一种电子机械制动EMB控制系统及汽车

技术领域

本发明属于汽车制造技术领域，具体涉及电子机械制动EMB控制系统及汽车。

背景技术

近年来，随着自动驾驶技术的高速发展及应用，线控制动技术越来越被广泛的使用，相较于当前主流的电子液压制动系统，电子机械制动（EMB，Electro MechanicalBrake）具备与其它电子系统整合的优势，是高级别自动驾驶时代的发展主流。

电子机械制动，取消了传统的液压管路、轮缸，通过ECU驱动并控制制动执行电机，从卡钳的两侧夹紧制动盘，产生制动力。电子机械制动具备如下优点：响应快、制动距离更短；集成度高、轻量化；取消液压、维护便捷、成本低。

制约电子机械制动EMB量产、应用的主要因素在于安全性，由于取消了液压制动，一旦发生电路故障，整车可能直接失去制动功能，严重影响驾乘人员及行人的安全。安全、可靠的电子机械制动EMB控制系统设计迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是提供一种电子机械制动EMB控制系统及汽车，解决的技术问题：电子机械制动EMB取消了液压制动，一旦发生电路故障，整车可能直接失去制动功能，严重影响驾乘人员及行人的安全。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种电子机械制动EMB控制系统，包括：

踏板模拟器总成、主控ECU总成、冗余ECU总成、EMB总成、轮速传感器、主电源及冗余电源；

所述踏板模拟器总成与制动踏板连接，所述踏板模拟器总成内置踏板行程传感器，当制动踏板受制动力时，所述踏板模拟器总成通过内部机械结构模拟静态踏板感，通过标定踏板力、踏板行程与所述EMB总成制动力之间的关系模拟动态踏板感；

所述主电源向所述踏板模拟器总成、主控ECU总成、冗余ECU总成、EMB总成供电；

所述冗余电源向所述踏板模拟器总成、主控ECU总成、冗余ECU总成、EMB总成供电；

所述踏板行程传感器包括一路踏板行程传感器和二路踏板行程传感器；

所述主控ECU总成连接一路踏板行程传感器，并通过一路CAN总线与EMB总成连接；

所述冗余ECU总成连接所述二路踏板行程传感器，并通过另一路CAN总线与EMB总成连接；

所述主控ECU总成与冗余ECU总成之间连接有私CAN，相互进行信号校验，校验所述主控ECU总成、冗余ECU总成的有效性，校验所述一路踏板行程传感器、二路踏板行程传感器的踏板行程信号，校验EMB总成的执行情况；

所述EMB总成内部集成电机驱动控制器，所述电机驱动控制器用于接收所述主控ECU总成和冗余ECU总成的制动力矩请求，所述电机驱动控制器控制EMB总成内部电机对车轮进行制动；

所述轮速传感器与所述EMB总成连接，用于采集车轮的轮速信号；

所述EMB总成通过CAN总线将所述轮速信号发送至所述主控ECU总成、冗余ECU总成；

当所述系统正常工作时，制动所述制动踏板，所述踏板模拟器总成进行助力，并通过所述踏板行程传感器将踏板行程信号反馈给主控ECU总成、冗余ECU总成；主控ECU总成或冗余ECU总成基于所述踏板行程信号向所述EMB总成发送制动力矩请求信号；所述电机驱动控制器基于所述制动力矩请求信号驱动电机转动，通过内部机械结构推动活塞运动，夹紧卡钳进行制动。

优选地，

在制动过程中，所述主控ECU基于轮速信号判断车轮滑移情况，并调节抱死车轮的制动力请求，实现整车ABS功能。

优选地，

EMB总成集成驻车功能，通过连接主控ECU总成上的EPB硬件开关或通过整车上的EPB软开关，请求电子手刹夹紧或释放，主控ECU总成或冗余ECU向EMB总成发送驻车请求，EMB总成在夹紧卡钳后，通过内部机械结构进行锁止，实现驻车。

优选地，

所述踏板模拟器总成、主控ECU总成、冗余ECU总成以及EMB总成分别与主电源、冗余电源连接，用于保证系统中一路电源或供电线路失效时，系统仍能正常工作；当任一路电源或供电线路失效时，系统判断出现电源故障，通过仪表示警报错。

优选地，

所述主控ECU总成、冗余ECU相互发送踏板行程信号进行校验；当一路踏板行程传感器或相关线路失效时，以二路踏板行程传感器的踏板行程信号为准；当二路踏板行程传感器或相关线路失效时，以一路踏板行程传感器的踏板行程信号为准；当两路踏板行程信号不匹配时，系统判断出现踏板行程故障，通过仪表示警报错，并按照两路踏板行程信号的值中的较大值进行执行。

优选地，

主控ECU总成或冗余ECU总成任一失效时，系统判断出现控制系统故障，通过仪表示警报错；当系统正常时，且冗余ECU总成失效或丢失通讯时，电机驱动控制器接收主控ECU总成的制动力矩请求进行行车制动；当主控ECU总成失效时，电机驱动控制器接收冗余ECU总成的制动力矩请求进行行车制动；当主控ECU总成与EMB总成通讯丢失时，电机驱动控制器接收冗余ECU总成的制动力矩请求进行行车制动。

优选地，

所述系统包括四个EMB总成，当任一EMB总成失效时，系统判断出现EMB总成故障，通过仪表示警报错，当一个EMB总成出现故障时，主控ECU总成或冗余ECU总成不会再向所述一个EMB总成的对角侧的另一个EMB总成请求制动，以保证制动力平衡，当停车后驻车时，主控ECU总成或冗余ECU总成向另外三个没出现故障的EMB总成请求驻车制动，实现驻车。

优选地，

所述系统包括四个轮速传感器，当一个轮速传感器或相关线路故障时，系统判断所述一个轮速传感器或相关线路故障，通过仪表示警报错，主控ECU总成和冗余ECU总成基于另外三个没有出现故障的轮速传感器采集的轮速信号计算车速，整车ABS功能降级，但具备行车制动功能。

本发明还一种汽车，包括电子机械制动EMB控制系统，

所述电子机械制动EMB控制系统采用上述的系统。

通过采用上述技术方案，本发明可达到的有益技术效果为：本系统包括踏板模拟器总成、主控ECU总成、冗余ECU总成、EMB总成、轮速传感器、主电源及冗余电源；踏板模拟器总成与制动踏板连接，踏板模拟器总成内置踏板行程传感器，当制动踏板受制动力时，踏板模拟器总成通过内部机械结构模拟静态踏板感，通过标定踏板力、踏板行程与EMB总成制动力之间的关系模拟动态踏板感；主电源向踏板模拟器总成、主控ECU总成、冗余ECU总成、EMB总成供电；冗余电源向踏板模拟器总成、主控ECU总成、冗余ECU总成、EMB总成供电；踏板行程传感器包括一路踏板行程传感器和二路踏板行程传感器；主控ECU总成连接一路踏板行程传感器，并通过一路CAN总线与EMB总成连接；冗余ECU总成连接二路踏板行程传感器，并通过另一路CAN总线与EMB总成连接；主控ECU总成与冗余ECU总成之间连接有私CAN，相互进行信号校验，校验主控ECU总成、冗余ECU总成的有效性，校验一路踏板行程传感器、二路踏板行程传感器的踏板行程信号，校验EMB总成的执行情况；EMB总成内部集成电机驱动控制器，电机驱动控制器用于接收主控ECU总成和冗余ECU总成的制动力矩请求，电机驱动控制器控制EMB总成内部电机对车轮进行制动；轮速传感器与EMB总成连接，用于采集车轮的轮速信号；EMB总成通过CAN总线将轮速信号发送至所述主控ECU总成、冗余ECU总成；

电子机械制动EMB控制系统的任一环节失效，整车都具备基础制动功能、ABS功能、驻车功能，有效提升驾车人员及行人的安全性。

附图说明

图1为电子机械制动EMB控制系统的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明提供一种电机机械制动EMB控制系统，一种电子机械制动EMB控制系统，包括：

踏板模拟器总成、主控ECU总成、冗余ECU总成、EMB总成、轮速传感器、主电源及冗余电源；

踏板模拟器总成与制动踏板连接，踏板模拟器总成内置踏板行程传感器，当制动踏板受制动力时，踏板模拟器总成通过内部机械结构模拟静态踏板感，通过标定踏板力、踏板行程与EMB总成制动力之间的关系模拟动态踏板感，同时通过踏板行程传感器将制动踏板行程反馈给主控ECU总成与所述冗余ECU总成。踏板模拟器总成，与制动踏板连接，内置两路独立的踏板行程传感器，当驾驶员踩制动踏板时，踏板模拟器通过内部机械结构可以模拟静态踏板感，通过标定踏板力、踏板行程与EMB总成制动力之间的关系模拟动态踏板感，同时，通过踏板行程传感器和制动踏板行程反馈给主控ECU和冗余ECU。

主电源向所述踏板模拟器总成、主控ECU总成、冗余ECU总成、EMB总成供电。

冗余电源向所述踏板模拟器总成、主控ECU总成、冗余ECU总成、EMB总成供电。

踏板行程传感器包括一路踏板行程传感器和二路踏板行程传感器；主控ECU总成连接一路踏板行程传感器，并通过一路CAN总线与EMB总成连接。主控ECU，连接踏板模拟器总成的踏板行程传感器（1路），并通过一路CAN总线与四个EMB总成连接。

冗余ECU总成连接二路踏板行程传感器，并通过另一路CAN总线与EMB总成连接。冗余ECU，连接踏板模拟器总成的踏板行程传感器（2路），并通过另一路CAN总线与四个EMB总成连接。

主控ECU总成与冗余ECU总成之间连接有私CAN，相互进行信号校验，校验主控ECU总成、冗余ECU总成的有效性，校验一路踏板行程传感器、二路踏板行程传感器的踏板行程信号，校验EMB总成的执行情况。主控ECU和冗余ECU之间连接有私CAN，相互进行信号校验，校验主控ECU和冗余ECU的有效性，校验两路踏板行程信号，校验EMB总成的执行情况。

EMB总成内部集成电机驱动控制器，电机驱动控制器用于接收主控ECU总成和冗余ECU总成的制动力矩请求，电机驱动控制器控制EMB总成内部电机对车轮进行制动。EMB总成，内部集成电机驱动控制器，能够接收主控ECU和冗余ECU的制动力矩请求，并通过控制EMB总成内部电机，对各个车轮进行制动。

轮速传感器与EMB总成连接，用于采集车轮的轮速信号；EMB总成通过CAN总线将轮速信号发送至所述主控ECU总成、冗余ECU总成。轮速传感器，能够采集各轮轮速信号，通过硬线连接至EMB总成；EMB总成，通过CAN总线将轮速信号发给主控ECU和冗余ECU。

当系统正常工作时，制动制动踏板，踏板模拟器总成进行助力，并通过踏板行程传感器将踏板行程信号反馈给主控ECU总成、冗余ECU总成；主控ECU总成基于踏板行程信号向EMB总成发送制动力矩请求信号；电机驱动控制器基于制动力矩请求信号驱动电机转动，通过内部机械结构推动活塞运动，夹紧卡钳进行制动。当系统正常工作时，驾驶员通过制动踏板踩制动，踏板模拟器进行助力，并通过内置的踏板行程传感器将踏板行程信号反馈给主控ECU和冗余ECU；主控ECU再根据踏板行程信号解析驾驶员制动意图，并向四个EMB总成分别发送制动力矩请求信号；EMB总成接收到制动力矩请求信号后，驱动内部电机转动，通过内部机械结构推动活塞运动，夹紧卡钳进行制动。

具体地，在制动过程中，轮速传感器采集轮速信号并反馈至电机驱动控制器，进而发送给主控ECU总成、冗余ECU总成，主控ECU基于轮速信号判断车轮滑移情况，并调节抱死车轮的制动力请求，实现整车ABS功能。在制动过程中，轮速传感器采集轮速信号并反馈给EMB总成，四个EMB总成又分别将四轮的轮速信号发给主控ECU和冗余ECU，主控ECU基于四轮轮速信号判断四轮滑移情况，并调节抱死车轮的制动力请求，实现整车ABS功能。

具体地，EMB总成集成驻车功能，通过连接主控ECU总成上的EPB硬件开关或通过整车上的EPB软开关，请求电子手刹夹紧或释放，主控ECU总成或冗余ECU向EMB总成发送驻车请求，EMB总成在夹紧卡钳后，通过内部机械结构进行锁止，实现驻车。四个EMB总成都集成驻车功能，驾驶员可通过连接到主控ECU上的EPB硬开关或通过整车上的EPB软开关，请求电子手刹夹紧或释放，主控ECU或冗余ECU向四个EMB总成发送驻车相关请求，EMB总成在夹紧卡钳后，通过内部机械结构进行锁止，实现驻车。

具体地，踏板模拟器总成、主控ECU总成、冗余ECU总成以及EMB总成分别与主电源、冗余电源连接，用于保证系统中一路电源或供电线路失效时，系统仍能正常工作；当任一路电源或供电线路失效时，系统判断出现电源故障，通过仪表示警报错。踏板模拟器、主控ECU、冗余ECU以及四个EMB总成分别都与主电源、冗余电源连接，保证系统中一路电源或相关供电线路失效时，系统仍能正常工作，当任一电源或相关供电线路失效时，系统判断出现电源故障，通过仪表向驾驶员示警报错。

具体地，主控ECU总成、冗余ECU相互发送踏板行程信号进行校验；当一路踏板行程传感器或相关线路失效时，以二路踏板行程传感器的踏板行程信号为准；当二路踏板行程传感器或相关线路失效时，以一路踏板行程传感器的踏板行程信号为准；当两路踏板行程信号值不匹配时，系统判断出现踏板行程故障，通过仪表示警报错，并按照两路踏板行程信号值中的较大值进行执行。踏板模拟器内置两路踏板行程传感器，并分别与主控ECU和冗余ECU连接，主控ECU和冗余ECU相互发送踏板行程信号进行校验；当1路踏板行程传感器或相关线路失效时，以2路踏板行程传感器的踏板行程信号为准；当2路踏板行程传感器或相关线路失效时，以1路踏板行程传感器的踏板行程信号为准；当两路踏板行程信号值不匹配时，系统判断出现踏板行程故障，通过仪表向驾驶员示警报错，并按照两路踏板行程信号中较大值进行执行。

具体地，主控ECU总成或冗余ECU总成任一失效时，系统判断出现控制系统故障，通过仪表示警报错；当系统正常时，且冗余ECU总成失效或丢失通讯时，电机驱动控制器接收主控ECU总成的制动力矩请求进行行车制动；当主控ECU总成失效时，电机驱动控制器接收冗余ECU总成的制动力矩请求进行行车制动；当主控ECU总成与EMB总成通讯丢失时，电机驱动控制器接收冗余ECU总成的制动力矩请求进行行车制动。主控ECU或冗余ECU任一失效时，系统判断出现控制系统故障，通过仪表向驾驶员示警报错。当EMB控制系统正常时（冗余ECU失效或丢失通讯），EMB执行器接收主控ECU的制动力矩请求进行行车制动；当EMB主控系统失效时，EMB执行器接收冗余ECU的制动力矩请求进行行车制动；当主控ECU与任一EMB总成通讯丢失时，EMB执行器接收冗余ECU的制动力矩请求进行行车制动。

具体地，系统包括四个EMB总成，当任一EMB总成失效时，系统判断出现EMB总成故障，通过仪表示警报错，当一个EMB总成出现故障时，主控ECU总成或冗余ECU总成不会再向一个EMB总成的对角侧的另一个EMB总成请求制动，以保证制动力平衡，当停车后驻车时，主控ECU总成或冗余ECU总成向另外三个没出现故障的EMB总成请求驻车制动，实现驻车。EMB总成是EMB控制系统的执行器，当任一EMB总成失效时，系统判断出现EMB总成故障，通过仪表向驾驶员示警报错，为保证制动力平衡，当某一EMB总成故障后，主控ECU或冗余ECU不会再向其对角侧的EMB总成请求制动，实现降级的行车制动，在停车后需要驻车时，主控ECU或冗余ECU向另外三个EMB总成请求驻车制动，实现驻车。

具体地，系统包括四个轮速传感器，当一个轮速传感器或相关线路故障时，系统判断一个轮速传感器或相关线路故障，通过仪表示警报错，主控ECU总成和冗余ECU总成基于另外三个没有出现故障的轮速传感器采集的轮速信号计算车速，整车ABS功能降级，但具备行车制动功能。当轮速传感器或相关线路故障时，系统判断轮速传感器或线路故障，通过仪表向驾驶员示警报错，主控ECU和冗余ECU基于另外3路轮速来计算车速，整车ABS功能降级，但具备行车制动功能。

本发明还提供一种汽车，包括电子机械制动EMB控制系统，该系统采用上述的电子机械制动EMB控制系统。