[发明专利]一种双绕组电机电子机械制动系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种双绕组电机电子机械制动系统及其控制方法，系统包括：踏板模块、制动模块、驱动模块、供电模块和控制模块；本发明利用双绕组电机替代原有EMB驱动电机，利用双绕组电机的自身的绕组容错特性，提供制动系统的驱动层容错。此外，为了保证双绕组电机在冗余控制时不被供电系统约束，将原有蓄电池供电系统改为蓄电池与超级电容的混合储能系统供电，提供制动系统的供电层容错。

技术领域

本发明属于车辆机械制动技术领域，具体指代一种双绕组电机电子机械制动系统及其控制方法。

背景技术

近年来随着智能驾驶的发展，智能驾驶对底盘系统提出了线控化需求，促使传统车辆的底盘系统也迎来了技术革新。其中制动系统作为汽车底盘至关重要的一环，是保障驾乘人员安全的基础设施。目前线控制动系统主要可分为两类，即电子液压制动系统(EHB)和电子机械制动系统(EMB)。EMB相比EHB依然采用了液压系统提供动力，其制动过程仍然离不开传统的液压部件，因此其结构还不够简单，而EMB则完全抛弃了液压部件及管道消除了液压油泄露的风险，结构更简单，维护安装更加方便，同时由于没有了带有腐蚀性的液压液体，更加环保。同时EMB还具有更快的响应速度、更加集成的系统结构、满足车辆发展轻量化需求以及更简单的控制等优点。由于EMB系统具有其他制动系统无法比拟的优点，使得其成为了未来制动系统发展的必然方向。

但是，由于EMB系统提供的制动力难以满足大型和工业车辆的需求以及其不具有备份功能的缺点使得目前EMB还难以在应用在实车上，严重制约了汽车智能化发展的脚步。目前，对于这个问题目前有一定的解决方法，如中国发明专利申请号为CN202010257647.8中公开的一种具有液压备份制动的线控制制动系统，在电子机械制动的基础上加设一套液压备份制动系统；中国发明专利申请号为CN202010483837.1中公开的一种具有备份制动系统的线控制动系统及其控制方法，在电子机械制动中增设一套备份制动系统，还有些研究增设了备份的控制系统进行了软件层面的冗余。其中在原有系统上增设一套备份制动系统，虽然能够解决EMB没有备份制动的问题，但是其不仅增加了机械结构，还需要对原有系统进行很大的改进，存在成本过高的问题。同时，由于EMB供电过于依赖于车辆蓄电池组，仅从驱动层面上加设冗余系统并不能完全保证制动系统的可靠性，目前有研究在原有单蓄电池组的基础上加设了另外一套蓄电池供电系统，但是这种设计会导致整车质量上升不利于整车经济型和轻量化，同时也会增加成本。而增设控制器只能保证软件层面的冗余，如果硬件故障则仍然无法保证车辆安全。

双绕组电机是一种具有独立的两套绕组，两套绕组分别由控制器中两个逆变模块供电，并由两个独立的控制芯片控制，可以实现安全冗余的电动机。两套绕组根据工况特点可进行同时工作或单独工作，具有电机输出扭矩大，重量轻，转矩脉动小等优点。因此，双绕组电机可以用于实现各种系统的备份功能，如中国发明专利申请号为CN201911264605.0中公开的一种双源双绕组电机线控转向系统及其容错控制方法。可见双绕组电机在智能汽车的底盘上具有广阔的应用前景。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双绕组电机电子机械制动系统及其控制方法，以解决现有技术中存在的EMB系统软件冗余不能保证硬件故障时的安全；难以适用于重型及工业车辆；供电冗余质量大、不利于车辆轻量化以及冗余制动系统结构复杂、成本较高、不利于装车等问题；本发明利用双绕组电机替代原有EMB驱动电机，利用双绕组电机的自身的绕组容错特性，提供制动系统的驱动层容错。此外，为了保证双绕组电机在冗余控制时不被供电系统约束，将原有蓄电池供电系统改为蓄电池与超级电容的混合储能系统供电，提供制动系统的供电层容错。最后对双绕组电机的独立绕组进行单独控制，提供软件层的容错，进一步提高系统的容错能力。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种双绕组电机电子机械制动系统，包括：踏板模块、制动模块、驱动模块、供电模块和控制模块；

踏板模块包括：制动踏板、踏板支架、踏板转轴、连杆、推杆和踏板感觉模拟器；