CN113147705B - 无人车用制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车技术领域，具体是一种无人车用制动系统，所述制动系统包括：制动管路，其配置为高压储能器出口端、动力腔、制动主缸进口端依次接通，制动主缸出口端与制动轮缸组接通；供油管路，其配置为液压油缸、油泵电机组、高压储能器进口端依次接通；泄压管路，所述泄压管路单向接通动力腔与液压油缸；以及制动备份管路和控制模块，所述控制模块包括控制器和设置在制动管路上的与控制器电连接的多个电磁阀，所述控制器用于接收无人车的制动信号并通过电磁阀控制制动管路向制动轮缸组加载制动压力以制动无人车；本发明实施例通过设置的控制器对各管路的电磁阀进行控制，实现无人车的制动；且满足市场对无人车的机械结构紧凑、体积小的需求。

Description

无人车用制动系统

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，具体是一种无人车用制动系统。

背景技术

近年来，无人驾驶和自动驾驶技术在迅猛发展；随着技术的进步、基础驾驶数据的累积，无人车越来越多被应用于现实领域，诸如快递车、自动洒水车和机器巡警等都是无人车技术的具体实现。

在无人车领域，制动系统与传统车辆不同，因为无人车不需要人踩制动踏板，因此其不需要制动踏板以及相关的机械结构；无人车要求机械结构紧凑以减小体积，本发明提出了一种无人车用制动系统，满足市场需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人车用制动系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种无人车用制动系统，所述制动系统包括：

制动管路，其配置为高压储能器出口端、动力腔、制动主缸进口端依次接通，制动主缸出口端与制动轮缸组接通；

供油管路，其配置为液压油缸、油泵电机组、高压储能器进口端依次接通；

泄压管路，所述泄压管路单向接通动力腔与液压油缸；

以及制动备份管路和控制模块，所述制动备份管路用于在预设条件下向制动轮缸组加载制动压力以制动无人车；

所述控制模块包括控制器和设置在制动管路上的与控制器电连接的多个电磁阀，所述控制器用于接收无人车的制动信号并通过电磁阀控制制动管路向制动轮缸组加载制动压力以制动无人车，所述控制器还控制泄压管路降低或卸载动力腔的制动压力。

为了提高无人车在道路行驶过程中的应急和适应能力，本发明的进一步技术方案中，所述制动备份管路接通在高压储能器与制动轮缸组之间，用于在预设条件下向制动轮缸组加载制动压力以制动无人车，其中，所述预设条件至少包括控制模块处于失电状态。设置的制动备份管路，在当无人车控制系统或控制模块突然断电而失效时，可以通过制动备份管路实现一次有效的备份制动刹停无人车。

作为本发明提供的另一个技术方案：一种无人车，所述无人车接合如上任一所述的无人车用制动系统，通过所述无人车用制动系统控制无人车的行驶状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：结构紧凑，便于对无人车进行布局；通过设置的控制器对各管路的电磁阀进行控制，实现无人车的制动；且控制器与电磁阀的控制，相比于传统的制动踏板及其配套机械结构，控制精度更高；且取消了传统车辆的制动踏板以及相关的机械结构，满足市场对无人车的机械结构紧凑、体积小的需求。

附图说明

图1为本发明实施例中无人车用制动系统的结构示意图。

图2为本发明实施例中线性电磁阀和第一开关式电磁阀的时序图。

附图中：液压油缸-1，第一单向阀-2，第一开关式电磁阀-3，动力腔-4，动力腔活塞-5，动力腔弹簧-6，制动主缸回位弹簧-7，第二单向阀-8，线性电磁阀-9，第三单向阀-10，油泵电机组-11，溢流阀-12，高压储能器-13，压力传感器-14，制动主缸-15，第二开关式电磁阀-16，第四单向阀-17，制动轮缸组-18。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实施例公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

请参阅图1，本发明提供的一个实施例中，一种无人车用制动系统，所述制动系统包括：制动管路，其配置为高压储能器13出口端、动力腔4、制动主缸15进口端依次接通，制动主缸15出口端与制动轮缸组18接通；供油管路，其配置为液压油缸1、油泵电机组11、高压储能器13进口端依次接通；泄压管路，所述泄压管路单向接通动力腔4与液压油缸1；以及制动备份管路和控制模块，所述制动备份管路用于在预设条件下向制动轮缸组18加载制动压力以制动无人车；所述控制模块包括控制器和设置在制动管路上的与控制器电连接的多个电磁阀，所述控制器用于接收无人车的制动信号并通过电磁阀控制制动管路向制动轮缸组18加载制动压力以制动无人车，所述控制器还控制泄压管路降低或卸载动力腔4的制动压力。

在本实施例中，如图1所示，所述制动主缸15与动力腔4相互靠近的一端通过动力腔活塞5连接；动力腔内侧壁与动力腔活塞一端之间设有动力腔弹簧6，动力腔弹簧6在高压储能器13加载的制动力消失后，为动力腔活塞5一端的复位提供复位力；所述制动主缸内设有活塞形成两个腔室，且两个腔室内分别设有制动主缸回位弹簧7，为制动主缸内的动力腔活塞5一端的回位提供弹力；并且，所述动力腔活塞5在制动主缸与动力腔内的复位或回位是相互关联的；

本实施例中，制动系统待机状态下，油泵电机组11启动，将液压油从液压油缸1中抽入高压储能器13，使高压储能器13压力维持在设定压力控制范围内。当无人车的控制单元或控制系统给出制动信号时，控制器控制制动管路上的电磁阀打开，高压储能器13中的高压液压油便通过电磁阀快速进入动力腔4，在液压作用下，动力腔活塞5向右运动，使得动力腔弹簧6压缩，并带动制动主缸回位弹簧7压缩，制动主缸15中的活塞向右运动，挤压液压油使其进入制动轮缸组18，使得制动轮缸组的各制动轮缸中的压力升高，实现车轮制动。本实施例的制动系统、及应用该制动系统的无人车，整体结构紧凑，便于对无人车进行布局；其次，通过设置的控制器对各管路的电磁阀进行控制，实现无人车的制动；且控制器与电磁阀的控制，相比于传统的制动踏板及其配套机械结构，控制精度更高；且取消了传统车辆的制动踏板以及相关的机械结构，满足市场对无人车的机械结构紧凑、体积小的需求，应用场景和推广领域广泛。

如图1所示，本实施例的一个场景中，所述高压储能器13上设有可监测高压储能器内液压的压力传感器14，控制模块采集压力传感器的监测数据并比对监测数据与预设的压力控制范围，并控制供油管路为高压储能器供油。

具体的，无人车行驶工况状态下，压力传感器14可以实时监测高压储能器13中的压力，当监测的压力不在预设的压力控制范围内时，向控制器反馈信号，控制器控制油泵电机组11将液压油从液压油缸1中抽入高压储能器13，使其压力维持在设定压力控制范围内；该处的设定压力控制范围，针对不同的路况、无人车，可以进行合适的配置，并不局限与某一具体的定值范围；仅需保证高压储能器13能够满足动力腔制动压力即可。

本实施例通过压力传感器14的设置，可以提高所述制动系统的控制精度，在制动管路记性制动的时候，由于高压储能器13维持在设定压力控制范围，因此，其输出的制动液压力也保持在较佳的制动区间；也就使得通过动力腔、制动主缸压入制动轮缸组18的液压力也保持在较佳的制动区间，实现良好的车轮制动。

如图1所示，在一个实施例中，所述泄压管路包括依次连接的动力腔4、第一开关式电磁阀3、第一单向阀2和液压油缸1，所述第一开关式电磁阀3与控制器电性连接，所述第一单向阀2控制第一开关式电磁阀3与液压油缸1单向接通；设置在制动管路上的多个电磁阀分别为线性电磁阀9、第二单向阀8，且线性电磁阀9、第二单向阀8和动力腔4依次接通，控制模块通过控制线性电磁阀9的开度调节制动管路的液压；当制动指令或制动信号消失时，线性电磁阀9关闭，第一开关式电磁阀3打开，在动力腔弹簧6的回复力作用下，动力腔活塞5向左运动，与此同时，制动主缸回位弹簧7回复力也使制动主缸中的活塞向左回位，经上述过程使得动力腔4中的油液回流至液压油缸1中，制动轮缸组18中的油液回流至制动主缸15中，制动结束。所述第一开关式电磁阀3为常闭的开关式电磁阀，未在制动指令或制动信号消失的情况下，处于常闭状态，可有效防止动力腔4中的油液回流至液压油缸1；另一方面，设置的第一单向阀2也能避免液压油缸1的油液意外进入动力腔4中，影响动力腔的正常工作。线性电磁阀9采用常闭的线性电磁阀；在未收到制动信号的情况下，处于常闭状态，使得制动管路处于阻断状态。

本实施例采用的线性电磁阀，其开度可以调节或控制，在应用在无人车时，可以通过调节线性电磁阀的开度，来控制进入动力腔的液压油流量，进而控制制动轮缸组18制动力大小。所述的控制器可以采用常规的车载芯片或车机系统，也可以为无人车自带的控制系统；为简洁实施例的描述，在此不再赘述。

在一个实施例中，所述线性电磁阀9的开度受控制模块控制，控制模块根据无人车的行驶状态发出相应的控制信号控制线性电磁阀9；且因为线性电磁阀9的开度是线性变化的，因此，在控制进入动力腔4的液压油流量时，对流量的控制精度也是线性变化的，具有精确的控制性能。

如图2所示，在对制动系统的各电磁阀进行配置时，由于无人车的制动需求不同，制动管路中油液存在液压差异，因此，为制动轮缸组提供制动力的线性电磁阀9开度是适应性变化的，以保证制动系统的控制精度。

具体对线性电磁阀9控制时序为：当无人车给出制动指令时，线性电磁阀9根据制动力的大小给出合适的开度，经过∆t=t2-t1的时间间隔，线性电磁阀9达到指定开度，制动系统压力达到给定值，无人车或车辆制动。在时间t3，制动指令消失，第一开关式电磁阀3迅速打开，经过∆t=t4-t3的时间间隔，第一开关式电磁阀3完全打开，在动力腔弹簧6、制动主缸回位弹簧7的作用下，制动系统泄压，制动力消失。在图2所示的下一个制动过程中，在时间t5，制动系统给出制动指令，此时的期望制动力要小于上次制动过程的制动力，因此经过∆t=t6-t5的时间后，线性电磁阀9达到指定开度，但是此开度要小于上次制动时的开度，此时车辆可能只是进行减速，在t7时制动指令消失，经过∆t=t8-t7的时间后，第一开关式电磁阀3完全打开，在动力腔弹簧6、制动主缸回位弹簧7的作用下，制动系统泄压，制动力消失。

在本实施例中，线性电磁阀9和第一开关式电磁阀3存在区别，线性电磁阀9可以调节开度大小，而第一开关式电磁阀3只有一个开度值，将第一开关式电磁阀3只有一个开度值，便于制动系统的快速泄压，且第一开关式电磁阀3并不需要多个开度，也利于成本控制。

在另一个实施例中，为了提高所述制动系统的稳定性，增加保护管路；具体是：所述油泵电机组11所在管路并联有溢流阀12构成保护管路，所述保护管路用于在制动管路的液压超过设定液压阈值时降低制动管路的液压；

保护管路的工作过程：当线性电磁阀9打开时，制动管路中的压力瞬间骤增，制动管路内压力超出溢流阀12压力阈值时，过压油液通过溢流阀12流入液压油缸1中，起到缓冲作用，保护制动管路；进一步提高了制动系统的稳定性，也实现了制动系统的使用寿命的延长，具有较高的经济价值。

在一个优选实施例中，所述油泵电机组的进口端和出口端设置有第三单向阀10，所述第三单向阀10控制液压油缸1、油泵电机组11、高压储能器13进口端单向接通；单向接通的供油管路，保证了制动管路的正常工作，使得制动管路在正常工作时，所述高压储能器13压出的油液不会分流应需输送到动力腔4的油液。

当然，第三单向阀10也可仅在油泵电机组的进口端、出口端中的一处进行设置；减少设置的数量的情况下，也能保证了制动管路的正常工作。

如图1所示，本实施例中，所述制动备份管路接通在高压储能器13与制动轮缸组18之间，用于在预设条件下向制动轮缸组加载制动压力以制动无人车，其中，所述预设条件至少包括控制模块处于失电状态；

具体的，所述制动备份管路配置为高压储能器、第二开关式电磁阀16、第四单向阀17、制动轮缸组依次接通；第二开关式电磁阀16采用常开的开关式电磁阀电磁阀，这样的话，可配置为在带电情况下，一致保持对制动备份管路阻断状态，当系统失电时，状态制动改变，以切换为对制动备份管路的导通状态；在系统正常的状态下保持闭合，不对上述功能造成影响。当系统突然断电，上述的制动管路的制动功能无法实现时，第二开关式电磁阀16便迅速恢复至常开状态，即对制动备份管路的导通状态；由于系统失效线性电磁阀9和第一开关式电磁阀3是常闭状态，此时高压储能器13中的高压油液便通过第二开关式电磁阀16、第四单向阀17进入制动轮缸组，给予车辆一次紧急制动，使无人车刹停。本实施例中，所述制动备份管路可以与制动轮缸组的前轮制动缸接通。

在一个实施例中，所述预设条件还包括控制器与线性电磁阀之间控制链路失效的工况；或一些特殊的工况下，控制器也可通过制动备份管路的导通，给予车辆一次紧急制动，使无人车刹停。

请参阅图1，本发明提供的另一个实施例中，一种无人车，所述无人车接合如上任一所述的无人车用制动系统，通过所述无人车用制动系统控制无人车的行驶状态。

应用该无人车用制动系统的无人车，整体结构紧凑、体积小，便于对无人车进行布局；而且无人车用制动系统通过设置的控制器对各管路的电磁阀进行控制，实现无人车的制动；且控制器与电磁阀的控制，相比于传统的制动踏板及其配套机械结构，控制精度更高，结合配置的制动备份管路，应对无人车的失电工况，提高了无人车在道路行驶的适应能力和应变能力。

本发明的工作原理：油泵电机组11启动，将液压油从液压油缸1中抽入高压储能器13，使高压储能器13压力维持在设定压力控制范围内。当无人车的控制单元或控制系统给出制动信号时，控制器控制制动管路上的电磁阀打开，高压储能器13中的高压液压油便通过电磁阀快速进入动力腔4，在液压作用下，动力腔活塞5向右运动，使得动力腔弹簧6压缩，并带动制动主缸回位弹簧7压缩，制动主缸15中的活塞向右运动，挤压液压油使其进入制动轮缸组18，使得制动轮缸组的各制动轮缸中的压力升高，实现车轮制动。当制动指令或制动信号消失时，线性电磁阀9关闭，第一开关式电磁阀3打开，在动力腔弹簧6的回复力作用下，动力腔活塞5向左运动，与此同时，制动主缸回位弹簧7回复力也使制动主缸中的活塞向左回位，经上述过程使得动力腔4中的油液回流至液压油缸1中，制动轮缸组18中的油液回流至制动主缸15中，制动结束。

本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种无人车用制动系统，其特征在于，所述制动系统包括：

制动管路，其配置为高压储能器出口端、动力腔、制动主缸进口端依次接通，制动主缸出口端与制动轮缸组接通；

供油管路，其配置为液压油缸、油泵电机组、高压储能器进口端依次接通；

泄压管路，所述泄压管路单向接通动力腔与液压油缸；

以及制动备份管路和控制模块，所述制动备份管路用于在预设条件下向制动轮缸组加载制动压力以制动无人车；

所述控制模块包括控制器和设置在制动管路上的与控制器电连接的多个电磁阀，所述控制器用于接收无人车的制动信号并通过电磁阀控制制动管路向制动轮缸组加载制动压力以制动无人车，所述控制器还控制泄压管路降低或卸载动力腔的制动压力；

所述制动备份管路接通在高压储能器与制动轮缸组之间，用于在预设条件下向制动轮缸组加载制动压力以制动无人车，其中，所述预设条件至少包括控制模块处于失电状态。

2.根据权利要求1所述的无人车用制动系统，其特征在于，所述高压储能器上设有可监测高压储能器内液压的压力传感器，控制模块采集压力传感器的监测数据并比对监测数据与预设的压力控制范围，并控制供油管路为高压储能器供油。

3.根据权利要求1所述的无人车用制动系统，其特征在于，所述油泵电机组所在管路并联有溢流阀构成保护管路，所述保护管路用于在制动管路的液压超过设定液压阈值时降低制动管路的液压。

4.根据权利要求1所述的无人车用制动系统，其特征在于，所述泄压管路包括依次连接的动力腔、第一开关式电磁阀、第一单向阀和液压油缸，所述第一开关式电磁阀与控制器电性连接，所述第一单向阀控制第一开关式电磁阀与液压油缸单向接通。

5.根据权利要求1所述的无人车用制动系统，其特征在于，设置在制动管路上的多个电磁阀分别为线性电磁阀、第二单向阀，且线性电磁阀、第二单向阀和动力腔依次接通，控制模块通过控制线性电磁阀的开度调节制动管路的液压。

6.根据权利要求5所述的无人车用制动系统，其特征在于，所述线性电磁阀的开度受控制模块控制，控制模块根据无人车的行驶状态发出相应的控制信号控制线性电磁阀。

7.根据权利要求1所述的无人车用制动系统，其特征在于，所述油泵电机组的进口端或出口端设置有第三单向阀，所述第三单向阀控制液压油缸、油泵电机组、高压储能器进口端单向接通。

8.根据权利要求1所述的无人车用制动系统，其特征在于，所述制动备份管路配置为高压储能器、第二开关式电磁阀、第四单向阀、制动轮缸组依次接通。

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