CN102700538B - 一种汽车分布式电子液压制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车分布式电子液压制动系统，属于汽车制动系统技术领域。包括制动操作单元、左前车轮制动执行机构、右前车轮制动执行机构、左后车轮制动执行机构、右后车轮制动执行机构、左前电磁阀块、右前电磁阀块、左后电磁阀块、右后电磁阀块、踏板感觉模拟器、左前制动器、右前制动器、左后制动器和右后制动器。本发明的汽车分布式电子液压制动系统，降低了已有汽车分布式电子液压制动因碰撞而失效的概率，进一步提高了系统的可靠性，从而有助于车辆在碰撞事故之后驶离道路中心如靠边停车，进而保证交通顺畅，并可避免发生后续交通事故。

Description

一种汽车分布式电子液压制动系统

技术领域

本发明涉及一种汽车分布式电子液压制动系统，属于汽车制动系统技术领域。

背景技术

分布式电子液压制动系统（以下简称DEHB）是一种分布式、湿式线控制动系统，其基本方案如ZL200910090706.0和ZL200910090707.5所述。为了提高DEHB的可靠性，专利申请CN201110391204.9提出了一种使用隔离阀的分布式电子液压制动系统，在所述DEHB基本方案的基础上，在前后轴两个制动器之间分别连接一个常闭隔离电磁阀，在部分车轮制动执行机构失效的情况下能够提供更为灵活的重构制动模式，从而提高了系统的可靠性。为了进一步提高系统的可靠性，专利申请CN201210084530.X提出了一种DEHB，通过一个电磁阀块集成了后备液压制动系统，使驾驶员在全部车轮制动执行机构均无法提供制动力的情况下，可以由自身的体力通过后备液压制动系统实施制动，该系统还通过电磁阀块集成了前后轴平衡阀，在部分车轮制动执行机构失效的情况下可以提供灵活的重构制动模式，从而有助于提高部分车轮制动执行机构失效情况下系统重构制动的效果。进一步地，专利申请CN201210084528.2提出了一种带有保压阀的DEHB，在专利申请CN201210084530.X的基础上，通过使用保压阀，使得不必持续对车轮制动执行机构的电机通电就可以实现制动器压力的保压，以降低能耗、提高车轮制动执行机构电机的寿命，此外使用保压阀还可以保证系统在部分车轮制动执行机构失效的情况下，不会出现汽车电子稳定性控制系统（以下简称ESC）无法实施制动干预的情况，并有助于提高此种情况下ESC干预的效果。

上述方案一步步地提高了DEHB的可靠性，然而，在最新的通过使用电磁阀块集成了后备液压制动系统的两个方案CN201210084530.X和CN201210084528.2中，系统的线控制动功能、后备液压制动功能和部分制动执行机构失效的重构制动功能的实现，都是建立在电磁阀块正常工作这一假设的基础上，并没有考虑电磁阀块失效的情况。实际上，如果这两个方案中的电磁阀块失效，将直接影响到系统线控制动功能、后备液压制动功能和部分制动执行机构失效的重构制动功能的实现。例如，如果在车辆碰撞事故中电磁阀块受到了冲击，在最坏的情况下，电磁阀块与各制动管路的连接被撞开，这将导致系统线控制动功能和后备液压制动功能全部丧失。

发明内容

本发明的目的是提出一种汽车分布式电子液压制动系统，使该汽车分布式电子液压制动系统不仅能继承专利申请CN201210084530.X和CN201210084528.2的所有优点，而且相对两种已有技术，能够降低汽车分布式电子液压制动系统因碰撞而失效的概率，从而进一步提高系统的可靠性。

本发明提出的一种汽车分布式电子液压制动系统，包括制动操作单元、左前车轮制动执行机构、右前车轮制动执行机构、左后车轮制动执行机构、右后车轮制动执行机构、左前电磁阀块、右前电磁阀块、左后电磁阀块、右后电磁阀块、踏板感觉模拟器、左前制动器、右前制动器、左后制动器和右后制动器；

所述的制动操作单元由主缸缸体、主缸前腔活塞、主缸后腔活塞、推杆和制动踏板组成，其中的主缸前腔活塞置于主缸缸体的前部，形成主缸前腔，主缸后腔活塞置于主缸缸体的后部，形成主缸后腔，制动踏板通过推杆与主缸后腔活塞联动；

所述的左前车轮制动执行机构、右前车轮制动执行机构、左后车轮制动执行机构和右后车轮制动执行机构的结构相同，分别包括电机、联轴器、螺母、丝杆、活塞和壳体，所述的电机固定在壳体上，电机通过联轴器与丝杆相连，丝杆安装在壳体中央，螺母套装在丝杆上，活塞的一端插入螺母的端部，活塞的另一端与壳体端部之间的空间形成车轮制动执行机构的制动液腔；

所述的左前电磁阀块包括左前隔离阀、左前保压阀和左前平衡阀，三个电磁阀为常开电磁阀，三个电磁阀通过制动管路相连后，再通过制动管路与上述左前车轮制动执行机构的制动液腔相连；所述的左前隔离阀通过制动管路与上述制动操作单元的主缸前腔相连，左前保压阀通过制动管路与所述的左前制动器相连；

所述的右前电磁阀块包括踏板感觉模拟器电磁阀、右前保压阀和右前平衡阀，所述的踏板感觉模拟器电磁阀为常闭电磁阀，右前保压阀和右前平衡阀为常开电磁阀，右前保压阀和右前平衡阀通过制动管路相连后，再通过制动管路与上述右前车轮制动执行机构的制动液腔相连；所述的踏板感觉模拟器电磁阀通过制动管路与所述的踏板感觉模拟器相连，并通过制动管路与上述制动操作单元的主缸后腔相连，右前保压阀通过制动管路与所述的右前制动器相连，右前平衡阀通过制动管路与上述左前电磁阀块中的左前平衡阀相连；

所述的左后电磁阀块包括左后平衡阀和左后保压阀，左后平衡阀和左后保压阀为常开电磁阀，左后平衡阀和左后保压阀通过制动管路相连后，再通过制动管路与上述左后车轮制动执行机构的制动液腔相连；所述的左后保压阀通过制动管路与所述的左后制动器相连；

所述的右后电磁阀块包括右后隔离阀、右后保压阀和右后平衡阀，三个电磁阀为常开电磁阀，右后隔离阀、右后保压阀和右后平衡阀通过制动管路相连后，再通过制动管路与上述右后车轮制动执行机构的制动液腔相连；所述的右后隔离阀通过制动管路与上述制动操作单元的主缸后腔相连，右后保压阀通过制动管路与所述的右后制动器相连，右后平衡阀通过制动管路与上述左后电磁阀块中的左后平衡阀相连；

所述的踏板感觉模拟器由踏板感觉模拟器活塞、踏板感觉模拟器弹簧、踏板感觉模拟器壳体组成，踏板感觉模拟器活塞和踏板感觉模拟器弹簧安装在踏板感觉模拟器壳体内。

本发明提出的汽车分布式电子液压制动系统，对已有的汽车分布式电子液压制动系统进行进一步的改进，降低了已有汽车分布式电子液压制动系统因碰撞而失效的概率，进一步提高了系统的可靠性，从而有助于车辆在碰撞事故之后驶离道路中心如靠边停车，进而保证交通顺畅，并可避免发生后续交通事故。

附图说明

图1为本发明提出的汽车分布式电子液压制动系统的结构示意图。

图2为图1中制动操作单元的结构示意图。

图3为图1中左前车轮制动执行机构的结构示意图。

图1—图3中，1为制动操作单元，11为主缸缸体，12为主缸前腔，13为主缸前腔活塞，14为主缸后腔，15为主缸后腔活塞，16为推杆，17为制动踏板，

2为左前车轮制动执行机构，21为左前电机，22为左前联轴器，23为左前螺母，24为左前丝杆，25为左前活塞，26为左前制动液腔，27为左前壳体，

3为右前车轮制动执行机构，31为右前电机，32为右前联轴器，33为右前螺母，34为右前丝杆，35为右前活塞，36为右前制动液腔，37为右前壳体，

4为左后车轮制动执行机构，41为左后电机，42为左后联轴器，43为左后螺母，44为左后丝杆，45为左后活塞，46为左后制动液腔，47为左后壳体，

5为右后车轮制动执行机构，51为右后电机，52为右后联轴器，53为右后螺母，54为右后丝杆，55为右后活塞，56为右后制动液腔，57为右后壳体，

6为左前电磁阀块，61为左前隔离阀，62为左前保压阀，63为左前平衡阀，

7为右前电磁阀块，71为踏板感觉模拟器电磁阀，72为右前保压阀，73为右前平衡阀，

8为左后电磁阀块，81为左后平衡阀，82为左后保压阀，

9为右后电磁阀块，91为右后隔离阀，92为右后保压阀，93为右后平衡阀，

10为踏板感觉模拟器，101为踏板感觉模拟器活塞，102为踏板感觉模拟器弹簧，103为踏板感觉模拟器壳体，

111为左前制动器，112为右前制动器，113为左后制动器，114为右后制动器。

具体实施方式

本发明提出的汽车分布式电子液压制动系统，其结构如图1所示，包括制动操作单元1、左前车轮制动执行机构2、右前车轮制动执行机构3、左后车轮制动执行机构4、右后车轮制动执行机构5、左前电磁阀块6、右前电磁阀块7、左后电磁阀块8、右后电磁阀块9、踏板感觉模拟器10、左前制动器111、右前制动器112、左后制动器113和右后制动器114；

所述的制动操作单元1由主缸缸体11、主缸前腔活塞13、主缸后腔活塞15、推杆16和制动踏板17组成，其中的主缸前腔活塞13置于主缸缸体11的前部，形成主缸前腔12，主缸后腔活塞15置于主缸缸体11的后部，形成主缸后腔14，制动踏板17通过推杆16与主缸后腔活塞15联动；

所述的左前车轮制动执行机构2、右前车轮制动执行机构3、左后车轮制动执行机构4和右后车轮制动执行机构5的结构相同，分别包括电机、联轴器、螺母、丝杆、活塞和壳体，所述的电机固定在壳体上，电机通过联轴器与丝杆相连，丝杆安装在壳体中央，螺母套装在丝杆上，活塞的一端插入螺母的端部，活塞的另一端与壳体端部之间的空间形成车轮制动执行机构的制动液腔；

所述的左前电磁阀块6包括左前隔离阀61、左前保压阀62和左前平衡阀63，三个电磁阀为常开电磁阀，三个电磁阀通过制动管路相连后，再通过制动管路与上述左前车轮制动执行机构2的制动液腔26相连；所述的左前隔离阀61通过制动管路与上述制动操作单元1的主缸前腔12相连，左前保压阀62通过制动管路与所述的左前制动器111相连；

所述的右前电磁阀块7包括踏板感觉模拟器电磁阀71、右前保压阀72和右前平衡阀73，所述的踏板感觉模拟器电磁阀71为常闭电磁阀，右前保压阀72和右前平衡阀73为常开电磁阀，右前保压阀72和右前平衡阀73通过制动管路相连后，再通过制动管路与上述右前车轮制动执行机构3的制动液腔36相连；所述的踏板感觉模拟器电磁阀71通过制动管路与所述的踏板感觉模拟器10相连，并通过制动管路与上述制动操作单元1的主缸后腔14相连，右前保压阀72通过制动管路与所述的右前制动器112相连，右前平衡阀73通过制动管路与上述左前电磁阀块6中的左前平衡阀63相连；

所述的左后电磁阀块8包括左后平衡阀81和左后保压阀82，左后平衡阀81和左后保压阀82为常开电磁阀，左后平衡阀81和左后保压阀82通过制动管路相连后，再通过制动管路与上述左后车轮制动执行机构4的制动液腔46相连；所述的左后保压阀82通过制动管路与所述的左后制动器113相连；

所述的右后电磁阀块9包括右后隔离阀91、右后保压阀92和右后平衡阀93，三个电磁阀为常开电磁阀，右后隔离阀91、右后保压阀92和右后平衡阀93通过制动管路相连后，再通过制动管路与上述右后车轮制动执行机构5的制动液腔56相连；所述的右后隔离阀91通过制动管路与上述制动操作单元1的主缸后腔14相连，右后保压阀92通过制动管路与所述的右后制动器114相连，右后平衡阀93通过制动管路与上述左后电磁阀块8中的左后平衡阀81相连；

所述的踏板感觉模拟器10由踏板感觉模拟器活塞101、踏板感觉模拟器弹簧102、踏板感觉模拟器壳体103组成，踏板感觉模拟器活塞101和踏板感觉模拟器弹簧102安装在踏板感觉模拟器壳体103内。

以下结合附图，详细介绍本发明提出的汽车分布式电子液压制动系统的工作原理和工作过程：

本发明提出的汽车分布式电子液压制动系统具有三种工作模式：正常工作模式（即线控制动模式）、后备液压制动模式、部分制动执行机构失效重构制动模式。

当系统一切零部件和功能正常时，系统工作在正常工作模式。在正常工作模式下，当驾驶员踩下制动踏板实施制动时，左前隔离阀61和右后隔离阀91通电关闭，踏板感觉模拟器电磁阀71通电打开，于是主缸前腔活塞13不能运动，主缸后腔活塞15在制动踏板17和推杆16的推动下，将主缸后腔14中的制动液通过制动管路、踏板感觉模拟器电磁阀71推入踏板感觉模拟器10中，推动踏板感觉模拟器活塞101，压缩踏板感觉模拟器弹簧102，从而为驾驶员提供踏板反力感觉。与此同时，四个制动器的制动液压由车轮制动执行机构进行控制。以左前制动器111为例，左前车轮制动执行机构2的作用是控制左前制动器111的制动液压的大小，即通过控制左前电机21，就可以控制左前制动器111的制动液压的大小，从而满足不同的制动需求。在左前制动器111需要长时间保压时，通电关闭左前保压阀62，就可以实现左前制动器111的长时间保压，而无需一直维持左前电机21的堵转，从而降低了能耗，提高了左前电机21的寿命。除了左前制动器111需要长时间保压的情况，其余情况下左前保压阀62保持断电打开，以便左前车轮制动执行机构2对左前制动器111的制动液压进行控制。如果左前制动器111和右前制动器112的目标制动液压相等，则左前平衡阀63和右前平衡阀73保持断电打开，同时左前保压阀62和右前保压阀72保持断电打开，这样左前制动器111就通过制动管路、左前保压阀62、左前平衡阀63、右前平衡阀73、右前保压阀72直接与右前制动器112连通，从而保证了左前制动器111和右前制动器112制动液压的相等。如果左前平衡阀63和右前平衡阀73两个常开电磁阀中的任意一个通电关闭，则左前制动器111和右前制动器112就断开了液压连接，这样两个制动器的制动液压就可以由各自的车轮制动执行机构进行独立控制。正常工作模式下制动踏板17踩下时其他制动器制动液压的控制方法是相同的。正常工作模式下制动踏板17未踩下时，如果需要实施制动干预，例如ESC系统需要对某些车轮实施主动制动干预，这种情况下的操作方法是：控制需要实施制动干预的车轮对应的电磁阀块中的电磁阀，使需要实施制动干预的车轮对应的车轮制动执行机构和制动器之间建立封闭的液压连接，然后控制执行机构的电机，就可以实现对相应制动器制动液压的控制。例如，如果在正常工作模式下，制动踏板17未踩下时，ESC系统决定要对左前制动器111的制动液压进行控制，那么就必须将左前电磁阀块6中的左前隔离阀61和左前平衡阀63通电关闭，并使左前保压阀62保持断电打开，这样，左前制动器111就通过制动管路、左前保压阀62与左前车轮制动执行机构2建立了封闭的液压连接，于是左前制动器111的制动液压只受到左前车轮制动执行机构2的控制，通过控制左前电机21，就可以实施对左前制动器111制动液压的控制。

当系统所有车轮制动执行机构都不能提供制动液压的时候，例如系统电力供应失效的情况下，这时系统工作在后备液压制动模式，由驾驶员的体力实施制动。在这种情况下，所有电磁阀都保持断电状态，于是主缸前腔12通过制动管路、左前隔离阀61、左前保压阀62与左前制动器111相连，并通过制动管路、左前隔离阀61、左前平衡阀63、右前平衡阀73、右前保压阀72与右前制动器112相连。同时，主缸后腔14通过制动管路、右后隔离阀91、右后保压阀92与右后制动器114相连，并通过制动管路、右后隔离阀91、右后平衡阀93、左后平衡阀81、左后保压阀82与左后制动器113相连。这样，当驾驶员踩下制动踏板17时，就可以通过推杆16，推动主缸后腔活塞15和前腔活塞13，将主缸后腔14和主缸前腔12中的制动液通过上述主缸前、后腔与各制动器之间的液压通路推入各制动器中，从而对车辆实施一定强度的制动。

当系统的部分车轮制动执行机构失效而其余车轮制动执行机构正常时，本发明提出的系统保留了专利申请CN201210084530.X和CN201210084528.2中所述的丰富的重构制动模式。所述各种重构制动模式共同的基本思路是：如果同一车轴上有一个车轮制动执行机构失效而另一个车轮制动执行机构未失效，那么可以仅由未失效的车轮制动执行机构对与其对应的制动器进行压力控制，也可以由未失效的车轮制动执行机构同时对该轴两个制动器进行压力控制。以左前车轮制动执行机构2失效而右前车轮制动执行机构3未失效为例，如果只想控制右前制动器112的压力，那么就应该将右前平衡阀73通电关闭，这样通过控制右前电机31，就可以对右前制动器112进行压力控制而不对左前制动器111进行压力控制。如果想同时对左前制动器111和右前制动器112进行压力控制，那么右前平衡阀73就应该保持断电打开，并使右前保压阀72、左前平衡阀63和左前保压阀62断电打开，这样，通过控制右前电机31，就不仅可以控制右前制动器112的制动液压，还可以同时对左前制动器111的制动液压进行控制。

本发明不仅继承了专利申请CN201210084530.X和CN201210084528.2的所有有利于系统可靠性的设计，而且能更进一步的提高系统的可靠性。在专利申请CN201210084530.X和CN201210084528.2中，所有车轮制动执行机构所对应的电磁阀集成在一个电磁阀块中，这样，如果车辆发生碰撞并使电磁阀块受到冲击损坏，最坏的情况是电磁阀块和所有制动管路的连接在冲击下断开，这样，所有车轮制动执行机构都无法继续提供线控制动，驾驶员也无法通过体力提供后备液压制动，车辆将彻底丧失制动功能。而在本发明提出的系统方案中，电磁阀块也设计成了分布式的形式，每个车轮制动执行机构都有各自的电磁阀块，各电磁阀块分开布置，这样能够降低DEHB因碰撞而失效的概率，从而进一步提高系统的可靠性。这是因为四个分开布置的电磁阀块同时被撞击失效的概率小于一个电磁阀块被撞击失效的概率，因此更有利于在车辆碰撞的情况下保留系统的制动能力。以左前电磁阀块6被碰撞与所有制动管路断开连接为例，如果此时系统电力供应正常，则通过关闭右前平衡阀73，右前车轮制动执行机构3可以对右前制动器112进行正常的压力控制，同时左后车轮制动执行机构4对左后制动器113的压力控制以及右后车轮制动执行机构5对右后制动器114的压力控制不受影响。如果此时系统电力供应因碰撞而中断，则右前车轮制动执行机构3、左后车轮制动执行机构4和右后车轮制动执行机构5均无法提供线控制动，且驾驶员无法为右前制动器112提供后备液压制动，但驾驶员仍然可以为左后制动器113和右后制动器114提供后备液压制动。其他任意一个电磁阀块被碰撞而与所有制动管路断开连接的分析是类似的。对比专利申请CN201210084530.X和CN201210084528.2中如果电磁阀块因碰撞而与所有制动管路断开连接将导致的线控制动和后备液压制动彻底丧失的情况而言，无疑，本发明所提出的系统方案能够进一步地提高系统的可靠性。

最后应该说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照具体的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种汽车分布式电子液压制动系统，其特征在于：该制动系统包括制动操作单元、左前车轮制动执行机构、右前车轮制动执行机构、左后车轮制动执行机构、右后车轮制动执行机构、左前电磁阀块、右前电磁阀块、左后电磁阀块、右后电磁阀块、踏板感觉模拟器、左前制动器、右前制动器、左后制动器和右后制动器；

所述的制动操作单元由主缸缸体、主缸前腔活塞、主缸后腔活塞、推杆和制动踏板组成，其中的主缸前腔活塞置于主缸缸体的前部，形成主缸前腔，主缸后腔活塞置于主缸缸体的后部，形成主缸后腔，制动踏板通过推杆与主缸后腔活塞联动；

所述的左前车轮制动执行机构、右前车轮制动执行机构、左后车轮制动执行机构和右后车轮制动执行机构的结构相同，分别包括电机、联轴器、螺母、丝杆、活塞和壳体，所述的电机固定在壳体上，电机通过联轴器与丝杆相连，丝杆安装在壳体中央，螺母套装在丝杆上，活塞的一端插入螺母的端部，活塞的另一端与壳体端部之间的空间形成车轮制动执行机构的制动液腔；

所述的左前电磁阀块包括左前隔离阀、左前保压阀和左前平衡阀，三个电磁阀为常开电磁阀，三个电磁阀通过制动管路相连后，再通过制动管路与上述左前车轮制动执行机构的制动液腔相连；所述的左前隔离阀通过制动管路与上述制动操作单元的主缸前腔相连，左前保压阀通过制动管路与所述的左前制动器相连；

所述的右前电磁阀块包括踏板感觉模拟器电磁阀、右前保压阀和右前平衡阀，所述的踏板感觉模拟器电磁阀为常闭电磁阀，右前保压阀和右前平衡阀为常开电磁阀，右前保压阀和右前平衡阀通过制动管路相连后，再通过制动管路与上述右前车轮制动执行机构的制动液腔相连；所述的踏板感觉模拟器电磁阀通过制动管路与所述的踏板感觉模拟器相连，并通过制动管路与上述制动操作单元的主缸后腔相连，右前保压阀通过制动管路与所述的右前制动器相连，右前平衡阀通过制动管路与上述左前电磁阀块中的左前平衡阀相连；

所述的左后电磁阀块包括左后平衡阀和左后保压阀，左后平衡阀和左后保压阀为常开电磁阀，左后平衡阀和左后保压阀通过制动管路相连后，再通过制动管路与上述左后车轮制动执行机构的制动液腔相连；所述的左后保压阀通过制动管路与所述的左后制动器相连；

所述的右后电磁阀块包括右后隔离阀、右后保压阀和右后平衡阀，三个电磁阀为常开电磁阀，右后隔离阀、右后保压阀和右后平衡阀通过制动管路相连后，再通过制动管路与上述右后车轮制动执行机构的制动液腔相连；所述的右后隔离阀通过制动管路与上述制动操作单元的主缸后腔相连，右后保压阀通过制动管路与所述的右后制动器相连，右后平衡阀通过制动管路与上述左后电磁阀块中的左后平衡阀相连；

所述的踏板感觉模拟器由踏板感觉模拟器活塞、踏板感觉模拟器弹簧、踏板感觉模拟器壳体组成，踏板感觉模拟器活塞和踏板感觉模拟器弹簧安装在踏板感觉模拟器壳体内。