CN111055828B - 一种支持商用车完全自动驾驶的冗余制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种支持商用车完全自动驾驶的冗余制动系统，属于商用车自动驾驶技术领域，该系统包括主控制模块、冗余控制模块、挂车控制阀、储气筒I、储气筒II、储气筒III、第一电源、第二电源、第一CAN网络、第二CAN网络、前桥左制动气室、前桥右制动气室、后桥左行车气室、后桥右行车气室、后桥左弹簧驻车气室、后桥右弹簧驻车气室、前桥和后桥的各个车轮分别安装有2个轮速传感器；主控制模块和冗余控制模块之间通过内部CAN网络进行通信；本发明从车辆感知、控制和执行全方面实现安全冗余，支持完全自动驾驶技术的制动安全需求，可广泛适用于商用车中的牵引车、载货卡车以及客车车型，如4X2，6X4等。

Description

一种支持商用车完全自动驾驶的冗余制动系统

技术领域

本发明属于商用车自动驾驶技术领域，具体涉及一种支持商用车完全自动驾驶的冗余制动系统。

背景技术

完全自动驾驶作为自动驾驶技术的最高形式，通过传感器感知、5G通信、人工智能决策等技术的协作，可以极大的提升道路安全。另一方面，以创造社会价值为主体的商用车，自动驾驶技术还可以节约人力成本、提高燃油经济性以及优化社会资源等。因此，近年来自动驾驶技术迎来快速发展期。而车辆的制动系统作为保证车辆安全行驶的重要内容，是保证自动驾驶技术发展的一项重要前提技术。

对于商用车，业内现有的气压制动系统已经可以通过电子控制技术，实现响应外部发送的制动请求(比如自动驾驶控制器)，实现自动刹车。但因为现有的电控制动系统并未针对自动驾驶技术进行冗余设计。所以当影响自动刹车功能的故障发生时，该自动刹车功能将失效，退出自动驾驶模式。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种支持商用车完全自动驾驶的冗余制动系统，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种支持商用车完全自动驾驶的冗余制动系统，包括主控制模块、冗余控制模块、储气筒I、储气筒II、储气筒III、第一电源、第二电源、第一CAN网络、第二CAN网络、前桥左制动气室、前桥右制动气室、后桥左行车气室、后桥右行车气室、后桥左弹簧驻车气室、后桥右弹簧驻车气室、前桥和后桥的各个车轮分别安装有2个轮速传感器；

主控制模块和冗余控制模块之间通过气路连接，主控制模块和冗余控制模块之间通过内部CAN网络进行通信；

主控制模块与第一电源、第一CAN网络、前桥和后桥各个车轮上的轮速传感器通过线路连接；主控制模块与储气筒II、前桥左制动气室、前桥右制动气室通过气路连接；

冗余控制模块与第二电源、第二CAN网络、前桥和后桥各个车轮上的轮速传感器通过线路连接；冗余控制模块与储气筒I、后桥左行车气室、后桥右行车气室、后桥左弹簧驻车气室、后桥右弹簧驻车气室通过气路连接；

主控制模块，被配置为用于对前桥施加行车气压制动，通过内部CAN网络通信和冗余控制模块对后桥施加行车气压制动；包括主控制器、前桥行车电磁阀和前桥行车备压阀；

主控制器，被配置为用于接收轮速传感器的信号、CAN网络通信信号以及对前桥行车电磁阀、前桥行车备压阀进行促动控制；

前桥行车电磁阀，被配置为用于对前桥左制动气室和前桥右制动气室进行独立控制，根据主控制器的促动控制，输出对应的控制气压；

前桥行车备压阀，被配置为用于当主控制模块失效时，冗余控制模块通过前桥行车备压阀控制前桥进行气压制动；

冗余控制模块，被配置为用于通过主控制模块和内部CAN网络通信对后桥施加行车气压制动，对前桥施加冗余的行车气压制动，对后桥及挂车施加冗余的驻车气压制动；包括冗余控制器、后桥行车电磁阀、后桥及挂车驻车电磁阀和前桥冗余控制电磁阀；

冗余控制器，被配置为用于接收轮速传感器的信号、CAN网络通信信号以及对后桥行车电磁阀、后桥及挂车驻车电磁阀和前桥冗余控制电磁阀进行促动控制；

后桥行车电磁阀，被配置为用于对后桥左行车气室和后桥右行车气室进行独立控制；

后桥及挂车驻车电磁阀，被配置为用于对后桥左弹簧驻车气室、后桥右弹簧驻车气室及挂车进行驻车气压控制；

前桥冗余控制电磁阀，被配置为用于根据冗余控制器的促动控制，输出对应的用于前桥备压的控制气压。

优选地，该系统还包括挂车控制阀，被配置为用于对挂车部分实施制动，挂车控制阀与主控制模块通过线路连接；挂车控制阀与冗余控制模块和储气筒III通过气路连接；主控制模块通过挂车控制阀对挂车施加行车气压制动；冗余控制模块通过挂车控制阀对挂车施加冗余的驻车气压制动；

挂车控制阀包括挂车制动控制器和挂车制动电磁阀；

挂车制动控制器，被配置为用于接收主控制模块与冗余控制模块对挂车制动的促动控制；

挂车制动电磁阀，被配置为用于根据主控制模块与冗余控制模块对挂车制动的促动控制，输出对应的挂车制动气压。

优选地，冗余控制模块包括13个接口：分别命名为冗余11口、冗余12口、冗余21口、冗余22口、冗余31口、冗余32口、冗余13口、冗余23.1口、冗余23.2口、冗余33口、冗余14口、冗余24口、冗余34口；

冗余11口—连接储气筒I，为左后轮气压制动提供系统气压；

冗余12口—连接储气筒I，为右后轮气压制动提供系统气压；

冗余21口—连接后桥左行车气室，为左后轮气压制动提供输出气压；

冗余22口—连接后桥右行车气室，为右后轮气压制动提供输出气压；

冗余31口—为左后轮气压制动排气口；

冗余32口—为右后轮气压制动排气口；

冗余13口—连接储气筒III，为电子驻车气压制动提供系统气压；

冗余23.1口—连接后桥左侧弹簧制动气室和右侧弹簧制动气室的驻车腔，为后桥驻车气压制动提供输出气压；

冗余23.2口—为挂车气压制动提供输出气压；

冗余33口—为电子驻车气压控制排气口；

冗余14口—连接储气筒I，为前桥冗余气压控制提供系统气压；

冗余24口—为前桥冗余气压控制提供控制气压；

冗余34口—为前桥冗余气压控制排气口。

优选地，主控制模块包括7个接口：分别命名为主11口、主12口、主21口、主22口、主31口、主32口、主4口；

主11口—连接储气筒II，为左前轮气压制动提供系统气压；

主12口—连接储气筒II，为右前轮气压制动提供系统气压；

主21口—连接前桥左制动气室，为左前轮气压制动提供输出气压；

主22口—连接前桥右制动气室，为右前轮气压制动提供输出气压；

主31口—为左前轮气压制动排气口；

主32口—为右前轮气压制动排气口；

主4口—连接冗余控制模块中的冗余24口。

优选地，挂车控制阀包括5个接口：分别命名为挂车制动11口、挂车制动21口、挂车制动22口、挂车制动3口、挂车制动4口；

挂车制动11口—连接储气筒III，为挂车制动提供系统气压；

挂车制动21口—连接挂车的供气管；

挂车制动22口—连接挂车的控制管；

挂车制动3口—为挂车气压控制排气口；

挂车制动4口—连接冗余控制模块的冗余23.2口，为挂车制动提供冗余控制气压。

优选地，主控制模块中的前桥行车电磁阀，包括前桥行车调压阀、前桥行车继动阀和前桥行车气压传感器；

前桥行车调压阀，由一组两位两通电磁阀组成，被配置为用于作为前桥行车继动阀的先导阀，确定前桥控制气压的大小；

前桥行车继动阀，被配置为用于联合前桥行车调压阀，实现输出特定的前桥控制气压；

前桥行车气压传感器，被配置为用于测量前桥的控制输出气压。

优选地，冗余控制模块中的后桥行车电磁阀，包括后桥行车调压阀、后桥行车继动阀和后桥行车气压传感器；

后桥行车调压阀，由一组两位两通电磁阀组成，被配置为用于作为后桥继动阀的先导阀，确定后桥行车控制气压的大小；

后桥行车继动阀，被配置为用于联合后桥行车调压阀，实现输出特定的后桥行车控制气压；

后桥行车气压传感器，被配置为用于测量后桥的行车控制输出气压；

冗余控制模块中的后桥及挂车驻车电磁阀，包括后桥驻车调压阀、后桥驻车继动阀、挂车驻车电磁阀和后桥驻车气压传感器；

后桥驻车调压阀，被配置为用于作为冗余继动阀的先导阀，确定后桥驻车控制气压的大小；

后桥驻车继动阀，被配置为用于联合后桥驻车调压阀，实现输出特定的后桥驻车控制气压；

挂车驻车电磁阀，被配置为用于确定挂车驻车控制气压的大小；

后桥驻车气压传感器，被配置为用于测量后桥的驻车控制输出气压；

冗余控制模块中的前桥冗余控制电磁阀，包括前桥冗余控制调压阀、前桥冗余控制继动阀和前桥冗余控制气压传感器；

前桥冗余控制调压阀，由一组两位两通电磁阀组成，被配置为作为用于前桥冗余继动阀的先导阀，确定前桥冗余控制气压的大小；

前桥冗余控制继动阀，被配置为用于联合前桥冗余控制调压阀，实现输出特定的前桥冗余控制气压；

前桥冗余控制气压传感器，被配置为用于测量前桥冗余控制输出的气压。

优选地，挂车控制阀中的挂车制动电磁阀，包括挂车调压阀、挂车继动阀、挂车断气阀和挂车控制气压传感器；

挂车调压阀，由一组两位两通电磁阀组成，被配置为用于作为挂车继动阀的先导阀，确定挂车控制气压的大小；

挂车继动阀，被配置为用于联合挂车调压阀，实现输出特定的挂车控制气压；

挂车断气阀，被配置为用于在制动过程中，如果连接挂车控制阀的挂车制动22口的控制管路断裂，挂车断气阀将控制挂车控制阀的挂车制动21口供气管路断气，挂车断气阀联合位于挂车中的挂车控制阀，实现挂车自动紧急制动；

挂车气压传感器，被配置为用于测量挂车制动控制输出的气压。

本发明所带来的有益技术效果：

1、全方面的高度安全冗余：

感知层面--各个车轮的2个轮速传感器互为冗余；

控制层面--主控制模块与冗余控制模块之间互为冗余；

执行方面--前桥，主控制模块中的电磁阀控制与来自冗余控制模块的备压控制互为冗余；后桥，冗余控制模块中的电磁阀行车气压控制与驻车气压控制互为冗余；挂车，来自主控制模块的挂车控制阀行车气压控制与来自冗余控制模块的挂车控制阀驻车气压控制互为冗余。

2、高度集成的模块化电磁阀设计：

主控制模块中集成了控制器，可对前桥左右两侧气室进行独立控制的电磁阀，以及备压控制；

冗余控制模块集成了控制器，可对后桥左右两侧行车气室进行独立控制的电磁阀，对后桥左右两侧驻车气室及挂车制动进行控制的电磁阀，对前桥进行冗余制动的电磁阀。

3、灵活的配置及拓展性：

可广泛适用于商用车中的牵引车、载货卡车以及客车车型，如4X2，6X4等。

附图说明

图1为本发明系统的结构示意图。

图2为主控制模块的结构示意图。

图3为冗余控制模块的结构示意图。

图4为挂车控制阀的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1所示，一种支持商用车完全自动驾驶的冗余制动系统，包括主控制模块、冗余控制模块、储气筒I、储气筒II、储气筒III、第一电源、第二电源、第一CAN网络、第二CAN网络、前桥左制动气室、前桥右制动气室、后桥左行车气室、后桥右行车气室、后桥左弹簧驻车气室、后桥右弹簧驻车气室、前桥和后桥的各个车轮分别安装有2个轮速传感器；

主控制模块和冗余控制模块之间通过气路连接，主控制模块和冗余控制模块之间通过内部CAN网络进行通信；

主控制模块与第一电源、第一CAN网络、前桥和后桥各个车轮上的轮速传感器通过线路连接；主控制模块与储气筒II、前桥左制动气室、前桥右制动气室通过气路连接；

冗余控制模块与第二电源、第二CAN网络、前桥和后桥各个车轮上的轮速传感器通过线路连接；冗余控制模块与储气筒I、后桥左行车气室、后桥右行车气室、后桥左弹簧驻车气室、后桥右弹簧驻车气室通过气路连接；

主控制模块，被配置为用于对前桥施加行车气压制动，通过内部CAN网络通信和冗余控制模块对后桥施加行车气压制动；包括主控制器、前桥行车电磁阀和前桥行车备压阀；

主控制器，被配置为用于接收轮速传感器的信号、CAN网络通信信号以及对前桥行车电磁阀、前桥行车备压阀进行促动控制；

前桥行车电磁阀，被配置为用于对前桥左制动气室和前桥右制动气室进行独立控制，根据主控制器的促动控制，输出对应的控制气压；

前桥行车备压阀，被配置为用于当主控制模块失效时，冗余控制模块通过前桥行车备压阀控制前桥进行气压制动；

冗余控制模块，被配置为用于通过主控制模块和内部CAN网络通信对后桥施加行车气压制动，对前桥施加冗余的行车气压制动，对后桥及挂车施加冗余的驻车气压制动；包括冗余控制器、后桥行车电磁阀、后桥及挂车驻车电磁阀和前桥冗余控制电磁阀；

冗余控制器，被配置为用于接收轮速传感器的信号、CAN网络通信信号以及对后桥行车电磁阀、后桥及挂车驻车电磁阀和前桥冗余控制电磁阀进行促动控制；

后桥行车电磁阀，被配置为用于对后桥左行车气室和后桥右行车气室进行独立控制；

后桥及挂车驻车电磁阀，被配置为用于对后桥左弹簧驻车气室、后桥右弹簧驻车气室及挂车进行驻车气压控制；

前桥冗余控制电磁阀，被配置为用于根据冗余控制器的促动控制，输出对应的用于前桥备压的控制气压。

优选地，该系统还包括挂车控制阀，被配置为用于对挂车部分实施制动，挂车控制阀与主控制模块通过线路连接；挂车控制阀与冗余控制模块和储气筒III通过气路连接；主控制模块通过挂车控制阀对挂车施加行车气压制动；冗余控制模块通过挂车控制阀对挂车施加冗余的驻车气压制动；

挂车控制阀包括挂车制动控制器和挂车制动电磁阀；

挂车制动控制器，被配置为用于接收主控制模块与冗余控制模块对挂车制动的促动控制；

挂车制动电磁阀，被配置为用于根据主控制模块与冗余控制模块对挂车制动的促动控制，输出对应的挂车制动气压。

如图3所示，冗余控制模块包括13个接口：分别命名为冗余11口、冗余12口、冗余21口、冗余22口、冗余31口、冗余32口、冗余13口、冗余23.1口、冗余23.2口、冗余33口、冗余14口、冗余24口、冗余34口；

冗余11口—连接储气筒I，为左后轮气压制动提供系统气压；

冗余12口—连接储气筒I，为右后轮气压制动提供系统气压；

冗余21口—连接后桥左行车气室，为左后轮气压制动提供输出气压；

冗余22口—连接后桥右行车气室，为右后轮气压制动提供输出气压；

冗余31口—为左后轮气压制动排气口；

冗余32口—为右后轮气压制动排气口；

冗余13口—连接储气筒III，为电子驻车气压制动提供系统气压；

冗余23.1口—连接后桥左侧弹簧制动气室和右侧弹簧制动气室的驻车腔，为后桥驻车气压制动提供输出气压；

冗余23.2口—为挂车气压制动提供输出气压；

冗余33口—为电子驻车气压控制排气口；

冗余14口—连接储气筒I，为前桥冗余气压控制提供系统气压；

冗余24口—为前桥冗余气压控制提供控制气压；

冗余34口—为前桥冗余气压控制排气口。

如图2所示，主控制模块包括7个接口：分别命名为主11口、主12口、主21口、主22口、主31口、主32口、主4口；

主11口—连接储气筒II，为左前轮气压制动提供系统气压；

主12口—连接储气筒II，为右前轮气压制动提供系统气压；

主21口—连接前桥左制动气室，为左前轮气压制动提供输出气压；

主22口—连接前桥右制动气室，为右前轮气压制动提供输出气压；

主31口—为左前轮气压制动排气口；

主32口—为右前轮气压制动排气口；

主4口—连接冗余控制模块中的冗余24口。

如图4所示，挂车控制阀包括5个接口：分别命名为挂车制动11口、挂车制动21口、挂车制动22口、挂车制动3口、挂车制动4口；

挂车制动11口—连接储气筒III，为挂车制动提供系统气压；

挂车制动21口—连接挂车的供气管；

挂车制动22口—连接挂车的控制管；

挂车制动3口—为挂车气压控制排气口；

挂车制动4口—连接冗余控制模块的冗余23.2口，为挂车制动提供冗余控制气压。

主控制模块中的前桥行车电磁阀，包括前桥行车调压阀、前桥行车继动阀和前桥行车气压传感器；

前桥行车调压阀，由一组两位两通电磁阀组成，被配置为用于作为前桥行车继动阀的先导阀，确定前桥控制气压的大小；

前桥行车继动阀，被配置为用于联合前桥行车调压阀，实现输出特定的前桥控制气压；

前桥行车气压传感器，被配置为用于测量前桥的控制输出气压。

冗余控制模块中的后桥行车电磁阀，包括后桥行车调压阀、后桥行车继动阀和后桥行车气压传感器；

后桥行车调压阀，由一组两位两通电磁阀组成，被配置为用于作为后桥继动阀的先导阀，确定后桥行车控制气压的大小；

后桥行车继动阀，被配置为用于联合后桥行车调压阀，实现输出特定的后桥行车控制气压；

后桥行车气压传感器，被配置为用于测量后桥的行车控制输出气压；

冗余控制模块中的后桥及挂车驻车电磁阀，包括后桥驻车调压阀、后桥驻车继动阀、挂车驻车电磁阀和后桥驻车气压传感器；

后桥驻车调压阀，被配置为用于作为冗余继动阀的先导阀，确定后桥驻车控制气压的大小；

后桥驻车继动阀，被配置为用于联合后桥驻车调压阀，实现输出特定的后桥驻车控制气压；

挂车驻车电磁阀，被配置为用于确定挂车驻车控制气压的大小；

后桥驻车气压传感器，被配置为用于测量后桥的驻车控制输出气压；

冗余控制模块中的前桥冗余控制电磁阀，包括前桥冗余控制调压阀、前桥冗余控制继动阀和前桥冗余控制气压传感器；

前桥冗余控制调压阀，由一组两位两通电磁阀组成，被配置为作为用于前桥冗余继动阀的先导阀，确定前桥冗余控制气压的大小；

前桥冗余控制继动阀，被配置为用于联合前桥冗余控制调压阀，实现输出特定的前桥冗余控制气压；

前桥冗余控制气压传感器，被配置为用于测量前桥冗余控制输出的气压。

挂车控制阀中的挂车制动电磁阀，包括挂车调压阀、挂车继动阀、挂车断气阀和挂车控制气压传感器；

挂车调压阀，由一组两位两通电磁阀组成，被配置为用于作为挂车继动阀的先导阀，确定挂车控制气压的大小；

挂车继动阀，被配置为用于联合挂车调压阀，实现输出特定的挂车控制气压；

挂车断气阀，被配置为用于在制动过程中，如果连接挂车控制阀的挂车制动22口的控制管路断裂，挂车断气阀将控制挂车控制阀的挂车制动21口供气管路断气，挂车断气阀联合位于挂车中的挂车控制阀，实现挂车自动紧急制动；

挂车气压传感器，被配置为用于测量挂车制动控制输出的气压。

该发明专利适用于商用车完全自动驾驶对冗余制动的需求，车辆配置形式如4X2或6X4的牵引车、载货卡车和客车等。车辆的实施条件需要：1.独立的电源1和电源2供应系统电压；2.基于气压制动的系统气压供应；3.自动驾驶控制器分别在整车CAN1和CAN2通信网络上发送自动制动请求；4.后桥配置弹簧制动气室，可对后桥实施电子驻车制动控制。

正常无故障情况下，主控制模块根据整车CAN1网络上发送的制动减速请求，计算各个车轴以及挂车所需要的制动力，通过控制主控制模块中的调压阀，控制输出针对前桥的制动压力；通过内部CAN网络通信将针对后桥的制动力发送给冗余控制模块，冗余控制模块中的后桥行车气压控制程序，对应的控制针对后桥行车气压的调压阀；通过挂车控制阀中的调压阀，控制输出针对挂车的制动压力。并且根据整车CAN1网络以及轮速传感器、压力传感器反馈的信号，主控制模块进行闭环的减速度和压力控制。

接下来针对不同的失效模式，进行分析：

失效1：电源1失效

电源1失效，意味着主控制模块失去功能，但因为冗余控制模块同时连接到电源2，所以冗余控制模块可以正常工作。根据CAN2网络通信上接收到的制动请求，冗余控制模块控制输出针对前桥的冗余行车气压，通过主控制模块的主4口实现对前桥的制动；控制位于冗余控制模块中的后桥及挂车驻车电磁阀，分别对后桥和挂车施加冗余驻车制动。

失效2：CAN1失效

CAN1失效，意味着主控制模块失去功能，但因为冗余控制模块连接到CAN2，所以冗余控制模块可以正常工作。具体工作流程如失效1。

失效3：电源2失效

电源2失效，因为冗余控制模块同时连接到电源1，所以冗余控制模块可以正常工作。整个系统可以正常运行。

失效4：CAN2失效

CAN2失效，意味着冗余控制模块不能接收来自CAN2上的外部制动请求，但因为主控制模块可以正常接收来自CAN1上的外部制动请求，所以整个系统可以正常运行。

失效5：主控制模块的主控制器失效

主控制模块的主控制器失效，意味着主控制模块失去功能，但因为冗余控制模块连接到CAN2，所以冗余控制模块可以正常工作。具体工作流程如失效1。

失效6：主控制模块的前桥行车电磁阀和前桥行车备压阀失效

主控制模块的前桥行车电磁阀和前桥行车备压阀失效，意味着主控制模块无法促动电磁阀，但因为主控制模块的前桥行车备压阀在失电的情况下是常通，所以可以通过该端口由来自冗余控制模块的冗余控制气压控制前桥制动。具体工作流程如失效1。

失效7：内部CAN网络通信失效

内部CAN网络通信失效，意味着主控制模块不能向冗余控制模块发送针对后桥的制动力。但冗余控制模块控制器中的后桥行车气压控制程序可以根据CAN2网络上接收到的制动请求，独立计算针对后桥的行车制动气压，控制后桥行车电磁阀，实施对后桥的行车制动。另一方面，主控制模块正常控制前桥行车电磁阀和挂车控制阀中的挂车制动电磁阀，实施对前桥和挂车的行车制动。

失效8：冗余控制模块控制器失效(后桥行车气压控制)

冗余控制模块控制器中的后桥行车气压控制失效，因为冗余控制模块控制器中还包含冗余驻车气压控制，与后桥行车气压控制相互独立且相互监控。所以冗余驻车气压控制可以控制后桥及挂车驻车电磁阀，实施对后桥的驻车制动。另一方面，主控制模块正常控制前桥行车电磁阀和挂车控制阀中的挂车制动电磁阀，实施对前桥和挂车的行车制动。

失效9：冗余控制模块控制器失效(后桥及挂车驻车气压控制)

冗余控制模块控制器中的后桥及挂车驻车气压控制失效，因为冗余控制模块控制器中的后桥行车气压控制与后桥及挂车驻车气压控制相互独立且相互监控。所以后桥行车气压控制可以正常工作，控制后桥行车电磁阀，实施对后桥的行车制动。另一方面，主控制模块正常控制前桥行车电磁阀和挂车控制阀中的挂车制动电磁阀，实施对前桥和挂车的行车制动。

失效10：冗余控制模块电磁阀失效(后桥行车电磁阀)

冗余控制模块电磁阀中的后桥行车电磁阀失效，但冗余控制模块中的后桥及挂车驻车电磁阀可以正常工作，所以冗余控制模块可以控制冗余驻车气压的调压阀，实施对后桥的驻车制动。另一方面，主控制模块可以正常控制前桥和挂车控制阀中的调压阀，实施对前桥和挂车的行车制动。

失效11：冗余控制模块电磁阀失效(后桥及挂车驻车电磁阀)

冗余控制模块电磁阀中的后桥及挂车驻车电磁阀失效，但冗余控制模块中的后桥行车电磁阀可以正常工作，所以冗余控制模块可以控制后桥行车电磁阀，实施对后桥的行车制动。另一方面，主控制模块可以正常控制前桥行车电磁阀和挂车控制阀中的挂车制动电磁阀，实施对前桥和挂车的行车制动。

失效12：挂车控制阀的挂车制动控制器失效

挂车控制阀的挂车制动控制器失效，意味着主控制模块对挂车控制阀中的挂车制动电磁阀控制失效，但挂车制动电磁阀阀中的挂车继动阀仍可以接受来自冗余控制模块的挂车驻车制动的控制。所以，冗余控制模块可以通过挂车控制阀的挂车制动4口控制挂车驻车制动。另一方面，主控制模块可以控制前桥行车电磁阀，实施对前桥的行车制动；冗余控制模块可以控制后桥行车电磁阀，实施对后桥的行车制动。

失效13：挂车控制阀的挂车制动电磁阀失效

挂车控制阀的挂车制动电磁阀失效，意味着主控制模块对挂车控制阀中的挂车制动电磁阀促动失效，具体工作流程如失效12。

失效14：单个轮速传感器失效

各个车轮均安装2个轮速传感器，并且分别连接到主控制模块和冗余控制模块。主控制模块与冗余控制模块之间具有内部CAN通信，可以交互各个轮速信号。所以，单个轮速传感器失效，系统可以正常工作。

本发明的关键点：

1)电子控制驻车气压进行冗余自动刹车控制，防止因单一失效导致退出自动驾驶，支持商用车完全自动驾驶制动安全需求。

2)双电源供电、双CAN网络通信、双控制模块，针对前桥、后桥和挂车的全轴冗余电磁阀气压控制，各个车轮的轮速传感器冗余轮速信号感知

3)主控制模块包含主控制器、前桥行车电磁阀和前桥行车备压阀，冗余控制模块包含冗余控制器、后桥行车电磁阀、后桥及挂车驻车电磁阀和前桥冗余控制电磁阀，挂车控制阀包含挂车制动控制器和挂车制动电磁阀。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种支持商用车完全自动驾驶的冗余制动系统，其特征在于：包括主控制模块、冗余控制模块、储气筒I、储气筒II、储气筒III、第一电源、第二电源、第一CAN网络、第二CAN网络、前桥左制动气室、前桥右制动气室、后桥左行车气室、后桥右行车气室、后桥左弹簧驻车气室、后桥右弹簧驻车气室、前桥和后桥的各个车轮分别安装有2个轮速传感器；

主控制模块和冗余控制模块之间通过气路连接，主控制模块和冗余控制模块之间通过内部CAN网络进行通信；

主控制模块与第一电源、第一CAN网络、前桥和后桥各个车轮上的轮速传感器通过线路连接；主控制模块与储气筒II、前桥左制动气室、前桥右制动气室通过气路连接；

冗余控制模块与第二电源、第二CAN网络、前桥和后桥各个车轮上的轮速传感器通过线路连接；冗余控制模块与储气筒I、后桥左行车气室、后桥右行车气室、后桥左弹簧驻车气室、后桥右弹簧驻车气室通过气路连接；

主控制模块，被配置为用于对前桥施加行车气压制动，通过内部CAN网络通信和冗余控制模块对后桥施加行车气压制动；包括主控制器、前桥行车电磁阀和前桥行车备压阀；

主控制器，被配置为用于接收轮速传感器的信号、CAN网络通信信号以及对前桥行车电磁阀、前桥行车备压阀进行促动控制；

前桥行车电磁阀，被配置为用于对前桥左制动气室和前桥右制动气室进行独立控制，根据主控制器的促动控制，输出对应的控制气压；

前桥行车备压阀，被配置为用于当主控制模块失效时，冗余控制模块通过前桥行车备压阀控制前桥进行气压制动；

冗余控制模块，被配置为用于通过主控制模块和内部CAN网络通信对后桥施加行车气压制动，对前桥施加冗余的行车气压制动，对后桥及挂车施加冗余的驻车气压制动；包括冗余控制器、后桥行车电磁阀、后桥及挂车驻车电磁阀和前桥冗余控制电磁阀；

冗余控制器，被配置为用于接收轮速传感器的信号、CAN网络通信信号以及对后桥行车电磁阀、后桥及挂车驻车电磁阀和前桥冗余控制电磁阀进行促动控制；

后桥行车电磁阀，被配置为用于对后桥左行车气室和后桥右行车气室进行独立控制；

后桥及挂车驻车电磁阀，被配置为用于对后桥左弹簧驻车气室、后桥右弹簧驻车气室及挂车进行驻车气压控制；

前桥冗余控制电磁阀，被配置为用于根据冗余控制器的促动控制，输出对应的用于前桥备压的控制气压；

该系统还包括挂车控制阀，被配置为用于对挂车部分实施制动，挂车控制阀与主控制模块通过线路连接；挂车控制阀与冗余控制模块和储气筒III通过气路连接；主控制模块通过挂车控制阀对挂车施加行车气压制动；冗余控制模块通过挂车控制阀对挂车施加冗余的驻车气压制动；

挂车控制阀包括挂车制动控制器和挂车制动电磁阀；

挂车制动控制器，被配置为用于接收主控制模块与冗余控制模块对挂车制动的促动控制；

挂车制动电磁阀，被配置为用于根据主控制模块与冗余控制模块对挂车制动的促动控制，输出对应的挂车制动气压；

冗余控制模块包括13个接口：分别命名为冗余11口、冗余12口、冗余21口、冗余22口、冗余31口、冗余32口、冗余13口、冗余23.1口、冗余23.2口、冗余33口、冗余14口、冗余24口、冗余34口；

冗余11口—连接储气筒I，为左后轮气压制动提供系统气压；

冗余12口—连接储气筒I，为右后轮气压制动提供系统气压；

冗余21口—连接后桥左行车气室，为左后轮气压制动提供输出气压；

冗余22口—连接后桥右行车气室，为右后轮气压制动提供输出气压；

冗余31口—为左后轮气压制动排气口；

冗余32口—为右后轮气压制动排气口；

冗余13口—连接储气筒III，为电子驻车气压制动提供系统气压；

冗余23.1口—连接后桥左侧弹簧制动气室和右侧弹簧制动气室的驻车腔，为后桥驻车气压制动提供输出气压；

冗余23.2口—为挂车气压制动提供输出气压；

冗余33口—为电子驻车气压控制排气口；

冗余14口—连接储气筒I，为前桥冗余气压控制提供系统气压；

冗余24口—为前桥冗余气压控制提供控制气压；

冗余34口—为前桥冗余气压控制排气口；

主控制模块包括7个接口：分别命名为主11口、主12口、主21口、主22口、主31口、主32口、主4口；

主11口—连接储气筒II，为左前轮气压制动提供系统气压；

主12口—连接储气筒II，为右前轮气压制动提供系统气压；

主21口—连接前桥左制动气室，为左前轮气压制动提供输出气压；

主22口—连接前桥右制动气室，为右前轮气压制动提供输出气压；

主31口—为左前轮气压制动排气口；

主32口—为右前轮气压制动排气口；

主4口—连接冗余控制模块中的冗余24口；

挂车控制阀包括5个接口：分别命名为挂车制动11口、挂车制动21口、挂车制动22口、挂车制动3口、挂车制动4口；

挂车制动11口—连接储气筒III，为挂车制动提供系统气压；

挂车制动21口—连接挂车的供气管；

挂车制动22口—连接挂车的控制管；

挂车制动3口—为挂车气压控制排气口；

挂车制动4口—连接冗余控制模块的冗余23.2口，为挂车制动提供冗余控制气压。

2.根据权利要求1所述的支持商用车完全自动驾驶的冗余制动系统，其特征在于：主控制模块中的前桥行车电磁阀，包括前桥行车调压阀、前桥行车继动阀和前桥行车气压传感器；

前桥行车调压阀，由一组两位两通电磁阀组成，被配置为用于作为前桥行车继动阀的先导阀，确定前桥控制气压的大小；

前桥行车继动阀，被配置为用于联合前桥行车调压阀，实现输出特定的前桥控制气压；

前桥行车气压传感器，被配置为用于测量前桥的控制输出气压。

3.根据权利要求1所述的支持商用车完全自动驾驶的冗余制动系统，其特征在于：冗余控制模块中的后桥行车电磁阀，包括后桥行车调压阀、后桥行车继动阀和后桥行车气压传感器；

后桥行车调压阀，由一组两位两通电磁阀组成，被配置为用于作为后桥继动阀的先导阀，确定后桥行车控制气压的大小；

后桥行车继动阀，被配置为用于联合后桥行车调压阀，实现输出特定的后桥行车控制气压；

后桥行车气压传感器，被配置为用于测量后桥的行车控制输出气压；

冗余控制模块中的后桥及挂车驻车电磁阀，包括后桥驻车调压阀、后桥驻车继动阀、挂车驻车电磁阀和后桥驻车气压传感器；

后桥驻车调压阀，被配置为用于作为冗余继动阀的先导阀，确定后桥驻车控制气压的大小；

后桥驻车继动阀，被配置为用于联合后桥驻车调压阀，实现输出特定的后桥驻车控制气压；

挂车驻车电磁阀，被配置为用于确定挂车驻车控制气压的大小；

后桥驻车气压传感器，被配置为用于测量后桥的驻车控制输出气压；

冗余控制模块中的前桥冗余控制电磁阀，包括前桥冗余控制调压阀、前桥冗余控制继动阀和前桥冗余控制气压传感器；

前桥冗余控制调压阀，由一组两位两通电磁阀组成，被配置为作为用于前桥冗余继动阀的先导阀，确定前桥冗余控制气压的大小；

前桥冗余控制继动阀，被配置为用于联合前桥冗余控制调压阀，实现输出特定的前桥冗余控制气压；

前桥冗余控制气压传感器，被配置为用于测量前桥冗余控制输出的气压。

4.根据权利要求1所述的支持商用车完全自动驾驶的冗余制动系统，其特征在于：挂车控制阀中的挂车制动电磁阀，包括挂车调压阀、挂车继动阀、挂车断气阀和挂车控制气压传感器；

挂车调压阀，由一组两位两通电磁阀组成，被配置为用于作为挂车继动阀的先导阀，确定挂车控制气压的大小；

挂车继动阀，被配置为用于联合挂车调压阀，实现输出特定的挂车控制气压；

挂车断气阀，被配置为用于在制动过程中，如果连接挂车控制阀的挂车制动22口的控制管路断裂，挂车断气阀将控制挂车控制阀的挂车制动21口供气管路断气，挂车断气阀联合位于挂车中的挂车控制阀，实现挂车自动紧急制动；

挂车气压传感器，被配置为用于测量挂车制动控制输出的气压。

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