
21.所述mcu，还用于对所述液压制动系统控制信号进行解析处理，生成第一驱动模块控制信号；且将油路压力数据与预设的油路压力阈值进行比较；
22.当所述油路压力数据不小于所述预设的油路压力阈值时，所述mcu将所述第一驱动模块控制信号发送给第一预驱动模块，以使所述第一预驱动模块根据所述第一驱动模块控制信号控制第一电磁阀开启；或，
23.当所述油路压力数据不小于所述预设的油路压力阈值时，所述mcu将第二驱动模块控制信号发送给第二驱动模块，以使所述第二驱动模块根据所述第二驱动模块控制信号驱动第二电磁阀开启；
24.当所述油路压力数据小于所述预设的油路压力阈值时，所述mcu生成第三驱动模块控制信号，并将所述第三驱动模块控制信号发送给第三驱动模块，以使所述第三驱动模块根据所述第三驱动模块控制信号驱动加压泵电机运转，以对液压制动系统的油路进行加压。
25.优选的，所述液压制动系统控制装置还包括：
26.油路液压采集模块，所述油路液压采集模块用于对液压制动系统的油路压力数据进行采集，并将采集到的油路压力数据发送给所述mcu。
27.优选的，所述mcu，还用于将所述第一驱动模块控制信号发送给第一预驱动模块；
28.所述第一预驱动模块，还用于对所述第一驱动模块控制信号进行解析处理，生成第一电磁阀驱动信号，并根据所述第一电磁阀驱动信号控制第一电磁阀驱动模块驱动第一电磁阀开启。
29.优选的，所述液压制动系统控制装置还包括：
30.dc-dc电源模块，所述dc-dc电源模块用于将电源信号转换为mcu动力母线电源信号和液压制动系统动力电源信号，对所述mcu输出所述mcu动力母线电源信号，以及向所述第一电磁阀、第二电磁阀和加压泵电机输出动力电源信号。
31.进一步优选的，所述液压制动系统控制装置还包括：
32.防反接模块，所述防反接模块用于在自动驾驶车辆的电源信号输送给所述dc-dc电源模块之前进行信号防反接检测处理。
33.优选的，mcu对所述液压制动系统控制信号进行解析处理还生成第二驱动模块控制信号，当所述油路压力数据不小于所述预设的油路压力阈值时，所述mcu还用于将第二驱动模块控制信号发送给第二驱动模块，以使所述第二驱动模块根据所述第二驱动模块控制信号驱动控制第二电磁阀驱动模块第二电磁阀开启。
34.第三方面，本发明提供了一种移动工具，包括上述第二方面所述的液压制动系统控制装置。
35.本发明实施例提供的液压制动系统控制方法及装置，通过对油路压力数据与预设的油路压力阈值进行比较，为微处理单元对第一电磁阀和加压泵电机的控制提供了理论依据，从而实现了液压制动系统的油路压力的动态控制，保持了自动驾驶车辆进行制动时所需要的油路压力，进而使得自动驾驶车辆可靠制动。
附图说明
36.图1为本发明实施例提供的液压制动系统控制方法流程图之一；
37.图2为本发明实施例提供的液压制动系统控制方法流程图之二；
38.图3为本发明实施例提供的液压制动系统控制装置结构图之一；
39.图4为本发明实施例提供的液压制动系统控制装置结构图之二；
40.图5为本发明实施例提供的液压制动系统控制装置结构图之三。
具体实施方式
41.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
42.本发明实施例提供的液压制动系统控制方法，应用在自动驾驶车辆的线控制动控制中，通过对油路压力的动态控制，使得自动驾驶车辆能够可靠制动。
43.图1为本发明实施例提供的液压制动系统控制方法流程图，下面结合图1，对该液压制动系统控制方法进行说明。如图1中所示，该液压制动系统控制方法主要包括以下步骤：
44.步骤101，微控制单元mcu接收控制器局域网络can收发器发送的液压制动系统控制信号。
45.具体的，自动驾驶车辆中设置有控制局域网络(controller area network,can)收发器，该收发器与整车动力can总线进行信息交互，获取can总线上的信息，实现对自动驾驶车辆的目标控制，同时将自身控制器的状态通过can总线上报到自动驾驶车辆的中央处理单元，实现对液压制动系统各个阀门以及电机的状态进行上报管理。
46.微控制单元(microcontroller unit，mcu)是执行该液压制动系统控制方法的主要控制模块，其直接与can收发器连接，因此，当can收发器从can总线获取到液压制动系统控制信号后，可以将液压制动系统控制信号发送给mcu。其中，液压制动系统控制信号可以理解为对液压制动系统进行控制的信号总称。
47.在一个具体的例子中，mcu是带三个处理核心的处理模块，内部集成了相关的功能
安全模块，在通过芯片内部多个看门狗的搭配应用实现较高安全级别的阀门控制。在软件架构设计上分了三部分：主功能程序、状态过程监控和mcu监控。三部分软件可分别对应三个系统核心，三个核心共同处理传感器信息以及控制各个阀门的动作执行。
48.步骤102，mcu对液压制动系统控制信号进行解析处理，生成第一驱动模块控制信号。
49.步骤103、mcu将油路压力数据与预设的油路压力阈值进行比较；当油路压力数据不小于预设的油路压力阈值时执行步骤104；当油路压力数据大于油路压力阈值时执行步骤105。
50.具体的，第一驱动模块控制信号可以理解为自动驾驶车辆处于自动驾驶模式时，中央处理单元发出的对液压制动系统进行控制的信号。第二驱动模块控制信号可以理解为自动驾驶车辆处于人工驾驶模式时，中央处理单元根据驾驶员的动作信息生成并发出的对液压制动系统进行控制的信号。在自动驾驶车辆的液压制动系统中设置有油路液压采集模块，可以对液压制动系统的油路压力数据进行采集，并将采集到的油路压力数据发送给mcu。mcu再将采集到的油路压力数据与预设的油路压力阈值进行比较，生成比较结果，此比较结果可以作为为mcu进行后续控制的理论依据。
51.步骤104，mcu将第一驱动模块控制信号发送给第一预驱动模块，以使第一预驱动模块根据第一驱动模块控制信号控制第一电磁阀开启。
52.具体的，当油路压力数据不小于预设的油路压力阈值时，表示该液压制动系统的油路压力可以满足自动驾驶车辆制动时所需要的压力。mcu将第一驱动模块控制信号发送给第一预驱动模块；第一预驱动模块对第一驱动模块控制信号进行解析处理，生成第一电磁阀驱动信号，并根据第一电磁阀驱动信号控制第一电磁阀驱动模块驱动第一电磁阀开启。
53.进一步具体的，第一驱动模块具体包括第一预驱动模块、第一电磁阀驱动模块和第一电磁阀。其中，第一预驱动模块与mcu相连，第一电磁阀驱动模块分别与第一预驱动模块和第一电磁阀相连。
54.在一个具体的例子中，第一预驱动模块与mcu之间通过串行外设接口(serial peripheral interface，spi)总线实现通信。
55.示例而非限定，第一预驱动模块具体为高边预驱动模块。第一电磁阀驱动模块具体为由金属-氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,mosfet)组成的大电流驱动电路。其中，金属-氧化物半导体场效应晶体管简称mos管。第一预驱动模块可以将mos管配置成高边的模式。在本实施例中，第一预驱动模块可配置成用于低边、高边、峰值和保持以及h桥负载的控制，其所有输出是由脉宽调制技术(pulse width modulation，pwm)控制的，并且每个输出可以提供全部的诊断信息，比如负载对电源短路、对地短路和负载开路，每个输出状态都能不断地通过专用spi数据寄存器进行监测。
56.在自动驾驶车辆的液压制动系统中，需要具有大流量，快速响应的开关，可以在接收到驱动信号时，实现快速的启闭，从而提高液压制动系统的控制精度和稳定性。本实施例中第一电磁阀具体采用高速电磁阀，第一预驱动模块将第一电磁阀驱动模块配置成8路高边的方式，使得高速电磁阀在第一电磁阀驱动模块的驱动下，可以进行高速切换，以达到快
速响应油路压力的目的。
57.步骤105，mcu生成第三驱动模块控制信号，并将第三驱动模块控制信号发送给第三驱动模块，以使第三驱动模块根据第三驱动模块控制信号控制加压泵电机驱动模块驱动加压泵电机运转，以对液压制动系统的油路进行加压。
58.具体的，当油路压力数据小于预设的油路压力阈值时，表示液压制动系统中的油路压力不足以提供自动驾驶车辆制动时所需要的压力。因此，加压泵电机驱动模块根据第三驱动模块控制信号，可以驱动加压泵电机运转，从而对液压制动系统的油路增压，使其满足自动驾驶车辆制动时所需要的压力。
59.在一个可选的实施例中，前述步骤102中，mcu对液压制动系统控制信号进行解析处理还生成第二驱动模块控制信号。图1所示的流程中，步骤103中，当油路压力数据不小于预设的油路压力阈值时执行步骤106，如图2所示，其中：
60.步骤106、mcu将第二驱动模块控制信号发送给第二驱动模块，以使第二驱动模块根据第二驱动模块控制信号控制第二电磁阀驱动模块驱动第二电磁阀开启。
61.具体的，第二驱动模块包括第二电磁阀驱动模块和第二电磁阀。其中，第二电磁阀驱动模块分别与mcu相连和第二电磁阀相连。第二电磁阀驱动模块具体采用高边开关，其作用是控制第二电磁阀的开关。第二电磁阀在本实施例中具体采用低速电磁阀，其作用是控制油路压力的切换，比如制动加压时和缓解泄压时油路的切换。
62.这样，通过mcu对油路压力数据与预设的油路压力阈值进行自主判断，根据比较结果，再进行相应的控制，可以及时为液压制动系统的油路增压，从而实现了对液压制动系统油路压力的动态控制，使得液压制动系统的油路维持了制动所需的压力，进而使得自动驾驶车辆能够可靠制动。
63.需要说明的是，前述图1所示的步骤104、步骤105和图2所示的步骤106并无顺序先后的限制，只是根据比较结果，如何对液压制动系统分别进行控制的几种可实现的方法。
64.进一步地，为方便给mcu、can收发器、第一预驱动模块、第二驱动模块和第三驱动模块等提供控制电源，该自动驾驶车辆中还设置有dc-dc电源模块。dc-dc电源模块与mcu相连，可以将电源信号转换为mcu动力母线电源信号和液压制动系统动力电源信号，对mcu输出mcu动力母线电源信号，以及向加压泵电机、第一电磁阀和第二电磁阀输出动力电源信号。在本发明的实施例中，dc-dc电源模块可支持最大65v的输入范围，具有超低的静态电流，较高的转换效率，对过热、过压和频率折返都有保护。同时，mcu也会监控各个模块的电源状态，对异常状态进行管理，比如对输出电压进行采集，实现对各个模块的电压监控。
65.进一步优选的，为防止电池母线电源由于人为或者其它因素导致的极性反接情况，在自动驾驶车辆的电源信号输送给dc-dc电源模块之前进行信号防反接检测处理。具体的，本方案采用防反接模块分别与车身电池和dc-dc电源模块连接，进行防反接检测处理。在本例中，防反接模块具体采用大电流nmos管实现，可通过持续100a的电流，从而实现自动驾驶车辆的母线电源管理，防止因为电源发生异常状态而引起的自动驾驶车辆的液压制动系统安全问题的发生。
66.本发明实施例还提供了一种液压制动系统控制装置，用以执行上述液压制动系统控制方法，需要说明的是该液压制动系统的电源来自自动驾驶车辆的车身电池200，系统中各模块的连接关系如图3所示，所执行的功能和它们之间的交互过程如上述方法实施例中
所描述，此处仅做简单介绍。
67.该液压制动系统控制装置100包括：控制器局域网络can收发器1、微控制单元mcu2、第一驱动模块3、第三驱动模块5。其中，第一驱动模块3具体包括第一预驱动模块31、第一电磁阀驱动模块32和第一电磁阀33。第三驱动模块5具体包括加压泵电机驱动模块51和加压泵电机52。
68.微控制单元mcu2，mcu2接收控制器局域网络can收发器1发送的液压制动系统控制信号；
69.mcu2，还用于对液压制动系统控制信号进行解析处理，生成第一驱动模块控制信号；且将油路压力数据与预设的油路压力阈值进行比较；
70.当油路压力数据不小于预设的油路压力阈值时，mcu2将第一驱动模块控制信号发送给第一预驱动模块31，以使第一预驱动模块31根据第一驱动模块控制信号控制第一电磁阀33开启；
71.当油路压力数据小于预设的油路压力阈值时，mcu2生成第三驱动模块控制信号，并将第三驱动模块控制信号发送给第三驱动模块5，以使第三驱动模块5根据第三驱动模块控制信号控制加压泵电机驱动模块51驱动加压泵电机52运转，以对液压制动系统的油路进行加压。
72.mcu2，还用于将第一驱动模块控制信号发送给第一预驱动模块31；
73.第一预驱动模块31，还用于对第一驱动模块控制信号进行解析处理，生成第一电磁阀驱动信号，并根据第一电磁阀驱动信号控制第一电磁阀驱动模块32驱动第一电磁阀33开启。
74.在一个可选的实施例中，前述图3所示的液压制动系统控制装置100还可进一步包括第二驱动模块4，如图4所示。
75.第二驱动模块4包括第二电磁阀驱动模块41和第二电磁阀42。mcu2还用于对液压制动系统控制信号进行解析处理，生成第二驱动模块控制信号；且将油路压力数据与预设的油路压力阈值进行比较；当油路压力数据不小于预设的油路压力阈值时，mcu2还用于将第二驱动模块控制信号发送给第二驱动模块4，以使第二驱动模块4根据第二驱动模块控制信号控制第二电磁阀驱动模块41驱动第二电磁阀42开启。
76.优选地，在前述任意一个实施例中，所述液压制动系统控制装置100还可包括以下任意一种或多种模块：油路液压采集模块6、dc-dc电源模块7、防反接模块8。如图5为在图4所示的液压制动系统控制装置100中进一步包括油路液压采集模块6、dc-dc电源模块7和防反接模块8。
77.油路液压采集模块6，油路液压采集模块6用于对液压制动系统的油路压力数据进行采集，并将采集到的油路压力数据发送给mcu2。
78.dc-dc电源模块7，dc-dc电源模块7用于将电源信号转换为mcu动力母线电源信号和液压制动系统动力电源信号，对mcu2输出mcu动力母线电源信号，以及向第一电磁阀33、第二电磁阀42和加压泵电机52输出动力电源信号。
79.防反接模块8，防反接模块8用于在自动驾驶车辆的电源信号输送给dc-dc电源模块7之前进行信号防反接检测处理。
80.第三方面，本发明提供了一种移动工具，包括上述所述的液压制动系统控制装置。
其中，移动工具可以是任何可以移动的工具，例如车辆(例如乘用车、公交车、大巴车、厢式货车、卡车、载重车、挂车、甩挂车、吊车、挖掘机、铲土机、公路列车、扫地车、洒水车、垃圾车、工程车、救援车、物流小车、agv(automated guided vehicle，自动导引运输车)等)、摩托车、自行车、三轮车、手推车、机器人、扫地机、平衡车等，本技术对于移动工具的类型不做严格限定，在此不再穷举。
81.本发明实施例提供的液压制动系统控制方法及装置，通过对油路压力数据与预设的油路压力阈值进行比较，为微处理单元对第一电磁阀、第二电磁阀以及加压泵电机的控制提供了理论依据，从而实现了液压制动系统的油路压力的动态控制，保持了自动驾驶车辆进行制动时所需要的油路压力，进而使得自动驾驶车辆可靠制动。
82.专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
83.结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom动力系统控制方法、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
84.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。