CN107021081A - 一种适用于多驾驶模式的制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于多驾驶模式的制动系统，包括制动踏板、主缸、储液罐、主动供能装置、液压控制单元和轮缸，主缸、主动供能装置、液压控制单元以及轮缸之间通过制动管路依次连接。本发明的制动系统在人力制动模式下，主缸输出的压力依次经由主动供能装置和液压控制单元传至制动器轮缸并施加制动力矩于各车轮；自主制动模式下的主动供能装置利用柱塞泵将储液罐中的制动液经由主缸的前、后腔吸入供能装置并输送至液压控制单元及轮缸实施自主制动。本发明的制动系统具有以下优点：在不影响驾驶员制动操作的前提下实施自主制动，且人力制动优先；可实现长时间保压，且柱塞泵和电动机无需在保压时工作从而具有较长的使用寿命。

Description

一种适用于多驾驶模式的制动系统

技术领域

本发明属于汽车制动系统技术领域，具体涉及一种适用于多驾驶模式的制动系统。

背景技术

随着智能汽车的兴起，自动驾驶模式越来越多的被提及，高级驾驶辅助系统(ADAS)和自主驾驶汽车都要求制动系统能够实施自主制动，即在驾驶员未操控制动控制装置的情况下对全部或部分车轮实施的制动。目前能够实施自主制动的装置主要包括电子液压制动(EHB)、电子机械制动(EMB)、电子稳定控制(ESC)的液压控制单元以及各类电液伺服制动系统等。

EHB一般采用高压储液罐作为供能装置，其压力由电动液压泵产生，必要时可以实施主动制动。制动时将高压储液罐的制动液导入主缸推动其活塞或直接输送给轮缸，依靠控制装置调节轮缸的制动压力。采用踏板行程模拟器为驾驶员提供制动踏板感觉，且具有人力备份制动的功能。当EHB系统失效时，使用备用的人力液压制动系统。此类制动系统因需要高压储液罐以及额外的备份液压系统，系统结构不是很紧凑。高压储液罐使制动系统能很快建立制动压力，可以缩短制动距离，但在发生碰撞等情况下可能导致高压泄漏威胁乘员安全，存在安全隐患。另外，用于高压储液罐的泵及其驱动电机即使在未制动时也需频繁工作，使用寿命受到影响。

EMB系统则依靠控制装置控制电机带动减速增扭等转换机构，直接将制动块压靠在制动盘上产生制动力。因不需要制动液和液压管路，EMB系统具有制动器初始压力建立时间短、动态响应快等优点，甚至超过了依靠液压泵输出液压力的EHB。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。此类制动系统需要复杂的机械转换结构才能产生制动力，虽然响应速度快，但失效防护能力难以获得汽车制造商的信赖。采用EMB后无法继续使用传统的制动器，需要重新开发新式的制动器以及使用高性能的电源，制造成本较高。由于这些原因，EMB迄今未在量产汽车上得到应用。

虽然装有驱动防滑控制(ASR)和基于差压制动的ESC汽车能够通过它们的液压控制单元实施主动制动，但其压力建立时间相对较长，而且因其电磁阀不适宜长时间连续工作故难以满足ADAS和自主驾驶汽车的自主制动需要。

可实施自主制动的电液伺服制动系统种类很多，如中国专利号201620996714.7，名称为“一种电液复合伺服制动系统”的实用新型专利，其电机扭矩经过带传动装置放大后再由滚珠丝杆传动装置转换为直线推力，施加于主缸活塞实现自主制动或助力制动；又如博世公司推出的电动机械助力器iBooster，其电机扭矩经由蜗轮蜗杆放大，然后由齿轮齿条传动装置转换为直线推力，同样施加于主缸活塞实现自主制动或助力制动。但是电液伺服制动系统一般结构较复杂、成本较高，且助力制动控制算法亦复杂，在人工制动操作时因电液伺服制动系统存在较大摩擦而易导致制动踏板感觉变差。

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提出一种利用柱塞泵和液压阀等作为主动供能装置的制动系统，具有自主制动和优先的人力制动两种工作模式，在自主制动模式时可以实现长时间保压而不损害零部件，且可以自动调节制动力大小。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种适用于多驾驶模式的制动系统，包括制动踏板、主缸、储液罐、主动供能装置、液压控制单元和轮缸，所述的主缸、所述的主动供能装置、所述的液压控制单元以及所述的轮缸之间通过制动管路依次连接；其中：

所述的主动供能装置包括阀体，所述的阀体上安装有电动机、前泵、前入口阀、前出口阀、前电控阀、前安全阀、后泵、后入口阀、后出口阀、后电控阀、后安全阀和压力传感器；

所述的主缸包括前腔和后腔，所述主缸的前腔经制动管路与所述的前入口阀、所述的前电控阀和所述的前安全阀连通，所述的前入口阀、所述的前电控阀和所述的前安全阀通过制动管路并联连接；所述主缸的后腔经制动管路与所述的后入口阀、所述的后电控阀和所述的后安全阀连通，所述的后入口阀、所述的后电控阀和所述的后安全阀通过制动管路并联连接。

优选地，所述的储液罐分别与所述的前腔和所述的后腔相连，所述的前腔和所述的后腔分别通过制动管路与所述主动供能装置的阀体相连通。

优选地，所述的前泵和所述的后泵分别为前柱塞泵和后柱塞泵，所述的前入口阀、前出口阀、前电控阀、后入口阀、后出口阀、后电控阀分别为前入口单向阀、前出口单向阀、前电控单向阀、后入口单向阀、后出口单向阀、后电控单向阀。

更加优选地，所述的前柱塞泵位于所述的前入口单向阀和所述的前出口单向阀之间，所述的后柱塞泵位于所述的后入口单向阀和所述的后出口单向阀之间。

优选地，所述的制动系统包括人力制动模式，当所述的制动系统处于所述的人力制动模式时，所述的电动机停止，所述的主缸通过所述的前电控单向阀和所述的后电控单向阀与所述的液压控制单元相连通：所述的前安全阀和所述的前柱塞泵截止，所述的前电控单向阀导通，所述的主缸前腔内压力经所述的前电控单向阀进入所述的液压控制单元的第一制动回路；所述的后安全阀和所述的后柱塞泵截止，所述的后电控单向阀导通，所述的主缸后腔内压力经所述的后电控单向阀进入所述的液压控制单元的第二制动回路。

更加优选地，所述的制动系统还包括自主制动模式，所述的自主制动模式包括增压、保压、泄压和强制解除四种工作状态。

进一步优选地，当所述的制动系统处于所述的增压状态时，所述的前电控单向阀和所述的后电控单向阀截止，所述的电动机工作，驱动所述的前柱塞泵将与所述的储液罐连通的所述主缸前腔内制动液吸入所述的液压控制单元的所述第一制动回路中；驱动所述的后柱塞泵将与所述的储液罐连通的所述主缸后腔内制动液吸入所述的液压控制单元的所述第二制动回路中，建立起制动压力。

进一步优选地，当所述的制动系统处于所述的保压状态时，所述的前电控单向阀和所述的后电控单向阀截止，所述的电动机停止工作，所述的主动供能装置与所述的主缸处于不连通的截止状态，所述的轮缸中的制动压力保持不变。

进一步优选地，当所述的制动系统处于所述的泄压状态时，所述的前电控单向阀和所述的后电控单向阀开启，所述的电动机停止工作，所述的主动供能装置与所述的主缸连通，所述的轮缸中的制动液依次经所述的液压控制单元、所述的主动供能装置和所述的主缸回到所述的储液罐，所述的轮缸制动压力下降。

进一步优选地，当所述的制动系统处于所述的自主制动模式下时，主动供能装置在收到驾驶员踩下制动踏板的信号之后退出所述的自主制动模式，即所述的前电控单向阀和所述的后电控单向阀开启，所述的电动机停止工作。

由于采用上述技术方案，本发明的适用于多驾驶模式的制动系统与现有技术相比具有以下优点：

1.本发明的制动系统可以在不影响驾驶员制动操作的前提下实施自主制动，并具有人力制动模式优先的功能；

2.本发明的制动系统不仅保留了防抱死制动系统和ESC系统等常规制动系统的全部功能，而且即使自主制动功能失效也不影响常规制动系统的工作；

3.本发明的制动系统在处于自主制动模式时，可以根据压力传感器的压力信号反馈来调整制动力的大小；

4.本发明的制动系统在主动供能装置对轮缸实施自主制动后，利用电控单向阀通电截止功能即可实现在车辆临时停车等工况下的轮缸长时间保压，而保压时的柱塞泵和电动机因无需工作从而使用寿命延长；

5.本发明的制动系统中的安全阀确保了制动系统的零部件不会因为制动回路中压力过高而损坏。

附图说明

图1为本发明的一种适用于多驾驶模式的制动系统的示意图。

附图中：

1-制动踏板 2-支承销 3-推杆

4-真空助力器 5-储液罐 6-主缸

7-主动供能装置 701-前电控单向阀 702-前安全阀

703-前入口单向阀 704-前柱塞泵 705-前出口单向阀

706-电动机 707-后入口单向阀 708-后柱塞泵

709-后出口单向阀 710-后安全阀 711-后电控单向阀

712-压力传感器 8-制动管路 9-液压控制单元

10-右前轮缸 11-左后轮缸 12-左前轮缸

13-右后轮缸

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，本实施例的一种适用于多驾驶模式的制动系统，包括制动踏板1、支承销2、推杆3、真空助力器4、主缸6、储液罐5、主动供能装置7、液压控制单元9、制动管路8、轮缸。轮缸包括右前轮缸10、左后轮缸11、左前轮缸12和右后轮缸13。主缸6、主动供能装置7、液压控制单元9以及轮缸之间通过制动管路8依次连接。

主动供能装置7包括阀体(图中未示出)，阀体上安装有电动机706、前柱塞泵704、前入口单向阀703、前出口单向阀705、前电控单向阀701、前安全阀702、后柱塞泵708、后入口单向阀707、后出口单向阀709、后电控单向阀711、后安全阀710和压力传感器712。

制动踏板1通过支承销2与推杆3联接；储液罐5分别与主缸6的前腔和后腔相连；主缸6的前腔依次经其壳体上的管接头(图中未示出)、制动管路8、主动供能装置7上的管接头(图中未示出)及其内部通道与前入口单向阀703、前电控单向阀701和前安全阀702连通，前入口单向阀703、前电控单向阀701和前安全阀702通过制动管路8并联连接；主缸6的后腔依次经其壳体上的管接头(图中未示出)、制动管路8、主动供能装置7上的管接头(图中未示出)及其内部通道与后入口单向阀707、后电控单向阀711和后安全阀710连通，后入口单向阀707、后电控单向阀711和后安全阀710通过制动管路8并联连接；前柱塞泵704位于前入口单向阀703和前出口单向阀705之间、后柱塞泵708位于后入口单向阀707和后出口单向阀709之间；当需要自主制动时，前柱塞泵704和后柱塞泵708皆由电动机706驱动工作，将储液罐5中的制动液分别经主缸6前腔和后腔以及制动管路8输送至液压控制单元9。

本发明的一种适用于多驾驶模式的制动系统包括两种工作模式，即自主制动模式和优先的人力制动模式。下面对各个工作模式工作过程进行说明：

1.人力制动模式

驾驶员踩下制动踏板1后，踏板力经由推杆3传至真空助力器4并经后者放大后推动主缸6的活塞，主缸6的前腔和后腔建立起制动压力。在人力制动模式下，由于串联接入主缸6与液压控制单元9之间的主动供能装置7不参与工作且不妨碍制动液的流动，各电气部件即电动机706、前电控单向阀701和后电控单向阀711皆不通电。主缸6通过前电控单向阀701和后电控单向阀711与液压控制单元9相连通：前安全阀702和前柱塞泵704皆截止而常开的前电控单向阀701导通，主缸6前腔内压力经前电控单向阀701进入液压控制单元9的第一制动回路；后安全阀710和后柱塞泵708皆截止而常开的后电控单向阀711导通，主缸6后腔内压力经后电控单向阀711进入液压控制单元9的第二制动回路。由于前电控单向阀701和后电控单向阀711皆是常开的，所以人力制动模式下主缸6与液压控制单元9总是连通的。人力制动模式下的制动工作过程与常规制动系统无异。

2.自主制动模式

当无人驾驶汽车的运动控制器等向主动供能装置7发出制动请求时，本发明一种适用于多驾驶模式的制动系统进入自主制动工作模式。根据制动工况的不同，自主制动工作模式又包括增压、保压、泄压和强制解除4种工作状态。以下具体说明：

自主制动的增压工作过程：当主动供能装置7的控制器(图中未示出)收到制动请求时，前电控单向阀701和后电控单向阀711通电截止，电动机706工作，驱动前柱塞泵704将与储液罐5连通的主缸6前腔内制动液吸入液压控制单元9的第一制动回路中；驱动后柱塞泵708将与储液罐5连通的主缸6后腔内制动液吸入液压控制单元9的第二制动回路中，从而建立起制动压力。增压过程中，主动供能装置7的控制器通过压力传感器712检测主动供能装置7的输出压力，利用反馈控制实现目标制动压力的跟随。若实际输出压力等于或大于目标制动压力时，则令电动机706停止工作，并进入自主制动的保压或泄压状态。在增压过程中，任何时候若出现主动供能装置7输出压力升高到前安全阀702或后安全阀710的开启压力，则相应的安全阀打开。如此，主动供能装置7输出压力被限定在设定值，从而对相关部件形成限载保护。

自主制动的保压工作过程：自主制动模式下若主动供能装置7的控制器收到保压请求，前电控单向阀701和后电控单向阀711继续通电截止，电动机706停止工作。由于整个主动供能装置7与主缸6处于不连通的截止状态，此时各轮缸中的制动压力保持不变，即处于保压状态。

自主制动的泄压工作过程：自主制动模式下若主动供能装置7的控制器收到泄压请求，前电控单向阀701和后电控单向阀711断电开启，电动机706停止工作。由于整个主动供能装置7与主缸6恢复到连通状态，此时各轮缸中的制动液依次经液压控制单元9、主动供能装置7和主缸6回到储液罐5，各轮缸制动压力下降。当轮缸制动压力下降到目标制动压力时，则再次进入自主制动的保压状态。

自主制动的强制退出工作过程：自主制动模式下若驾驶员踩下制动踏板1，主动供能装置7的控制器在收到信号之后令自主制动强制退出，即前电控单向阀701和后电控单向阀711断电开启，电动机706停止工作。自主制动被强制退出后，制动系统由人力制动接管。强制退出过程中，若自主制动因任何原因未及时退出而导致前电控单向阀701或后电控单向阀711仍处于通电截止状态，则只要制动踏板力产生的主缸输出压力高于相应制动回路的轮缸压力，也可使相应的电控单向阀开启。此时轮缸压力的大小将由制动踏板力决定，表明人力制动优先于自主制动。

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)

1.一种适用于多驾驶模式的制动系统，其特征在于：包括制动踏板、主缸、储液罐、主动供能装置、液压控制单元和轮缸，所述的主缸、所述的主动供能装置、所述的液压控制单元以及所述的轮缸之间通过制动管路依次连接；其中：

所述的主动供能装置包括阀体，所述的阀体上安装有电动机、前泵、前入口阀、前出口阀、前电控阀、前安全阀、后泵、后入口阀、后出口阀、后电控阀、后安全阀和压力传感器；

所述的主缸包括前腔和后腔，所述主缸的前腔经制动管路与所述的前入口阀、所述的前电控阀和所述的前安全阀连通，所述的前入口阀、所述的前电控阀和所述的前安全阀通过制动管路并联连接；所述主缸的后腔经制动管路与所述的后入口阀、所述的后电控阀和所述的后安全阀连通，所述的后入口阀、所述的后电控阀和所述的后安全阀通过制动管路并联连接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于多驾驶模式的制动系统，其特征在于：所述的储液罐分别与所述的前腔和所述的后腔相连，所述的前腔和所述的后腔分别通过制动管路与所述主动供能装置的阀体相连通。

3.根据权利要求1所述的一种适用于多驾驶模式的制动系统，其特征在于：所述的前泵和所述的后泵分别为前柱塞泵和后柱塞泵，所述的前入口阀、前出口阀、前电控阀、后入口阀、后出口阀、后电控阀分别为前入口单向阀、前出口单向阀、前电控单向阀、后入口单向阀、后出口单向阀、后电控单向阀。

4.根据权利要求3所述的一种适用于多驾驶模式的制动系统，其特征在于：所述的前柱塞泵位于所述的前入口单向阀和所述的前出口单向阀之间，所述的后柱塞泵位于所述的后入口单向阀和所述的后出口单向阀之间。

5.根据权利要求1所述的一种适用于多驾驶模式的制动系统，其特征在于：所述的制动系统包括人力制动模式，当所述的制动系统处于所述的人力制动模式时，所述的电动机停止，所述的主缸通过所述的前电控单向阀和所述的后电控单向阀与所述的液压控制单元相连通：所述的前安全阀和所述的前柱塞泵截止，所述的前电控单向阀导通，所述的主缸前腔内压力经所述的前电控单向阀进入所述的液压控制单元的第一制动回路；所述的后安全阀和所述的后柱塞泵截止，所述的后电控单向阀导通，所述的主缸后腔内压力经所述的后电控单向阀进入所述的液压控制单元的第二制动回路。

6.根据权利要求5所述的一种适用于多驾驶模式的制动系统，其特征在于：所述的制动系统还包括自主制动模式，所述的自主制动模式包括增压、保压、泄压和强制解除四种工作状态。

7.根据权利要求6所述的一种适用于多驾驶模式的制动系统，其特征在于：当所述的制动系统处于所述的增压状态时，所述的前电控单向阀和所述的后电控单向阀截止，所述的电动机工作，驱动所述的前柱塞泵将与所述的储液罐连通的所述主缸前腔内制动液吸入所述的液压控制单元的所述第一制动回路中；驱动所述的后柱塞泵将与所述的储液罐连通的所述主缸后腔内制动液吸入所述的液压控制单元的所述第二制动回路中，建立起制动压力。

8.根据权利要求6所述的一种适用于多驾驶模式的制动系统，其特征在于：当所述的制动系统处于所述的保压状态时，所述的前电控单向阀和所述的后电控单向阀截止，所述的电动机停止工作，所述的主动供能装置与所述的主缸处于不连通的截止状态，所述的轮缸中的制动压力保持不变。

9.根据权利要求6所述的一种适用于多驾驶模式的制动系统，其特征在于：当所述的制动系统处于所述的泄压状态时，所述的前电控单向阀和所述的后电控单向阀开启，所述的电动机停止工作，所述的主动供能装置与所述的主缸连通，所述的轮缸中的制动液依次经所述的液压控制单元、所述的主动供能装置和所述的主缸回到所述的储液罐，所述的轮缸制动压力下降。

10.根据权利要求6所述的一种适用于多驾驶模式的制动系统，其特征在于：当所述的制动系统处于所述的自主制动模式下时，主动供能装置在收到驾驶员踩下制动踏板的信号之后退出所述的自主制动模式，即所述的前电控单向阀和所述的后电控单向阀开启，所述的电动机停止工作。