CN106915342B - 一种制动助力系统、制动系统制动能量回收的方法及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车制动技术领域，尤其涉及一种制动助力系统、制动系统的制动能量回收方法及汽车。制动助力系统包括：制动踏板、电控单元，以及与制动踏板相连的制动助力机构；所述制动助力系统包括阀杆、阀杆衬套、驱动单元，主缸等。其中，阀杆衬套包括一端具有开口的中空孔，所述阀杆插接在中空孔内。由于阀杆的头部与中空孔的底部存在间隙，阀杆未与中空孔的底部接触时，在整车控制器的控制下，控制整车驱动电机提供制动力矩并进行能量回收，此能量回收过程中根据具体要达到的制动力使用或者不使用制动助力系统提供制动力，具有较高的制动能量回收效率。

Description

一种制动助力系统、制动系统制动能量回收的方法及汽车

技术领域

本发明涉及汽车制动技术领域，尤其涉及一种制动助力系统、制动系统的制动能量回收方法及汽车。

背景技术

随着国家大力提倡绿色环保、节能减排，新能源汽车已经成为未来汽车行业必然的发展趋势。

然而，无论对于混合动力汽车还是纯电动车来说，制动能量回收都是一个非常重要的功能。它可以通过新能源汽车的驱动电机来产生制动力矩，该电机在产生制动力矩的同时可以产生电能并为汽车的蓄电池充电，从而增加汽车的续驶里程。

但是，目前市场上绝大多数的新能源汽车都没有最大程度地实现制动能量回收，都不是真正意义上的制动能量回收。其原理是，只有在驾驶员的制动意图小于0.1g时，大电机输出小于0.05g制动减速度的制动力矩，同时驾驶员脚踩踏板仍然产生0.1g的制动力矩，也就是电机制动力矩与传统摩擦力矩叠加产生的制动力矩。

这种方式有三个非常大的缺点：

1.摩擦制动产生的热能并没有真正得到回收，而是通过叠加电机产生的制动力矩来实现能量回收；

2.破坏了驾驶员真正的制动意图，原本驾驶员需要0.1g的减速度，结果摩擦制动和电机制动叠加产生了0.15g的减速，使驾驶员的踏板感觉非常差。

3.采用这种方式产生的制动能量回收效率非常低，小于1％。

发明内容

本发明的目的在于提出一种制动助力系统，能够解决现有技术中存在制动能量回收效率低的问题。

本发明的另一个目的在于提出一种制动系统的制动能量回收方法，其控制以上制动助力系统的运行。

本发明的在一个目的在于提出一种汽车，其采用如以上所述的制动助力系统。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种制动助力系统，其包括：制动踏板、电控单元，以及与制动踏板相连的制动助力机构；

所述制动助力机构中的踏板传动机构包括阀杆和阀杆衬套，其中，阀杆衬套包括一端具有开口的中空孔，所述阀杆插接在中空孔内，且在制动助力系统处于正常状态时，阀杆的头部与中空孔的底部存在间隙；

制动踏板与调整叉的尾部连接，且所述制动踏板处设置有位移检测装置，当制动助力系统处于制动状态时，当阀杆在制动踏板及调整叉的带动下运动且阀杆的头部还未与中空孔的底部接触时，位移检测装置产生检测信号，此时，电控单元将检测信号发送给整车控制器，整车控制器控制整车驱动电机提供制动力矩并进行能量回收；

如果整车驱动电机提供的制动力不满足制动需求时，阀杆的头部与中空孔的底部距离逐渐缩短，电控单元根据检测信号控制制动助力系统提供额外的助力；

当阀杆的头部与中空孔的底部接触时，阀杆和齿条、及整车驱动电机共同进行制动。

作为上述制动助力系统的一种优选方案，所述踏板传动机构还包括调整叉、锁紧螺母、球头座、锥形弹簧和弹簧座；

其中，阀杆尾部的球头设置于球头座的球头外壳内，调整叉旋入球头座的螺纹中，并通过锁紧螺母紧固，阀杆通过球头座、调整叉与制动踏板连接；

锥形弹簧一端装入踏板传动机构所在的壳体的凹槽内，另一端套入球头座上并由弹簧座预紧。

作为上述制动助力系统的一种优选方案，还包括助力单元和助力传动机构，助力单元通过助力传动机构驱动阀杆衬套的运动，最终推动主缸实现刹车。

作为上述制动助力系统的一种优选方案，所述助力单元包括助力单元壳体、电机、蜗轮、蜗杆、连轴器、轴承和齿轮；

电机通过连轴器与蜗杆连接，蜗轮压在齿轮上，齿轮蜗轮总成压入壳体轴承中，壳体轴承由弹性挡圈锁紧。

作为上述制动助力系统的一种优选方案，所述连轴器的一个连轴器爪盘压入电机轴，另一个联轴器爪盘压入蜗杆，并通过锁紧螺钉旋入蜗杆压住联轴器爪盘及轴承。

作为上述制动助力系统的一种优选方案，所述蜗杆两端压有轴承，在远离电机一端蜗杆轴上装有O型圈，通过锁紧螺母压紧轴承。

作为上述制动助力系统的一种优选方案，所述助力传动机构包括齿条、齿条衬套、反馈盘、推杆、弹簧座、预紧弹簧和压块；

其中，推杆包括推杆座、第一推杆、垫片和推杆头，推杆座和推杆通过球头连接，推杆头压入推杆，推杆头和推杆之间夹有调整垫片；

齿条衬套径向设置有凸台，齿条穿设在齿条衬套中并卡入径向凹槽中，阀杆衬套穿设在齿条的中空孔内，阀杆衬套的一侧穿设有阀杆，另一侧具有凹槽，凹槽内设置有反馈盘，预紧弹簧连同弹簧座及推杆一同压接到反馈盘上；

预紧弹簧一端套在制动主缸上，另一端套在弹簧座上；

压块压住齿条的齿背，压块槽中装由弹簧，并有调节螺母调整预紧弹簧预紧力。

一种制动系统的制动能量回收方法，其采用如以上所述的制动助力系统，具体的包括以下过程：

当驾驶员踩下制动踏板时，位移检测装置采集制动踏板位移信号，并传递给电控单元，再由电控单元把此信号传递给整车控制器，上述信号传递反之亦可；

整车控制器根据制动踏板的位移信号计算判断驾驶员所需达到的制动减速度；

若制动减速度不超过M时，整车控制器控制整车驱动电机制动并进行能量回收；

若制动减速度大于M时，整车控制器继续控制整车驱动电机制动，同时请求制动助力系统提供超过M部分的制动力。

一种汽车，其包括如以上所述的制动助力系统。

本发明的有益效果为：在本发明中由于电控单元根据制动踏板的位移信号控制驱动电机、制动助力系统进行制动，在整车控制器的控制下，控制整车驱动电机提供制动力矩并进行能量回收，此能量回收过程中根据具体要达到的制动力使用或者不使用制动助力系统提供制动力，具有较高的制动能量回收效率。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的制动助力系统助力单元、助力传动机构和踏板传动机构三者配合的结构示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的制动助力系统助力单元的结构示意图；

图3是本发明具体实施方式提供的助力单元和助力传递结构配合的结构示意图。

其中：

1：阀杆；2：阀杆衬套；3：调整叉；4：锁紧螺母；5：锥形弹簧；6：弹簧座；7：制动主缸；8：电机；9：涡轮；10：蜗杆；11：连轴器；12：齿轮；13：齿条；14：齿条衬套；15：；反馈盘；16：推杆；17：预紧弹簧；18：压块；19：球头座20：第一锁紧螺母；21：第一弹簧座；22：推杆座；23：第一推杆；24：垫片；25：推杆头。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1-3所示，本实施方式提供了一种制动助力系统，其包括制动踏板、电控单元(制动助力系统的电控单元，下文中提到的电控单元亦为制动助力系统的电控单元)，以及与制动踏板相连的制动助力机构。

制动助力机构中的踏板传动机构包括阀杆1和阀杆衬套2，其中，阀杆衬套2包括一端具有开口的中空孔，阀杆1插接在中空孔内，且在制动助力系统处于正常状态时(即驾驶员未踩踏制动踏板时)，阀杆1的头部与中空孔的底部存在间隙。

制动踏板与调整叉3的尾部连接，且制动踏板处设置有位移检测装置，当制动系统处于制动状态时(即驾驶员踩下制动踏板时)，阀杆1在制动踏板及调整叉的带动下运动且阀杆1的头部还未与中空孔的底部接触时，位移检测装置产生检测信号，此时，电控单元将检测信号发送给整车控制器，整车控制器控制整车驱动电机提供制动力矩并进行能量回收。

如果整车驱动电机提供的制动力不满足制动需求时，阀杆1的头部与中空孔的底部距离逐渐缩短，电控单元根据检测信号控制制动助力系统提供额外的助力，当阀杆1的头部与中空孔的底部接触时，阀杆1和齿条13、及整车驱动电机共同进行制动。

在本实施方式中，由于阀杆1的头部与中空孔的底部存在间隙，在整车控制器的控制下，控制整车驱动电机提供制动力矩并进行能量回收，此能量回收过程中根据具体要达到的制动力使用或者不使用制动助力系统提供制动力，具有较高的制动能量回收效率。

踏板传动机构还包括调整叉3、锁紧螺母4、球头座19、锥形弹簧5和弹簧座6，其中，阀杆1尾部的球头设置于球头座的球头外壳内，调整叉3旋入球头座的螺纹中，并通过锁紧螺母4紧固，阀杆1通过球头座、调整叉3与制动踏板连接，锥形弹簧5一端装入踏板传动机构所在的壳体的凹槽内，另一端套入球头座上并由弹簧座6预紧。

制动助力系统还包括助力单元和助力传动机构，助力单元通过助力传动机构驱动阀杆衬套的运动，最终推动制动主缸7实现刹车。

助力单元包括助力单元壳体、电机8、蜗轮9、蜗杆10、连轴器11、轴承和齿轮12，其中，电机8通过弹性连轴器11与蜗杆10连接，蜗轮10压在齿轮12上，齿轮蜗轮总成压入壳体轴承中，壳体轴承由弹性挡圈锁紧。

上述弹性连轴器11的一个连轴器爪盘压入电机轴，另一个联轴器爪盘压入蜗杆10，并通过锁紧螺钉旋入蜗杆压住联轴器爪盘及轴承。

蜗杆10两端压有轴承，在远离电机8一端蜗杆轴上装有O型圈，通过第一锁紧螺母20压紧轴承。

助力传动机构包括齿条13、齿条衬套14、反馈盘15、推杆16、弹簧座、预紧弹簧17和压块18。其中，推杆16包括推杆座22、第一推杆23、垫片24和推杆头25，推杆座22和第一推杆23通过球头连接，推杆头25压入第一推杆23，推杆头25和第一推杆23之间夹有调整垫片24。齿条衬套14径向设置有凸台，齿条13穿设在齿条衬套14中并卡入径向凹槽中，阀杆衬套2穿设在齿条13的中空孔内，,阀杆衬套2的一侧穿设有阀杆1，另一侧具有凹槽，凹槽内设置有反馈盘15，预紧弹簧17连同第一弹簧座21及推杆16一同压接到反馈盘15上。预紧弹簧17一端套在制动主缸7上，另一端套在第一弹簧座21上。压块18压住齿条13的齿背，压块18槽中装由弹簧，并有调节螺母27调整弹簧预紧力。

为了对上述制动助力系统，进行进一步的说明，本实施方式还提供了上述制动助力系统具体的工作过程，当驾驶员踩下制动踏板后，由于阀杆1与阀杆衬套2之间存在间隙，即两者之间存在空行程，阀杆1不会推动阀杆衬套2，此时，电控单元控制驱动电机提供制动力矩并进行能量回收，如果整车驱动电机提供的制动力不满足制动需求时，阀杆1的头部与中空孔的底部距离逐渐缩短，电控单元根据检测信号控制制动助力系统提供额外的助力。机械制动的制动过程为：电机8通过联轴器11带动蜗杆10，蜗杆10驱动蜗轮9及齿轮12一起转动。工作时助力单元齿轮12带动齿条13运动，齿条13通过推动阀杆衬套2依次推动反馈盘15、推杆16、最后由推杆16推动制动主缸7实现刹车。

在本实施方式中，还提供了一种制动系统的制动能量回收方法，其特征在于，采用如以上制动系统，具体的包括以下过程：

当驾驶员踩下制动踏板时，位移检测装置采集制动踏板位移信号，并传递给电控单元，再由电控单元把此信号传递给整车控制器，上述信号传递反之亦可，也就是说信号传递是双向的；

整车控制器根据制动踏板的位移信号计算判断驾驶员所需达到的制动减速度；

若制动减速度不超过M时，整车控制器控制整车驱动电机制动并进行能量回收；

若制动减速度大于M时，整车控制器继续控制整车驱动电机制动，同时请求制动助力系统提供超过M部分的制动力。。

M的取值为0.3g。

若制动减速度不超过M时，电控单元发信号给电机8，通过联轴器11带动蜗杆10，蜗杆10驱动蜗轮9及齿轮12一起转动。工作时助力单元齿轮12带动齿条13运动，齿条13通过推动阀杆衬套2依次推动反馈盘15、推杆16、最后由推杆16推动制动主缸7的第一活塞，主缸第一活塞推动制动液产生液压输出，从而实现制动。

需要说明的是：当制动意图不超过M时，由于有空行程的存在，制动踏板踩下时踏板力并不会传力给制动主缸7，这样液压系统就不会产生制动力，制动力完全由驱动电机提供，由于能力没有浪费在摩擦片上，这种结构能很大程度的提升能量回收的效率。

在本实施方式中还提供了一种汽车，其包括如以上所述的制动系统。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种制动助力系统，其特征在于，包括：制动踏板、电控单元，以及与制动踏板相连的制动助力机构；

所述制动助力机构中的踏板传动机构包括阀杆（1）和阀杆衬套（2），其中，阀杆衬套（2）包括一端具有开口的中空孔，所述阀杆（1）插接在中空孔内，且在制动助力系统处于正常状态时，阀杆（1）的头部与中空孔的底部存在间隙，即两者之间存在空行程，阀杆（1）不会推动阀杆衬套（2）；

制动踏板与调整叉（3）的尾部连接，且所述制动踏板处设置有位移检测装置，当制动助力系统处于制动状态时，当阀杆（1）在制动踏板及调整叉（3）的带动下运动且阀杆（1）的头部还未与中空孔的底部接触时，位移检测装置产生检测信号，此时，电控单元将检测信号发送给整车控制器，整车控制器控制整车驱动电机提供制动力矩并进行能量回收；

如果整车驱动电机提供的制动力不满足制动需求时，阀杆（1）的头部与中空孔的底部距离逐渐缩短，电控单元根据检测信号控制制动助力系统提供额外的助力；

当阀杆（1）的头部与中空孔的底部接触时，阀杆（1）和齿条（13）、及整车驱动电机共同进行制动；

所述踏板传动机构还包括调整叉（3）、锁紧螺母（4）、球头座（19）、锥形弹簧（5）和弹簧座（6）；

其中，阀杆（1）尾部的球头设置于球头座的球头外壳内，调整叉（3）旋入球头座的螺纹中，并通过锁紧螺母紧固，阀杆（1）通过球头座、调整叉（3）与制动踏板连接；

锥形弹簧（5）一端装入踏板传动机构所在的壳体的凹槽内，另一端套入球头座上并由弹簧座预紧；

还包括助力单元和助力传动机构，助力单元通过助力传动机构驱动阀杆衬套的运动，最终推动主缸实现刹车；

所述助力单元包括助力单元壳体、电机（8）、蜗轮（9）、蜗杆（10）、连轴器（11）、轴承和齿轮（12）；

电机（8）通过连轴器（11）与蜗杆（10）连接， 蜗轮（9）压在齿轮（12）上，齿轮蜗轮总成压入壳体轴承中，壳体轴承由弹性挡圈锁紧；

所述连轴器（11）的一个连轴器爪盘压入电机轴，另一个联轴器爪盘压入蜗杆，并通过锁紧螺钉旋入蜗杆（10）压住联轴器爪盘及轴承；

所述蜗杆（10）两端压有轴承，在远离电机一端蜗杆轴上装有O型圈，通过第一锁紧螺母（20）压紧轴承。

2.根据权利要求1所述的制动助力系统，其特征在于，所述助力传动机构包括齿条（13）、齿条衬套（14）、反馈盘（15）、推杆（16）、第一弹簧座（21）、预紧弹簧（17）和压块（18）；

其中，推杆（16）包括推杆座（22）、第一推杆（23）、垫片（24）和推杆头（25），推杆座（22）和第一推杆（23）通过球头连接，推杆头（25）压入第一推杆（23），推杆头（25）和第一推杆（23）之间夹有调整垫片（24）；

齿条衬套（14）径向设置有凸台，齿条（13）穿设在齿条衬套（14）中并卡入径向凹槽中，阀杆衬套（2）穿设在齿条（13）的中空孔内，阀杆衬套（2）的一侧穿设有阀杆（1），另一侧具有凹槽，凹槽内设置有反馈盘（15），预紧弹簧（17）连同第一弹簧座（21）及推杆（16）一同压接到反馈盘（15）上；

预紧弹簧（17）一端套在制动主缸（7）上，另一端套在第一弹簧座（21）上；

压块（18）压住齿条（13）的齿背，压块槽中装由弹簧（26），并有调节螺母（27）调整预紧弹簧（17）预紧力。

3.一种制动系统的制动能量回收方法，其特征在于，采用如权利要求1-2所述的制动助力系统，具体的包括以下过程：

当驾驶员踩下制动踏板时，位移检测装置采集制动踏板位移信号，并传递给电控单元，再由电控单元把此信号传递给整车控制器，上述信号传递反之亦可；

整车控制器根据制动踏板的位移信号计算判断驾驶员所需达到的制动减速度；

若制动减速度不超过M时，整车控制器控制整车驱动电机制动并进行能量回收；

若制动减速度大于M时，整车控制器继续控制整车驱动电机制动，同时请求制动助力系统提供超过M部分的制动力。

4.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1-2任意一项所述的制动助力系统。