基于双芯单控EPB的集成式电液制动系统及其工作方法与流程

本发明涉及汽车制动，尤其涉及基于双芯单控epb的集成式电液制动系统及其工作方法。

背景技术：

1、汽车制动系统是确保车辆安全行驶的核心组成部分，其主要功能是在驾驶员需要减速或停车时，通过一系列机械、液压或电子控制手段，将车辆的动能转化为热能或其他形式的能量，并最终实现有效的减速与停止。

2、现有汽车制动系统存在的问题主要包括以下几点：

3、1、制动响应速度与稳定性局限：传统制动系统在应对快速变化的行驶条件时，无法即刻提供最理想的制动力分配方案，导致制动响应时间较长，且制动过程中车辆稳定性控制不足，从而导致在紧急制动情境下，可能影响行车安全；

4、2、能耗与排放问题：传统制动系统未能有效利用制动过程中产生的能量，这部分能量通常以热能形式散失，造成了能源的浪费，并增加车辆的总体能耗与二氧化碳排放，不符合现代汽车环保要求；

5、3、电子控制技术应用不足：尽管汽车电子技术不断进步，传统制动系统在电子化、智能化方面仍显滞后，缺乏高效的电子控制单元对制动过程进行精准管理，限制了制动系统的智能化水平和适应复杂工况的能力；

6、4、系统复杂度与重量问题：传统制动系统的部件较多，结构复杂，不仅增加了车辆的总重量，还影响到汽车的燃油经济性和动态性能，与当前追求轻量化设计的趋势相悖；

7、5、安全性标准匹配度不高：随着智能驾驶技术的发展，对制动系统在无人干预情况下的功能安全性要求日益严苛，而现有制动系统的汽车安全完整性等级已经无法满足市场的需求；

8、综上所述，传统制动系统在制动效率、能源利用、智能化水平、系统轻量化以及高级别安全标准的符合度方面，均面临挑战。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于双芯单控epb的集成式电液制动系统及其工作方法，解决上述技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于双芯单控epb的集成式电液制动系统，包括行车制动总成、驻车制动总成以及双芯单控控制总成，行车制动总成、驻车制动总成均与双芯单控控制总成电性连接；

3、双芯单控控制总成包括相互通讯的主mcu和冗余mcu，主mcu经主驱动模块与左路驻车制动器电性连接，冗余mcu经冗余驱动模块与右路驻车制动器电性连接；

4、双芯单控控制总成经hcu单元与行车制动总成相连。

5、优选的，hcu单元上集成有第一电缸隔离阀、第二电缸隔离阀、第一回路切换阀、第二回路切换阀、测试诊断阀、模拟器阀以及分别对应车辆的四个车轮布置的四个进液阀和四个出液阀；

6、行车制动总成包括储液壶、经管路分别与储液壶连通的踏板制动单元和电缸制动单元，其中，踏板制动单元包括补液口与储液壶连通的制动主缸、制动踏板以及模拟器阀，制动主缸经推杆与制动踏板连接，制动主缸的第一制动腔经模拟器阀与踏板模拟器连通，制动主缸与模拟器阀之间连通有第一回路切换阀输入端，第一回路切换阀的输出端分别与布置于车辆右前轮和左后轮上的进液阀连通，制动主缸的第二制动腔经第二回路切换阀分别与布置于车辆左前轮和右后轮上的进液阀连通；

7、电缸制动单元包括无刷电机以及与无刷电机的输出端连接的制动电缸，制动电缸的输出端经管路分别与四个进液阀连通，四个进液阀分别与布置于车辆四个车轮的四个制动轮缸的进液口连通，四个制动轮缸的出液口分别经四个出液阀连接到lpa并与储液壶连通。

8、优选的，制动电缸经第一制动回路分别与布置于车辆右前轮和左后轮上的进液阀连通，制动电缸经第二制动回路分别与布置于车辆左前轮和右后轮上的进液阀连通；

9、且进液阀与制动电缸之间的第一制动回路和第二制动回路上分别设置有第一电缸隔离阀和第二电缸隔离阀。

10、优选的，制动电缸上设置有第一压力传感器，用于采集制动电缸腔体压力；

11、制动主缸的第二制动腔上设置有第二压力传感器，用于采集第二制动腔的压力；

12、制动主缸上设置有非接触式行程开关，非接触式行程开关与推杆对准，用于采集制动踏板的行进位置；

13、无刷电机上内嵌有非接触式位置传感器，用于采集无刷电机当前的位置角度；

14、第一压力传感器、第二压力传感器、非接触式行程开关以及非接触式位置传感器均分别与主mcu和冗余mcu的输入端电性连接。

15、优选的，制动主缸的补液口与储液壶之间经检测回路连通，检测回路上设置有测试诊断阀，用于检测制动主缸是否漏液。

16、优选的，主驱动模块包括依次连接于主mcu和左路驻车制动器之间的主epb电机驱动芯片和主h桥；

17、冗余驱动模块包括依次连接于冗余mcu和右路驻车制动器之间的冗余epb电机驱动芯片和冗余h桥。

18、优选的，主mcu与冗余mcu之间经spi接口相连，且主mcu和冗余mcu均与can总线连接，can总线与整车动力can线和底盘can线相连。

19、优选的，主mcu和冗余mcu分别与主电源管理模块和冗余电源管理模块电性连接。

20、所述的基于双芯单控epb的集成式电液制动系统的工作方法，包括以下步骤：

21、s1、初始化设置：

22、关闭第一回路切换阀和第二回路切换阀，并打开模拟器阀，此时，制动主缸的第一制动腔经模拟器阀与踏板模拟器连通，且制动主缸的第二制动腔被封堵，通过采集制动主缸的第二制动腔的压力，获取制动主缸的第一制动腔的压力，同时结合非接触式行程开关采集的制动踏板行进位置绘制制动pv曲线，基于制动pv曲线，调节制动踏板的反馈阻力；

23、s2、开机自检：

24、上电前开启第一电缸隔离阀和第二电缸隔离阀，并关闭第一回路切换阀和第二回路切换阀，关闭四个进液阀，制动电缸被堵塞，而后控制无刷电机正转，带动制动电缸前进，并在此过程中利用第一压力传感器采集制动电缸的压力信号，若采集的压力信号与无刷电机输出的压力匹配，则判定其正常，执行步骤s3，否则判定异常，打开第一回路切换阀、第二回路切换阀和四个进液阀，关闭第一电缸隔离阀、第二电缸隔离阀、模拟器阀和出液阀，利用制动主缸直接对制动轮缸建压制动；

25、s3、施加制动压力

26、行车制动：关闭第一电缸隔离阀、第二电缸隔离阀、第一回路切换阀和第二回路切换阀，此时利用制动电缸建压，双芯单控控制总成根据非接触式行程开关的采集信号向无刷电机施加电流，驱动无刷电机反转，制动电缸回退，储液壶内的制动液被吸入制动电缸，直至设定位置，完成制动液的补充，打开第一电缸隔离阀、第二电缸隔离阀，控制无刷电机正转，制动电缸前进，将制动液推至制动轮缸，产生制动力矩，当需要保压时，关闭进液阀和出液阀，当需要减压时，关闭进液阀，打开出液阀；

27、驻车制动：初始状态下，主mcu经主epb电机驱动芯片和主h桥驱动左路驻车制动器进行制动控制，冗余mcu经冗余epb电机驱动芯片和冗余h桥驱动右路驻车制动器进行制动控制，当冗余mcu、主mcu中的一个出现故障时，另一个驱动左路驻车制动器或者右路驻车制动器进行制动控制；

28、s4、关机自检：

29、下电前开启第一电缸隔离阀、第二电缸隔离阀以及第一回路切换阀，并关闭第二回路切换阀、进液阀和测试诊断阀，此时制动电缸与制动主缸连通，控制无刷电机正转，带动制动电缸前进，并在此过程中利用第一压力传感器采集制动电缸的压力信号，若采集的压力信号与无刷电机输出的压力匹配，则判定其正常，否则判定异常。

30、优选的，在步骤s3中，还进行能量回收，且能量回收策略如下：

31、在制动初级阶段，若驾驶员请求的制动力矩小于当前车辆能量回收所提供的最大制动力矩，则制动力矩全部由车辆能量回收所提供；若制动力矩大于当前车辆能量回收所提供的最大制动力矩，则车辆能量回收提供最大制动力矩，同时基于双芯单控epb的集成式电液制动系统弥补剩余的制动需求力矩；

32、在步骤s3中，还进行制动压力的估算，其估算方法为：

33、第一电缸隔离阀、第二电缸隔离阀、第一回路切换阀、第二回路切换阀、测试诊断阀、模拟器阀、四个进液阀和四个出液阀均选用电磁阀，且电磁阀芯孔径流量计算公式如下：

34、(1)；

35、(2)；

36、式中，表示电磁阀的芯孔径流量；表示流量系数；表示电磁阀的阀芯流体入口直径；表示电磁阀的阀芯流体出口直径；表示电磁阀的阀芯流体出口压力；表示电磁阀的阀芯流体入口压力；表示压力差与流量的相关系数；

37、结合公式（1）和公式（2），化简得到：

38、(3)；

39、然后计算制动轮缸的制动液体积：

40、(4)；

41、最后结合车辆制动液体积与压力曲线关系，换算出制动轮缸的制动压力。因此，本发明采用上述基于双芯单控epb的集成式电液制动系统及其工作方法，具有的有益效果为：

42、1、提升汽车安全性能：采纳集成设计策略，克服传统制动技术的瓶颈，确保更敏捷的制动响应及卓越的制动稳定性，契合不断升级的汽车安全标准，保障司乘人员的乘车安全；

43、2、绿色节能：将制动过程中的多余能量转换为电能并存储，能量回收率为13%--20%，以供车辆内部循环使用，显著提升能源效益，减少能耗排放；

44、3、实现了线控制动，性能达到150ms建压100bar；满足智能驾驶对制动系统的需求，同时实现了制动系统解耦，使得制动踏板不会随着主缸压力波动而波动，提高了驾驶员踩制动踏板的主观感受；

45、4、顺应轻量化趋势：通过集成设计，精简制动组件数量与质量，为车辆减负（系统重量小于5.5 kg），间接提高汽车运行效率与燃油经济性，引领汽车行业轻量化新浪潮；

46、5、通过采用双芯单控的电子驻车系统（epb）方案，提升集成式制动系统的功能安全等级至iso26262功能安全中的asil-d等级；

47、6、nvh性能能满足工作噪音小于55db。

48、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。

技术特征：

1.一种基于双芯单控epb的集成式电液制动系统，其特征在于：包括行车制动总成、驻车制动总成以及双芯单控控制总成，行车制动总成、驻车制动总成均与双芯单控控制总成电性连接；

2.根据权利要求1所述的基于双芯单控epb的集成式电液制动系统，其特征在于：hcu单元上集成有第一电缸隔离阀、第二电缸隔离阀、第一回路切换阀、第二回路切换阀、测试诊断阀、模拟器阀以及分别对应车辆的四个车轮布置的四个进液阀和四个出液阀；

3.根据权利要求2所述的基于双芯单控epb的集成式电液制动系统，其特征在于：制动电缸经第一制动回路分别与布置于车辆右前轮和左后轮上的进液阀连通，制动电缸经第二制动回路分别与布置于车辆左前轮和右后轮上的进液阀连通；

4.根据权利要求2所述的基于双芯单控epb的集成式电液制动系统，其特征在于：制动电缸上设置有第一压力传感器，用于采集制动电缸腔体压力；

5.根据权利要求4所述的基于双芯单控epb的集成式电液制动系统，其特征在于：制动主缸的补液口与储液壶之间经检测回路连通，检测回路上设置有测试诊断阀，用于检测制动主缸是否漏液。

6.根据权利要求5所述的基于双芯单控epb的集成式电液制动系统，其特征在于：主驱动模块包括依次连接于主mcu和左路驻车制动器之间的主epb电机驱动芯片和主h桥；

7.根据权利要求6所述的基于双芯单控epb的集成式电液制动系统，其特征在于：主mcu与冗余mcu之间经spi接口相连，且主mcu和冗余mcu均与can总线连接，can总线与整车动力can线和底盘can线相连。

8.根据权利要求6所述的基于双芯单控epb的集成式电液制动系统，其特征在于：主mcu和冗余mcu分别与主电源管理模块和冗余电源管理模块电性连接。

9.如上述权利要求7或8所述的基于双芯单控epb的集成式电液制动系统的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

10.如权利要求9所述的基于双芯单控epb的集成式电液制动系统的工作方法，其特征在于：在步骤s3中，还进行能量回收，且能量回收策略如下：

技术总结
本发明公开了基于双芯单控EPB的集成式电液制动系统及其工作方法，属于汽车制动技术领域，包括行车制动总成、驻车制动总成以及双芯单控控制总成，行车制动总成、驻车制动总成均与双芯单控控制总成电性连接；双芯单控控制总成包括相互通讯的主MCU和冗余MCU，主MCU经主驱动模块与左路驻车制动器电性连接，冗余MCU经冗余驱动模块与右路驻车制动器电性连接；双芯单控控制总成经HCU单元与行车制动总成相连。采用上述基于双芯单控EPB的集成式电液制动系统及其工作方法，集成了横向、纵向控制和驻车控制，实现了制动器轻量化。

技术研发人员：董作民,刘兆勇,王宇,钱春霞,刘锡彪
受保护的技术使用者：格陆博科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5