CN117901831A - 一种制动系统及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种制动系统及其设计方法。包括双控EPB系统；双控EPB系统包括第一EPB、第二EPB、第三EPB和第四EPB；第一EPB、第二EPB分别安装在车辆的左前轮和右前轮上；第三EPB和第四EPB分别安装在车辆的左后轮和右后轮上；第一EPB上设置有A1执行器；第四EPB上设置有A2执行器；第二EPB上设置有B1执行器；第三EPB上设置有B2执行器；A1执行器和A2执行器由M1控制器控制；B1执行器和B2执行器由M2控制器控制；本发明设计双控EPB冗余制动方案,从功能定义出发，根据功能失效模式进行危害分析与风险评估,导出功能安全目标，最后转化为可执行层面的功能安全机制及措施，同时提升开发经济性、整车安全性，并解决了制动安全及法规合规问题，降低企业成本。

Description

一种制动系统及其设计方法

技术领域

本发明属于制动技术领域，具体的说是一种制动系统及其设计方法。

背景技术

随着汽车技术的不断发展，电子化、智能化的汽车制动系统已经成为了汽车行业的发展趋势。其中，电子驻车制动系统取代手刹作为一种新型的标配汽车制动系统，具备使用方便、制动能力强等优点，在现代汽车中得到了广泛应用。在实际行车过程中，车辆制动系统的安全性问题成为了社会关注的焦点。为了保证制动系统的可依靠性和安全性，需要进行功能安全开发及测试验证，保证整车制动安全性。但是仅针对行车制动系统的功能安全开发方案还存在一些不足，如经济性差、方案复杂、成本高等问题。

因此，为保证乘用车的行车制动安全，对制动系统进行冗余功能安全开发，能有效保障乘客和其他交通参与者的生命财产安全，节省企业开发成本，意义重大。

发明内容

本发明提供了一种制动系统及其设计方法，设计双控EPB冗余制动方案,从功能定义出发，根据所述功能失效模式进行危害分析与风险评估,导出功能安全目标，最后转化为可执行层面的功能安全机制及措施，同时提升开发经济性、整车安全性，并解决了制动安全及法规合规问题，降低企业成本。

本发明技术方案结合附图说明如下：

一种制动系统，包括双控EPB系统；所述双控EPB系统包括第一EPB、第二EPB、第三EPB和第四EPB；所述第一EPB、第二EPB分别安装在车辆的左前轮和右前轮上；所述第三EPB和第四EPB分别安装在车辆的左后轮和右后轮上；所述第一EPB上设置有A1执行器；所述第四EPB上设置有A2执行器；所述第二EPB上设置有B1执行器；所述第三EPB上设置有B2执行器；所述A1执行器和A2执行器由M1控制器控制；所述B1执行器和B2执行器由M2控制器控制；在行车制动失效时，由A1执行器和A2执行器进行行车制动；在行车制动失效并且A1执行器和A2执行器也失效时，由B1执行器和B2执行器进行行车制动；所述M1控制器和M2控制器安装在底盘；所述A1执行器、A2执行器、B1执行器和B2执行器分别与S1传感器、S2传感器、S3传感器和S4传感器连接。

进一步的，所述第一EPB和第四EPB构成了SY1驻车制动系统；所述第二EPB和第三EPB构成了SY2驻车制动系统。

进一步的，一种制动系统的设计方法，包括以下步骤：

步骤一、对双控EPB系统及行车制动系统进行整车功能分析，确定功能列表，同时确定车辆的主要运行场景，并分析不同场景下的失效形式和导致的最严苛整车危害事件；

步骤二、基于严重度S、暴露率E和可控性C等级，对危害事件进行危害分析和风险评估，然后以此为基础制定功能安全目标；

步骤三、通过对系统的安全分析导出功能安全要求；

步骤四、对设计的制动系统的安全性进行测试。

进一步的，所述步骤一，双控EPB系统及行车制动系统的功能列表具体如下：

当制动系统功能正常时，行车制动系统负责行车制动功能，SY1驻车制动系统负责驻车制动功能，SY2驻车制动系统处于休眠待唤醒状态不进行工作；

当行车制动系统发生失效时，有行车制动系统控制器向SY1驻车制动系统发送失效信号，此时行车制动系统停止工作，刹车踏板信号将会转发至SY1驻车制动系统，通过算法辅助，实现点刹制动，保证能够达到驾驶员预期制动效果，同时向驾驶员发送报警提示，此时SY2驻车制动系统保持休眠待唤醒状态；

当SY1驻车制动系统发生失效时，则向SY2驻车制动系统发送失效信号，唤醒SY2驻车制动系统，驻车制动系统停止工作，一切功能转由SY2驻车制动系统执行，包括冗余行车制动功能，同时向驾驶员发送报警提示。

进一步的，所述步骤一，确定车辆的主要运行场景，并分析不同场景下的失效形式和导致的最严苛整车危害事件的具体方法如下：

高附路面，当制动系统发生功能失效时，对系统进行危害分析，具体如下：

对于严重度S，车辆在干燥路面高速公路时，以100km/h速度行驶，发生失效后与前车发生追尾事故，由于车辆减速度高，因此会产生严重的伤害即高速碰撞，超过10％的可能性为AIS5～6及伤残，故严重度S定为S3即严重度第三等级；

对于暴露率E，认为行驶在高速公路情况下的时间大于10％，并发生在每次驾驶中，故暴露率等级为E4即暴露率第四等级；

对于可控性C，对于非预期纵向运动，驾驶员难以控制即少于90％的驾驶员通常能够避免危害，可控性等级为C3即可控性第三等级；

对于其他失效形式导致的危害事件进行分析，最终确定制动系统失效的最高功能安全汽车安全完整性等级为ASIL D为功能安全完整性等级最高。

进一步的，所述步骤二，功能安全目标具体如下：

车辆非预期的减速应满足ISO/DIS6597的安全度量，不小于5.8m/s²；

车辆非预期的减速能力下降应满足非预期减速能力下降的安全度量；

车辆非预期的纵向运动位移应满足非预期的纵向运动的安全度量；

车辆非预期的侧向运动应满足非预期侧向运动的安全度量。

进一步的，所述步骤三，通过对系统的安全分析导出功能安全要求具体如下：

实施自检机制，各子系统周期进行自检，检查系统工作状态、信号传输是否有延迟，并进行交互确认互相状态；

信号传输保护机制，信号传输实行E2E、CRC保护校验，保证信号传输准确性，避免信息错误；

失效报警机制，当系统中发生故障时，立即向驾驶员发送声音及影像报警提示。

进一步的，所述步骤四，对设计的制动系统的安全性进行测试具体如下：

进行功能安全测试，依据功能安全目标及要求导出测试用例，进行针对性测试，包括虚拟仿真测试、实车故障注入测试，确认每一个安全目标得到实现；

进行极限测试，包括长期测试、背靠背测试、鲁棒性测试，确保制动系统在极限条件下也能保持功能安全合格的制动性能。

本发明的有益效果为：

本发明引入双控EPB冗余制动方案，从功能定义出发，根据所述功能失效模式进行危害分析与风险评估，导出功能安全目标，最后转化为可执行层面的功能安全机制及措施，同时提升开发经济性、整车安全性，并解决了制动安全及法规合规问题，降低企业成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的设计流程图；

图2为双控EPB系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一

参阅图2，本实施提供了一种制动系统，包括双控EPB系统；所述双控EPB系统包括第一EPB、第二EPB、第三EPB和第四EPB。

所述第一EPB、第二EPB分别安装在车辆的左前轮和右前轮上；所述第三EPB和第四EPB分别安装在车辆的左后轮和右后轮上；所述第一EPB上设置有A1执行器；所述第四EPB上设置有A2执行器；所述第二EPB上设置有B1执行器；所述第三EPB上设置有B2执行器；所述A1执行器和A2执行器由M1控制器控制；所述B1执行器和B2执行器由M2控制器控制；在行车制动失效时，由A1执行器和A2执行器进行行车制动；在行车制动失效并且A1执行器和A2执行器也失效时，由B1执行器和B2执行器进行行车制动；所述M1控制器和M2控制器安装在底盘；所述A1执行器、A2执行器、B1执行器和B2执行器分别与S1传感器、S2传感器、S3传感器和S4传感器连接。

其中，S1传感器、S2传感器、S3传感器和S4传感器，用于检测驻车制动系统状态和位置信息，并向控制器发送相关信息信号。

M1控制器和M2控制器，用于接收制动系统信号，控制执行器进行夹紧和释放。

A1执行器、A2执行器、A3执行器和A4执行器，用于接收控制器信号，进行制动器的释放和夹紧。

另外，所述第一EPB和第四EPB构成了SY1驻车制动系统；所述第二EPB和第三EPB构成了SY2驻车制动系统。

当制动系统功能正常时，行车制动系统负责行车制动功能，SY1驻车制动系统负责驻车制动功能，SY2驻车制动系统处于休眠待唤醒状态不进行工作。当行车制动系统发生失效时，有行车制动系统控制器向SY1驻车制动系统发送失效信号，此时行车制动系统停止工作，刹车踏板信号将会转发至SY1驻车制动系统，通过现有的算法辅助，实现点刹制动，保证能够达到驾驶员预期制动效果，同时向驾驶员发送报警提示，此时SY2驻车制动系统保持休眠待唤醒状态。另一种情况，当SY1驻车制动系统发生失效时，则向SY2驻车制动系统发送失效信号，唤醒SY2驻车制动系统，驻车制动系统停止工作，一切功能转由SY2驻车制动系统执行，包括冗余行车制动功能，同时向驾驶员发送报警提示。

M1控制器和M2控制器独立备份，在行车制动失效时由A1执行器/A2执行器进行行车制动，当A1执行器/A2执行器侧也失效时则由B1执行器/B2执行器进行行车制动，能够能进一步保证车辆制动功能安全。

实施例二

参阅图1，本实施例提供了一种制动系统的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、对双控EPB系统及行车制动系统进行整车功能分析，确定功能列表，同时确定车辆的主要运行场景，并分析不同场景下的失效形式和导致的最严苛整车危害事件；

双控EPB系统及行车制动系统的功能具体如下：

当制动系统功能正常时，行车制动系统负责行车制动功能，SY1驻车制动系统负责驻车制动功能，SY2驻车制动系统处于休眠待唤醒状态不进行工作；

当行车制动系统发生失效时，有行车制动系统控制器向SY1驻车制动系统发送失效信号，此时行车制动系统停止工作，刹车踏板信号将会转发至SY1驻车制动系统，通过算法辅助，实现点刹制动，保证能够达到驾驶员预期制动效果，同时向驾驶员发送报警提示，此时SY2驻车制动系统保持休眠待唤醒状态；

当SY1驻车制动系统发生失效时，则向SY2驻车制动系统发送失效信号，唤醒SY2驻车制动系统，驻车制动系统停止工作，一切功能转由SY2驻车制动系统执行，包括冗余行车制动功能，同时向驾驶员发送报警提示。

确定车辆的主要运行场景，并分析不同场景下的失效形式和导致的最严苛整车危害事件的具体方法如下：

高附路面，当制动系统发生功能失效时，对系统进行危害分析：

对于严重度S，车辆在干燥路面高速公路时，以100km/h速度行驶，发生失效后与前车发生追尾事故，由于车辆减速度高，因此会产生严重的伤害即高速碰撞，超过10％的可能性为AIS5～6及伤残，故严重度S定为S3即严重度第三等级；

对于暴露率E，认为行驶在高速公路情况下的时间大于10％，并发生在每次驾驶中，故暴露率等级为E4即暴露率第四等级；

对于可控性C，对于非预期纵向运动，驾驶员难以控制即少于90％的驾驶员通常能够避免危害，可控性等级为C3即可控性第三等级；

对于其他失效形式导致的危害事件进行分析，最终确定制动系统失效的最高功能安全汽车安全完整性等级为ASIL D为功能安全完整性等级最高。

步骤二、基于严重度S、暴露率E和可控性C等级，对危害事件进行危害分析和风险评估，然后以此为基础制定功能安全目标；

功能安全目标具体如下：

车辆非预期的减速应满足ISO/DIS6597的安全度量，不小于5.8m/s²；

车辆非预期的减速能力下降应满足非预期减速能力下降的安全度量；

车辆非预期的纵向运动位移应满足非预期的纵向运动的安全度量；

车辆非预期的侧向运动应满足非预期侧向运动的安全度量。

步骤三、通过对系统的安全分析导出功能安全要求。

通过对系统的安全分析导出功能安全要求具体如下：

实施自检机制，各子系统周期进行自检，检查系统工作状态、信号传输是否有延迟，并进行交互确认互相状态；

信号传输保护机制，信号传输实行E2E、CRC保护校验，保证信号传输准确性，避免信息错误；其中，E2E:END TO END,端对端通信，CRC:Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验。

失效报警机制，当系统中发生故障时，立即向驾驶员发送声音及影像报警提示。

步骤四、对设计的制动系统的安全性进行测试。

对设计的制动系统的安全性进行测试具体如下：

进行功能安全测试，依据功能安全目标及要求导出测试用例，进行针对性测试，包括虚拟仿真测试、实车故障注入测试，确认每一个安全目标得到实现；

进行极限测试，包括长期测试、背靠背测试、鲁棒性测试，确保制动系统在极限条件下也能保持功能安全合格的制动性能。

综上，本发明引入双控EPB冗余制动方案,从功能定义出发，根据所述功能失效模式进行危害分析与风险评估,导出功能安全目标，最后转化为可执行层面的功能安全机制及措施，同时提升开发经济性、整车安全性，并解决了制动安全及法规合规问题，降低企业成本。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施模式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种制动系统，其特征在于，包括双控EPB系统；所述双控EPB系统包括第一EPB、第二EPB、第三EPB和第四EPB；所述第一EPB、第二EPB分别安装在车辆的左前轮和右前轮上；所述第三EPB和第四EPB分别安装在车辆的左后轮和右后轮上；所述第一EPB上设置有A1执行器；所述第四EPB上设置有A2执行器；所述第二EPB上设置有B1执行器；所述第三EPB上设置有B2执行器；所述A1执行器和A2执行器由M1控制器控制；所述B1执行器和B2执行器由M2控制器控制；在行车制动失效时，由A1执行器和A2执行器进行行车制动；在行车制动失效并且A1执行器和A2执行器也失效时，由B1执行器和B2执行器进行行车制动；所述M1控制器和M2控制器安装在底盘；所述A1执行器、A2执行器、B1执行器和B2执行器分别与S1传感器、S2传感器、S3传感器和S4传感器连接。

2.根据权利要求1所述的一种制动系统，其特征在于，所述第一EPB和第四EPB构成了SY1驻车制动系统；所述第二EPB和第三EPB构成了SY2驻车制动系统。

3.一种制动系统的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、对双控EPB系统及行车制动系统进行整车功能分析，确定功能列表，同时确定车辆的主要运行场景，并分析不同场景下的失效形式和导致的最严苛整车危害事件；

步骤二、基于严重度S、暴露率E和可控性C等级，对危害事件进行危害分析和风险评估，然后以此为基础制定功能安全目标；

步骤三、通过对系统的安全分析导出功能安全要求。

步骤四、对设计的制动系统的安全性进行测试。

4.根据权利要求3所述的一种制动系统的设计方法，其特征在于，所述步骤一，双控EPB系统及行车制动系统的功能列表具体如下：

当制动系统功能正常时，行车制动系统负责行车制动功能，SY1驻车制动系统负责驻车制动功能，SY2驻车制动系统处于休眠待唤醒状态不进行工作；

当行车制动系统发生失效时，有行车制动系统控制器向SY1驻车制动系统发送失效信号，此时行车制动系统停止工作，刹车踏板信号将会转发至SY1驻车制动系统，通过算法辅助，实现点刹制动，保证能够达到驾驶员预期制动效果，同时向驾驶员发送报警提示，此时SY2驻车制动系统保持休眠待唤醒状态；

当SY1驻车制动系统发生失效时，则向SY2驻车制动系统发送失效信号，唤醒SY2驻车制动系统，驻车制动系统停止工作，一切功能转由SY2驻车制动系统执行，包括冗余行车制动功能，同时向驾驶员发送报警提示。

5.根据权利要求3所述的一种制动系统的设计方法，其特征在于，所述步骤一，确定车辆的主要运行场景，并分析不同场景下的失效形式和导致的最严苛整车危害事件的具体方法如下：

高附路面，当制动系统发生功能失效时，对系统进行危害分析，具体如下：

对于严重度S，车辆在干燥路面高速公路时，以100km/h速度行驶，发生失效后与前车发生追尾事故，由于车辆减速度高，因此会产生严重的伤害即高速碰撞，超过10％的可能性为AIS5～6及伤残，故严重度S定为S3即严重度第三等级；

对于暴露率E，认为行驶在高速公路情况下的时间大于10％，并发生在每次驾驶中，故暴露率等级为E4即暴露率第四等级；

对于可控性C，对于非预期纵向运动，驾驶员难以控制即少于90％的驾驶员通常能够避免危害，可控性等级为C3即可控性第三等级；

对于其他失效形式导致的危害事件进行分析，最终确定制动系统失效的最高功能安全汽车安全完整性等级为ASIL D为功能安全完整性等级最高。

6.根据权利要求3所述的一种制动系统的设计方法，其特征在于，所述步骤二，功能安全目标具体如下：

车辆非预期的减速应满足ISO/DIS6597的安全度量，不小于5.8m/s²；

车辆非预期的减速能力下降应满足非预期减速能力下降的安全度量；

车辆非预期的纵向运动位移应满足非预期的纵向运动的安全度量；

车辆非预期的侧向运动应满足非预期侧向运动的安全度量。

7.根据权利要求3所述的一种制动系统的设计方法，其特征在于，所述步骤三，通过对系统的安全分析导出功能安全要求具体如下：

实施自检机制，各子系统周期进行自检，检查系统工作状态、信号传输是否有延迟，并进行交互确认互相状态；

信号传输保护机制，信号传输实行E2E、CRC保护校验，保证信号传输准确性，避免信息错误；

失效报警机制，当系统中发生故障时，立即向驾驶员发送声音及影像报警提示。

8.根据权利要求3所述的一种制动系统的设计方法，其特征在于，所述步骤四，对设计的制动系统的安全性进行测试具体如下：

进行功能安全测试，依据功能安全目标及要求导出测试用例，进行针对性测试，包括虚拟仿真测试、实车故障注入测试，确认每一个安全目标得到实现；

进行极限测试，包括长期测试、背靠背测试、鲁棒性测试，确保制动系统在极限条件下也能保持功能安全合格的制动性能。