冗余制动系统、车辆及车辆控制方法与流程

本技术涉及车辆控制，具体涉及一种冗余制动系统、车辆及车辆控制方法。

背景技术：

1、目前，主流车辆的制动系统包括一体集成式线控制动（onebox）、电子稳定控制系统（esp，即electronic stability control）和电子机械制动（emp，即electro-mechanicalbrake）。上述制动系统虽通过内部冗余设计提升了常规工况下的可靠性，但在极端场景下面临多重失效风险。

2、当前冗余制动方案主要依赖主制动系统自身的备份机制，例如onebox备用阀组或emb备用电机，此类设计存在同源失效隐患，即特定故障可能同时导致主系统与备份机制失效。如制动系统的控制器发生故障、动力电源意外掉电、液压管路破裂、执行器机械卡滞或通信总线中断时，均会导致主制动功能丧失且冗余机制失效，使得车辆失去制动能力，严重威胁行车安全。

技术实现思路

1、为了解决制动系统内部冗余备份不能满足极端工况下的冗余制动需求的问题，本技术提供了一种冗余制动系统、车辆及车辆控制方法。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种冗余制动系统，包括车轮、至少一个摩擦组件、以及执行机构。一个车轮与至少一个摩擦组件适配形成摩擦副，执行机构被配置为在第一状态和第二状态之间切换摩擦组件和车轮之间的位置关系。在第一状态下，摩擦组件与车轮挤压接触并处于冗余制动工况。在第二状态下，摩擦组件与车轮间隔设置。

3、根据上述技术手段，通过执行机构带动摩擦组件在第一状态和第二状态之间切换位置。在第一状态下，摩擦组件与车轮之间处于挤压接触的状态，以使两者之间产生滑动摩擦力，从而使车辆进入冗余制动工况，以使车辆减速或停车，从而在正常刹车系统失效后保障行车安全。在第二状态下，摩擦组件与车轮之间间隔设置。即当车辆不需要制动时，执行机构将摩擦组件移动至远离车轮的位置，使其与车轮之间存在一定的非接触距离，避免不必要的摩擦和磨损。

4、该冗余制动系统通过设置独立的摩擦组件和执行机构，在主制动系统面临控制器故障、动力电源掉电或液压管路破裂等极端失效风险时，能够提供与主制动系统完全解耦的备用制动路径。该冗余制动系统能够通过执行机构快速响应，直接控制摩擦组件与车轮的接触与分离，并在第一状态下实现紧急的冗余制动，从而提升车辆在紧急情况下的制动安全性和可靠性，降低因主制动失效而导致的事故风险。

5、可选地，由第二状态至第一状态，摩擦组件被配置为靠近并接触车轮的上侧抓地面。

6、根据上述技术手段，由于车轮的外周表面（即抓地面）具有较大的接触面积和较好的摩擦系数，以使摩擦组件和车轮之间具有较大的滑动摩擦力，从而形成较大的制动力。同时，这种接触面的设置方式，便于通过调节车身高度同样实现第一状态和第二状态之间的切换调节，以便于多种冗余制动方式的实现效果。

7、可选地，执行机构包括至少一个第一驱动机构，第一驱动机构与摩擦组件连接，用于带动摩擦组件在第一状态和第二状态之间切换移动。

8、根据上述技术手段，独立配置的驱动结构能够提升冗余制动系统的响应速度和制动可靠性，尤其是在主制动系统失效或紧急情况下，能够迅速激活冗余制动功能，提供及时有效的制动作用，从而极大地增强了车辆的行驶安全性。

9、可选地，第一驱动机构包括第一驱动件以及第一控制件。一个第一驱动件与一个摩擦组件连接。第一控制件与第一驱动件连接，以控制第一驱动件在第一状态和第二状态之间切换调节摩擦组件。

10、根据上述技术手段，第一控制件能够根据制动需求，精确地驱动第一驱动件，以带动摩擦组件在第一状态和第二状态之间快速、自动且可靠地切换。

11、可选地，第一驱动件为液压驱动件，第一控制件为液压泵。

12、根据上述技术手段，以使冗余制动系统能够利用液压系统的高功率密度和精确力控制的优势。

13、可选地，第一驱动件为直线电机，第一控制件为电机驱动模块。

14、根据上述技术手段，直线电机具有响应速度快、定位精度高、无机械磨损和维护成本低等优点。

15、可选地，冗余制动系统包括车身主体，执行机构包括减震组件以及减震驱动组件。减震组件连接于车轮和车身主体之间，用于缓冲调节车身主体的高度。减震驱动组件与减震组件连接，用于主动控制减震组件在第一高度位置和第二高度位置之间调节车身主体的高度。其中，摩擦组件与车身主体连接，车身主体在第一高度位置使摩擦组件处于第一状态。

16、根据上述技术手段，当车辆需要进入制动工况时，减震驱动组件能够主动控制减震组件降低伸出长度，以将车身主体调低至第一高度位置。由于摩擦组件与车身主体连接，车身主体高度的降低会带动摩擦组件靠近并与车轮挤压接触，从而使冗余制动系统切换至第一状态，实现冗余制动。这种方案充分利用了车辆现有的主动悬架系统，将其功能扩展至制动领域。

17、可选地，减震组件包括液压减震器，液压减震器具有相对设置的拉伸腔和压缩腔。减震驱动组件包括供液回路，供液回路包括液压泵。液压泵的两端与拉伸腔、压缩腔相连通，用于调节拉伸腔和压缩腔的内部压力，以切换车身主体的高度。

18、根据上述技术手段，液压泵可以是定量泵或变量泵，通过控制其转速，可以实现对拉伸腔和压缩腔内液压力的准确、快速调节，以调节增加车身主体的高度位置。

19、可选地，在执行机构包括第一驱动机构，第一驱动机构包括第一驱动件以及第一控制件的情况下。第一驱动机构包括供液支路，第一控制件为液压泵，第一驱动件为液压驱动件并经供液支路与液压泵相连通，以通过第一驱动件控制摩擦组件在第一状态和第二状态之间切换调节。

20、根据上述技术手段，通过供液支路的配置，以使液压泵作为同一个动力源，可以根据需要驱动悬架系统的供液回路，以及冗余制动系统的第一驱动机构。

21、可选地，供液回路包括第一切换阀和第二切换阀，液压泵的一端经第一切换阀与压缩腔连通，液压泵的另一端经第二切换阀与拉伸腔连通。第一驱动机构包括第三切换阀，在供液回路中，供液支路的一端连通于第一切换阀和液压泵之间。供液支路的另一端连通第一驱动件，且第三切换阀串联设置于供液回路。

22、根据上述技术手段，通过切换阀的配置，能够对供液回路中液压泵的工作模式进行灵活调整，以使液压泵能够根据需要驱动主动式悬挂系统，或在紧急制动情况下驱动冗余制动系统的第一驱动机构。

23、可选地，减震驱动组件包括缓冲支路，缓冲支路包括第一流量阀、第二流量阀、第一单向阀、第二单向阀以及减震蓄能器。拉伸腔、第二流量阀、第一流量阀和压缩腔依次连通。第一单向阀并联设置于第一流量阀的两端，第一单向阀配置为阻止流体经第一单向阀流向第二流量阀。第二单向阀并联设置于第二流量阀的两端，第二单向阀被配置为阻止流体经第二单向阀流向第一流量阀。在缓冲支路中，减震蓄能器连通于第一流量阀和第二流量阀之间，至少用于两个液压腔之间流体的缓冲调节。

24、根据上述技术手段，缓冲支路的配置用于实现悬架系统的被动缓冲和阻尼功能。

25、可选地，第一驱动机构包括制动蓄能器，在供液支路中，制动蓄能器连通于第三切换阀和第一驱动件之间。

26、根据上述技术手段，制动蓄能器用于在供液支路和第一驱动件之间维持供油平衡效果。

27、可选地，减震组件包括空气弹簧，减震驱动组件包括压缩泵和泄压阀，空气弹簧与压缩泵、泄压阀连通，用于调节空气弹簧的内部气压以切换车身主体的高度。

28、根据上述技术手段，空气弹簧安装于车轮和车身主体之间，并与阻尼减震器、液压减震器或磁流变减震器等缓冲模块适配，能够有效吸收路面冲击，并提供可变的车身高度支撑。

29、可选地，减震组件为直线电机，减震驱动组件为电机驱动模块。

30、根据上述技术手段，当直线电机作为减震组件时，它能够直接在车轮和车身主体之间提供支撑力、阻尼力以及主动的位移控制。直线电机可以集成在悬架系统中，替代传统的弹簧和减震器，实现高度集成化的主动悬架功能。

31、第二方面，本技术实施例提供了一种车辆，包括第一方面中的冗余制动系统。

32、根据上述技术手段，由于该车辆包括了第一方面中的冗余制动系统，使得该车辆具备上述冗余制动系统的所有有益效果，在此不再赘述。

33、第三方面，本技术实施例提供了一种车辆控制方法，用于控制第二方面中的车辆。该车辆控制方法包括：

34、判断车辆是否处于紧急制动状态，紧急制动状态至少包括车辆制动系统故障。

35、若车辆处于紧急制动状态，控制冗余制动系统切换至第一状态。

36、若车辆未处于紧急制动状态，控制冗余制动系统保持第二状态。

37、根据上述技术手段，由于该车辆控制方法包括了第二方面中的车辆，使得该车辆控制方法具备上述车辆的所有有益效果，在此不再赘述。

38、可选地，车辆包括连接于车身主体和车轮之间的主动式悬架系统，摩擦组件与车身主体相连，车辆控制方法包括：

39、在车辆处于紧急制动状态的情况下，控制主动悬架系统降低车身主体的高度，以使冗余制动系统切换至第一状态。

40、根据上述技术手段，由于摩擦组件与车身主体紧密连接，车身主体的下沉也可以带动摩擦组件快速、有力地与车轮的抓地面接触，从而确保冗余制动系统能够迅速且可靠地从间隔设置的第二状态切换至挤压接触的第一状态。此外，降低车身主体高度还有助于在紧急制动过程中降低车辆重心，从而增强车辆的行驶稳定性，有效抑制制动点头现象，为驾驶员提供更安全的紧急制动体验。

41、本技术的有益效果：

42、通过在车辆中配置冗余制动系统，以使额外配置独立的摩擦组件和执行机构，在主制动系统面临控制器故障、动力电源掉电或液压管路破裂等极端失效风险时，能够提供与主制动系统完全解耦的备用制动路径。该冗余制动系统能够通过执行机构快速响应，直接控制摩擦组件与车轮的接触与分离，并在第一状态下实现紧急的冗余制动，从而提升车辆在紧急情况下的制动安全性和可靠性，降低因主制动失效而导致的事故风险。