CN105150858B - 一种基于esc硬件的再生制动系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于ESC硬件的再生制动系统，该系统包括制动踏板单元、真空助力单元、制动主缸单元、液压执行单元、四轮轮缸、四轮轮速传感器、ESC控制单元、整车控制单元、电机控制单元和电池控制单元。本发明可以保证与传统液压制动系统相同的制动踏板感觉，不需要额外安装制动踏板行程模拟器，当ESC硬件发生故障时，可以提供与传统液压制动系统相同的后备制动，保证了制动安全。本发明运用驱动电机完成再生制动，运用液压执行单元完成液压制动，提供了一种低成本、易实现的再生制动与ESC集成的制动方案。
Description
技术领域
本发明涉及纯电动车辆、混合动力车辆及燃料电车辆的集成制动系统，特别涉及一种基于ESC硬件、具有再生制动功能的制动系统。
背景技术
再生制动是提高电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车燃油经济性的一项重要技术。为了实现再生制动，需要将制动踏板力和制动液压力进行解耦。针对上述问题，现在普遍采用的方案可以分为两种：一种是采用线控制动，对制动系统进行重新设计；一种是基于现有制动系统进行改造。第一种方法会增加产品开发的难度和时间，进而增加风险和成本。第二种方法可以分为基于ABS硬件的再生制动系统和基于ESC硬件的再生制动系统。由于在减少交通事故方面的显著作用，ESC已经逐渐成为汽车的一种标准配置，以美国交通部和欧盟议会为代表的机构纷纷通过立法的形式，强制在汽车上推行这一技术。通过ESC实现再生制动，不仅能减少开发的成本和时间，还可能随着ESC装车率的提高而逐渐在新能源车中进行普及。如果直接基于ESC硬件实现再生制动，随时都会发生变化的再生制动力会通过液压制动力传到制动踏板，影响制动感觉。现有的基于ESC硬件的再生制动系统，为了保证良好的制动踏板感觉，往往要增加制动踏板行程模拟器或其他部件，提高了制造成本；此外，当ESC硬件发生故障时，前轮将丧失液压制动力，影响制动安全。发明专利CN101844518A，公开了一种基于传统ESC的再生制动系统，该方案保证了良好的制动踏板感觉，但是当ESC硬件出现故障或掉电时，前轮将丧失制动力，影响制动安全，而且行程模拟器的增加会提高制动系统的成本；发明专利CN104442767A公开了一种基于ESC硬件的再生制动系统，该系统保证了制动安全和良好的制动踏板感觉，但是需要在前后轮均增加踏板模拟器和额外的液压支路，不仅提高了成本，而且增加了开发的难度。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种低成本、易实现的再生制动系统，在保证良好制动踏板感觉的同时，当ESC系统发生故障时，能够保证车辆制动的安全性。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于ESC硬件的再生制动系统，包括制动踏板单元、真空助力单元、制动主缸单元、四轮轮缸、液压执行单元、ESC控制单元、整车控制单元，电机控制单元和电池控制单元，其特征在于：
所述制动踏板单元包括制动踏板和制动踏板行程传感器，制动踏板行程传感器安装在制动踏板转轴上；
所述真空助力单元包括电动真空助力泵和真空助力器，真空助力器安装在制动踏板和制动主缸之间；电动真空助力泵来提供持续的真空助力器的助力；
所述制动主缸单元包括储液罐和制动主缸，制动主缸包含前腔和后腔，储液罐出口分别与制动主缸前腔和后腔入口相连；
所述四轮轮缸为左前轮缸，右前轮缸，左后轮缸，右后轮缸；
所述液压执行单元包括第一制动回路和第二制动回路，其中，左前轮缸与右前轮缸共用一条制动回路，左后轮缸与右后轮缸共用第二制动回路；
所述ESC控制单元为ESC控制器，ESC控制器采集左前轮速传感器、右前轮速传感器、左后轮速传感器、右后轮速传感器的轮速信号及第一压力传感器、第二压力传感器的压力信号，通过控制液压执行单元各电磁阀的开断，实现对左前轮缸、右前轮缸、左后轮缸、右后轮缸的制动压力控制；
所述整车控制单元为整车控制器，整车控制器采集制动踏板行程传感器的转角信号，同时通过CAN通信接收电机控制器发送的电机的运行信息和电池管理系统发送的电池组的运行信息，首先对前后轮制动力进行分配，然后再对前轮再生制动力与前轮液压制动力进行分配，其中前轮再生制动力由电机产生，前轮液压制动力由液压执行单元主动增压过程产生，后轮制动力由制动踏板和真空助力器产生；
所述电机控制单元包含电机控制器和电机，电机控制器采集电机的运行信息，并向电机发送控制指令；
电池控制单元包含电池管理系统和电池组，电池管理系统采集电池组的运行信息，并向电池组发送控制指令。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明应用领域为电动汽车、混合动力汽车或燃料电池汽车的再生制动系统，只需对现有ESC硬件进行较小改造即可完成再生制动功能，而且不需要增加制动踏板模拟器，因此成本低、易实现。
2、正常再生制动时，驾驶员踏板力与前缸隔绝，避免了再生制动力变化对制动踏板感觉的不利影响。
3、ESC硬件掉电或发生故障时，驾驶员踏板力可以直接传递到制动主缸前缸和后缸，保证了制动系统的可靠性。
4、电动真空泵仅提供后轮制动的助力，可以实现与传统制动系统接近的制动踏板感觉。
5、制动踏板行程传感器、前后轮制动管路压力传感器和轮速传感器相互校验，可以及时发现制动管路的故障，进而采取相应措施。
6、前轮吸入阀进出口并联一个单向阀，可以有效提高前轮轮缸的减压速度，防止前轮抱死。
7、前轮ABS控制由液压执行单元主动增压过程完成，避免了前轮ABS减压过程制动踏板的顶脚感觉。
8、本发明对ESC硬件的改造不影响制动系统原有ESC功能的实现。
附图说明
图1是传统的ESC制动系统。
图2是本发明的基于ESC硬件的再生制动系统原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
图1所示是传统的ESC制动系统，该系统集成ABS(防抱死制动系统)、TCS(牵引力控制系统)及AYC(主动横摆控制)，
包括制动踏板单元、真空助力单元、制动主缸单元、液压执行单元、四轮轮缸、四轮轮速传感器、ESC控制单元；对于传统ESC制动系统，前后轮制动力均由制动踏板1和真空助力器2产生；
所述制动踏板单元为制动踏板1；
所述真空助力单元为真空助力器2，真空助力器2安装在制动踏板1和制动主缸4之间，由发动机提供真空助力；
所述制动主缸单元包括储液罐3和制动主缸4，制动主缸4包含前腔和后腔，储液罐3出口分别与制动主缸4前腔和后腔入口相连；
所述液压执行单元包括第一制动回路和第二制动回路，第一制动回路包含：第一吸入阀5，第一限压阀7，第一增压阀9，第二增压阀10，第一减压阀13，第二减压阀14，第一柱塞泵17，柱塞泵电机19，第一蓄能器20，单向阀22，其中第一吸入阀5、第一减压阀13、第二减压阀14为常闭阀，第一限压阀7、第一增压阀9、第二增压阀10为常开阀；
第二制动回路包含：第二吸入阀6，第二限压阀8，第三增压阀11，第四增压阀12，第三减压阀15，第四减压阀16，第二柱塞泵18，柱塞泵电机19，第二蓄能器21，第一压力传感器32，其中第二吸入阀6、第三减压阀15、第四减压阀16为常闭阀，第二限压阀8、第三增压阀11、第四增压阀12为常开阀；
第一制动回路的构造如下：第一吸入阀5入口、第一限压阀7入口同时与制动主缸4前腔相连，第一吸入阀5出口同时与单向阀22出口、第一柱塞泵17入口相连，单向阀22入口同时与第一减压阀13、第二减压阀14出口相连，第一柱塞泵17出口同时与第一限压阀7出口、第一增压阀9入口、第二增压阀10入口相连，第一增压阀9出口、第一减压阀13入口同时与左前轮缸23相连，第二增压阀10出口、第二减压阀14入口同时与右后轮缸24相连，第一减压阀13出口安装第一蓄能器20；对于传统的ESC制动系统，第一制动回路ABS减压时，制动液从左前轮缸23、右后轮缸24，经第一减压阀13、，第二减压阀14，通过第一柱塞泵17驱动，经第一限压阀7流回制动主缸4前腔，因此需要在第一减压阀13、第二减压阀14出口设置第一蓄能器20，存储从左前轮缸23、右后轮缸24回流的制动液，达到快速降低轮缸压力的作用，所述单向阀22的功能是液压执行单元对第一制动回路主动增压时，防止制动液进入蓄能器20；
第二制动回路的构造如下：第二吸入阀6入口、第二限压阀8入口同时与制动主缸4后腔相连，第二吸入阀6出口同时与第三减压阀15出口、第四减压阀16出口、第二柱塞泵18入口相连，第二柱塞泵18出口同时与第二限压阀8出口、第三增压阀11入口、第四增压阀12入口相连，第三增压阀11出口、第三减压阀15入口同时与右前轮缸25相连，第四增压阀12出口、第四减压阀16入口同时与左后轮缸26相连，第三减压阀15出口安装第二蓄能器21，第二限压阀8入口安装第一压力传感器32；对于传统的ESC制动系统，第二制动回路ABS减压时，制动液从右前轮缸25、左后轮缸26，经第三减压阀15、第四减压阀16，通过第二柱塞泵18驱动，经第二限压阀8流回制动主缸4后腔，因此需要在第三减压阀15、第四减压阀16出口设置第二蓄能器21，存储从右前轮缸25、左后轮缸26回流的制动液，达到快速降低轮缸压力的作用；
所述第一柱塞泵17与第二柱塞泵18共用一个柱塞泵电机19；
所述四轮轮缸为左前轮缸23，右前轮缸25，左后轮缸26，右后轮缸24；
所述四轮轮速传感器为左前轮速传感器27，右前轮速传感器29，左后轮速传感器30，右后轮速传感器28；
所述ESC控制单元为ESC控制器31，ESC控制器31采集左前轮速传感器27、右前轮速传感器29、左后轮速传感器30、右后轮速传感器28的轮速信号及第一压力传感器32的压力信号，通过控制液压执行单元各电磁阀的开断，实现对左前轮缸23、右前轮缸25、左后轮缸26、右后轮缸24的制动压力控制；
传统ESC制动系统在正常制动，即ABS、TCS、AYC没有触发时，制动踏板力取决于制动主缸4前腔和后腔中的液压力，制动主缸4前腔和后腔中液压力的变化会反作用到制动踏板1；如果直接基于ESC硬件主动增压实现再生制动，当驾驶员期望一定的制动力时，主动增压过程中制动主缸4前腔中的液压制动力会随着再生制动力的变化而变化，进而反作用到制动踏板1，影响制动踏板感觉；
图2所示是本发明的基于ESC硬件的再生制动系统，包括制动踏板单元、真空助力单元、制动主缸单元、四轮轮缸、液压执行单元、ESC控制单元，整车控制单元和电机控制单元，电池控制单元；
对于本发明的基于ESC硬件的再生制动系统，前轮制动力由液压制动力和再生制动力构成，其中再生制动力由电机36完成，液压制动力由液压执行单元主动增压过程完成，后轮制动力由制动踏板1和真空助力器2共同完成；
所述制动踏板单元包括制动踏板1和制动踏板行程传感器40，制动踏板行程传感器40安装在制动踏板转轴上；对于传统ESC制动系统，制动踏板1信号为开关信号，对于本发明的再生制动系统，为了实现前轮再生制动力和液压制动力的分配，需要增加制动踏板行程传感器40，测量制驾驶员踩下制动踏板1的转角，作为分配的依据；
所述真空助力单元包括电动真空助力泵41和真空助力器2，真空助力器2安装在制动踏板1和制动主缸4之间；对于传统的ESC再生制动系统，发动机作为车辆驱动的唯一动力，因此可以持续为真空助力器2提供助力，不需要其他助力装置，而对于具有再生制动功能的电动汽车、混合动力汽车或燃料电池汽车，车辆可能会工作在纯电动状态，因此需要增加电动真空助力泵41来提供持续的真空助力器2的助力，对于本发明的再生制动系统，前轮液压制动力由液压执行单元主动增压完成，因此电动真空助力泵只需提供后轮的制动助力，功率较小；
所述制动主缸单元包括储液罐3和制动主缸4，制动主缸4包含前腔和后腔，储液罐3出口分别与制动主缸4前腔和后腔入口相连；
图1所示的传统ESC制动系统为X型制动管路，即左前轮缸23与右后轮缸24共用一条制动回路，即第一制动回路，右前轮缸25与左后轮缸26共用一条制动回路，即第二制动回路；
对于本发明的基于ESC硬件的再生制动系统，左前轮缸23与右前轮缸25的控制方式相同，左后轮缸26与右后轮缸24的控制方式相同，因此本发明的再生制动系统将传统ESC制动系统的X型制动回路改造为H型制动回路，即左前轮缸23与右前轮缸25共用一条制动回路，即第一制动回路，左后轮缸26与右后轮缸24共用一条制动回路，即第二制动回路；通过上述改造，前轮液压制动力由液压执行单元主动增压过程完成，实现了制动踏板力与前轮液压制动力的解耦；因此，本发明所述液压执行单元包括第一制动回路和第二制动回路，所述第一制动回路包含：第一吸入阀5，第一限压阀7，第一增压阀9，第二增压阀10，第一减压阀13，第二减压阀14，第一柱塞泵17，柱塞泵电机19，第二压力传感器33，吸入单向阀34，其中第一吸入阀5、第一减压阀13、第二减压阀14为常闭阀，第一限压阀7、第一增压阀9、第二增压阀10为常开阀；
图1所示的传统的ESC制动系统，第一制动回路ABS减压时，制动液从左前轮缸23、右后轮缸24，经第一减压阀13、，第二减压阀14，通过第一柱塞泵17驱动，经第一限压阀7流回制动主缸4前腔，因此需要在第一减压阀13、第二减压阀14出口设置第一蓄能器20，存储从左前轮缸23、右后轮缸24回流的制动液，达到快速降低轮缸压力的作用，所述单向阀22的功能是液压执行单元对第一制动回路主动增压时，防止制动液进入蓄能器20；对于本发明的基于ESC硬件的再生制动系统，第一制动回路ABS控制由液压执行单元主动增压完成，当第一制动回路ABS减压时，制动液直接经第一减压阀13、第二减压阀14，通过第一吸入阀5流回储液罐3，不再需要第一蓄能器20和单向阀22，同时为了提高第一制动回路ABS的减压速度，在第一吸入阀5两端并联吸入单向阀34，其工作原理为：当第一制动回路ABS的减压时，制动液经第一减压阀13、第二减压阀14，通过第一吸入阀15流回储液罐3，此时吸入单向阀34在压力的作用下打开，提供了一个辅助回流液压回路，加快了第一制动回路ABS的减压速度；
所述第二制动回路包含：第二吸入阀6，第二限压阀8，第三增压阀11，第四增压阀12，第三减压阀15，第四减压阀16，第二柱塞泵18，柱塞泵电机19，后轮蓄能器21，第一压力传感器32，其中第二吸入阀6、第三减压阀15、第四减压阀16为常闭阀，第二限压阀8、第三增压阀11、第四增压阀12为常开阀；本发明的再生制动系统，第二制动回路的控制方式与传统ESC制动系统第二制动回路的控制方式相同，因此本发明的再生制动系统第二制动回路的构造与传统ESC制动系统相同；
本发明的基于ESC硬件的再生制动系统，液压执行单元的第一制动回路、第二制动回路的构造及其与四轮轮缸的连接方式如下：
第一制动回路：第一吸入阀5入口与储液罐3相连，第一吸入阀5出口同时与第一减压阀13出口、第二减压阀14出口、第一柱塞泵17入口相连，第一柱塞泵17出口同时与第一限压阀7出口、第一增压阀9入口、第二增压阀10入口相连，第一限压阀7入口与制动主缸4前腔相连，第一增压阀9出口、第一减压阀13入口同时与左前轮缸23相连，第二轮增压阀10出口、第二减压阀14入口同时与右前轮缸25相连，第一限压阀7出口增加第二压力传感器33，第一吸入阀5进出口并联吸入单向阀(34)；对于传统ESC制动系统，制动主缸1前腔和后腔的压力相同，因此只需要第一压力传感器32便可以获得第一制动回路和第二制动回路的压力，对于本发明的基于ESC的再生制动系统，制动主缸1前腔压力与第一制动回路压力隔绝，因此需要增加第二压力传感器33来测量第一制动回路压力，同时第一压力传感器32、第二压力传感器33、制动踏板行程传感器40相互校验，可以及时检测出制动管路故障，进而采取相关措施；
对于本发明的再生制动系统，第一吸入阀5入口不再与制动主缸4前腔相连，改为与储液罐3直接相连，第一制动回路液压制动力由液压执行单元主动增压完成，避免了再生制动力变化对制动踏板感觉的不利影响，保证了良好的制动踏板感觉；第一限压阀7入口仍然与制动主缸4前腔相连，并在液压执行单元主动增压过程中保持通电关闭，当ESC硬件发生故障或掉电时，第一限压阀7断电打开，制动液在制动踏板1的挤压下，经制动主缸4前腔流入左前轮缸23和右前轮缸25，实现了后备制动，保证了制动安全；
第二制动回路：第二吸入阀6入口、第二限压阀8入口同时与制动主缸4后腔相连，第二吸入阀6出口同时与第三减压阀15出口、第四减压阀16出口、第二柱塞泵18入口相连，第二柱塞泵18出口同时与第二限压阀8出口、第三增压阀11入口、第四增压阀12入口相连，第三增压阀11出口、第三减压阀15入口同时与右后轮缸24相连，第四增压阀12出口、第四减压阀16入口同时与左后轮缸26相连，第三减压阀15出口安装后轮蓄能器21，第二限压阀8入口安装第一压力传感器32；
所述第一柱塞泵17与第二柱塞泵18共用一个柱塞泵电机19；
所述四轮轮缸为左前轮缸23，右前轮缸25，左后轮缸26，右后轮缸24；
所述ESC控制单元为ESC控制器31，ESC控制器31采集左前轮速传感器27、右前轮速传感器29、左后轮速传感器30、右后轮速传感器28的轮速信号及第一压力传感器32、第二压力传感器33的压力信号，通过控制液压执行单元各电磁阀的开断，实现对左前轮缸23、右前轮缸25、左后轮缸26、右后轮缸24的制动压力控制；
所述整车控制单元为整车控制器35，整车控制器35采集制动踏板行程传感器40的转角信号，同时通过CAN通信接收电机控制器37发送的电机36的运行信息和电池管理系统38发送的电池组39的运行信息，首先对前后轮制动力进行分配，然后再对前轮再生制动力与前轮液压制动力进行分配，其中前轮再生制动力由电机36产生，前轮液压制动力由液压执行单元主动增压过程产生，后轮制动力由制动踏板1和真空助力器2产生；
所述电机控制单元包含电机控制器37和电机36，电机控制器37采集电机36的运行信息，并向电机36发送控制指令；
所述电池控制单元包含电池管理系统38和电池组39，电池管理系统38采集电池组39的运行信息，并向电池组39发送控制指令；
下面结合本发明对其工作模式进行简要分析：
Ⅰ.再生制动实施过程
当驾驶员踩下制动踏板1时，整车控制器35采集制动踏板行程传感器40的转角信号，同时通过CAN通信接收电机控制器37发送的电机36的运行信息和电池管理系统38发送的电池组39的运行信息；
整车控制器35根据上述信息，首先对前后轮制动力进行分配，然后再对前轮再生制动力与前轮液压制动力进行分配，前轮再生制动力由电机36产生，前轮液压制动力由液压执行单元主动增压过程产生，后轮制动力由制动踏板1及真空助力器2产生，后轮制动力与传统ESC制动系统实施方式相同；
液压执行单元主动增压过程为(以左前轮缸23为例)：
当左前轮缸23需要增压时，第一吸入阀5通电打开，第一限压阀7通电关闭，第一增压阀9断电打开，第一减压阀13断电关闭，制动液从储液罐3、第一吸入阀5，经第一柱塞泵17驱动，通过第一增压阀9进入左前轮缸23，完成增压；当左前轮缸23需要保压时，第一吸入阀5断电关闭，第一限压阀7通电关闭，第一增压阀9通电关闭，第一减压阀13断电关闭，切断左前轮缸23液压回路，完成保压；
当左前轮缸23需要减压时，第一吸入阀5通电打开，第一限压阀7通电关闭，第一增压阀9通电关闭，第一减压阀13通电打开，制动液经过第一减压阀13、第一吸入阀5流回储液罐3，完成减压；通过上述增压、保压、减压的操作，使左前轮缸23获得期望的制动压力；
Ⅱ.ABS实施过程
当车轮趋于抱死时，ABS介入。ABS的控制目标是当车轮趋于抱死时，控制轮缸压力，使车轮维持在最优滑移率附近，以获得最大的纵向利用附着系数和制动减速度。轮缸压力的控制通过液压执行单元的增压、保压、减压过程来完成。
前后轮ABS控制，液压执行单元的工作方式有所不同，下面分别进行介绍：
前轮ABS控制由液压执行单元主动增压过程完成，左前轮缸23与右前轮缸25的ABS实施过程相同，以左前轮缸23为例：当左前轮缸23需要增压时，第一吸入阀5通电打开，第一限压阀7通电关闭，第一增压阀9断电打开，第一减压阀13断电关闭，制动液经储液罐3、第一吸入阀5，经柱塞泵17驱动，通过第一增压阀9进入左前轮缸23，完成增压；当左前轮缸23需要保压时，第一吸入阀5断电关闭，第一限压阀7通电关闭，第一增压阀9通电关闭，第一减压阀13断电关闭，切断左前轮缸23液压回路，完成保压；当左前轮缸23需要减压时，第一吸入阀5通电打开，第一限压阀7通电关闭，第一增压阀9通电关闭，第一减压阀13通电打开，制动液经过第一减压阀13、第一吸入阀5流回储液罐3，完成减压；通过上述增压、保压、减压的操作，使左前轮缸23产生期望的制动压力；
后轮ABS控制由液压执行单元及制动踏板1共同完成，左后轮缸26与右后轮缸24的ABS实施过程与传统ESC制动系统相同，以左后轮缸26为例：当左后轮缸26需要增压时，第二限压阀8断电打开，第二吸入阀6断电关闭，第四增压阀12断电打开，第四减压阀16断电关闭，高压制动液通过制动经过主缸4后腔、第二限压阀8、第四增压阀12进入左后轮缸26，完成增压；当左后轮缸26需要保压时，第二限压阀8通电关闭，第二吸入阀6断电关闭，第四增压阀12通电关闭，第四减压阀16断电关闭，切断左后轮缸26液压回路，完成保压；当左后轮缸26需要减压时，第二限压阀8断电打开，第二吸入阀6断电关闭，第四增压阀12通电关闭，第四减压阀16通电打开，制动液从左后轮缸26经第四减压阀16、第二蓄能器21，经第二柱塞泵18驱动，通过第二限压阀8流回制动主缸主缸4后腔，完成减压；通过上述增压、保压、减压的操作，使左前轮缸23产生期望的制动压力；
Ⅲ.TCS实施过程
当驱动轮出现滑转时，TCS介入。TCS的控制目标是调节驱动轮缸压力，使驱动轮维持在最优滑移率附近，从而获得最大的车辆加速度并保证一定的横向稳定性，驱动轮缸压力的控制通过液压执行单元的增压、保压、减压过程来完成；
TCS实施过程由液压执行单元主动增压完成，左前轮缸23与右前轮缸25的TCS实施过程相同，以左前轮缸23为例(假设汽车为前驱)：当左前轮缸23需要增压时，第一吸入阀5通电打开，第一限压阀7通电关闭，第一增压阀9断电打开，第一减压阀13断电关闭，制动液从储液罐3、第一吸入阀5，经第一柱塞泵17驱动，通过第一增压阀9进入左前轮缸23，完成增压；当左前轮缸23需要保压时，第一吸入阀5断电关闭，第一限压阀7通电关闭，第一增压阀9通电关闭，第一减压阀13断电关闭，切断左前轮缸23液压回路，完成保压；当左前轮缸23需要减压时，第一吸入阀5断电关闭，第一限压阀7断电打开，第一增压阀9断电打开，第一减压阀13断电关闭，柱塞泵电机19电机不再驱动第一柱塞泵17工作，由于制动踏板1并没有踩下，制动液经过第一增压阀9、第一限压阀7流回制动主缸4前腔，完成减压；通过上述增压、保压、减压的操作，使左前轮缸23产生期望的制动压力；
Ⅳ.AYC实施过程
当车辆出现过大的不足转向或过多转向时，AYC介入。当车辆发生过大不足转向时，AYC在内侧车轮上施加主动制动力矩，产生向内侧旋转的力矩；当车辆发生过多转向时，AYC在外侧车轮施加主动制动力矩，产生向外侧旋转的力矩。期望的制动力矩由液压执行单元的增压、保压和减压动作来完成；
AYC实施过程由液压执行单元主动增压过程完成，左前轮缸23与右前轮缸25的ABS实施过程相同，以左前轮缸23为例：当左前轮缸23需要增压时，第一吸入阀5通电打开，第一限压阀7通电关闭，第一增压阀9断电打开，第一减压阀13断电关闭，制动液从储液罐3、第一吸入阀5，经第一柱塞泵17驱动，通过第一增压阀9进入左前轮缸23，完成增压；当左前轮缸23需要保压时，第一吸入阀5断电关闭，第一限压阀7通电关闭，第一增压阀9通电关闭，第一减压阀13断电关闭，切断左前轮缸23制动回路，完成保压；当左前轮缸23需要减压时，第一吸入阀5断电关闭，第一限压阀7断电打开，第一增压阀9断电打开，第一减压阀13断电关闭，柱塞泵电机19电机不再驱动第一柱塞泵17工作，由于制动踏板1并没有踩下，制动液经过第一增压阀9、第一限压阀7流回制动主缸4前腔，完成减压；通过上述增压、保压、减压的操作，使左前轮缸23产生期望的制动压力；
AYC实施过程中，左后轮缸26与右后轮缸24的主动增压过程与传统ESC制动系统相同，以左后轮缸26为例：当左后轮缸26需要增压时，第二吸入阀6通电打开，第二限压阀8通电关闭，第四增压阀12断电打开，第四减压阀16断电关闭，制动液从制动主缸4后腔、第二吸入阀6，经第二柱塞泵18驱动，通过第四增压阀12进入左后轮缸26，完成增压；当左后轮缸26需要保压时，第二限压阀8通电关闭，第二吸入阀6断电关闭，第四增压阀12通电关闭，第四减压阀16断电关闭，切断左后轮缸26制动回路，完成保压；当左后轮缸26需要减压时，第二吸入阀6断电关闭，第二限压阀8断电打开，第四增压阀12断电打开，第四减压阀16断电关闭，由于制动踏板1没有踩下，制动液经过第四增压阀12、第二限压阀8流回制动主缸4后腔，完成减压；通过上述增压、保压、减压的操作，使左前轮缸23产生期望的制动压力。
Ⅴ.ESC硬件发生故障实施过程
如果制动时ESC硬件掉电或发生故障，所有电磁阀均断电回到初始状态，此时第一吸入阀5、第二吸入阀6、第一减压阀13、第二减压阀14、第三减压阀15、第四减压阀16断电关闭，第一限压阀7、第二限压阀8、第一增压阀9、第二增压阀10、第三增压阀11、第四增压阀12断电打开，制动液经制动主缸4，通过限压阀、增压阀流入四轮轮缸，实现后备制动，保证制动安全；
上述实施过程中，再生制动实施过程与ABS实施过程，液压执行单元主动增压过程相同；TCS实施过程与AYC实施过程，液压执行单元主动增压过程相同；前者与后者的区别在于减压过程液压执行单元动作不同；
尽管参考附图详细地公开了本发明，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本发明的应用。本发明的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本发明保护范围和精神的情况下针对发明所作的各种变型、改型及等效方案。
Claims (10)
1.一种基于ESC硬件的再生制动系统，包括制动踏板单元、真空助力单元、制动主缸单元、四轮轮缸、液压执行单元、ESC控制单元、整车控制单元，电机控制单元和电池控制单元，其特征在于：
所述制动踏板单元包括制动踏板(1)和制动踏板行程传感器(40)，制动踏板行程传感器(40)安装在制动踏板转轴上；
所述真空助力单元包括电动真空助力泵(41)和真空助力器(2)，真空助力器(2)安装在制动踏板(1)和制动主缸(4)之间；电动真空助力泵(41)来提供持续的真空助力器(2)的助力；
所述制动主缸单元包括储液罐(3)和制动主缸(4)，制动主缸(4)包含前腔和后腔，储液罐(3)出口分别与制动主缸(4)前腔和后腔入口相连；
所述四轮轮缸为左前轮缸(23)，右前轮缸(25)，左后轮缸(26)，右后轮缸(24)；
所述液压执行单元包括第一制动回路和第二制动回路，其中，左前轮缸(23)与右前轮缸(25)共用一条制动回路，左后轮缸(26)与右后轮缸(24)共用第二制动回路；
所述ESC控制单元为ESC控制器(31)，ESC控制器(31)采集左前轮速传感器(27)、右前轮速传感器(29)、左后轮速传感器(30)、右后轮速传感器(28)的轮速信号及第一压力传感器(32)、第二压力传感器(33)的压力信号，通过控制液压执行单元各电磁阀的开断，实现对左前轮缸(23)、右前轮缸(25)、左后轮缸(26)、右后轮缸(24)的制动压力控制；
所述整车控制单元为整车控制器(35)，整车控制器(35)采集制动踏板行程传感器(40)的转角信号，同时通过CAN通信接收电机控制器(37)发送的电机(36)的运行信息和电池管理系统(38)发送的电池组(39)的运行信息，首先对前后轮制动力进行分配，然后再对前轮再生制动力与前轮液压制动力进行分配，其中前轮再生制动力由电机(36)产生，前轮液压制动力由液压执行单元主动增压过程产生，后轮制动力由制动踏板(1)和真空助力器(2)产生；
所述电机控制单元包含电机控制器(37)和电机(36)，电机控制器(37)采集电机(36)的运行信息，并向电机(36)发送控制指令；
电池控制单元包含电池管理系统(38)和电池组(39)，电池管理系统(38)采集电池组(39)的运行信息，并向电池组(39)发送控制指令。
2.根据权利要求1所述的基于ESC硬件的再生制动系统，其特征在于：前轮制动力由液压制动力和再生制动力构成，其中再生制动力由电机(36)完成，液压制动力由液压执行单元主动增压过程完成，后轮制动力由制动踏板(1)和真空助力器(2)共同完成。
3.根据权利要求1所述的基于ESC硬件的再生制动系统，其特征在于：制动踏板行程传感器(40)用于测量制驾驶员踩下制动踏板(1)的转角，作为分配的依据。
4.根据权利要求1所述的基于ESC硬件的再生制动系统，其特征在于：所述第一制动回路包含：第一吸入阀(5)，第一限压阀(7)，第一增压阀(9)，第二增压阀(10)，第一减压阀(13)，第二减压阀(14)，第一柱塞泵(17)，柱塞泵电机(19)，第二压力传感器(33)，吸入单向阀(34)，其中第一吸入阀(5)、第一减压阀(13)、第二减压阀(14)为常闭阀，第一限压阀(7)、第一增压阀(9)、第二增压阀(10)为常开阀；第一制动回路中，第一吸入阀(5)入口与储液罐(3)相连，第一吸入阀(5)出口同时与第一减压阀(13)出口、第二减压阀(14)出口、第一柱塞泵(17)入口相连，第一柱塞泵(17)出口同时与第一限压阀(7)出口、第一增压阀(9)入口、第二增压阀(10)入口相连，第一限压阀(7)入口与制动主缸(4)前腔相连，第一增压阀(9)出口、第一减压阀(13)入口同时与左前轮缸(23)相连，第二轮增压阀(10)出口、第二减压阀(14)入口同时与右前轮缸(25)相连，第一限压阀(7)出口增加第二压力传感器(33)，第一吸入阀(5)进出口并联吸入单向阀(34)。
5.根据权利要求1所述的基于ESC硬件的再生制动系统，其特征在于：所述第二制动回路包含：第二吸入阀(6)，第二限压阀(8)，第三增压阀(11)，第四增压阀(12)，第三减压阀(15)，第四减压阀(16)，第二柱塞泵(18)，柱塞泵电机(19)，后轮蓄能器(21)，第一压力传感器(32)，其中第二吸入阀(6)、第三减压阀(15)、第四减压阀(16)为常闭阀，第二限压阀(8)、第三增压阀(11)、第四增压阀(12)为常开阀；第二制动回路中：第二吸入阀(6)入口、第二限压阀(8)入口同时与制动主缸(4)后腔相连，第二吸入阀(6)出口同时与第三减压阀(15)出口、第四减压阀(16)出口、第二柱塞泵(18)入口相连，第二柱塞泵(18)出口同时与第二限压阀(8)出口、第三增压阀(11)入口、第四增压阀(12)入口相连，第三增压阀(11)出口、第三减压阀(15)入口同时与右后轮缸(24)相连，第四增压阀(12)出口、第四减压阀(16)入口同时与左后轮缸(26)相连，第三减压阀(15)出口安装后轮蓄能器(21)，第二限压阀(8)入口安装第一压力传感器(32)。
6.根据权利要求1所述的基于ESC硬件的再生制动系统的控制方法，其特征在于：在再生制动过程中，当左前轮缸(23)需要增压时，第一吸入阀(5)通电打开，第一限压阀(7)通电关闭，第一增压阀(9)断电打开，第一减压阀(13)断电关闭，制动液从储液罐(3)、第一吸入阀(5)，经第一柱塞泵(17)驱动，通过第一增压阀(9)进入左前轮缸(23)，完成增压；当左前轮缸(23)需要保压时，第一吸入阀(5)断电关闭，第一限压阀(7)通电关闭，第一增压阀(9)通电关闭，第一减压阀(13)断电关闭，从而切断左前轮缸(23)液压回路，完成保压；当左前轮缸(23)需要减压时，第一吸入阀(5)通电打开，第一限压阀(7)通电关闭，第一增压阀(9)通电关闭，第一减压阀(13)通电打开，制动液经过第一减压阀(13)、第一吸入阀(5)流回储液罐(3)，完成减压；通过上述增压、保压、减压的操作，使左前轮缸(23)获得期望的制动压力；右前轮缸(25)压力控制方式与左前轮缸(23)相同。
7.根据权利要求1所述的基于ESC硬件的再生制动系统的控制方法，其特征在于：
在ABS实施过程中，当左前轮缸(23)需要增压时，第一吸入阀(5)通电打开，第一限压阀(7)通电关闭，第一增压阀(9)断电打开，第一减压阀(13)断电关闭，制动液经储液罐(3)、第一吸入阀(5)，经柱塞泵(17)驱动，通过第一增压阀(9)进入左前轮缸(23)，完成增压；当左前轮缸(23)需要保压时，第一吸入阀(5)断电关闭，第一限压阀(7)通电关闭，第一增压阀(9)通电关闭，第一减压阀(13)断电关闭，切断左前轮缸(23)液压回路，完成保压；当左前轮缸(23)需要减压时，第一吸入阀(5)通电打开，第一限压阀(7)通电关闭，第一增压阀(9)通电关闭，第一减压阀(13)通电打开，制动液经过第一减压阀(13)、第一吸入阀(5)流回储液罐(3)，完成减压；通过上述增压、保压、减压的操作，使左前轮缸(23)产生期望的制动压力；右前轮缸(25)压力控制方式与左前轮缸(23)相同。
8.根据权利要求1所述的基于ESC硬件的再生制动系统的控制方法，其特征在于：在TCS实施过程中，当左前轮缸(23)需要增压时，第一吸入阀(5)通电打开，第一限压阀(7)通电关闭，第一增压阀(9)断电打开，第一减压阀(13)断电关闭，制动液从储液罐(3)、第一吸入阀(5)，经第一柱塞泵(17)驱动，通过第一增压阀(9)进入左前轮缸(23)，完成增压；当左前轮缸(23)需要保压时，第一吸入阀(5)断电关闭，第一限压阀(7)通电关闭，第一增压阀(9)通电关闭，第一减压阀(13)断电关闭，切断左前轮缸(23)液压回路，完成保压；当左前轮缸(23)需要减压时，第一吸入阀(5)断电关闭，第一限压阀(7)断电打开，第一增压阀(9)断电打开，第一减压阀(13)断电关闭，柱塞泵电机(19)电机不再驱动第一柱塞泵(17)工作，由于制动踏板(1)并没有踩下，制动液经过第一增压阀(9)、第一限压阀(7)流回制动主缸(4)前腔，完成减压；通过上述增压、保压、减压的操作，使左前轮缸(23)产生期望的制动压力；右前轮缸(25)压力控制方式与左前轮缸(23)相同。
9.根据权利要求1所述的基于ESC硬件的再生制动系统的控制方法，其特征在于：在AYC实施过程中，当左前轮缸(23)需要增压时，第一吸入阀(5)通电打开，第一限压阀(7)通电关闭，第一增压阀(9)断电打开，第一减压阀(13)断电关闭，制动液从储液罐(3)、第一吸入阀(5)，经第一柱塞泵(17)驱动，通过第一增压阀(9)进入左前轮缸(23)，完成增压；当左前轮缸(23)需要保压时，第一吸入阀(5)断电关闭，第一限压阀(7)通电关闭，第一增压阀(9)通电关闭，第一减压阀(13)断电关闭，切断左前轮缸(23)制动回路，完成保压；当左前轮缸(23)需要减压时，第一吸入阀(5)断电关闭，第一限压阀(7)断电打开，第一增压阀(9)断电打开，第一减压阀(13)断电关闭，柱塞泵电机(19)电机不再驱动第一柱塞泵(17)工作，由于制动踏板(1)并没有踩下，制动液经过第一增压阀(9)、第一限压阀(7)流回制动主缸(4)前腔，完成减压；通过上述增压、保压、减压的操作，使左前轮缸(23)产生期望的制动压力；右前轮缸(25)压力控制方式与左前轮缸(23)相同。
10.根据权利要求1所述的基于ESC硬件的再生制动系统的控制方法，其特征在于：在ESC硬件发生故障实施过程中，制动时ESC硬件掉电或发生故障，所有电磁阀均断电回到初始状态，此时第一吸入阀(5)、第二吸入阀(6)、第一减压阀(13)、第二减压阀(14)、第三减压阀(15)、第四减压阀(16)断电关闭，第一限压阀(7)、第二限压阀(8)、第一增压阀(9)、第二增压阀(10)、第三增压阀(11)、第四增压阀(12)断电打开，制动液经制动主缸(4)，通过限压阀、增压阀流入四轮轮缸，实现后备制动，保证制动安全。
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