CN106218619A - 一种具有多种工作模式的电液伺服制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有多种工作模式的电液伺服制动系统，该电液伺服制动系统包括制动踏板、人力缸、电液伺服缸、制动主缸、储液罐、主缸压力传感器、液压控制单元、轮缸、电机、电子控制单元、制动踏板行程传感器。本发明通过电液伺服缸与人力缸相独立或叠加作用于制动主缸的活塞，从而对全部或部分车轮施加制动。本发明的电液伺服制动系统的多种工作模式使其可以根据不同的制动需求工作于主动制动模式、线控制动模式、助力制动模式，并具有失效备份人力制动功能。本发明的优点在于：具有多种制动模式，可根据实际应用时的制动需求选择最合适的制动模式，且可靠性高、失效防护能力强。

Description

一种具有多种工作模式的电液伺服制动系统

技术领域

本发明属于汽车制动系统技术领域，具体来说，是一种具有多种工作模式的电液伺服制动系统。

背景技术

汽车制动系统与汽车行车安全密切相关。除传统的真空助力式、电动助力式伺服制动系统以及在它们的基础上发展起来的制动防抱死系统(ABS)外，近年来人们关注的新型制动系统还包括线控制动系统，如电子液压制动系统(EHB)和电子机械式制动系统(EMB)。线控制动系统可以灵活地协调摩擦制动与回馈制动，也可方便地实现主动制动(所谓“主动制动”，是指在未踩下制动踏板的情况下对部分或全部车轮所施加的制动)。线控制动系统在满足制动能量回收、主动避撞等系统对制动系统的要求方面要优于传统的液压制动系统。

目前汽车液压制动系统大多仍采用真空助力，少数汽车采用电动助力(如日产汽车公司的e-ACT制动系统)等其它形式的助力装置。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、尽可能减少摩擦制动器的参与程度，故制动能量回收率更高。

线控制动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、响应时间更短、制动性能更好、维护简单等特点。为提高失效防护功能，线控制动系统的电子控制系统一般都具有较传统制动系统更为严格的故障诊断和容错功能。

目前已有多种结构形式的EHB应用于量产汽车，如博世公司的电液制动控制(SBC)系统、丰田汽车公司的ECB系统和大陆公司的RBS系统等。EHB一般采用高压储液罐作为供能装置，通过控制进液阀、出液阀实现轮缸压力调节，通过踏板行程模拟器提供制动踏板感觉；当EHB失效时，制动压力可由人力操纵的活塞缸经常开的电磁阀传至轮缸实施备份制动。因采用高压储液罐作为供能装置，EHB正常工作时系统压力响应快，但当发生碰撞等紧急工况下，可能造成高压泄漏，存在安全隐患。另外，用于产生高压的柱塞泵需经常工作，易造成摩损、泄露并可能导致蓄压能力下降。

EMB根据制动踏板信号，通过控制电机旋转，经传动装置使得制动钳压紧 制动盘实现汽车制动。EMB具有响应快、易于控制及线控制动技术的特点，德国大陆特维斯公司、西门子公司和美国德尔福公司等全球各主要汽车零部件公司都相继研制出各自的EMB原型样机。EMB的缺点是制动失效备份系统设计困难且需要重新开发制动器并使用大功率电源和成本较高的四个高性能电机。

近几年提出的IBS将制动供能装置和压力调节装置集成一体，可实现线控制动且具有失效备份制动功能。已授权中国专利“具有带有多功能的存储装置的制动系统”(公开号：CN102639370A)，该系统包括一个电机、滚珠丝杠副、制动主缸、制动踏板、行程模拟器、电磁阀和液压管路等，电机及行程模拟器均布置在制动主缸后端；电机驱动丝杠螺母旋转，滚珠丝杠推动活塞压缩制动液；当电机失效时，依靠人力推动活塞，压缩主缸内制动液。该系统使用的零部件数量少，结构紧凑，便于布置；采用高动态特性电机和多通道复用方法对各轮缸压力实现顺序调节，系统压力响应快且压力控制精确。该系统的缺点是不仅电机成本非常高，而且滚珠丝杆因采用小导程导致加工难度较大、成本也较高。美国专利局公布的“PRESSURE MODULATOR CONTROL”专利(公开号：US2009/0115247A1)，包括两个电机、两个单腔活塞主缸、踏板行程模拟器、运动转换机构、电磁阀和液压管路等，每个主缸均通过两个电磁阀分别与两个轮缸相连通；当电机失效时，可通过人力推动主缸活塞，压缩活塞缸内制动液。该系统每个主缸均通过两个电磁阀分别与两个轮缸相连通，采用双通道复用方法进行压力变容调节，与上述已授权的中国发明专利中采用的四通道复用方式相比降低了对电机动态性能的要求。该双电机方案的缺点是两个制动回路相互独立，系统控制的灵活性较差，即无法保证总能选择出一个与实施应用时的电机动态性能相适应的、能发挥系统最佳性能的控制模式。例如，若实施应用时的工艺材料和成本控制条件下电机动态性能不能满足多通道复用方法的运用，则该系统无法实现满足制动要求的压力调节目标。另外，该系统失效备份机构结构复杂。

发明内容

为了解决上述现有技术的问题，本发明的目的是提出一种具有多种工作模式的电液伺服制动系统，可以在主动制动模式、线控制动模式、助力制动模式下工作，并具有失效备份人力制动功能，以满足不同工况下的制动需求。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有多种工作模式的电液伺服制动系统，其特征在于：包括制动踏板、 人力缸、电液伺服缸、制动主缸、储液罐、主缸压力传感器、液压控制单元、轮缸、电机、电子控制单元、制动踏板行程传感器；其中：

所述人力缸包括推杆、后壳体、后活塞、阀管、卡紧器、踏板模拟弹簧、前壳体、前活塞、后活塞回位弹簧、顶杆；所述阀管位于所述后壳体内且与所述卡紧器联接，所述推杆的后端部与所述制动踏板相连，所述推杆的前端部嵌入所述卡紧器内；所述后活塞位于所述后壳体内且所述后活塞的前端固连有活动穿入所述前壳体的活塞杆；所述踏板模拟弹簧位于所述阀管和所述后活塞之间；所述后活塞回位弹簧位于所述后活塞和所述后壳体之间；所述后活塞与所述后壳体的前端面及所述阀管之间构成后伺服腔，未踩下所述制动踏板时所述后伺服腔通过开设在所述后壳体上的补偿孔与所述储液罐连通；所述顶杆的后部位于所述前壳体内且与所述前活塞联接；所述前活塞和所述前壳体的后端面之间构成前伺服腔；

所述电液伺服缸包括电机、滚珠丝杠套筒、活塞推杆、液压缸缸体、活塞推杆回位弹簧、滚丝螺母、丝杠；所述滚丝螺母仅可绕自身轴向转动地设置在所述滚珠丝杠套筒内，所述电机的输出轴与所述滚丝螺母传动连接；所述滚丝螺母与所述丝杠构成滚珠丝杠副，所述丝杠仅可沿自身轴向前后运动地配合在所述滚丝螺母内；所述活塞推杆的后端顶在所述丝杠的前端上，所述活塞推杆的前端固连有前活塞，所述前活塞位于所述液压缸缸体内，所述活塞推杆回位弹簧位于所述前活塞和所述液压缸缸体的前端面之间，所述前活塞与所述液压缸缸体的后端面之间构成液压腔，所述液压腔通过管路与所述人力缸的所述前伺服腔连通；

所述制动主缸包括主缸缸体、主缸第一活塞、主缸第二活塞、第一活塞回位弹簧和第二活塞回位弹簧；所述主缸第一活塞的后端部活动穿过所述主缸缸体的后端面，所述主缸第二活塞位于所述主缸缸体的内侧前部；所述主缸第一活塞与所述主缸第二活塞之间形成第一高压腔，所述主缸第二活塞与所述主缸缸体的前端面之间形成第二高压腔；所述顶杆的前端顶在所述主缸第一活塞上；所述储液罐分别与所述第一高压腔和所述第二高压腔相连；

所述第一高压腔和所述第二高压腔分别通过制动管路与所述液压控制单元相连，所述液压控制单元与所述制动器通过制动管路相连；所述主缸压力传感器设置在所述制动主缸上，所述制动踏板行程传感器设置在所述制动踏板上，所述电子控制单元分别与所述电机、所述主缸压力传感器和所述制动踏板行程 传感器相连接，所述电子控制单元接收所述制动踏板行程传感器获取的制动踏板的位移信号以及所述主缸压力传感器获取的所述第一高压腔或所述第二高压腔的压力信号，并控制所述电机的输出转矩。

优选地，所述电液伺服缸还包括导向件和导向件套筒，所述导向件固定在所述丝杠上，所述导向件套筒上沿与所述丝杠的轴向平行的方向延伸开设有与所述导向件配合的导向槽。在具体实施例中，导向件采用导向销，可在丝杠套筒的导向槽内运动，并防止该丝杠转动。

其中，所述导向件套筒通过螺栓固定在所述滚珠丝杠套筒的前端。

所述滚丝螺母通过轴承支撑在所述滚珠丝杠套筒内，所述电机的输出轴与所述滚丝螺母通过联轴器相连。电机的输出轴转动后，带动滚丝螺母同轴转动，从而使丝杠沿自身轴向平动。优选地，所述轴承为角接触轴承。

优选地，所述主缸第一活塞的前端面上垂直固连有螺栓，所述螺栓的头部穿过一罩体的顶面后与所述罩体的顶面上的台阶配合定位，所述罩体的底面固定在所述主缸第二活塞的后端面上，所述螺栓的长度大于所述罩体的高度。

更优选地，所述罩体的侧壁上开设有进液孔与出液孔。

其中，所述后伺服腔包括由所述后活塞与所述后壳体的前端面之间构成的人力缸前腔、由所述后活塞与所述阀管之间形成的人力缸活塞内腔；所述后活塞的后部设有朝后开口并与所述阀管的前端部插接配合的中心孔，所述阀管的前端面与所述中心孔的底面之间形成所述的人力缸活塞内腔；所述活塞杆内设有连通所述人力缸活塞内腔和所述人力缸前腔的通孔。

所述通孔包括从所述中心孔内向前延伸的活塞轴向孔，以及连通所述活塞轴向孔和所述人力缸前腔的活塞杆径向孔。

优选地，所述后活塞的外周面上开设有环形凹槽，所述后活塞与所述后壳体的内壁之间构成环形的人力缸后腔；所述后活塞上还开设有连通所述中心孔与所述人力缸后腔的活塞径向孔，所述阀管的前部外周面上开设有对应所述活塞径向孔的环形槽，所述阀管的前部还开设有连通所述中心孔和所述环形槽的阀管轴向孔。

进一步地，所述后壳体上还开设有旁通孔，所述旁通孔位于所述补偿孔的后侧，所述旁通孔和所述补偿孔通过同一制动管路与所述储液罐相连通；未踩下所述制动踏板时所述旁通孔被所述后活塞的前部侧面堵住。

其中，所述卡紧件与所述阀管通过螺纹连接，所述卡紧件和所述阀管之间 还设有垫块。通过螺纹连接的方式以及垫块的设置，能够调节卡紧件与阀管的连接长度。

优选地，所述顶杆的后端部与所述前活塞通过螺纹连接，所述顶杆上还螺纹连接有锁紧螺母。采用这样的设计，能够调节顶杆从前活塞向前延伸的长度。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点：

1、本发明具有多种工作模式的电液伺服制动系统既有线控制动系统所具有的制动踏板与制动器之间可解耦功能，也有非线控制动系统的高可靠性。

2、本发明具有多种工作模式的电液伺服制动系统无需另设专门的制动失效备份装置，即使电机失效，驾驶员仍可通过对制动踏板的操作完成人力备份制动。

3、本发明具有多种工作模式的电液伺服制动系统，电机参与制动压力的调节，系统压力波动小、调压精度高，并且能够通过电机转矩主动控制抑制液压控制单元的回液对制动踏板的冲击。

4、本发明具有多种工作模式的电液伺服制动系统在工作于助力制动模式时，因人力缸在全力制动工况下具有对推杆力的放大作用，可选用功率较小、成本较低的电机。

5、本发明具有多种工作模式的电液伺服制动系统能够沿用传统的制动主缸和制动器，同时可以利用电液伺服缸实施主动制动，无需采用具有部分或全部车轮主动增压功能的液压控制单元，降低了成本。

6、本发明具有多种工作模式的电液伺服制动系统能够满足新能源汽车再生制动和电液伺服摩擦制动的混合制动要求，可在保证良好制动踏板感觉前提下最大程度地回收制动能量。

附图说明

图1为本发明的具有多种工作模式的电液伺服制动系统的结构示意图。

图2为图1中E部放大图。

附图中：

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

请参阅图1，本发明是一种具有多种工作模式的电液伺服制动系统，它包括制动踏板1、人力缸2、电液伺服缸3、制动主缸4、储液罐5、液压控制单元6、轮缸7、主缸压力传感器8、电子控制单元10、踏板行程传感器11。电子控制单元10，即ECU(Electronic ControlUnit)，又称为“行车电脑”、“车载电脑”。

人力缸2包括推杆201、卡紧器211、阀管202、后壳体203、踏板模拟弹簧204、后活塞205、后活塞回位弹簧206、前壳体207、前活塞208、顶杆209、锁紧螺母210、卡紧器211。其中，阀管202位于后壳体203内且与卡紧器211通过螺栓联接，阀管202的后端与卡紧器211之间还设有垫块212。后活塞205位于后壳体203内且其前端固连有活塞杆。踏板模拟弹簧204位于阀管202和后活塞205之间。后活塞回位弹簧206位于后活塞205和后壳体203的前端面之间。前活塞208位于前壳体207内，顶杆209的后部部分位于前壳体207内，顶杆209的后端部通过螺纹且与前活塞208连接，顶杆209通过螺纹可调节向前伸出的长度，并通过锁紧螺母210锁紧固定。前壳体207和后壳体203之间设有隔板，隔板的后端面即是后壳体的前端面，隔板的前端面即是前壳体的后端面。

如图2所示，后活塞205与后壳体203的前端面及阀管202之间构成后伺服腔，未踩下制动踏板1时所述后伺服腔通过开设在后壳体203上的补偿孔2031与储液罐5连通。前活塞208和前壳体207的后端面之间构成前伺服腔。所述后伺服腔包括由后活塞205与后壳体203的前端面之间构成的人力缸前腔B、由后活塞203与阀管202之间形成的人力缸活塞内腔D。后活塞205的后部设有朝后开口并与阀管202的前端部插接配合的中心孔，阀管202的前端面与所述中心孔的底面之间形 成人力缸活塞内腔D。所述活塞杆内设有连通所述人力缸活塞内腔和所述人力缸前腔的通孔，所述通孔包括从所述中心孔内向前延伸的活塞轴向孔2051，以及连通活塞轴向孔2051和人力缸前腔B的活塞杆径向孔2052。后活塞205的外周面上开设有环形凹槽，后活塞205与后壳体203的内壁之间构成环形的人力缸后腔C。后活塞205上还开设有连通所述中心孔与人力缸后腔C的活塞径向孔2053，阀管202的前部外周面上开设有对应活塞径向孔2053的环形槽2021，阀管202的前部还开设有连通所述中心孔和环形槽2021的阀管轴向孔2022。后壳体203上还开设有旁通孔2032，旁通孔2032位于补偿孔2031的后侧，旁通孔2032和补偿孔2031通过同一制动管路与储液罐5相连通；未踩下制动踏板1时旁通孔2032被后活塞205的前部侧面堵住，本实施例中，后活塞205在环形凹槽的前后两侧分别设有前皮碗和后皮碗，未踩下制动踏板1时旁通孔2032被后活塞205的前皮碗堵住。

电液伺服缸3包括电机301、联轴器302、滚珠丝杠套筒303、螺栓304、导向件套筒305、活塞推杆306、液压缸缸体307、活塞推杆回位弹簧308、导向件309、角接触球轴承310、滚丝螺母311、丝杠312。其中电机301的输出轴与滚丝螺母311通过联轴器302联接，电机301的输出转矩传递给滚丝螺母311，从而驱动滚丝螺母311绕自身轴向转动。滚丝螺母311与丝杠312构成滚珠丝杠副，部分位于滚珠丝杠套筒303内，部分位于导向件套筒305内，滚丝螺母311通过角接触球轴承310支承在滚珠丝杠套筒303内。导向件309固定在丝杠312上，可在滚珠丝杠套筒的导向槽3051内前后滑动，可使丝杠312仅沿自身轴向前后运动，防止该丝杠312转动。本实施例中，导向件309为导向销，导向件套筒305为导向销套筒，导向槽3051沿与丝杠312的轴向平行的方向向前延伸。前活塞与推杆固连构成活塞推杆306，前活塞位于液压缸缸体307内，与液压缸缸体307的内壁构成液压腔，该液压腔通过螺纹孔联接的管路与人力缸2的前伺服腔A连通，推杆部分位于滚珠丝杠套筒303内，部分位于液压缸缸体307内，推杆的后端顶在丝杠312的前端面上。活塞推杆回位弹簧308位于前活塞和液压缸缸体307的前端面之间。

制动主缸4包括主缸缸体401、主缸第一活塞402、罩体403、螺栓404、主缸第二活塞405、第二活塞回位弹簧406、第一活塞回位弹簧407和密封圈408。其中，主缸第一活塞402部分位于主缸缸体401外，如图1所示，主缸第一活塞402的后端部活动穿过主缸缸体401的后端面，主缸第一活塞402与主缸缸体401之间设置密封圈408，通过密封圈408实现主缸缸体401的密封。主缸第二活塞405位于主缸缸体401的内侧前部。主缸第一活塞402与主缸第二活塞405之间形成第一 高压腔；主缸第二活塞405与主缸缸体401的前端面之间形成第二高压腔，通过推动顶杆209，可实现主缸第一活塞402沿主缸缸体401沿轴向向前运动。主缸第一活塞402与主缸第二活塞405间同轴设置有第一活塞回位弹簧407，第一活塞回位弹簧407两端分别与主缸第一活塞402、主缸第二活塞405接触。主缸第二活塞405与主缸缸体401的前端面间同轴设置有第二活塞回位弹簧406；第二活塞回位弹簧406两端分别与主缸缸体401、主缸第二活塞405接触。主缸第一活塞402的前端面上垂直固连有螺栓404，螺栓404头部穿过一罩体403的顶面后与罩体403面间台阶配合定位，实现罩体403在螺栓404轴向上的限位。罩体403底面与主缸第二活塞405的后端面上的环形凸起配合定位。上述螺栓404的长度大于罩体403的高度，由此当第一高压腔内部充满制动液时，推动主缸第一活塞402的运动可带动主缸第二活塞405运动，此时主缸第一活塞402上的螺栓404与罩体403以及主缸第二活塞405间的相对位置不变；而当第一高压腔内部制动液不足(出现漏液情况)时，推动主缸第一活塞402的运动，会使主缸第一活塞402上的螺栓404运动至与主缸第二活塞405后端面接触后，继续运动，进而推动主缸第二活塞405运动。上述罩体403的侧壁上的相对位置开有进液孔与出液孔，防止制动液困在罩体403内，影响螺栓404运动。

制动踏板1通过支承销与推杆201相连；储液罐5除与人力缸2的液压腔相连外，还分别与制动主缸4的第一高压腔和第二高压腔相连。制动主缸4的第一高压腔和第二高压腔分别与液压控制单元7通过制动管路601、602连通。液压控制单元6通过制动管路与四个轮缸7相连接，即液压控制单元6通过制动管路分别与左后轮缸701、右后轮缸702、左前轮缸703和右前轮缸704相连接。

电机301和液压控制单元6均与车辆上的电子控制单元10相连；同时，电子控制单元10还分别与踏板行程传感器11和主缸压力传感器8相连；踏板行程传感器11安装在制动踏板1上，用来获取制动踏板1的位移信号；主缸压力传感器8安装在制动主缸4上，用来获取制动主缸4的第一高压腔或第二高压腔的压力信号。由此，通过电子控制单元10根据接收到的车载其它传感器9及踏板行程传感器11、主缸压力传感器8的采集信号，对电机301和液压控制单元6进行控制，实现电液伺服制动系统的制动模式的选择，包括主动制动模式、线控制动模式、助力制动模式，并具有失效备份人力制动功能。下面对各个工作模式工作过程进行说明。

1、主动制动模式

当电子控制单元10检测到车辆有主动制动需求时，则选择主动制动模式。例如，当电子控制单元10通过轮速传感器与测距传感器检测到车辆距离前方物体过近且即将发生追尾碰撞时，可以选择主动制动模式。

在主动制动模式下，电子控制单元10控制电机301输出转矩，带动滚珠丝杠副推动活塞推杆306直线运动，将液压腔内的制动液通过管路输送至人力缸2的前伺服腔A，从而使人力缸2的前活塞208带动顶杆209向前运动，使制动主缸4的第一高压腔与第二高压腔内建立压力，且通过液压控制单元6选择全部或部分车轮实施制动，并在必要时调整各轮缸7的制动压力。

2、线控制动模式

如图1所示，制动踏板1的行程较小时，系统工作于线控制动模式。在踩下制动踏板1的开始阶段，踏板力经踏板模拟弹簧204传至人力缸2的后活塞205，后活塞205向前运动使得其前皮碗将人力缸2的旁通孔2032堵住。此时，只要阀管202前部的环形槽2021未与人力缸2的后活塞205的环形槽处的活塞径向孔2053对齐，人力缸前腔B与人力缸活塞内腔D虽然是连通的，但它们与人力缸后腔C处于隔断状态。因此，人力缸前腔B与人力缸活塞内腔D中的制动液处于密闭状态，导致人力缸2的后活塞205处于锁止状态，踏板力也因此不会传到前活塞208，即制动踏板1与车轮制动器处于解耦状态。在小踏板行程的线控制动模式下，车轮制动器所需的制动力通常由电液伺服缸3提供。其具体作用过程为：电子控制单元10接收到踏板行程传感器11的信号后计算所需的制动力及相应的伺服电机电流，并向电机301发送指令使其转动输出转矩，带动滚珠丝杠副推动活塞推杆306直线运动，将液压腔内的制动液通过管路输送至人力缸2的前伺服腔A，从而使人力缸2的前活塞208带动顶杆209向前运动，使制动主缸4建立油压并实施车轮制动。

在线控制动模式下，当踏板行程加大到使得阀管202的环形槽2021与人力缸2的后活塞205的环形槽处的活塞径向孔2053对齐时，人力缸活塞内腔D与人力缸后腔C连通。此时因人力缸后腔C与储液罐5也是连通的，故人力缸前腔B与人力缸活塞内腔D中的制动液在后活塞205压力作用下得以流回至储液罐5；与此同时，在线控制动模式下处于锁止状态的后活塞205得以向前移动，从而将制动踏板力传至前活塞208。踏板行程加大使得后活塞205不再处于锁止状态，意味着线控制动模式结束，系统的工作状态转为助力制动模式。

对于具有制动能量回收功能的电动汽车或混合动力汽车，本发明具有多种 工作模式的电液伺服制动系统可实施混合制动，即地面制动力由再生制动和/或电液伺服摩擦制动配合产生。在电子控制单元10检测到制动踏板1被踩下时，若汽车能源系统的储能装置(如电池)允许储能(对电池来说即充电)，且仅依靠再生制动产生的制动力足以产生所期望制动减速度，则电子控制单元10选择再生制动模式，而由电机301驱动的摩擦制动不工作；否则，电子控制单元10控制电机301输出转矩，使制动主缸4输出压力至轮缸7辅助摩擦制动，以补足所需要的制动力，这是摩擦制动与再生制动同时工作的并行模式。然而，当汽车能源系统的储能装置不允许充电或者再生制动的能量回收的效率很低时，再生制动不工作，所需要的地面制动力则全部由电机301驱动轮缸7产生。

3、助力制动模式

当踏板行程增大到使阀管202的环形槽2021与人力缸2的后活塞205的环形槽处的活塞径向孔2053对齐时，因人力缸2的后活塞205的锁止状态得以解除，制动踏板力可以传至前活塞208，系统的工作状态转为助力制动模式。其具体作用过程为：驾驶员踩下制动踏板1、且踏板行程足够大使得阀管202的环形槽2021与人力缸2的后活塞205的环形槽处的活塞径向孔2053对齐时，人力缸2的后活塞205在小踏板行程下的锁止状态得以解除，制动踏板力全部传至前活塞208，从而推动主缸第一活塞402运动，使得主缸产生制动压力；同时，电子控制单元10根据制动踏板行程传感器11采集的制动踏板1的行程信号，并根据事先设定的助力特性曲线计算出电机301的助力转矩，带动滚珠丝杠副推动活塞推杆306直线运动，将液压腔内的制动液通过管路输送至人力缸2的前伺服腔A，施加助力于前活塞208。助力模式下人力缸2和电液伺服缸3同时工作，在制动踏板1的制动力及电机301的驱动力作用下，制动主缸4的第一高压腔与第二高压腔内建立制动压力，使第一、第二高压腔内的制动液经液压控制单元6输出至四个轮缸7，实现电液伺服助力制动。

4、失效备份人力制动模式

当具有多种工作模式的电液伺服制动系统中的电子控制单元10、液压控制单元6或踏板行程传感器11、主缸压力传感器8发生故障时，仍可通过人力制动保证一定的制动能力。例如，若液压控制单元6失效，此时液压控制单元6进行压力调节的功能丧失，但仍可发挥电动制动助力、线控制动和主动制动功能。在极限情况下，当具有多种工作模式的电液伺服制动系统电源失效时，此时机械结构仍能保证系统制动。驾驶员踩制动踏板1，经人力缸2的推杆201克服踏板 模拟弹簧204的弹性回复力带动卡紧器211与阀管202移动，当消除与后活塞205之间的间隙后推动后活塞205运动，直至与前活塞208接触后直接推动前活塞208运动，经锁紧螺母210、顶杆209将力传递给主缸第一活塞402，推动主缸第一活塞402向前运动，从而实施人力制动。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有多种工作模式的电液伺服制动系统，其特征在于：包括制动踏板、人力缸、电液伺服缸、制动主缸、储液罐、主缸压力传感器、液压控制单元、轮缸、电机、电子控制单元、制动踏板行程传感器；其中：

所述人力缸包括推杆、后壳体、后活塞、阀管、卡紧器、踏板模拟弹簧、前壳体、前活塞、后活塞回位弹簧、顶杆；所述阀管位于所述后壳体内且与所述卡紧器联接，所述推杆的后端部与所述制动踏板相连，所述推杆的前端部嵌入所述卡紧器内；所述后活塞位于所述后壳体内且所述后活塞的前端固连有活动穿入所述前壳体的活塞杆；所述踏板模拟弹簧位于所述阀管和所述后活塞之间；所述后活塞回位弹簧位于所述后活塞和所述后壳体之间；所述后活塞与所述后壳体的前端面及所述阀管之间构成后伺服腔，未踩下所述制动踏板时所述后伺服腔通过开设在所述后壳体上的补偿孔与所述储液罐连通；所述顶杆的后部位于所述前壳体内且与所述前活塞联接；所述前活塞和所述前壳体的后端面之间构成前伺服腔；

所述电液伺服缸包括电机、滚珠丝杠套筒、活塞推杆、液压缸缸体、活塞推杆回位弹簧、滚丝螺母、丝杠；所述滚丝螺母仅可绕自身轴向转动地设置在所述滚珠丝杠套筒内，所述电机的输出轴与所述滚丝螺母传动连接；所述滚丝螺母与所述丝杠构成滚珠丝杠副，所述丝杠仅可沿自身轴向前后运动地配合在所述滚丝螺母内；所述活塞推杆的后端顶在所述丝杠的前端上，所述活塞推杆的前端固连有前活塞，所述前活塞位于所述液压缸缸体内，所述活塞推杆回位弹簧位于所述前活塞和所述液压缸缸体的前端面之间，所述前活塞与所述液压缸缸体的后端面之间构成液压腔，所述液压腔通过管路与所述人力缸的所述前伺服腔连通；

所述制动主缸包括主缸缸体、主缸第一活塞、主缸第二活塞、第一活塞回位弹簧和第二活塞回位弹簧；所述主缸第一活塞的后端部活动穿过所述主缸缸体的后端面，所述主缸第二活塞位于所述主缸缸体的内侧前部；所述主缸第一活塞与所述主缸第二活塞之间形成第一高压腔，所述主缸第二活塞与所述主缸缸体的前端面之间形成第二高压腔；所述顶杆的前端顶在所述主缸第一活塞上；所述储液罐分别与所述第一高压腔和所述第二高压腔相连；

所述第一高压腔和所述第二高压腔分别通过制动管路与所述液压控制单元相连，所述液压控制单元与所述制动器通过制动管路相连；所述主缸压力传感器设置在所述制动主缸上，所述制动踏板行程传感器设置在所述制动踏板上，所述电子控制单元分别与所述电机、所述主缸压力传感器和所述制动踏板行程传感器相连接，所述电子控制单元接收所述制动踏板行程传感器获取的制动踏板的位移信号以及所述主缸压力传感器获取的所述第一高压腔或所述第二高压腔的压力信号，并控制所述电机的输出转矩。

2.根据权利要求1所述的一种具有多种工作模式的电液伺服制动系统，其特征在于：所述电液伺服缸还包括导向件和导向件套筒，所述导向件固定在所述丝杠上，所述导向件套筒上沿与所述丝杠的轴向平行的方向延伸开设有与所述导向件配合的导向槽。

3.根据权利要求1所述的一种具有多种工作模式的电液伺服制动系统，其特征在于：所述主缸第一活塞的前端面上垂直固连有螺栓，所述螺栓的头部穿过一罩体的顶面后与所述罩体的顶面上的台阶配合定位，所述罩体的底面固定在所述主缸第二活塞的后端面上，所述螺栓的长度大于所述罩体的高度。

4.根据权利要求3所述的一种具有多种工作模式的电液伺服制动系统，其特征在于：所述罩体的侧壁上开设有进液孔与出液孔。

5.根据权利要求1所述的一种具有多种工作模式的电液伺服制动系统，其特征在于：所述后伺服腔包括由所述后活塞与所述后壳体的前端面之间构成的人力缸前腔、由所述后活塞与所述阀管之间形成的人力缸活塞内腔；所述后活塞的后部设有朝后开口并与所述阀管的前端部插接配合的中心孔，所述阀管的前端面与所述中心孔的底面之间形成所述的人力缸活塞内腔；所述活塞杆内设有连通所述人力缸活塞内腔和所述人力缸前腔的通孔。

6.根据权利要求5所述的一种具有多种工作模式的电液伺服制动系统，其特征在于：所述通孔包括从所述中心孔内向前延伸的活塞轴向孔，以及连通所述活塞轴向孔和所述人力缸前腔的活塞杆径向孔。

7.根据权利要求5所述的一种具有多种工作模式的电液伺服制动系统，其特征在于：所述后活塞的外周面上开设有环形凹槽，所述后活塞与所述后壳体的内壁之间构成环形的人力缸后腔；所述后活塞上还开设有连通所述中心孔与所述人力缸后腔的活塞径向孔，所述阀管的前部外周面上开设有对应所述活塞径向孔的环形槽，所述阀管的前部还开设有连通所述中心孔和所述环形槽的阀管轴向孔。

8.根据权利要求5所述的一种具有多种工作模式的电液伺服制动系统，其特征在于：所述后壳体上还开设有旁通孔，所述旁通孔位于所述补偿孔的后侧，所述旁通孔和所述补偿孔通过同一制动管路与所述储液罐相连通；未踩下所述制动踏板时所述旁通孔被所述后活塞的前部侧面堵住。

9.根据权利要求1所述的一种具有多种工作模式的电液伺服制动系统，其特征在于：所述卡紧件与所述阀管通过螺纹连接，所述卡紧件和所述阀管之间还设有垫块。

10.根据权利要求1所述的一种具有多种工作模式的电液伺服制动系统，其特征在于：所述顶杆的后端部与所述前活塞通过螺纹连接，所述顶杆上还螺纹连接有锁紧螺母。