CN103303292A - 集成电子液压制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成电子液压制动系统，其包括致动器、电子稳定控制器（ESC）以及液压动力单元（HPU），致动器具有制动主缸和踏板模拟器，致动器、电子稳定控制器和液压动力单元配置为单个的单元。

Description

集成电子液压制动系统

技术领域

本发明的实施例涉及一种集成电子液压制动系统，其包括致动器、电子稳定控制器（ESC）以及液压动力单元（HPU），致动器具有制动主缸和踏板模拟器，致动器、电子稳定控制器和液压动力单元配置为单个的单元。

背景技术

最近，混合动力车、燃料电池车和电动车的开发已经大力开展，以提高燃油效率和减少废气。具有使行驶中的车辆减速或停止功能的制动装置，即，车辆制动系统的制动装置，需要安装在这样的车辆上。

通常来说，车辆制动系统的制动装置包括用于利用发动机的吸压产生制动力的真空制动器，以及用于利用液压产生制动力的液压制动器。

该真空制动器通过真空助力器，利用车辆发动机的吸压和大气压之间的差，使一个很小的力产生较大的制动力。即，当驾驶员踩下制动踏板时，真空制动器产生的输出大于施加于制动踏板的力。

在这种传统真空制动器中，车辆发动机的吸压提供给真空助力器以形成真空，因此燃油效率会减低。而且，发动机一直被驱动以形成真空，甚至在车辆停止时也是如此。

此外，燃料电池车和电动车没有发动机，从而把在制动期间增大驾驶员的踏板力的传统的真空制动器应用到燃料电池车和电动车上是不可能的，而且混合动力车在停止期间采用怠速停止功能以提高燃油效率也需要引进液压制动器。

也就是说，由于对于所有车辆而言要提高燃油效率都需要实现再生制动功能，因此再生制动功能容易通过使用液压制动器来实现。

在液压制动器是电子液压制动系统的情况下，当驾驶员踩下踏板，电子控制单元感应踏板的踩踏，并将液压施加到制动主缸，从而将用于制动的液压传送到每个车轮的车轮气缸（未示出），以产生制动力。

如图1所示，为了控制传送到车轮气缸20的液压，电子液压制动系统包括致动器1、电子稳定控制器（ESC）2和液压动力单元（HPU）3，致动器1具有制动主缸1a、助力器1b、储油器1c以及踏板模拟器1d，电子稳定控制器（ESC）2用于独立控制每个车轮的制动力，的液压动力单元（HPU）3包括马达、泵、储压器以及控制阀，且致动器1、电子稳定控制器2以及液压动力单元3分别配置为一个单元。

组成电子液压制动系统的上述单元1、2和3分别设置和安装。因此，需要确保具有安装电子液压制动系统的空间。因为车辆的安装空间具有局限性。此外，电子液压制动系统的重量会增加。由于这些原因，需要一种改进的电子液压制动系统，其能确保制动期间车辆的安全性，提高燃油效率，并能提供合适的踏板感觉。

因此，根据以上要求，对于具有简单的结构，即便是在故障发生时也能表现出正常制动力，且容易控制的电子液压制动系统的研究和开发正在进行。

发明内容

因此，本发明一方面提供一种集成电子液压制动系统，其利用简单的结构提高车辆制动的安全性以及安装效率，从而在制动期间提高稳定的踏板感觉，支持再生制动，从而提高了燃油效率。

在下面的描述中，将部分阐述本发明的其它方面，在某种程度上，这些方面将从下面的描述中变得显而易见，或者可从本发明的实践中得以了解。

根据本发明的一方面，集成电子液压制动系统包括集成液压控制装置以及动力源单元；集成液压控制装置包括制动主缸、储油器、两个液压回路、储压器、流量控制阀、减压阀、第一截止阀、第二截止阀、平衡阀、踏板模拟器和模拟阀；制动主缸基于制动踏板的踏板力产生液压，储油器连接于所述制动主缸的上部以存储油，每一个液压回路均连接于车辆的两个车轮，储压器用于存储预设大小的压力；流量控制阀和减压阀连接于所述两个液压回路中的一个，以控制从所述储压器传送到安装于所述车轮的轮缸的压力；第一截止阀和第二截止阀安装在所述制动主缸和两个液压回路之间，以切断基于驾驶员的踏板力产生的液压；平衡阀用于连接两个液压回路，踏板模拟器连接于所述制动主缸，以提供所述制动踏板的反作用力，模拟阀用于控制所述制动主缸和踏板模拟器之间的连接；动力源单元包括泵和马达，所述泵通过液压管道从储油器吸取油，并将所吸取的油排放到所述储压器以在所述储压器中产生压力，所述马达用于驱动所述泵；其中，所述动力源单元被配置为单独的单元，以隔离所述动力源单元所产生的噪音，且所述集成液压控制装置和动力源单元通过外部管道相互连接；其中，在连接所述制动主缸与踏板模拟器的通道中还设置有止回阀，以使得根据所述制动踏板的踏板力产生的压力仅通过所述模拟阀传送至踏板模拟器。

该流量控制阀和减压阀是单个的高容量阀，其中，所述流量控制阀和减压阀是在正常时间保持关闭的常闭型电磁阀。

平衡阀是在正常时间关闭且根据压力信息打开的常闭型电磁阀。

所述储压器和泵通过外部管道相互连接，且所述外部管道中设置有止回阀，以阻止所述储压器的压力回流。

每个液压回路包括设置在所述轮缸的上游以控制向所述轮缸传送液压的常开型电磁阀，设置在所述车轮气缸的下游以控制从所述轮缸释放液压的常闭型电磁阀，以及用于连接所述常闭型电磁阀与液压管道的返回通道。

第一截止阀和第二截止阀可以是在正常时间保持打开且在正常制动操作期间关闭的常开型电磁阀。

模拟止回阀是不具有弹簧、用于在制动踏板的踏板力消除时返回踏板模拟器的残余压力的管道止回阀。

在将所述流量控制阀和减压阀与所述液压回路之一进行连接的通道中设置脉动衰减器，以使压力脉动最小化。

附图说明

通过下文中结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其它方面将变得明显且更易于理解，其中：

图1是传统的电子液压制动系统的配置的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的集成电子液压制动系统在未操作状态下的液压回路图；

图3是根据本发明的实施例的集成电子液压制动系统在正常操作状态下的液压回路图；以及

图4是根据本发明的实施例的集成电子液压制动系统在异常操作状态下的液压回路图。

具体实施方式

现在详细描述本发明的实施方式，在附图中例示了其实施例，其中，相同的附图标记自始至终表示相同的部件。在下面描述中所使用的术语，限定为考虑根据实施例所得到的功能，且应当根据本说明书的全文内容确定这些术语的定义。因此，在本发明的实施例和附图中所公开的结构仅作为示例，且不涵盖本发明的全部技术精神，因而应当理解，可以对实施例进行各种变型和修改。

图2是根据本发明一个实施例的集成电子液压制动系统在未操作状态下的液压回路图。

集成电子液压制动系统可以包括两个单元。参考图2，集成电子液压制动系统可以包括集成液压控制装置100和动力源单元200，该集成液压控制装置100包括在制动期间由驾驶员操控的制动踏板30、力从制动踏板30传送至其中的制动主缸110、与制动主缸110的上部连接以存储油的储油器115、分别与两个车轮RR、RL、FR以及FL连接的两个液压回路HC1和HC2、安装于两个液压回路HC1和HC2之间以根据驾驶员的踏板力切断液压的第一和第二截止阀173和174、用于存储预设大小的压力的储压器120、连接于制动主缸110以提供制动踏板30的反作用力的踏板模拟器180，以及安装于连接踏板模拟器180和储油器115的通道188内的模拟阀186；动力源单元200包括通过液压管道116从储油器115吸取油并将所吸取的油排放到储压器120以在储压器120中产生压力的泵210，以及用于驱动泵210的马达220。

此外，集成液压控制装置100还可以包括连接于两个液压回路HC1和HC2中的一个，以控制从储压器120传送至安装于车辆的车轮FL、FR、RL和RR的制动主缸20的压力的流量控制阀141和减压阀142，用于将两个液压回路HC1和HC2相互连接的平衡阀190，以及用于测量压力的压力传感器101、102和103。

集成液压控制装置100和动力源单元200通过外部管道10相互连接。也就是说，动力源单元200的泵210以及集成液压控制装置100的储压器120通过外部管道10相互连接。包括泵210和马达220的动力源单元200与集成液压控制装置100分离，以隔离操作噪音。此外，制动主缸110、储油器115，以及踏板模拟器180都纳入集成液压控制装置100内作为单个的单元，且ESC和HPU的功能包含在集成液压控制装置100中，以减小集成电子液压制动系统的重量并优化集成电子液压制动系统的安装空间。

以下将详细描述组成集成电子液压制动系统的部件的结构和功能。如图2所示，首先，至少具有一个腔体以产生液压的制动主缸110，包括其中分别具有第一活塞111和第二活塞112的两个腔体。由此，制动主缸110根据制动踏板30的踏板力产生液压，并与两个液压回路HC1和HC2连接。容纳油的储油器115安装在制动主缸110的上侧，且制动主缸110的下部设有出口，以允许油从该出口排放出，并通过第一和第二备用通道171和172传送到安装于车轮RR、RL、FR和FL的轮缸20。

制动主缸110的两个腔体与两个液压回路HC1和HC2链接，以在故障发生时确保安全。如图2所示，第一液压回路HC1连接于右前轮FR和左后轮RL，第二液压回路HC2连接于左前轮FL和右后轮RR。可替换地，第一液压回路HC1可以连接于两个前轮FL和FR，第二液压回路HC2可以连接于两个后轮RL和RR。这两个液压回路HC1和HC2如上所述独立设置，以使得车辆即使在其中一个电路失效时也能执行制动。

每个液压回路HC1和HC2包括连接于制动主缸20的通道、设置于通道中的多个阀151和161。在图2中，阀151和161分为设置在轮缸20的上游以控制传送至轮缸20的液压的常开型（以下称为“NO型”）电磁阀151，以及设置在轮缸20的下游以控制离开轮缸20的液压的常闭型（以下称为“NC型”）电磁阀161。电磁阀151和161的打开和关闭，可以由常用的电子控制单元（未示出）进行控制。

此外，每个液压回路HC1和HC2包括返回通道160，以连接NC型电磁阀161和液压管道116。返回通道160使传送至轮缸20的液压，通过从泵210抽取而被排放并被传送至储油器115或者储压器120。

平衡阀190安装于两个液压回路HC1和HC2之间，以控制液压回路HC1和HC2之间的连接。平衡阀190是在正常时间关闭且根据压力信息而打开的NC型电磁阀。平衡阀190将液压回路HC1和HC2彼此连接，以将液压提供给设置在液压回路HC1和HC2中的轮缸20，下面将描述其操作。

同时，未解释的附图标记31表示安装于制动踏板30用于将踏板力传送到制动主缸110的输入杆。

至少设置一个泵210以用高压抽取从储油器115引入的油，从而产生制动压力。马达220设置在泵210的一侧，以为泵210提供驱动力。马达220可以在根据来自第一压力传感器101（将在下面描述）或者踏板位移传感器的制动踏板30的踏板力而接收到的驾驶员制动车辆的意图时被驱动。

储压器120设置在泵210的出口，以临时存储通过驱动泵210而产生的高压油。也就是说，如前所述，储压器120通过外部管道10连接于泵210。在外部管道10中安装有止回阀135，以防止存储在储压器120内的高压油回流。

第二压力传感器102设置在储压器120的出口处，以测量储压器120的油压。由第二压力传感器102所测量的油压与电子控制单元（未示出）所设置的压力进行比较。如果所测量的油压低，驱动泵210以从储油器115吸油，并将所吸的油提供给储压器120。

为了通过泵210和马达220将存储在储压器120中的制动油提供给轮缸20，设置了连接于外部管道10的连接通道130。连接通道130连接于两个液压回路HC1和HC2中的一个。在图2中，连接通道130连接于第一液压回路HC1。在连接通道130中设置流量控制阀141和减压阀142，以控制存储在储压器120中的制动油。

控制阀141和减压阀142是在正常时间保持关闭的NC型电磁阀。这样，当驾驶员对制动踏板30施力时，流量控制阀141打开并将存储在储压器120内的制动油传送到轮缸20。通过流量控制阀141传送的制动油，被传送到连接于连接通道130的第一液压回路HC1，同时，连接两个液压回路HC1和HC2的平衡阀190打开，以使制动油也被传送至第二液压回路HC2。也就是说，当流量控制阀141和平衡阀190打开时，储压器120内的制动油被传送至轮缸20。

由于流量控制阀141和减压阀142设置为单阀以产生用于制动的液压，它们可以是高容量的阀。此外，图2中所示的流量控制阀141和减压阀142是单阀，但本发明的实施例不限于此。如果需要更大的容量，它们可以配置为两个或更多个阀的组合。

此外，集成液压控制装置100还可以包括设置于连接通道130内用于使压力脉动最小化的脉动衰减器145。脉动衰减器145是临时存储油以衰减流量控制阀141和减压阀142与NO型电磁阀151之间产生的脉动的装置。脉动衰减器145是本发明所属领域公知的，因此省略了对它的详细描述。

另外，连接通道还可以包括第三压力传感器103，以感应传送至液压回路HC1的压力。由此，第三压力传感器103控制脉动衰减器145，以使得脉动根据所感应到的制动油的压力来衰减。

根据本发明的实施例，当集成电子液压制动系统发生故障时，可以设置第一备用通道171和第二备用通道172以将制动主缸110与液压回路HC1和HC2连接。在第一备用通道171中设置第一截止阀173，以根据驾驶员的踏板力来切断制动主缸110的压力。在第二备用通道172中设置第二截止阀174。第一和第二截止阀173和174是在正常时间打开并在正常制动操作时关闭的NC型电磁阀。此外，第一备用通道171通过第一截止阀173连接于第一液压回路HC1和连接通道130。第二备用通道172通过第二截止阀174连接于第二液压回路HC2。特别地，第一备用通道171可以设置有第一压力传感器101，以测量制动主缸110的油压。因此，当正常执行制动时，通过第一截止阀173和第二截止阀174关闭备用通道171和172，驾驶员的制动意图由第一压力传感器101所确定。如果制动异常，由制动主缸110产生的制动压力被允许通过打开的第一和第二截止阀173和174直接传送至轮缸20。

根据本发明的实施例，用于产生制动踏板30的踏板力的踏板模拟器180设置在第一压力传感器101和制动主缸110之间。

踏板模拟器180包括用于存储从制动主缸110的出口所排放的油的模拟腔体182，以及设置在模拟腔体182的入口的模拟阀186。模拟腔体182包括活塞183和塑料元件184，适于具有基于引入模拟腔体182内的油的预设范围的位移。模拟阀186是在正常时间保持关闭的NC型电磁阀。当驾驶员踩下制动踏板30时，模拟阀186被打开，以为模拟腔体182提供制动油。

此外，模拟止回阀185设置在踏板模拟器180和制动主缸110之间，即，踏板模拟器180和模拟阀186之间。模拟止回阀185连接到制动主缸110。模拟止回阀185适于仅通过模拟阀186将由制动踏板30的踏板力所产生的压力传送至踏板模拟器180。模拟止回阀185可以是没有弹簧、用于在制动踏板30的踏板力消除时返回踏板模拟器180的残余压力的管道止回阀。

集成液压控制装置100设置为包括电连接于阀和传感器以控制阀和传感器的电控单元（ECU）（未示出）的块，因此集成电子液压制动系统可以具有紧凑的结构。也就是说，根据本发明的实施例的集成电子液压制动系统分为动力源单元200和集成液压控制装置100，动力源单元200包括马达220和泵210，集成液压控制装置100包括储压器120、阀、传感器以及产生制动踏板30的踏板力的踏板模拟器180，动力源单元200和集成液压控制装置100配置为单个的块。因此，容易确保集成电子液压制动系统的安装空间，且集成电子液压制动系统的重量得以减小。

以下将详细描述根据本发明实施例的集成电子液压制动系统的操作。

图3是集成电子液压制动系统在正常操作状态下的液压回路图。

参见图3，当驾驶员开始制动时，驾驶员所需要的制动量基于驾驶员所踩下的制动踏板30的压力信息被感应，且由第一压力传感器101或者踏板位移传感器测量。ECU（未示出）可以接收再生制动量，基于驾驶员所需要的制动量与再生制动量之差计算摩擦制动量，由此检测车轮处压力增大或减小的幅度。

特别地，当驾驶员在制动初始阶段踩下制动踏板30时，车辆被再生制动量充分制动，因此可以进行控制而不产生摩擦制动量。因此，有必要减小制动油的压力，以使得制动踏板30对制动主缸10所施加的液压不被传送至轮缸20。此时，减压阀142被打开，以将连接通道130内产生的液压释放至储油器115，从而使得车轮RR、RL、FR以及FL处不产生压力，且制动踏板的压力维持不变。

以下，可以基于再生制动量的变化，执行调整摩擦制动量的操作。当车速为预设值或更小时，依赖于车辆的电池充电水平或者速度而改变的再生制动量大大减小。为了控制轮缸20的液压以配合这种情况，流量控制阀141可以控制从储压器120提供连接通道130的制动油的流速。

之后没有再生制动量，从而可以基于正常制动条件执行制动。

同时，当连接通道130连接于第一液压回路HC1时，通过打开适于控制液压回路HC1和HC2间的连接的NC型平衡阀190，使得压力被传送至进行制动的两个液压回路HC1和HC2。

此外，由制动主缸110根据制动踏板30的制动力所产生的压力，被传送至连接于制动主缸110的踏板模拟器180。此时，设置在制动主缸110和模拟腔体182之间的模拟阀186被打开，以给模拟腔体182提供液压，由此使活塞183移动且与支承活塞183的弹簧184的重量对应的压力在模拟腔体182中产生，为驾驶员提供合适的踏板感觉。

图4是集成电子液压制动系统在异常操作状态下的液压回路图。

参见图4，对于在集成电子液压制动系统处于非正常操作的情况下的备用制动而言，通过第一和第二备用通道171和172将制动油提供给轮缸20，以产生制动力。此处，由于安装于两个备用通道171和172中的第一和第二截止阀173和174以及液压回路HC1和HC2的电磁阀151是打开状态的NO型电磁阀，且流量控制法141、减压阀142和平衡阀190是关闭状态的NC型电磁阀，液压被直接传送到轮缸20。由此，稳定的制动得以执行，且制动稳定性得以增强。

制动主缸110可以具有比传统制动主缸更小的内径，以基于制动踏板30的踏板力，使机械制动的性能最大化。也就是说，虽然制动主缸110具有比传统制动主缸更小的内径，然而制动主缸可以通过存储在其中的制动油提供足够的制动力。

从以上的描述可以明显看出，根据本发明的实施例的集成电子液压制动系统具有以下的效果。

首先，集成电子液压制动系统分为包括泵和马达的动力源单元，以及包括储压器、阀、传感器和用于产生制动踏板的踏板力的踏板模拟器的集成液压控制装置，动力源单元和集成液压控制装置配置为单个的块。因此，集成电子液压制动系统的安装空间是容易确保的，且集成电子液压制动系统的重量会减小。此外，集成电子液压制动系统容易装配。

第二，由于压力通过单个的流量控制阀和减压阀提供给两个液压回路并从其释放，且两个液压回路由平衡阀所连接，因此能确保方便和较好的控制。

第三，在制动系统失效时，也能实现车辆的制动，因此，集成电子液压制动系统可以容易地应用到电动车、燃料电池车以及混合动力车上。

第四，不具有弹簧的模拟止回阀可使残余压力最小化，传递给驾驶员的踏板感觉，即使是压力在制动期间被任意调整时也可以稳定地保持。

第五，集成电子液压制动系统产生使用者需要的制动力，而不论发动机是否存在以及发动机是否运转，由此使得燃油效率提高。

第六，集成电子液压制动系统具有比传统负压型助力器更简单的结构，且不使用发动机的吸压，这不同于真空制动器，由此提高了车辆的燃油效率。此外，由于其结构简单，集成电子液压制动系统可以容易地应用到小型车辆上。

虽然已经示出并描述了本发明的一些实施方式，本领域技术人员将理解，在不背离本发明的原则和精神的情况下，可以对这些实施方式进行修改，本发明的范围由权利要求及其等同方案限定。

Claims (8)

1.一种车辆集成电子液压制动系统，包括：

集成液压控制装置，其包括制动主缸、储油器、两个液压回路、储压器、流量控制阀、减压阀、第一截止阀、第二截止阀、平衡阀、踏板模拟器和模拟阀；所述制动主缸基于制动踏板的踏板力产生液压，储油器连接于所述制动主缸的上部以存储油，每一个所述液压回路均连接于车辆的两个车轮，所述储压器用于存储预设大小的压力；所述流量控制阀和减压阀连接于所述两个液压回路中的一个，以控制从所述储压器传送到安装于所述车轮的轮缸的压力；所述第一截止阀和第二截止阀安装在所述制动主缸和两个液压回路之间，以切断基于驾驶员的踏板力产生的液压；所述平衡阀用于连接两个液压回路，踏板模拟器连接于所述制动主缸，以提供所述制动踏板的反作用力，所述模拟阀用于控制所述制动主缸和所述踏板模拟器之间的连接；

以及动力源单元，其包括泵和马达，所述泵通过液压管道从储油器吸取油，并将所吸取的油排放到所述储压器以在所述储压器中产生压力，所述马达用于驱动所述泵；其中，

所述动力源单元被配置为单独的单元，以隔离所述动力源单元所产生的噪音，且所述集成液压控制装置和动力源单元通过外部管道相互连接；

其中，在连接所述制动主缸与踏板模拟器的通道中还设置有止回阀，以使得根据所述制动踏板的踏板力产生的压力仅通过所述模拟阀传送至踏板模拟器。

2.如权利要求1所述的集成电子液压制动系统，其特征在于，所述流量控制阀和减压阀是单个的高容量阀，其中，所述流量控制阀和减压阀是在正常时间保持关闭的常闭型电磁阀。

3.如权利要求1所述的集成电子液压制动系统，其特征在于，所述平衡阀是在正常时间关闭且基于压力信息打开的常闭型电磁阀。

4.如权利要求1所述的集成电子液压制动系统，其特征在于，所述储压器和泵通过外部管道相互连接，且所述外部管道中设置有止回阀，以阻止所述储压器的压力回流。

5.如权利要求1所述的集成电子液压制动系统，其特征在于，每个所述液压回路包括：

设置在所述轮缸的上游以控制向所述轮缸传送液压的常开型电磁阀；

设置在所述车轮气缸的下游以控制从所述轮缸释放液压的常闭型电磁阀；以及

用于连接所述常闭型电磁阀与液压管道的返回通道。

6.如权利要求1所述的集成电子液压制动系统，其特征在于，所述第一截止阀和第二截止阀是在正常时间保持打开且在正常制动操作期间关闭的常开型电磁阀。

7.如权利要求1所述的集成电子液压制动系统，其特征在于，所述模拟止回阀是不具有弹簧、用于在所述制动踏板的踏板力消除时返回所述踏板模拟器的残余压力的管道止回阀。

8.如权利要求1所述的集成电子液压制动系统，其特征在于，在将所述流量控制阀和减压阀与其中一个所述液压回路进行连接的通道中设置脉动衰减器，以使压力脉动最小化。

Images