商用车高冗余安全电控气压制动系统及方法

本技术涉及车辆制动，尤其是涉及一种能够具有高安全性、高可靠性的商用车高冗余安全电控气压制动系统及相应的控制方法。

背景技术：

1、车辆自动驾驶技术的进步，使得车辆的制动系统正在从传统的人工控制气压制动系统升级为更高级的电控气压制动系统，这种技术进步提供了便捷性，但是对车辆的制动系统带来了新的考验。

2、特别是传统的商用车电控气压制动系统，如果简单用于智能车辆，则存在安全性危险，不能很好地应对系统故障，当发生单点失效或多点失效时无法保障车辆制动性能完好。

3、而新型的全自动的制动控制系统，则又因为考虑驾驶条件和路况过于理想化，对于主制动系统与辅助系统的协同工况没有从制动架构的结构和功能整体考虑。系统在主系统故障时，安全性无法得到充分保障。特别是面临多点失效的突发状况时，甚至丧失制动功能，可靠性和安全性均需提高。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，提供一种商用车高冗余安全电控气压制动系统及方法，能够面临多点失效的突发状况，且可靠性得到提高。

2、本技术采用如下技术方案解决上述技术问题：

3、一方面，本发明提供一种商用车高冗余安全电控气压制动系统，其特征在于包括：

4、自动调压阀，分别设置于前后轴的左右轮处；

5、冗余自动调压阀，分别设置于前轴和后轴，分别与各轴的各制动气室连通，且前轴的冗余自动调压阀与前储气罐连通，后轴的冗余自动调压阀连通后储气罐；

6、快放阀，设置于后轴，分别连接驻车气罐和后轴的左右各轮的制动气室；

7、四回路保护阀，设置于具有湿储气罐的气压控制回路上，分别连接前储气罐、后储气罐、驻车气罐、湿储气罐。

8、上述技术方案中，所述气压控制回路中，压缩机后顺次连通过滤器、湿储气罐。

9、上述技术方案中，电子踏板阀分别连接前储气罐和后储气罐，以及前轴和后轴的自动调压阀。

10、另一方面，本发明提供一种商用车高冗余安全电控气压制动方法，其特征在于包括如下步骤：

11、第一步：车辆行驶过程中监控踏板位移信号；

12、第二步：abs监控车轮滑移率；

13、第三步：当车轮有抱死趋势时，向阀体发送减压信号；否则，确定第k周期目标压力；

14、第四步：判断第k周期目标压力与当前制动气室压力大小；

15、第五步：当第k周期目标压力大于当前制动气室压力时，如压力可调节则向阀体发送增压信号，如压力不可调节则切换至rbu/epb模式，保证abs功能后结束控制；或者当第k周期目标压力小于或等于当前制动气室压力时，如压力可调节则向阀体发送增压信号，如压力不可调节则切换至rbu/epb模式，保证abs功能后结束控制；

16、第六步：向阀体发送增压信号同时，附加横摆力矩模糊控制；判断车辆是否处于失稳状态，如果车辆失稳状态消失，结束控制；否则进入k+1周期，重新回到第二步循环，直至车辆失稳状态消失；

17、第七步：当第k周期目标压力大于当前制动气室压力时，如压力可调节则向阀体发送增压信号；如压力不可调节则切换至rbu/epb模式，保证abs功能后结束控制。

18、上述技术方案中，第三步当车轮有抱死趋势时，向阀体发送减压信号并检测车辆滑移率是否恢复正常，当恢复正常则继续判断车辆是否处于失稳状态，如未处于失稳状态则结束控制，如处于失稳状态则确定第k周期目标压力后进入第四步。

19、上述技术方案中，第三步检测车辆滑移率未恢复正常后，判断自动调压阀是否响应，如自动调压阀响应则继续向阀体发送减压信号并检测车辆滑移率是否恢复正常，否则切换至rbu/epb模式，保证abs功能后结束控制。

20、上述技术方案中，设置四种工作模式：

21、当车辆前轴任一自动调压阀出现故障时，或当车辆后轴任一常规自动调压阀出现故障时，车辆启用冗余自动调压阀制动模式；

22、当所述车辆自动调压阀皆正常运行时，采用常规自动调压阀制动模式；

23、当车辆后轴任一自动调压阀出现故障且后轴冗余自动调压阀也出现故障时，车辆启用驻车阀制动阀制动模式；

24、当车辆前轴左右侧自动调压阀任一个出现故障，且前轴冗余自动调压阀同时也故障时，或者，当车辆后轴左侧和右侧自动调压阀任一个出现故障，且驻车自动调压阀和后轴冗余自动调压阀也发生故障时，车辆启用人工制动模式；当所述车辆电控失效时，车辆维持人工制动模式。

25、上述技术方案中，所述常规自动调压阀制动模式下，前后轴左右侧四个自动调压阀均开启，电子控制单元ecu与该四个自动调压阀之间均通过电信号传输控制信息；此时前轴冗余自动调压阀、后轴冗余自动调压阀、驻车自动调压阀、快放阀均不得电；在该模式下，制动气动回路中的气压经压缩机、过滤器、湿储气罐、四回路保护阀分别流向前轴和后轴的制动气动管路，前轴制动气动管路将前储气罐与左前制动气室和右前制动气室连通；后轴制动气动管路将后储气罐与左后制动气室和右后制动气室连通。

26、上述技术方案中，车辆启用冗余自动调压阀制动模式下，后轴左右侧设置的自动调压阀、前轴冗余自动调压阀开启，电子控制单元ecu与前后轴左右侧四个自动调压阀、前轴冗余自动调压阀之间均通过电信号传输控制信息；此时驻车自动调压阀、后轴冗余自动调压阀和快放阀均不得电；在该模式下，制动气动回路中的气压经压缩机、过滤器、湿储气罐、四回路保护阀分别流向前轴和后轴的制动气动管路，前轴制动气动管路将前储气罐与左前制动气室和右前制动气室连通；后轴制动气动管路将后储气罐与左后制动气室和右后制动气室连通。

27、上述技术方案中，当车辆启用冗余自动调压阀制动模式时，前轴左右侧自动调压阀、后轴冗余自动调压阀开启，电子控制单元ecu与前轴左右侧自动调压阀、后轴冗余自动调压阀之间均通过电信号传输控制信息；在该模式下，制动气动回路中的气压经压缩机、过滤器、湿储气罐、四回路保护阀分别流向前储气罐和后储气罐，后轴制动气路经后储气罐至左后制动气室和右后制动气室，前轴制动气路经前储气罐至左前制动气室1和右前制动气室；在该模式下，车辆设置为能够通过后轴冗余自动调压阀来进行应急制动。

28、上述技术方案中，当车辆启用驻车阀制动阀制动模式时，前轴左右侧自动调压阀、驻车阀制动阀开启，电子控制单元ecu与前轴左右侧自动调压阀、驻车阀制动阀之间均通过电信号传输控制信息；在该模式下，制动气动回路中的气压经压缩机、过滤器、湿储气罐、四回路保护阀分别流向前储气罐和驻车气罐，后轴制动气路经驻车气罐至左后制动气室和右后制动气室，前轴制动气路经前储气罐至左前制动气室和右前制动气室；在该模式下，车辆设置为能够通过驻车阀制动阀来进行应急制动。

29、上述技术方案中，当车辆启用或保持人工制动模式时，驾驶员控制电子踏板阀，与电子踏板阀连通的气动管路直接与左前制动气室、右前制动气室、前储气罐、后储气罐、左后制动气室和右后制动气室相连。该模式可以在出现设定故障时启用人工制动避险，也可以防止电控失效造成的系统故障。

30、相对于现有技术，本技术的有益效果是：

31、本发明通过构建基于不同轮不同轴的自动控制阀和冗余控制阀协同控制结构，不同轮不同轴的自动控制阀保证了前后轴各轮的点位制动单独控制，同时利用前后轴的冗余控制阀第二套系统一次控制两个轮子压力，最后利用驻车调压阀作为后轴的第三重保护，多套系统交叉且独立控制，能够适于多点位失效的极端情况，增加了控制可靠性。

32、在智能驾驶大环境基础上，构建控制自由度和控制模式多元的制动结构，使得制动模式更细分更与实际驾驶状态一致，且相对于目前大部分简化结构关注智能化而忽略人工兜底的现象，面向无人驾驶或远程操控的，驾驶员无法直接操控的不稳定性，本发明通过三重保护，保持了最可靠的人工安全模式，安全性大幅提高。

33、本发明的架构结构简单，仅仅采用自动控制阀和冗余控制阀作为主控阀，配合四回路保护阀和快放阀的简单结构，顺利实现了各制动气室的快捷控制，控制系统结构简单且逻辑易于实现、稳定性和可靠性得到保证。