CN105346531B - 集成双主缸线控制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集成双主缸线控制动系统。该装置包含ECU电子控制单元、电子踏板、踏板位移传感器、第一制动通路、第二制动通路和制动液回路。本发明采用双主缸设计，增加助力主缸，即第二主缸，将原来采用柱塞泵加蓄能器进行建压改为电机加丝杠进行建压，第二主缸的工作腔与补液腔可自由切换，电机无需频繁正反转，延长电机使用寿命，缩短制动响应时间。同时本发明能够提供多种制动方式，尤其是进行微制动时，助力主缸不工作，由常规主缸进行建压，减少电机工作时间，延长电机使用寿命。

Description

集成双主缸线控制动系统

技术领域

本发明涉及车辆制动系统领域，特别是一种集成双主缸线控制动系统。

背景技术

汽车制动系统与汽车的安全性密切相关，传统制动系统需要驾驶员施加制动力，并经过真空助力器放大，从而实现车辆制动。与真空助力相比，电动助力制动系统的助力大小可控，当需要制动能量回收时，可控制助力电机根据需要实现少助力或不助力，以降低主缸压力输出。线控系统取消了传统制动系统的机械连接，具有结构更简单、控制更灵活、相应时间更短、制动性能更好、维护简单等特点。

然而现有线控制动系统，如电子液压控制系统，虽然使用了电子制动踏板，但其制动压力由电机带动的柱塞泵提供，使用了高压蓄能器储存压力，且备用制动系统中使用了较多的隔离电磁阀，使得整个系统零部件较多，费用较高。另外，现有制动系统中，主缸与压力调节单元并没有集成设计，模块化程度不高，增加了制动管路长度，使得制动压力响应较慢。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构设计合理、制动安全性能更高、电极使用寿命更长的集成双主缸线控制动系统。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

集成双主缸线控制动系统，包括ECU电子控制单元、电子踏板、踏板位移传感器、第一制动通路、第二制动通路和制动液回路，第一制动通路由油壶、第一主缸、单向阀、压力传感器、常开阀、轮缸依次连接组成，第二制动通路由油壶、第二主缸、单向阀、压力传感器、常开阀、轮缸依次连接组成，制动液回路由轮缸、常闭阀、油壶依次连接组成，电子踏板分别连接踏板位移传感器和第一主缸，轮缸还连接有轮速传感器，第二主缸由缸体、活塞推杆和一个活塞组成，电机通过活塞推杆和丝杠连接第二主缸。

本发明采用双主缸设计，增加助力主缸，即第二主缸，将原来采用柱塞泵加蓄能器进行建压改为电机加丝杠进行建压，第二主缸的工作腔与补液腔可自由切换，电机无需频繁正反转，延长电机使用寿命，缩短制动响应时间。同时本发明能够提供多种制动方式，尤其是进行微制动时，助力主缸不工作，由常规主缸进行建压，减少电机工作时间，延长电机使用寿命。

作为优选，还包括踏板感觉模拟器和隔离阀，踏板感觉模拟器通过隔离阀与第一主缸连接。其优点在于，制动主缸中复位弹簧为非线性螺旋弹簧，作用在活塞上的液压力和弹簧力给驾驶员提供踏板力感觉，给用户以更好的使用体验。

作为优选，第一主缸由缸体、活塞推杆、两个活塞和两个复位弹簧组成，电子踏板通过活塞推杆与第一主缸连接。其优点在于，在进行制动时，第一主缸内有两个工作腔同时给轮缸以制动液压，从而缩短制动液压建立的时间，使得制动更迅速，安全性更高。

作为优选，油壶通过单向阀与第二主缸连接。其优点在于，单向阀的设置可以很好的防止油液返流，进而帮助制动液压快速建立。

作为优选，油壶、第一主缸、第二主缸、电机、丝杠、压力传感器、踏板模拟器、单向阀、隔离阀、常开阀、常闭阀集成为液压调节单元。其优点在于，将主缸与传统液压调节单元集成化设计，由电子控制的电机带动丝杆活塞提供压力源，该集成化设计提高了系统模块化程度，减少了制动系统的零部件数量，降低了总成质量，节省了车内制动系统的布置空间。

作为优选，第一主缸的两个复位弹簧分别设置在第一腔室和第二腔室中，第一腔室、第二腔室分别与油壶连接，且第一腔室通过第五单向阀与压力传感器连接，第二腔室通过第六单向阀与压力传感器连接。其优点在于，整个系统的阀数量比传统的制动系统少，使得零部件更少，结构更简单。

作为优选，第二主缸通过活塞分为第一腔和第二腔，第一腔通过第一单向阀与油壶连接，通过第三单向阀与压力传感器连；第二腔通过第二单向阀与油壶连接，通过第四单向阀与压力传感器连接。其优点在于，整个系统的阀数量比传统的制动系统少，使得零部件更少，结构更简单。

作为优选，轮缸、轮速传感器、常开阀和常闭阀分别有四个，且各个常开阀分别独立连接到压力传感器和各个轮缸，各个常闭阀分别独立连接到油壶和各个轮缸。其优点在于，使得各个制动器组成独立的闭环制动回路，从而可以根据路况的变化，对每个车轮采取不同的控制，以保证每个车轮充分利用地面附着力。

本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：

1、由于本发明系统使用了式电子制动踏板，替代了传统液压制动踏板，使用电信号传递驾驶员制动意图，具有很高的动态响应，并且系统中取消了体积庞大的真空助力器。

2、由于本发明与传统电子稳定控制系统、电子液压控制系统相比，控制电磁阀的数量减少3个，省去了多个柱塞泵；与电子液压控制系统相比，该系统不再使用高压蓄能器及限压溢流阀，节省了一定的制造费用。

3、由于本发明将主缸与传统液压调节单元集成化设计，提高了系统模块化程度，减少了制动系统的零部件数量，降低了总成质量，节省了车内制动系统的布置空间；同时双主缸的设置可以保证制动的相应速度与安全性，而第二主缸在微制动时不参与制动，从而降低了电机的使用频率，节省了这个系统的功耗，使得系统能够更加持久、稳定地工作。

4、由于本发明在备用制动模式下，驾驶员可以直接踩踏踏板驱动主缸，对车辆进行制动。与传统制动系统相比，该系统响应时间短，动作迅速，能提供更好的制动性能，改进了车辆制动时的精确性和稳定性，进而能够有效缩短制动距离，提高行车安全性。与现有线控制动系统相比，该系统集成化程度高，零部件较少，制造成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为本发明实施例2的结构示意图。

标号说明：

1、ECU电子控制单元 2、液压调节单元 3、油壶

4、第一主缸 41、第一腔室 42、第二腔室

43、补液腔 5、第二主缸 51、第一腔

52、第二腔 6、电机 7、踏板感觉模拟器

8、隔离阀 9、电子踏板 10、踏板位移传感器

11、压力传感器 12、常开阀 13、常闭阀

14、轮缸 15、轮速传感器 101、第一单向阀

102、第二单向阀 103、第三单向阀 104、第四单向阀

105、第五单向阀 106、第六单向阀

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1：

如图1所示，本实施例由ECU电子控制单元1、油壶3、第一主缸4、第二主缸5、电机6、电子踏板9、踏板位移传感器10、压力传感器11、常开阀12、常闭阀13、轮缸14、轮速传感器15、丝杆(图中未显示)、第一单向阀101、第二单向阀102、第三单向阀103、第四单向阀104、第五单向阀105、第六单向阀106组成。

其中油壶3、第一主缸4、单向阀、压力传感器11、常开阀12、轮缸14依次连接组成第一制动通路，轮缸14还连接有轮速传感器15。具体地，如图1所示，第一主缸4由缸体、活塞推杆、两个活塞和两个复位弹簧组成，两个活塞将第一主缸4分隔为3个腔室，即第一腔室41、第二腔室42、补液腔43，两个复位弹簧分别设置在第一腔室41和第二腔室42内，电子踏板9通过活塞推杆与第一主缸4连接，电子踏板9还连接有踏板位移传感器10。油壶3分别与第一主缸4的第一腔室41、第二腔室42连接，第一腔室41还通过第五单向阀105与压力传感器11连接，压力传感器11通过常开阀12连接轮缸14，用于测量轮缸的制动压力。

油壶3、第二主缸5、单向阀、压力传感器11、常开阀12、轮缸14依次连接组成第二制动通路，轮缸14还连接有轮速传感器15。具体地，如图1所示，第二主缸5由缸体、活塞连杆和一个活塞组成，没有复位弹簧；活塞将第二主缸5分为连个腔，第一腔51与第二腔52，两个腔室在工作时轮流成为工作腔，向轮缸14输送液压；活塞连杆通过丝杠(图中未显示)与电机连接。油壶3通过第一单向阀101与第一腔51连接，第一腔51还通过第三单向阀103与压力传感器11连接；油壶3还通过第二单向阀102与第二腔52连接，第二腔52还通过第四单向阀104与压力传感器11连接；压力传感器11通过常开阀12连接轮缸14，用于测量轮缸的制动压力。

轮缸14、常闭阀13、油壶3依次连接组成制动液回路，轮缸14还连接有轮速传感器15。具体地，制动停止时，常闭阀13打开，轮缸14中的油液通过常闭阀13回到油壶3中。

在本实施例中，常开阀12与常闭阀13分别有四个，分别与四个轮缸14连接，各个常开阀12分别独立连接到各个轮缸14，各个常闭阀13分别独立连接到油壶3和各个轮缸14，因此四个轮缸14能够独立制动，而且第一主缸4的第一腔室41和第二腔室42作为工作腔可以分别输送油液给轮缸14，同时第二主缸5的第一腔51和第二腔52可以自由切换，轮流成为工作腔为轮缸14输送油液，因此四个轮缸建立液压的时间和液压的大小应当是比较接近的，因此可以在一个或两个或三个或四个轮缸14的制动通路上设置压力传感器11。

另外，在本实施例中，油壶3、第一主缸4、第二主缸5、电机6、丝杠、压力传感器11、单向阀、常开阀12、常闭阀13集成为液压调节单元2，液压调节单元2在电子控制单元作用下提供制动压力源。

本系统通过ECU电子控制单元1感知电子踏板9工况和驾驶工况，实现控制制动和备用制动两种功能。系统中轮缸压力信号、踏板位移信号、轮速信号输入电子控制单元，通过具体算法控制可实现防抱死制动、驱动防滑控制、牵引力控制、车辆稳定性控制、驻车制动、辅助制动、自适应巡航等功能。

具体地，轮速信号、压力信号、位移信号通过CAN总线与ECU电子控制单元1连接；ECU电子控制单元1通过接收的信号，发送控制信号给9个电磁阀和一个电机6，实现轮缸14压力的控制；位移传感器安装在踏板上，位移信号通过CAN总线传递给ECU电子控制单元1。

本系统的具体制动过程如下：

1、常规制动：

当驾驶员踩下电子踏板9时，活塞推杆推动第一主缸4中的活塞运动，将制动液通过第五单向阀105和第六单向阀106压入四个车轮轮缸14，制动液推动轮缸活塞，活塞再推动摩擦片运动，使得摩擦片与制动盘接触。此时，只是消除了摩擦片与制动盘之间的间隙，并未产生制动力。

电子踏板9继续踩下时，第一主缸4中的制动液继续被压入到车轮轮缸14当中，从而产生一定的制动力。

电子踏板9继续踩下，当轮缸压力达到0.5MPa左右时，ECU电子控制单元1根据踏板位移传感器10信号和压力传感器11信号，控制电机6转动，通过丝杠将电机6转动转化为直线运动，并推动第二主缸5中的活塞向左运动，将制动液通过第三单向阀103压入车轮轮缸14产生制动力。此时，由于第二主缸5产生的压力要远大于第一主缸4产生的压力，因此第五单向阀105、第六单向阀106始终保持关闭状态。

当驾驶员松开电子踏板9时，轮缸14中的制动液则通过常闭阀13返回到油壶3中。各个制动器组成独立的闭环制动回路。根据路况的变化，可以对每个车轮采取不同的控制，以保证每个车轮充分利用地面附着力。

当丝杠推动第二主缸5的活塞向左运动时，此时第二主缸5中的第一腔51为工作腔。第一腔51压力高，使第一单向阀101保持关闭，高压制动液通过第三单向阀103进入轮缸14。第三单向阀103和第四单向阀104之间管路为高压状态，因此，第四单向阀104也保持关闭状态。由于活塞向左运动，第二腔52中产生一定的负压，使得第二单向阀102打开，油壶3中的制动液通过第二单向阀102对第二腔52进行补液。在进行多次制动后，第二主缸5中的活塞位移到最左端，此后，再进行制动时，电机6反转，使得丝杆拉动活塞向右运动，此时，第二腔52变为工作腔，第一腔51变为补液腔。

该设计使得在踩下电子踏板9进行制动时，电机6推动活塞向左运动，当松开电子踏板9解除制动时，通过常闭阀13进行减压，电机6只需停止转动不需要反转将活塞拉回。只有当活塞运行到最左端时，电机6再反转，并切换第二腔为工作腔。活塞从最一端运行到最另一端时所排出的制动液足够进行10-15次制动。

该设计使得电机6不需要频繁的切换转动方向，可以大幅提高电机6使用寿命。由于不需要频繁改变转动反向，在进行连续制动时，可以大幅降低响应时间，提高响应速度。

2、紧急制动：

在常规制动时，摩擦片与制动盘之间的间隙是通过第一主缸4压出的制动液进行消除的，并且当轮缸14的压力达到0.5MPa左右，第二主缸5才开始介入制动。

在紧急制动时，第一主缸4和第二主缸5在一开始便同时介入进行制动，从而可以显著提高响应速率，缩短车辆制动距离。

其它流程与常规制动类似。

3、备用制动：

当常规制动失效时，系统自动切换到备用制动模式。踩下电子踏板9时，第一主缸4中的制动液全部通过第五单向阀105和第六单向阀106进入到车轮轮缸14进行制动。

实施例2：

本实施例与实施例1相似，其不同之处在于：本实施例还包括的踏板感觉模拟器7和隔离阀8，踏板感觉模拟器7通过隔离阀8与第一主缸4连接。

在本实施例中，油壶3、第一主缸4、第二主缸5、电机6、丝杠、压力传感器11、踏板模拟器7、单向阀、隔离阀8、常开阀12、常闭阀13全部集成为液压调节单元2。

在本实施例的具体制动过程如下：

1、常规制动：

当驾驶员踩下电子踏板9时，活塞推杆推动第一主缸4中的活塞运动，将制动液通过第五单向阀105和第六单向阀106压入四个车轮轮缸14，制动液推动轮缸活塞，活塞再推动摩擦片运动，使得摩擦片与制动盘接触。此时，只是消除了摩擦片与制动盘之间的间隙，并未产生制动力。

电子踏板9继续踩下时，第一主缸4中的制动液继续被压入到车轮轮缸14当中，从而产生一定的制动力。

当电子踏板9继续踩下，当轮缸压力达到0.5MPa左右时，ECU电子控制单元1根据踏板位移传感器10信号和压力传感器11信号，控制电机6转动，通过丝杠将电机6转动转化为直线运动，并推动第二主缸5中的活塞向左运动，将制动液通过第三单向阀103压入车轮轮缸14产生制动力。此时，由于第二主缸5产生的压力要远大于第一主缸4产生的压力，因此第五单向阀105、第六单向阀106始终保持关闭状态，此时隔离阀打开，主缸1中的制动液进入到踏板感觉模拟器7中，推动踏板感觉模拟器7中的弹簧压缩，弹簧力最终反馈到电子踏板9上，使驾驶员得到传统制动的脚感。

当驾驶员松开电子踏板9时，踏板感觉模拟器7中的制动液通过隔离阀8返回到第一主缸4中，轮缸14中的制动液则通过常闭阀13返回到油壶3中。

2、紧急制动：

在常规制动时，摩擦片与制动盘之间的间隙是通过第一主缸4压出的制动液进行消除的，并且当轮缸14的压力达到0.5MPa左右，第二主缸5才开始介入制动。

在紧急制动时，第一主缸4和第二主缸5在一开始便同时介入进行制动，从而可以显著提高响应速率，缩短车辆制动距离。

其它流程与常规制动类似。

3、备用制动：

当常规制动失效时，系统自动切换到备用制动模式。踩下电子踏板9时，第一主缸4中的制动液不再进入到踏板感觉模拟器7中，而是全部通过单向阀5和6进入到车轮轮缸进行制动。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种集成双主缸线控制动系统，其特征是：包括ECU电子控制单元、电子踏板、踏板位移传感器、第一制动通路、第二制动通路和制动液回路，所述的第一制动通路由油壶、第一主缸、单向阀、压力传感器、常开阀、轮缸依次连接组成，所述第二制动通路由油壶、第二主缸、单向阀、压力传感器、常开阀、轮缸依次连接组成，所述制动液回路由轮缸、常闭阀、油壶依次连接组成，所述的电子踏板分别连接踏板位移传感器和第一主缸，所述的轮缸还连接有轮速传感器，所述的第二主缸由缸体、活塞推杆和一个活塞组成，电机通过活塞推杆和丝杠连接第二主缸；还包括踏板感觉模拟器和隔离阀，所述踏板感觉模拟器通过隔离阀与第一主缸连接；所述的第一主缸由缸体、活塞推杆、两个活塞和两个复位弹簧组成，所述的电子踏板通过活塞推杆与第一主缸连接；所述的油壶通过单向阀与第二主缸连接；所述的油壶、第一主缸、第二主缸、电机、丝杠、压力传感器、踏板模拟器、单向阀、隔离阀、常开阀、常闭阀集成为液压调节单元；所述的第一主缸的两个复位弹簧分别设置在第一腔室和第二腔室中，所述的第一腔室、第二腔室分别与油壶连接，且所述第一腔室通过第五单向阀与压力传感器连接，所述第二腔室通过第六单向阀与压力传感器连接；所述的第二主缸通过活塞分为第一腔和第二腔，所述第一腔通过第一单向阀与油壶连接，通过第三单向阀与压力传感器连接；所述第二腔通过第二单向阀与油壶连接，通过第四单向阀与压力传感器连接；所述的轮缸、轮速传感器、常开阀和常闭阀分别有四个，且各个常开阀分别独立连接到压力传感器和各组轮缸，各个常闭阀分别独立连接到油壶和各组轮缸。