CN102529920B - 一种车辆电液动力制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆电液动力制动系统，可将车辆制动时产生的再生能量应用于车辆的制动，该系统包括：动力制动系统，接受对车辆的制动控制信号并将其传递给电液制动与动力调节控制器，根据电液制动与动力调节控制器发送的控制信号为车辆提供制动压力；能量储存系统，在车辆减速时将车辆的动能转化为液压能并存储，并为车辆提供辅助制动力；电液制动与动力调节控制器，根据车辆减速时由车辆的动能转化成的液压能的压力、辅助制动力以及制动压力产生该控制信号发送给动力制动系统及动力调节模块；动力调节模块，在车辆减速时根据能量储存系统所存储的液压能以及控制信号，改变动力制动系统的动力源。本发明实现了再生能量的回收和再利用。

Description

一种车辆电液动力制动系统

技术领域

本发明涉及车辆，尤其涉及一种车辆电液动力制动系统。

背景技术

节能、安全、舒适和易维修性已逐步成为衡量车辆质量与技术水平的重要标志。随着经济社会向低碳方向转型，车辆将会面对在能源利用与排放等方面的更高要求。环保性能、制动性能与可靠性均优于气液制动的全液压动力制动技术已广泛应用于大中型车辆上，在此基础上，结合电子控制技术的电液动力制动将更具优势。

电液动力制动与主动控制行驶稳定等车辆有源系统新技术虽然能够满足车辆的高性能要求，但自身存在的一些缺陷却成为阻碍其进一步发展的主要原因。首先是需要另设动力源为系统提供动力。其次是动力源及其控制部分的大量附属元件及管路给整车布置、制造成本、易维修性设计等带来较大困难。依靠液压混合动力技术，将制动能量和重力势能等通过蓄能器回收存储，不但可用于车辆及工作装置的再驱动，而且还可向其它系统提供动力。

利用再生能量提供动力，可充分整合与简化系统结构，实现车辆多系统的集成控制，符合未来节能环保车辆发展趋势。但如何将再生能量应用于车辆动力传动系统之外其他系统，还有待于进一步研究和发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为将车辆制动等情形下产生的再生能量应用于车辆的制动系统中辅助车辆的制动等提供一种可行的技术方案。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种车辆电液动力制动系统，包括能量储存系统、动力制动系统、电液制动与动力调节控制器（6）以及动力调节模块（7），其中：

动力制动系统，用于车辆减速时接受对该车辆的制动控制信号，将该制动控制信号传递给该电液制动与动力调节控制器（6），并根据该电液制动与动力调节控制器（6）发送的控制信号为该车辆提供制动压力；

能量储存系统，用于车辆减速时，将该车辆的动能转化为液压能并存储，并为该车辆提供辅助制动力；

电液制动与动力调节控制器（6），与该动力制动系统及能量储存系统相连，用于根据该车辆减速时由该车辆的动能转化成的液压能的压力、该辅助制动力以及该制动压力产生控制信号发送给该动力制动系统及动力调节模块（7）；

动力调节模块（7），用于该车辆减速时，根据该能量储存系统所存储的液压能以及该控制信号，改变该动力制动系统的动力源。

优选地，该动力制动系统包括电液制动蓄能器（2）、电子踏板（3）、电液制动阀（4）、平衡阀（10）以及制动器（12），其中：

电液制动蓄能器（2），与该能量储存系统及电液制动阀（4）相连，用于存储该能量储存系统所提供的该液压能，并向该电液制动阀（4）提供与该控制信号成比例的制动压力；

电液制动阀（4），与该电液制动蓄能器（2）、该电液制动与动力调节控制器（6）及该制动器（12）相连，用于接收该电液制动与动力调节控制器（6）发送的控制信号，产生与该控制信号成比例的电磁力推动内部阀芯运动，将该电液制动蓄能器（2）提供的制动压力传导给该制动器（12）；

制动器（12），用于根据该电液制动阀（4）所传导的制动压力制动该车辆；

平衡阀（10），连接两个该电液制动蓄能器（2）以及四个该电液制动阀（4），用于调整两个该电液制动蓄能器（2）的压力，使得两个该电液制动蓄能器（2）中的压力平衡；

电子踏板（3），用于接受对该车辆的制动控制信号，将该制动控制信号传递给该电液制动与动力调节控制器（6）。

优选地，该动力制动系统包括：

第二压力传感器（15），用于测量该电液制动蓄能器（2）入口处的压力，将测量结果传递给该电液制动与动力调节控制器（6）。

优选地，该动力制动系统包括：

转速传感器（16），用于测量该制动器（12）制动时的车轮转速信号，将测量结果传递给该电液制动与动力调节控制器（6）。

优选地，该动力制动系统包括：

角度传感器（17），用于测量该电子踏板（3）转动的角度，将测量结果传递给该电液制动与动力调节控制器（6）。

优选地，该能量储存系统包括再生制动控制器（9）、液压再生制动系统（8）、再生制动蓄能器（1）以及单向阀（11），其中：

再生制动控制器（9），与该电液制动与动力调节控制器（6）及液压再生制动系统（8）相连，用于根据该电液制动与动力调节控制器（6）的控制，对该液压再生制动系统（8）进行控制；

液压再生制动系统（8），用于根据该再生制动控制器（9）的控制，在该车辆减速时将该车辆的动能转化为液压能；

再生制动蓄能器（1），与该液压再生制动系统（8）相连，用于储存所转化的该液压能；

单向阀（11），与该动力调节模块（7）、该动力制动系统及该再生制动蓄能器（1）相连，用于防止该动力制动系统中的液压油回流至该再生制动蓄能器（1）中。

优选地，该能量储存系统包括：

第一压力传感器（14），与该单向阀（11）相连，用于测量该再生制动蓄能器（1）入口处的压力，将测量结果转换成电信号传递给该电液制动与动力调节控制器（6）。

优选地，该能量储存系统用于在该车辆起步时，将所存储的液压能转化为驱动该车辆的动能。

优选地，该动力调节模块（7）包括四个二位二通电磁换向阀，各电磁换向阀的开闭均由该控制信号所控制。

与现有技术相比，本发明的实施例将再生能量应用于车辆的电液动力制动系统，实现了车辆制动时产生的再生能量的回收和再利用。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。在附图中：

图1是本发明实施例的系统结构示意图。

图2是本发明实施例的系统结构模块示意图。

图3是图1所示实施例中动力调节模块的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

图1是本发明实施例的系统结构示意图，图2是本发明实施例的系统结构模块示意图。如图1和图2所示，本实施例主要包括再生制动蓄能器1、电液制动蓄能器2、电子踏板3、电液制动阀4、转向泵5、电液制动与动力调节控制器6、动力调节模块7、液压再生制动（Hydrostatic Regenerative Brake，HRB）系统8、再生制动控制器9、平衡阀10、单向阀11、制动器12、中央控制器（ECU）13、再生制动蓄能器1入口处的第一压力传感器14、电液制动蓄能器2入口处的第二压力传感器15、制动器12入口处的转速传感器16、角度传感器17、转向和行驶稳定蓄能器18、转向和行驶稳定蓄能器18入口处的第三压力传感器19、溢流阀20以及油箱21。

如图1和图2所示，本发明实施例的车辆电液动力制动系统，主要包括能量储存系统、动力制动系统、电液制动与动力调节控制器6以及动力调节模块7，其中该动力制动系统包括电液制动蓄能器2、电子踏板3、电液制动阀4、平衡阀10以及制动器12；该能量储存系统包括再生制动控制器9、液压再生制动系统8、再生制动蓄能器1以及单向阀11。

上述的动力制动系统，用于车辆减速时接受对该车辆的制动控制信号以为该车辆提供主要制动力，将该制动控制信号传递给该电液制动与动力调节控制器6，并根据该电液制动与动力调节控制器6发送的控制信号为该车辆提供制动压力；

上述的能量储存系统，用于车辆减速时，将该车辆的动能转化为液压能并存储，并为该车辆提供辅助制动力；在该车辆起步时，将所存储的液压能转化为驱动该车辆的动能；

上述的电液制动与动力调节控制器6，与该动力制动系统及能量储存系统相连，用于根据该车辆减速时由该车辆的动能转化成的液压能的压力、该辅助制动力以及该制动压力产生控制信号发送给该动力制动系统及动力调节模块7；用于控制该动力制动系统提供该主要制动力，根据该车辆的制动工况对该动力制动系统所要提供的该主要制动力以及该能量储存系统所要提供的该辅助制动力进行分配；

上述的动力调节模块7，用于该车辆减速时，根据该能量储存系统所存储的液压能以及该控制信号，改变该动力制动系统的动力源。

以下结合图1和图2详细描述本实施例中各组成部分在本实施例中的功能以及连接关系等。

电子踏板3，包含有力感觉传感器和角度传感器17，用于接受对该车辆的制动控制信号，提供与转角成比例的反馈力并输出与该转角相对应的电信号；将该制动控制信号传递给该电液制动与动力调节控制器6。

电液制动阀4，与电液制动蓄能器2、电液制动与动力调节控制器6及制动器12相连，用于接收该电液制动与动力调节控制器6发送的控制信号，产生与通过内部电磁比例线圈的控制信号成比例的电磁力推动内部阀芯运动，从而输出与控制信号成比例的制动压力，将该电液制动蓄能器2提供的制动压力传导给该制动器12。

电液制动蓄能器2，作为辅助动力源，与能量储存系统中的再生制动蓄能器1及电液制动阀4相连，用于存储再生制动蓄能器1和转向泵5等所提供的该液压能，并向电液制动阀4提供与该控制信号成比例的制动压力。

电液制动与动力调节控制器6，输入端与再生制动蓄能器1入口处的第一压力传感器14、电液制动蓄能器2入口处的第二压力传感器15、制动器12入口处的转速传感器16、转向和行驶稳定蓄能器18入口处的第三压力传感器19以及角度传感器17相连接，输出端与电液制动阀4的电磁比例线圈、动力调节模块7中二位二通电磁换向阀的电磁线圈相连接，用于接收各传感器输出的（测量结果）电信号，根据各传感器输出的电信号产生控制信号传输给动力制动系统中的电液制动阀4，以及动力调节模块7中的电磁换向阀，对电液制动阀4输出的制动压力和动力调节模块7中的电磁换向阀的开闭进行控制。

动力调节模块7，用于与电液制动与动力调节控制器6相连，根据电液制动与动力调节控制器6所产生的控制信号控制电液制动蓄能器2的动力源，该控制根据电液制动蓄能器2和再生制动蓄能器1的压力来实现。

角度传感器17，与电子踏板3相连，用于测量电子踏板3转动的角度，将测量结果转换成电信号传递给电液制动与动力调节控制器6。

第一压力传感器14，与再生制动蓄能器1相连，位于再生制动蓄能器1的入口处，用于测量再生制动蓄能器1入口处的压力，将测量结果转换成电信号传递给电液制动与动力调节控制器6；

第二压力传感器15，与电液制动蓄能器2相连，位于电液制动蓄能器2入口处，用于测量电液制动蓄能器2入口处的压力，将测量结果转换成电信号传递给电液制动与动力调节控制器6。

转速传感器16，位于制动器12入口处，用于测量该制动器12制动时的车轮转速信号，将测量结果转换成电信号传递给电液制动与动力调节控制器6。

第三压力传感器19，与转向和行驶稳定蓄能器18相连，位于转向和行驶稳定蓄能器18入口处，用于测量转向和行驶稳定蓄能器18入口处的压力，将测量结果转换成电信号传递给电液制动与动力调节控制器6。

平衡阀10，连接两个电液制动蓄能器2以及四个电液制动阀4，用于调整两个电液制动蓄能器2的压力，使得两个电液制动蓄能器2中的压力平衡（相等）。

单向阀11，与第一压力传感器14和动力调节模块7相连，用于防止在再生制动蓄能器1的压力较低时，该动力制动系统中的电液制动蓄能器2中的液压油回流至该能量储存系统中的再生制动蓄能器1中。

如图3所示，本实施例的动力调节模块7包括四个电磁换向阀，这四个电磁换向阀均为二位二通电磁换向阀，分别为第一电磁换向阀71、第二电磁换向阀72、第三电磁换向阀73以及第四电磁换向阀74，各电磁换向阀的开闭均由电液制动与动力调节控制器6所产生的控制信号所控制。

动力调节模块7中的四个二位二通电磁换向阀，其中第一电磁换向阀71通过单向阀11连接再生制动蓄能器1，第二电磁换向阀72连接转向泵5，第三电磁换向阀73通过平衡阀10连接电液制动蓄能器2，第四电磁换向阀74连接转向和行驶稳定蓄能器18。再生制动蓄能器1与转向泵通过动力调节模块7中的二位二通电磁换向阀连接到电液制动蓄能器2与转向和行驶稳定蓄能器18，电液制动蓄能器2连接到电液制动阀4的压力油口P，电液制动阀4的工作油口A与制动油缸相连接。

本发明的实施例通过再生制动蓄能器1与电液制动蓄能器2、转向和行驶稳定蓄能器18的连接，将HRB系统8所回收的制动能量应用到了电液动力制动系统以及转向系统、行驶系统等车辆动力传动系统之外的多个系统，从而使得再生能量可以更高效地利用，节能效果更佳。

本发明的实施例通过动力调节模块7重新调整了能量利用策略与管理模式，各系统间能量可以高效传递与合理分配，保证了车辆在可以获得最佳的能量利用率与燃油经济性的基础上的制动效果最佳。

本发明实施例中的电液制动与动力调节控制器6选用可编程器件，与各种压力传感器一起，可以使得车辆的控制更加准确，制动响应速度也更快。

本发明的实施例利用耦合于机械传动系统上的液压再生制动（Hydrostatic Regenerative Brake）系统8回收车辆制动时的动能，进而转换为液压能储存于再生制动蓄能器1中。再生制动控制器9与电液制动与动力调节控制器6及HRB系统8相连，电液制动与动力调节控制器6通过控制再生制动控制器9，进而对HRB系统8进行控制，实现了制动能量回收过程。

本发明的实施例将再生能量储存于再生制动蓄能器1中，通过电液制动与动力调节控制器6的控制，以及动力调节模块7的动力调节作用，转变为车辆电液制动的动力源，实现了再生能量利用过程。

上述再生能量利用过程的具体工作过程为：当踩下带有角度传感器17的电子踏板3时，按照电子踏板3转动的角度，角度传感器17成比例地产生电压信号，输入到电液制动与动力调节控制器6。电液制动与动力调节控制器6将电子踏板3的电压信号转变为电流信号，并分别传送至控制前、后桥车轮制动力的电液制动阀4，电流信号通过电液制动阀4的电磁比例线圈，产生与电流信号成比例的电磁力推动阀芯运动，从而输出与电流信号成比例的制动压力，实现线控制动。

当电液制动阀4的电磁比例线圈通电后，电磁力推动阀芯移动，使得电液制动阀4的压力油口P和工作油口A接通，此时，做为辅助动力源的电液制动蓄能器2经电液制动阀4给制动轮缸供油，从而产生制动力。在这一过程中，电液制动蓄能器2内的压力下降，当压力下降到预设的压力下限时，电液制动蓄能器2入口处的第二压力传感器15会产生电信号传递给电液制动与动力调节控制器6，电液制动与动力调节控制器6根据该电信号产生电流信号，使得动力调节模块7中的第三电磁换向阀73打开，再生制动蓄能器1（或转向泵5）给电液制动蓄能器2充压，当电液制动蓄能器2达到预设的压力上限时，电液制动蓄能器2入口处的第二压力传感器15再次将电信号传递给电液制动与动力调节控制器6，电液制动与动力调节控制器6中断电流信号，使得动力调节模块7中的二位二通电磁换向阀73关闭，再生制动蓄能器1（或转向泵5）停止给电液制动蓄能器2充压，电液制动蓄能器2保压。本发明的实施例通过平衡阀10，可以使得两个电液制动蓄能器2中的压力相等。

经过多次制动之后，再生制动蓄能器1中的压力降低。当再生制动蓄能器1达到预设的第一压力值p1时，再生制动蓄能器1入口处的第一压力传感器14产生电信号传递给电液制动与动力调节控制器6，电液制动与动力调节控制器6根据该电信号产生相应的控制信号发送给动力调节模块7，使得动力调节模块中的第一电磁换向阀71关闭，第二电磁换向阀72打开，此时，由转向泵5给电液制动蓄能器2充液，以确保电液制动蓄能器2的压力维持在预设的压力范围之内。本发明实施例中的单向阀11，可以有效防止再生制动蓄能器1中的压力较低时，电液制动蓄能器2中的液压油回流至再生制动蓄能器1中。

经过多次制动以后，HRB系统8不断回收制动时的动能，转换为液压能储存于再生制动蓄能器1中。当再生制动蓄能器1内的压力达到预设的第二压力值p2时，再生制动蓄能器1入口处的第一压力传感器14再次产生电信号传递给电液制动与动力调节控制器6，电液制动与动力调节控制器6根据该电信号产生相应的控制信号发送给动力调节模块7，使得动力调节模块7中的第一电磁换向阀71打开，第二电磁换向阀72关闭，此时油泵5卸荷，油液经溢流阀20流回油箱21。电液制动蓄能器2再次由再生制动蓄能器1充压。

本发明的实施例为防止电磁换向阀的频繁开闭，第一电磁换向阀71的通电压力值稍高于其断电压力值，相应地第二电磁换向阀72的通电压力值稍低于其断电压力值。也就是说，再生制动蓄能器1可以设定三个压力值分别为第一压力值p1、第二压力值p2和第三压力值p3且p1<p2<p3。在压力处于0至p1阶段时，电液制动蓄能器2的动力源为转向泵5，在压力处于p2至p3阶段时，电液制动蓄能器2的动力源为再生制动蓄能器1。而压力在p1至p2阶段时，电液制动蓄能器2的动力源是由上一个时刻决定；即若是由大于p2降至小于p1，则动力源为再生制动蓄能器1；若是由小于p1升至大于p2，则动力源为转向泵5。第一电磁换向阀71与第二电磁换向阀72的开闭与之对应。

当再生制动蓄能器1的压力达到预设的第三压力值p3时，再生制动蓄能器1入口处的第一压力传感器14产生电信号传递给电液制动与动力调节控制器6，电液制动与动力调节控制器6根据该电信号向再生制动控制器9发出指令，使再生制动控制器9控制HRB系统8不再向再生制动蓄能器1充液，HRB系统8所回收的油液流回油箱21中。

本发明实施例中，转向和行驶稳定蓄能器18由动力调节模块中的第四电磁换向阀74控制，用于车辆的转向和行驶稳定，其利用再生能量的原理与电液制动蓄能器2相同，其运作过程可参考前述内容，此处不做赘述。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种车辆电液动力制动系统，包括能量储存系统、动力制动系统、电液制动与动力调节控制器（6）以及动力调节模块（7），其中：

动力制动系统，用于车辆减速时接受对该车辆的制动控制信号，将该制动控制信号传递给该电液制动与动力调节控制器（6），并根据该电液制动与动力调节控制器（6）发送的控制信号为该车辆提供制动压力；

能量储存系统，用于车辆减速时将该车辆的动能转化为液压能并存储，并为该车辆提供辅助制动力；

电液制动与动力调节控制器（6），与该动力制动系统及能量储存系统相连，用于根据该车辆减速时由该车辆的动能转化成的液压能的压力、该辅助制动力以及该制动压力产生该控制信号并发送给该动力制动系统及动力调节模块（7）；

动力调节模块（7），用于该车辆减速时根据该能量储存系统所存储的液压能以及该控制信号，改变该动力制动系统的动力源；

所述动力制动系统包括电液制动蓄能器（2）、电子踏板（3）、电液制动阀（4）、平衡阀（10）以及制动器（12），其中：

电液制动蓄能器（2），与该能量储存系统及电液制动阀（4）相连，用于存储该能量储存系统所提供的该液压能，并向该电液制动阀（4）提供与该控制信号成比例的制动压力；

电液制动阀（4），与该电液制动蓄能器（2）、该电液制动与动力调节控制器（6）及该制动器（12）相连，用于接收该电液制动与动力调节控制器（6）发送的该控制信号，产生与该控制信号成比例的电磁力推动内部阀芯运动，将该电液制动蓄能器（2）提供的制动压力传导给该制动器（12）；

制动器（12），用于根据该电液制动阀（4）所传导的制动压力制动该车辆；

平衡阀（10），连接两个该电液制动蓄能器（2）以及四个该电液制动阀（4），用于调整两个该电液制动蓄能器（2）的压力，使得两个该电液制动蓄能器（2）中的压力平衡；

电子踏板（3），用于接受对该车辆的制动控制信号，将该制动控制信号传递给该电液制动与动力调节控制器（6）。

2.根据权利要求1所述的车辆电液动力制动系统，其中，该动力制动系统还包括：

压力传感器（15），用于测量该电液制动蓄能器（2）入口处的压力，将测量结果传递给该电液制动与动力调节控制器（6）。

3.根据权利要求1所述的车辆电液动力制动系统，其中，该动力制动系统还包括：

转速传感器（16），用于测量该制动器（12）制动时的车轮转速信号，将测量结果传递给该电液制动与动力调节控制器（6）。

4.根据权利要求1所述的车辆电液动力制动系统，其中，该动力制动系统还包括：

角度传感器（17），用于测量该电子踏板（3）转动的角度，将测量结果传递给该电液制动与动力调节控制器（6）。

5.根据权利要求1所述的车辆电液动力制动系统，其中，该能量储存系统包括再生制动控制器（9）、液压再生制动系统（8）、再生制动蓄能器（1）以及单向阀（11），其中：

再生制动控制器（9），与该电液制动与动力调节控制器（6）及液压再生制动系统（8）相连，用于根据该电液制动与动力调节控制器（6）的控制，对该液压再生制动系统（8）进行控制；

液压再生制动系统（8），用于根据该再生制动控制器（9）的控制，在该车辆减速时将该车辆的动能转化为液压能；

再生制动蓄能器（1），与该液压再生制动系统（8）相连，用于储存所转化的该液压能；

单向阀（11），与该动力调节模块（7）、该动力制动系统及该再生制动蓄能器（1）相连，用于防止该动力制动系统中的液压油回流至该再生制动蓄能器（1）中。

6.根据权利要求5所述的车辆电液动力制动系统，其中，该能量储存系统还包括：

第一压力传感器（14），与该单向阀（11）相连，用于测量该再生制动蓄能器（1）入口处的压力，将测量结果转换成电信号传递给该电液制动与动力调节控制器（6）。

7.根据权利要求5所述的车辆电液动力制动系统，其中：

该能量储存系统用于在该车辆起步时，将所存储的液压能转化为驱动该车辆的动能。

8.根据权利要求1所述的车辆电液动力制动系统，其中：

该动力调节模块（7）包括四个二位二通电磁换向阀，各电磁换向阀的开闭均由该控制信号所控制。

Images