1.本发明涉及集卡的自动驾驶领域，尤其涉及一种自动驾驶商用车的冗余制动系统和精准停车方法。
背景技术：2.在港口内使用的自动驾驶集卡主要是使用已有的具备线控底盘的牵引车进行加装自动驾驶系统，使用的是普通有驾驶员驾驶的牵引车用的制动系统ebs(电子制动控制系统)，目前市面上卡车装的ebs主要是用wacbo的ebs，这种ebs并非是为自动驾驶而设计的，所以，在自动驾驶系统对线控底盘进行控制时，ebs存在2个方面的问题：1、ebs在车辆行驶的时候会突然报故障，不执行刹车指令，这样会导致自动驾驶系统无法刹车；2、在港口特殊的作业环境中，需要精准制动停车，但是ebs在执行自动驾驶系统下发的制动刹车指令时，会有较长的延时，而且延时时间不是确定的，导致无法精准制动停车。
3.图1为目前大部分自动驾驶集卡所用的线控制动系统框图，自动驾驶系统下发制动指令给到ebs中央控制器，esb中央控制器根据收到的刹车指令值，控制前桥模块和后桥模块打开相应的开度，让储气筒的气压传递到前后制动气室，从而达到制动的目的。
4.如果使用这一套ebs系统，就会存在如下问题，当自动驾驶车辆在前进时，如果自动驾驶系统下发制动指令到ebs中央控制器，ebs中央控制器此时出现故障，无法进行刹车，这时车辆就会失控；2、当自动驾驶车辆在港口作业时，在岸桥下需要进行精准对位时，自动驾驶系统下发刹车值给ebs控制器，这时，ebs执行刹车动作会有一个相对较长的延时，并且每次延时的时间都不一样，这样，刹车距离就无法进行准确控制，自动驾驶车辆就无法进行精准对位。
技术实现要素：5.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种自动驾驶商用车的冗余制动系统，以实现：1、在自动驾驶行车过程中，在现有的ebs系统不执行制动刹车指令时或者失效时，该冗余制动系统可以及时响应自动驾驶系统下发的刹车指令进行制动刹车，避免事故发生；2、在港口内运行，在自动驾驶集卡需要进行精准对位停车时，使用该冗余制动系统进行制动刹车，及时响应，达到在作业时需要的精准对位停车的要求。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种自动驾驶商用车的冗余制动系统，包括自动驾驶系统、ebs中央控制器、ebs前桥模块、ebs后桥模块、前左abs阀、前右abs阀、前左制动气室、前右制动气室、前储气筒、后左制动气室、后右制动气室和后储气筒；还包括：冗余前桥制动单元和冗余后桥制动单元，
7.所述冗余前桥制动单元，包括前比例继动阀、第一双通单向阀和第二双通单向阀，所述前比例继动阀的控制线直接连接到所述自动驾驶系统，所述前比例继动阀包括一个进气口和两个出气口，其进气口连通到所述前储气筒，其两出气口分别连通到所述第一双通单向阀和所述第二双通单向阀，所述第一双通单向阀和所述第二双通单向阀分别设置在所
述前右abs阀到所述前右制动气室，及所述前左abs阀到所述前左制动气室的气路中，所述第一双通单向阀和所述第二双通单向阀的出气口分别朝向所述前右制动气室和所述前左制动气室；在启动冗余制动时所述自动驾驶系统控制所述前比例继动阀的开度，并将所述前储气筒的气压通过所述前右abs阀传递到所述前右制动气室，及通过所述前左abs阀传递到所述前左制动气室，从而达到前轮制动的目的；
8.所述冗余后桥制动单元，包括后比例继动阀、第三双通单向阀和第四双通单向阀，所述后比例继动阀的控制线直接连接到所述自动驾驶系统，所述后比例继动阀包括一个进气口和两个出气口，其进气口连通到所述后储气筒，其两出气口分别连通到第三双通单向阀和第四双通单向阀，所述第三双通单向阀和所述第四双通单向阀分别串接在所述ebs后桥模块到所述后右制动气室，及所述ebs后桥模块到所述后左制动气室的气路中，所述第三双通单向阀和所述第四双通单向阀的出气口分别朝向所述后右制动气室和所述后左制动气室；在启动冗余制动时所述自动驾驶系统控制所述后比例继动阀的开度，并将所述后储气筒的气压通过所述第三双通单向阀传递到所述后右制动气室，及通过所述第四双通单向阀传递到所述后左制动气室，从而达到后轮制动的目的。
9.进一步的，所述前比例继动阀、所述前比例继动阀的控制线均为两根，各阀门的两根控制线分别连接所述自动驾驶系统内部的一组高边开关和低边开关，所述高边开关和低边开关采用pwm波控制。
10.进一步的，所述冗余制动系统还包括挂车储气筒、挂车控制阀、挂车制动系统和冗余挂车制动单元，所述冗余挂车制动单元，包括挂车比例阀和第五双通单向阀，所述挂车比例阀的控制线直接连接到所述自动驾驶系统，所述挂车比例阀包括一个进气口和一个出气口，其进气口连通到所述挂车储气筒，其出气口连通到所述第五双通单向阀，所述第五双通单向阀串接在所述挂车控制阀到所述挂车制动系统之间的气路中，所述第五双通单向阀的出气口朝向所述挂车制动系统；在启动冗余制动时，所述自动驾驶系统控制所述挂车比例阀的开度，并将所述挂车储气筒的气压通过所述第五双通单向阀传递到挂车制动系统，从而达到挂车制动的目的。
11.进一步的，所述挂车比例阀的控制线为两根，两根控制线分别连接所述自动驾驶系统内部的一组高边开关和低边开关，所述高边开关和低边开关采用pwm波控制。
12.进一步的，所述pwm波的频率为300hz到1khz，通过不同的pwm波的占空比以控制不同的刹车力度。
13.本发明还提供了一种低速自动驾驶商用车的精准停车方法，包括以下步骤：
14.获取当前车速和对位距离，所述对位距离为车辆与停车定位点之间的距离；
15.比较对位距离和第一设定阈值；当对位距离小于第一设定阈值时，比较当前车速和第二设定阈值；
16.如果当前车速低于第二设定阈值时，自动驾驶系统直接控制冗余制动系统中的冗余制动组件进行制动控制：
17.根据车辆在冗余制动系统在固定的响应时间内行驶的距离，和冗余制动的制动距离，计算从下发刹车指令到停车的准确距离；
18.比较对位距离和制动的准确距离，当对位距离达到或小于制动的准确距离时，下发刹车指令，以达到精准停车；
19.其中，冗余制动系统为如上任一项所述的冗余制动系统。
20.进一步的，所述第二设定阈值的取值范围为0到20km/h。
21.本发明的有益效果：
22.本发明的冗余制动系统适用于大部分的使用气路制动系统的低速无人驾驶商用车，通过增加由自动驾驶系统直连控制的控制阀等冗余制动控制组件，不仅能提供冗余制动控制，还能提供低速运行时的精准停车控制。
附图说明
23.图1是现有技术的自动驾驶集卡的无冗余控制的ebs系统的系统框图；
24.图2是本发明的自动驾驶集卡的冗余制动系统的系统框图；
25.图3是双通单向阀的功能框图；
26.图4是比例控制阀的功能框图。
具体实施方式
27.为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。
28.现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
29.如图2所示，本发明给出一种自动驾驶集卡的冗余制动系统，包括自动驾驶系统10、ebs中央控制器20、前桥制动单元30、后桥制动单元40、挂车刹车单元50、冗余前桥制动单元30b、冗余后桥制动单元40b和冗余挂车制动单元50b。
30.其中，前桥制动单元30包括：ebs前桥模块31、前储气筒34、前左abs阀32b、前右abs阀32a、前左制动气室33b和前右制动气室33a。
31.冗余前桥制动单元30b，包括：前比例继动阀35、第一双通单向阀36a和第二双通单向阀36b，前比例继动阀35的控制线354直接连接到自动驾驶系统10，所述前比例继动阀35包括一个进气口351和两个出气口352、353，其进气口351连接到前桥制动单元30的前储气筒34，其两出气口352、353分别连接到第一双通单向阀36a和第二双通单向阀36b。第一双通单向阀36a和第二双通单向阀36b分别设置在前右abs阀32a到前右制动气室33a，及前左abs阀32b到前左制动气室33b的气路中，第一双通单向阀36a和第二双通单向阀36b的出气口分别朝向前右制动气室33a和前左制动气室33b。
32.在常规制动时，esb中央控制器20根据收到的刹车指令值，控制ebs前桥模块31打开相应的开度，让前储气筒34的气压通过第一双通单向阀36a、前右abs阀32a传递到前右制动气室33a，及通过第二双通单向阀36b、前左abs阀32b传递到前左制动气室33b，从而达到前轮制动的目的。在启动冗余制动时自动驾驶系统10控制前比例继动阀35的开度，并将前储气筒34的气压通过第一双通单向阀36a传递到前右制动气室33a，及通过第二双通单向阀36b传递到前左制动气室33b，从而达到前轮制动的目的。
33.后桥制动单元40包括：ebs后桥模块41、后储气筒42、后左制动气室43b和后右制动气室43a。ebs后桥模块41连接到ebs中央控制器20。
34.冗余后桥制动单元40b，包括：后比例继动阀44、第三双通单向阀45a和第四双通单
向阀45b，后比例继动阀44的控制线444直接连接到自动驾驶系统10，后比例继动阀44包括一个进气口441和两个出气口442、443，其进气口441连接到后桥制动单元40的后储气筒42，其两出气口442、443分别连接到第三双通单向阀45a和第四双通单向阀45b，第三双通单向阀45a和第四双通单向阀45b分别串接在ebs后桥模块41到后右制动气室33a，及ebs后桥模块41到后左制动气室33b的气路中，第三双通单向阀45a和第四双通单向阀45b的出气口分别朝向后右制动气室33a和后左制动气室33b。
35.在常规制动时，esb中央控制器20根据收到的刹车指令值，控制ebs后桥模块41打开相应的开度，让后储气筒42的气压通过第三双通单向阀45a传递到后左制动气室43b，及经第四双通单向阀45b传递到后右制动气室43a，从而达到后轮制动的目的。在启动冗余制动时自动驾驶系统10控制后比例继动阀44的开度，并将后储气筒42的气压通过第三双通单向阀45a传递到后右制动气室33a，及通过第四双通单向阀45b传递到后左制动气室33b，从而达到前轮制动的目的。
36.挂车刹车单元50包括：挂车制动系统51、挂车控制阀52和挂车储气筒53。
37.冗余挂车制动单元50b，包括：挂车比例阀54和第五双通单向阀55，挂车比例阀54的控制线543直接连接到自动驾驶系统10，挂车比例阀54包括一个进气口541和一个出气口542，其进气口541连通到挂车刹车单元50的挂车储气筒53，其出气口542连通到第五双通单向阀55。第五双通单向阀55串接在挂车控制阀52到挂车制动系统51之间的气路中，第五双通单向阀55的出气口朝向挂车制动系统51。
38.在常规制动时，esb中央控制器20根据收到的刹车指令值，控制挂车控制阀52打开相应的开度，让挂车储气筒53的气压通过第五双通单向阀55传递到挂车制动系统51，从而达到挂车制动的目的。在启动冗余制动时自动驾驶系统10控制挂车比例阀54的开度，并将挂车储气筒53的气压通过第五双通单向阀55传递到挂车制动系统51，从而达到挂车制动的目的。
39.双通单向阀的结构如图3所示，包括进气口11、12和出气口2。双通单向阀实现单侧进气单侧出气，当进气口11单侧进气，则会阻塞进气口12，然后从出气口2出气。
40.前比例继动阀35、后比例继动阀44、挂车比例阀54均为比例控制阀。比例控制阀的功能框图如图4所示，包括进气口p1、出气口p2、排气口p3、控制口p4和电控制信号接口p6。其气路控制为：从进气口p1进气，并在调节后从出气口p2出气。
41.具体的，前比例继动阀35、后比例继动阀44和挂车比例阀54的控制线均为2个控制线，每个比例阀的控制线分别连接自动驾驶系统10内部的一组高边开关和低边开关，采用pwm波控制。在示例中，pwm波的频率为500hz。本领域根据控制精度要求，pwm波频率的取值以300hz到1khz区间为宜。在操作中，通过设置不同的pwm波的占空比可以控制不同的刹车力度。
42.实施例1
43.由于港口车的行驶速度不超过20km/h，所以冗余制动系统不需要增加abs系统。
44.在自动驾驶集卡行驶过程中，如果ebs中央控制器20报故障而无法发出刹车指令时，自动驾驶系统10收到ebs的故障报文，就会启用冗余前桥制动单元30b、冗余后桥制动单元40b和冗余挂车制动单元50b，通过用不同pwm值来控制前比例继动阀35、后比例继动阀44及挂车比例阀54的开度，从而实现不同的刹车值，对自动驾驶集卡进行停车，避免事故的发
生。
45.实施例2
46.当自动驾驶集卡在港口运行，需要到场桥或者岸桥下进行对位时，自动驾驶系统10就不采用ebs中央控制器20进行制动，而会启用这套冗余制动组件进行制动，自动驾驶系统10就通过直连的控制线直接控制前比例继动阀35、后比例继动阀44、挂车比例阀54进行制动，从自动驾驶系统10发指令到各比例阀执行刹车动作时，时间是固定的，而且比通过ebs中央控制器20执行刹车指令的响应时间要短，这样，当自动驾驶集卡在岸桥或者场桥底下需要进行对位时，就可以算出车辆在冗余制动系统在固定的响应时间内行驶的距离，加上冗余制动的制动距离，就可以算出从下发刹车指令到停车的准确距离，从而确定在什么时间点下发刹车指令，达到精准停车。该精准停车的误差一般在
±
5cm内。
47.该精准停车方法，具体包括以下步骤：
48.步骤1、获取当前车速和对位距离，所述对位距离为车辆与停车定位点之间的距离；
49.步骤2、比较对位距离和第一设定阈值；当对位距离小于第一设定阈值时，比较当前车速和第二设定阈值；
50.步骤3、如果当前车速低于第二设定阈值时，自动驾驶系统直接控制冗余制动系统中的冗余制动组件进行制动控制：
51.步骤4、根据车辆在冗余制动系统在固定的响应时间内行驶的距离，和冗余制动的制动距离，计算从下发刹车指令到停车的准确距离；
52.步骤5、比较对位距离和制动的准确距离，当对位距离达到或小于制动的准确距离时，下发刹车指令，以达到精准停车。
53.现有的一些港口无人驾驶集卡没有用到冗余制动系统，或者使用的冗余制动系统都是和车上的ebs系统共用一个气路系统，只是在ebs系统内部做控制信号的冗余，并没有增加控制阀类的硬件，而本发明是提供一套独立于ebs系统之外的冗余制动组件，即使ebs系统中的ebs前桥模块、ebs后桥模块和挂车比例阀等控制部件均不工作，本发明的冗余制动系统仍能通过冗余制动控制组件稳定安全可靠的进行工作。
54.本发明的冗余制动系统可根据低速无人驾驶商用车的种类选择是否配置挂车制动单元和冗余挂车制动单元。本发明的冗余制动系统适用于大部分的使用气路制动系统的低速无人驾驶商用车，不仅能提供冗余制动控制，还能提供低速运行时的精准停车的控制。
55.尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
技术特征：1.一种自动驾驶商用车的冗余制动系统，包括自动驾驶系统、ebs中央控制器、ebs前桥模块、ebs后桥模块、前左abs阀、前右abs阀、前左制动气室、前右制动气室、前储气筒、后左制动气室、后右制动气室和后储气筒；其特征在于，还包括：冗余前桥制动单元和冗余后桥制动单元，所述冗余前桥制动单元，包括前比例继动阀、第一双通单向阀和第二双通单向阀，所述前比例继动阀的控制线直接连接到所述自动驾驶系统，所述前比例继动阀包括一个进气口和两个出气口，其进气口连通到所述前储气筒，其两出气口分别连通到所述第一双通单向阀和所述第二双通单向阀，所述第一双通单向阀和所述第二双通单向阀分别设置在所述前右abs阀到所述前右制动气室，及所述前左abs阀到所述前左制动气室的气路中，所述第一双通单向阀和所述第二双通单向阀的出气口分别朝向所述前右制动气室和所述前左制动气室；在启动冗余制动时所述自动驾驶系统控制所述前比例继动阀的开度，并将所述前储气筒的气压通过所述前右abs阀传递到所述前右制动气室，及通过所述前左abs阀传递到所述前左制动气室，从而达到前轮制动的目的；所述冗余后桥制动单元，包括后比例继动阀、第三双通单向阀和第四双通单向阀，所述后比例继动阀的控制线直接连接到所述自动驾驶系统，所述后比例继动阀包括一个进气口和两个出气口，其进气口连通到所述后储气筒，其两出气口分别连通到第三双通单向阀和第四双通单向阀，所述第三双通单向阀和所述第四双通单向阀分别串接在所述ebs后桥模块到所述后右制动气室，及所述ebs后桥模块到所述后左制动气室的气路中，所述第三双通单向阀和所述第四双通单向阀的出气口分别朝向所述后右制动气室和所述后左制动气室；在启动冗余制动时所述自动驾驶系统控制所述后比例继动阀的开度，并将所述后储气筒的气压通过所述第三双通单向阀传递到所述后右制动气室，及通过所述第四双通单向阀传递到所述后左制动气室，从而达到后轮制动的目的。2.如权利要求1所述的冗余制动系统，其特征在于，所述前比例继动阀、所述前比例继动阀的控制线均为两根，各阀门的两根控制线分别连接所述自动驾驶系统内部的一组高边开关和低边开关，所述高边开关和低边开关采用pwm波控制。3.如权利要求1所述的冗余制动系统，其特征在于，所述冗余制动系统还包括挂车储气筒、挂车控制阀、挂车制动系统和冗余挂车制动单元，所述冗余挂车制动单元，包括挂车比例阀和第五双通单向阀，所述挂车比例阀的控制线直接连接到所述自动驾驶系统，所述挂车比例阀包括一个进气口和一个出气口，其进气口连通到所述挂车储气筒，其出气口连通到所述第五双通单向阀，所述第五双通单向阀串接在所述挂车控制阀到所述挂车制动系统之间的气路中，所述第五双通单向阀的出气口朝向所述挂车制动系统；在启动冗余制动时，所述自动驾驶系统控制所述挂车比例阀的开度，并将所述挂车储气筒的气压通过所述第五双通单向阀传递到挂车制动系统，从而达到挂车制动的目的。4.如权利要求3所述的冗余制动系统，其特征在于，所述挂车比例阀的控制线为两根，两根控制线分别连接所述自动驾驶系统内部的一组高边开关和低边开关，所述高边开关和低边开关采用pwm波控制。5.如权利要求2或4所述的冗余制动系统，其特征在于，所述pwm波的频率为300hz到1khz，通过不同的pwm波的占空比以控制不同的刹车力度。6.一种低速自动驾驶商用车的精准停车方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取当前车速和对位距离，所述对位距离为车辆与停车定位点之间的距离；比较对位距离和第一设定阈值；当对位距离小于第一设定阈值时，比较当前车速和第二设定阈值；如果当前车速低于第二设定阈值时，自动驾驶系统直接控制冗余制动系统中的冗余制动组件进行制动控制：根据车辆在冗余制动系统在固定的响应时间内行驶的距离，和冗余制动的制动距离，计算从下发刹车指令到停车的准确距离；比较对位距离和制动的准确距离，当对位距离达到或小于制动的准确距离时，下发刹车指令，以达到精准停车；其中，冗余制动系统为权利要求1-5任一项所述的冗余制动系统。7.如权利要求6所述的精准停车方法，其特征在于，所述第二设定阈值的取值范围为0到20km/h。
技术总结本发明公开了一种低速自动驾驶商用车的冗余制动系统和精准停车方法。所述冗余制动系统通过增加控制阀类的硬件，以提供一套独立于EBS系统之外的冗余制动组件，形成储气筒到对应制动气室的冗余气路，各冗余制动组件直接受自动驾驶系统控制，即使EBS系统中的EBS前桥模块、EBS后桥模块和挂车比例阀等控制部件均不工作，本发明的冗余制动系统仍能通过冗余制动控制组件稳定安全可靠的进行工作。本发明的冗余制动系统适用于大部分的使用气路制动系统的低速无人驾驶商用车，不仅能提供冗余制动控制，还能提供低速运行时的精准停车控制。还能提供低速运行时的精准停车控制。还能提供低速运行时的精准停车控制。
技术研发人员：潘元承 林文畅 侯学锋 杨财有 沈定彬 黄良彬 刘平 方春兴
受保护的技术使用者：福建中科云杉信息技术有限公司
技术研发日：2022.04.07
技术公布日：2022/7/5
