CN107054333B - 电机控制的液压制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机控制的液压制动系统，旨在克服了电机在换向中造成的迟滞影响与制动踏板随踏板力变化而造成的上下移动的问题，本发明包括制动踏板机构、主缸压力产生单元、制动压力控制单元及电子控制单元；其中：制动踏板机构包括输入推杆(6)；主缸压力产生单元包括滚珠丝杠机构；制动压力控制单元包括制动主缸；电子控制单元包括控制信号输出系统与信号采集处理系统。制动踏板机构通过输入推杆(6)与滚珠丝杠机构中的输入推杆限位板(21)固定连接，主缸压力产生单元通过滚珠丝杠机构中的连接轴(25)与制动主缸中的主缸前腔活塞(26)固定连接，电子控制单元分别和制动踏板机构、主缸压力产生单元与制动压力控制单元电线连接。

Description

电机控制的液压制动系统

技术领域

本发明涉及一种属于汽车安全的制动系统，更确切地说，本发明涉及一种电机控制的液压制动系统。

背景技术

随着汽车产业的不断发展，汽车各项技术均取得不断的突破和进步。汽车制动系统作为汽车安全的重要及核心部分，对汽车发展及突破起着尤为重要的作用。汽车制动系统在传统液压制动的基础上，朝着线控液压制动不断发展。传统液压制动系统主要是通过真空助力器助力，对制动压力的响应时间和控制精度都有较大的不足；而且体积比较庞大，成本比较高昂。

博世公司的i-Booster(集成增压)系统将电机与制动主缸集成一体，通过电机带动滚珠丝杠等机构，通过滚珠丝杠带动输入杆运动，踏板力与电机产生的力共同作用在输入杆上，输入杆进而推动主缸活塞，完成对制动系统的压力控制。i-Booster系统将ABS、TCS和ESP等主动安全技术考虑在内，也可以与再生制动系统进行融合，通过与ESP系统的共同工作，可以在ABS、TCS、ESP及再生制动工况下的压力控制。

但是，i-Booster系统中的增压减压操作需要依靠电机改变电机的转动方向来实现，从而会增加制动系统的响应时间；同时，i-Booster系统在进行ABS、TCS、ESP等操作时，制动踏板会随着制动系统的压力变化而上下移动，会对驾驶员造成恐慌。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服电机在换向中造成的迟滞影响，克服制动踏板随踏板力变化而造成的上下移动的问题，提供了一种电机控制的液压制动系统。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的电机控制的液压制动系统包括制动踏板机构、主缸压力产生单元及制动压力控制单元；

所述的制动踏板机构包括输入推杆；

所述的主缸压力产生单元包括滚珠丝杠机构、电机、电机控制器、齿轮组、行星齿轮机构与行星齿轮机构控制器；其中：齿轮组包括1号齿轮与2号齿轮；

所述的制动压力控制单元包括制动主缸；

所述的制动踏板机构通过输入推杆的右端与主缸压力产生单元的滚珠丝杠机构中的输入推杆限位板的左侧面连为一体，主缸压力产生单元通过滚珠丝杠机构中的连接轴与制动主缸中的主缸前腔活塞的左侧中心处连为一体；

所述的电机与电机控制器电线连接，电机的输出端通过电机输出轴与1号齿轮固定连接，1号齿轮与2号齿轮啮合连接，2号齿轮通过中空的齿轮轴与行星齿轮机构中的太阳轮固定连接，行星齿轮机构通过其中的齿圈与滚珠丝杠机构中的丝杠螺母的左端连为一体，行星齿轮机构与行星齿轮机构控制器电线连接。

技术方案中所述的制动踏板机构还包括制动踏板、踏板位移传感器和制动启动开关；所述的制动踏板的顶端安装在车身上为转动连接，制动踏板的上端与输入推杆的左端转动连接，输入推杆装入主缸压力产生单元的中空的齿轮轴内，输入推杆的右端从齿轮轴右端的齿圈中心处的圆通孔内伸出，踏板位移传感器安装在输入推杆与制动踏板的连接处,制动启动开关安装在制动踏板的下方。

技术方案中所述的滚珠丝杠机构还包括行程回位弹簧、丝杠螺母、滚珠体、丝杠螺杆、推杆输出轴、丝杠螺母挡板与活塞推杆；所述的输入推杆限位板安装在丝杠螺母内孔的左端为滑动连接，输入推杆限位板右端面的中心处固定有推杆输出轴，丝杠螺母挡板安装在输入推杆限位板右侧的丝杠螺母内孔中为固定连接，推杆输出轴从丝杠螺母挡板上的中心通孔中伸出，行程回位弹簧套装在输入推杆限位板与丝杠螺母挡板之间的推杆输出轴上，行程回位弹簧的左右两端面依次和输入推杆限位板与丝杠螺母挡板的内侧面接触连接，丝杠螺杆安装在丝杠螺母中，丝杠螺杆的左端套装在推杆输出轴的周围，滚珠体安装在丝杠螺杆与丝杠螺母之间的轨道中为转动连接，活塞推杆与连接轴的左端未固定连接，固定连接有活塞推杆的连接轴安装在丝杠螺杆中，活塞推杆与丝杠螺杆的内孔之间为滑动连接。

技术方案中所述的活塞推杆与推杆输出轴的回转轴线共线,活塞推杆与推杆输出轴之间具有间隙。

技术方案中所述的制动压力控制单元还包括油壶、两位三通电磁阀、压力传感器、电磁阀控制器、常开电磁阀、轮缸与轮速传感器；所述的两位三通电磁阀包括第一两位三通电磁阀、第二两位三通电磁阀；所述的压力传感器包括第一压力传感器、第二压力传感器；所述的常开电磁阀包括第一常开电磁阀、第二常开电磁阀、第三常开电磁阀与第四常开电磁阀；所述的轮缸包括第一轮缸、第二轮缸、第三轮缸、第四轮缸；所述的油壶采用管路和制动主缸的主缸前腔与主缸后腔的补液孔连接，主缸前腔采用管路与第一两位三通电磁阀的一接口相接连，第一两位三通电磁阀的另一接口采用管路与油壶相接连，第一两位三通电磁阀的第三接口和第一常开电磁阀、第二常开电磁阀的一接口管路接连，第一常开电磁阀的另一接口与第一轮缸管路接连，第二常开电磁阀的另一接口与第二轮缸管路接连。所述的主缸后腔采用管路与第二两位三通电磁阀的一接口相接连，口相接连，第二两位三通电磁阀的另一接口采用管路与油壶相接连，第二两位三通电磁阀的第三接口和第三常开电磁阀、第四常开电磁阀的一接口管路接连，第三常开电磁阀的另一接口与第三轮缸管路接连，第四常开电磁阀的另一接口与第四轮缸管路接连；在第一两位三通电磁阀和第一常开电磁阀与第二常开电磁阀之间的连接管路上安装有第一压力传感器；在第二两位三通电磁阀和第三常开电磁阀与第四常开电磁阀之间的连接管路上安装有第二压力传感器；所述的轮速传感器安装在车轮上，电磁阀控制器和两位三通电磁阀与常开电磁阀电线连接。

技术方案中所述的制动主缸包括1号活塞杆、1号弹簧、2号活塞杆、2号弹簧、主缸前腔活塞、主缸后腔活塞与主缸体；所述的主缸前腔活塞与主缸后腔活塞安装在主缸体内，主缸前腔活塞位于主缸后腔活塞的左侧，主缸前腔活塞与主缸后腔活塞和主缸体之间为滑动连接；主缸前腔活塞的右侧面中心处固定安装有1号活塞杆，1号活塞杆上套装有1号弹簧，1号弹簧的左端面与主缸前腔活塞的右端面接触连接，1号弹簧的右端面与主缸后腔活塞的左端面接触连接，主缸后腔活塞的右侧面中心处固定安装有2号活塞杆，2号活塞杆上套装有2号弹簧，2号弹簧的左端面与主缸后腔活塞的右端面接触连接，2号弹簧的右端面与主缸体的右缸壁的内侧接触连接，主缸前腔活塞与主缸后腔活塞之间的主缸体内的空间形成主缸前腔，主缸后腔活塞与主缸体的右缸壁之间的主缸体内的空间形成主缸后腔。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.提高制动系统的响应时间。本发明所述的电机控制的液压制动系统从机构上采用行星齿轮机构控制，可以通过改变行星齿轮机构的太阳轮、行星轮、行星架及齿圈各元件的同步状态，在不改变电机转速的情况下，控制齿圈的转动方向及状态，进而对制动系统进行增压、减压及保压等一系列操作。

2.本发明所述的电机控制的液压制动系统在ABS、TCS、ESP等主动安全控制时，制动踏板不会随着制动系统的压力变化而变化。从结构上，在制动踏板的输入杆与制动主缸的活塞推杆之间存在一定间隙，该间隙在电制动正常工作时能够一直存在，同时，输入杆会通过压缩弹簧产生良好的制动感觉；在电制动失效时，电机停止转动，制动间隙在踏板力的作用下会消除，满足制动系统的失效保护。

3.本发明所述的电机控制的液压制动系统当车辆部分轮缸进行减压时，能够有效的保持制动系统的压力。从结构上，该制动系统在制动主缸与四个轮缸所对应的常开电磁阀中间加入了两位三通电磁阀，当部分轮缸进行减压，其他轮缸进行保压时，两位三通电磁阀会保持住制动主缸的压力，同时仅需要将需要减压的轮缸所对应的常开电磁阀切换至导通状态，制动轮缸的高压油液经常开电磁阀、两位三通电磁阀到达油壶。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明所述的电机控制的液压制动系统结构原理框图；

图2为本发明所述的电机控制的液压制动系统机械部分结构组成示意图；

图3为本发明所述的电机控制的液压制动系统在ABS工况下左前轮减压示意图；

图4为本发明所述的电机控制的液压制动系统在TCS工况下左前轮、右后轮同时增压或减压示意图；

图5为本发明所述的电机控制的液压制动系统在TCS工况下左前轮、右后轮保压示意图

图6为本发明所述的电机控制的液压制动系统中制动间隙局部放大图；

图7-1为本发明所述的电机控制的液压制动系统中行星齿轮机构结构组成主视图；

图7-2为本发明所述的电机控制的液压制动系统中行星齿轮机构结构原理示意图；

其中：1.制动踏板；2.电机；3.1号齿轮；4.齿轮轴；5.行星轮；6.输入推杆；7.行程回位弹簧；8.丝杠螺母；9.滚珠体；10.丝杠螺杆；11.油壶；12.1号活塞杆；13.1号弹簧；14.2号活塞杆；15.2号弹簧；16.踏板位移传感器；17.电机输出轴；18.2号齿轮；19.太阳轮；20.齿圈；21.输入推杆限位板；22.推杆输出轴；23.丝杠螺母挡板；24.活塞推杆；25.连接轴；26.主缸前腔活塞；27.主缸前腔；28.主缸后腔活塞；29.主缸后腔；30.主缸体；31.第一压力传感器；32.第一两位三通电磁阀；33.第二两位三通电磁阀；34.第二压力传感器；35.第一常开电磁阀；36.第二常开电磁阀；37.第三常开电磁阀；38.第四常开电磁阀；39.第一轮缸；40.第二轮缸；41.第三轮缸；42.第四轮缸；201.齿圈托架；501.行星架；502.行星架托架；C1.反转离合器；C2.正转离合器；C3.空转离合器；

具体实施方式:

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图1，本发明所述的电机控制的液压制动系统包括制动踏板机构、主缸压力产生单元、制动压力控制单元及电子控制单元。

所述的制动踏板机构包括制动踏板1、输入推杆6、制动启动开关和踏板位移传感器16等。

所述的制动踏板1的顶端安装在车身上为转动连接，制动踏板1的上端与输入推杆6的左端转动连接，输入推杆6装入主缸压力产生单元的中空的齿轮轴4内，输入推杆6的右端从齿轮轴4右侧的齿圈20中心处的圆通孔内伸出；踏板位移传感器16安装在输入推杆6与制动踏板4的连接处,制动启动开关安装在输入推杆6上,当输入推杆位移超过额定值时，会触发制动启动开关,踏板位移传感器16、制动启动开关分别和电子控制单元的信号采集处理系统电线连接，电子控制单元的信号采集处理系统用于接收踏板位移传感器16和制动启动开关的信号；输入推杆6的位移会启动制动启动开关，制动启动开关产生制动启动信号，并将制动启动信号通过电路连接传送到电子控制单元的信号采集处理系统。

所述的主缸压力产生单元包括电机2、电机控制器、齿轮组、行星齿轮机构、行星齿轮机构控制器及滚珠丝杠机构等。

参阅图7，所述的行星齿轮机构包括太阳轮19、行星轮5、行星架501、齿圈20、反转离合器C1、正转离合器C2与空转离合器C3。

行星齿轮机构的动力来源于太阳轮19，经齿圈20输出。行星齿轮机构工作时主要有三种状态，分别为：

第一种状态：太阳轮19、行星架501、齿圈20同步，齿圈20以与太阳轮19相同的转速同方向转动；

第二种状态：行星架501固定不动，齿圈20以与太阳轮19相反的方向转动；

第三种状态：齿圈20固定不动，太阳轮19带动行星轮5转动。

上述的行星齿轮机构的状态是由行星齿轮机构控制器控制的，行星齿轮机构控制器通过接受电子控制单元的控制信号，进而控制反转离合器C1、正转离合器C2、空转离合器C3的状态。

参阅图7-2，齿圈20外连一齿圈托架201，齿圈托架201上可以实现与两离合器的结合和分离，两离合器分别为正转离合器C2、空转离合器C3；行星架501外连一行星架托架502，行星架托架502可以实现与两离合器的结合和分离，两离合器分别为反转离合器C1、正转离合器C2。当反转离合器C1结合时，行星架501锁死，齿圈20以与太阳轮19相反的转速方向转动；当该正转离合器C2结合时，行星齿轮机构锁死，齿圈以相同的方向、相同的转速跟随太阳轮19转动；当空转离合器C3结合时，齿圈20固定不动，停止对外输出。上述的三种离合器结合状态是受行星齿轮机构控制器控制，根据电子控制单元的信号决定各离合器的状态。

所述的齿轮组包括电机输出轴17轴端上的1号齿轮3和2号齿轮18，1号齿轮3与2号齿轮18通过齿轮外啮合，2号齿轮18与太阳轮19分别位于中空的齿轮轴4两端；

所述的行星齿轮机构控制器位于各离合器(包括正转离合器C2、反转离合器C1及空转离合器C3)内部，通过电信号控制上述各离合器的结合和分离，控制行星齿轮机构的输出状态；

所述的滚珠丝杠机构还包括行程回位弹簧7、丝杠螺母8、结构相同的滚珠体9、丝杠螺杆10、输入推杆限位板21、推杆输出轴22、丝杠螺母挡板23、活塞推杆24与连接轴25；

所述的输入推杆限位板21安装在丝杠螺母8内孔的左端为滑动连接，输入推杆限位板21右端面的中心处固定有推杆输出轴22，丝杠螺母挡板23安装在输入推杆限位板21右侧的丝杠螺母8内孔中为固定连接，推杆输出轴22从丝杠螺母挡板23上的中心通孔中伸出，行程回位弹簧7套装在输入推杆限位板21与丝杠螺母挡板23之间的推杆输出轴22上，行程回位弹簧7的左右两端面依次和输入推杆限位板21与丝杠螺母挡板23内侧面接触连接，丝杠螺杆10安装在丝杠螺母8中，结构相同的滚珠体9安装在丝杠螺杆10与丝杠螺母8之间的轨道中为转动连接，活塞推杆24与连接轴25的左端未固定连接，固定连接有活塞推杆24的连接轴25安装在丝杠螺杆10中，活塞推杆24与丝杠螺杆10的内孔之间为滑动连接。

电机控制器通过电路连接在电机2上，电机2通过机械连接1号齿轮3，1号齿轮3通过机械连接行星齿轮机构，行星齿轮机构同时与行星齿轮机构控制器机械连接，用以确定行星齿轮结构的状态。行星齿轮机构的输出端(齿圈20)通过机械连接在滚珠丝杠机构上，滚珠丝杠机构会控制制动主缸活塞的位移，从而产生制动压力。上述的电机控制器通过电路与电子控制单元的控制信号输出系统连接。上述的行星齿轮机构控制器也是通过电路与电子控制单元的控制信号输出系统连接。

电机控制器位于电机内部，通过电路连接于电子控制单元的控制信号输出系统，电机控制器接收到控制信号输出系统的控制信号后，通过控制电机电流控制电机转速；

上述的电机2受电机控制器控制，当车辆需要制动时，电子控制单元会根据各传感器信号得到车辆的目标制动力矩，并通过电路将控制信号传递至电机控制器，电机2根据电机控制器的控制信号以目标转速进行转动。

所述的制动压力控制单元包括油壶11、制动主缸、两位三通电磁阀、压力传感器、电磁阀控制器、常开电磁阀、轮缸与轮速传感器等。

所述的制动主缸包括1号活塞杆12、1号弹簧13、2号活塞杆14、2号弹簧15、主缸前腔活塞26、主缸后腔活塞28与主缸体30；

所述的主缸前腔活塞26与主缸后腔活塞28安装在缸体30内，主缸前腔活塞26位于主缸后腔活塞28的左侧，主缸前腔活塞26与主缸后腔活塞28和缸体30之间为滑动连接；

主缸前腔活塞26的右侧面中心处固定安装有1号活塞杆12，1号活塞杆12上套装有1号弹簧13。1号弹簧13的左端面与主缸前腔活塞26的右端面接触连接，1号弹簧13的右端面与主缸后腔活塞28的左端面接触连接，主缸后腔活塞28的右端面中心处固定安装有2号活塞杆14，2号活塞杆14上套装有2号弹簧15，2号弹簧15的左端面与主缸后腔活塞28的右端面接触连接，2号弹簧15的右端面与主缸体30的右缸壁的内侧面接触连接，主缸前腔活塞26与主缸后腔活塞28之间的主缸体30内的空间形成主缸前腔27，主缸后腔活塞28与主缸体30的右缸壁之间的主缸体30内的空间形成主缸后腔29。

所述的两位三通电磁阀包括第一两位三通电磁阀32、第二两位三通电磁阀33，第一两位三通电磁阀32与第二两位三通电磁阀33结构相同，两位三通电磁阀作为制动系统的主要通道，用于实现制动系统的增压、减压及保压。

所述的压力传感器包括第一压力传感器31、第二压力传感器34，第一压力传感器31与第二压力传感器34结构相同，压力传感器用于检测加压过程中制动轮缸的制动压力，从而保证制动系统的良好制动性能；

所述的电磁阀控制器用于切换电磁阀的状态，电磁阀的状态，包括常开电磁阀的开启与关闭，两位三通电磁阀的通道；

所述的常开电磁阀包括第一常开电磁阀35、第二常开电磁阀36、第三常开电磁阀37与第四常开电磁阀38，第一常开电磁阀35、第二常开电磁阀36、第三常开电磁阀37与第四常开电磁阀38结构相同，常开电磁阀用于直接控制制动系统的增压、减压及保压；

所述的轮缸包括第一轮缸39、第二轮缸40、第三轮缸41与第四轮缸42，第一轮缸39、第二轮缸40、第三轮缸41与第四轮缸42结构相同，通过轮缸制动液的压力，从而实现车辆制动；

所述的轮速传感器为霍尔轮速传感器，通过监测车轮的转速，估测车辆行驶的速度，并进一步判断车辆是否需要ABS、ESP等主动制动；

所述的油壶11采用管路和制动主缸的主缸前腔27与主缸后腔29的补液孔连接，主缸前腔27采用管路与第一两位三通电磁阀32的一(A)接口相接连，第一两位三通电磁阀32的另一(B)接口采用管路与油壶11相接连，第一两位三通电磁阀32的第三(P)接口和第一常开电磁阀35、第二常开电磁阀36的一(A)接口管路接连，第一常开电磁阀35的另一(P)接口与第一轮缸39管路接连，第二常开电磁阀36的另一(P)接口与第二轮缸40管路接连；

所述的主缸后腔29采用管路与第二两位三通电磁阀33的一(A)接口相接连，第二两位三通电磁阀33的另一(B)接口采用管路与油壶11相接连，第二两位三通电磁阀33的第三(P)接口和第三常开电磁阀37、第四常开电磁阀38的一(A)接口管路接连，第三常开电磁阀37的另一(P)接口与第三轮缸41管路接连，第四常开电磁阀38的另一(P)接口与第四轮缸42管路接连；在第一两位三通电磁阀32和第一常开电磁阀35与第二常开电磁阀36之间的连接管路上安装有第一压力传感器31；在第二两位三通电磁阀33和第三常开电磁阀37与第四常开电磁阀38之间的连接管路上安装有第二压力传感器34。所述的轮速传感器安装在车轮的车轴上，所述的电磁阀控制器与电磁阀均集成在一个电磁阀单元(HCU)中，电磁阀控制器和两位三通电磁阀与常开电磁阀电线连接，轮速传感器、压力传感器、电磁阀控制器和电子控制单元中的控制信号输出系统与信号采集处理系统的连接关系,即轮速传感器、压力传感器均和电子控制单元中的信号采集处理系统通过电路相连；电磁阀控制器和电子控制单元中的控制信号输出系统通过电路相连。

所述的制动主缸的主缸前腔27采用管路与第一两位三通电磁阀32的一(A)接口相接连，制动主缸的主缸后腔29采用管路与第二两位三通电磁阀33的一(A)接口相接连。第一两位三通电磁阀32在正常状态下(即断电时)，主缸前腔27和第一常开电磁阀35、第二常开电磁阀36相连通，油壶11通往第一常开电磁阀35、第二常开电磁阀36的通道断开；第一两位三通电磁阀32通电时，主缸前腔27与第一常开电磁阀35、第二常开电磁阀36的通道断开，第一常开电磁阀35、第二常开电磁阀36与油壶11的通道开启。第二两位三通电磁阀33在正常状态下(即断电时)，主缸后腔29与第三常开电磁阀37、第四常开电磁阀38相连通，油壶11通往第三常开电磁阀37、第四常开电磁阀38的通道断开；第二两位三通电磁阀33通电时，主缸后腔29与第三常开电磁阀37、第四常开电磁阀38的通道断开，第三常开电磁阀37、第四常开电磁阀38与油壶11的通道开启。

参阅图2，第一常开电磁阀35在正常状态(即断电时)处于导通状态，第一两位三通电磁阀32流出的制动液可以经第一常开电磁阀35到达第一轮缸39，同理，第一轮缸39的制动液也可以经第一常开电磁阀35到达第一两位三通电磁阀32，其流通方向主要是由第一常开电磁阀35两边的压力差决定。第二常开电磁阀36在正常状态(即断电时)处于导通状态，第一两位三通电磁阀32流出的制动液可以经第二常开电磁阀36到达第二轮缸40，同理，第二轮缸40的制动液也可以经第二常开电磁阀36到达第一两位三通电磁阀32，其流通方向主要是由第二常开电磁阀36两边的压力差决定。

参阅图2，第三常开电磁阀37在正常状态(即断电时)处于导通状态，第二两位三通电磁阀33流出的制动液可以经第三常开电磁阀37到达第三轮缸41，同理，第三轮缸41的制动液也可以经第三常开电磁阀37到达第二两位三通电磁阀33，其流通方向主要是由第三常开电磁阀37两边的压力差决定。第四常开电磁阀38在正常状态(即断电时)处于导通状态，第二两位三通电磁阀33流出的制动液可以经第四常开电磁阀38到达第四轮缸42，同理，第四轮缸42的制动液也可以经第四常开电磁阀38到达第二两位三通电磁阀33，其流通方向主要是由第四常开电磁阀38两边的压力差决定。

上述的轮速传感器通过电路与电子控制单元的信号采集处理系统连接，上述的压力传感器通过电路与电子控制单元的信号采集处理系统连接，电磁阀控制器通过电路与电子控制单元的控制信号输出系统连接。

所述的电子控制单元包括中央处理器、电源电路、故障监测模块、控制信号输出系统及信号采集处理系统等。

中央处理器通过电路与信号采集处理系统连接，同时中央处理器亦会通过电路与故障监测模块连接；中央处理器通过电路与控制信号输出系统连接。电源电路通过电路和信号采集处理系统、控制信号输出系统、故障监测模块及中央处理器供电连接。

所述的信号采集处理系统主要是接收来自压力传感器(包括第一压力传感器31、第二压力传感器34)、轮速传感器、电机转速传感器、制动启动开关与踏板位移传感器等的信号，并将上述信号传递给中央处理器，中央处理器根据各传感器信号，分析车辆的状态，并对车辆进行控制，将控制信号传递至控制信号输出系统。控制信号输出系统输出的控制信号包括电磁阀控制器的控制信号、行星齿轮机构控制器的控制信号与电机控制器的控制信号。

当驾驶员踩下制动踏板1后，制动踏板1会推动输入推杆6，踏板位移传感器16会监测制动踏板1的位移和速度，当达到某一门限值时，制动启动信号及踏板位移信号会传递到电子控制单元的信号采集处理系统，信号采集处理系统将信号传递至中央处理器。中央处理器会根据采集到的信号做出决策，并通过控制信号输出系统将控制信号传递到电机控制器、行星齿轮机构控制器，来控制电机的转速以及行星齿轮机构的状态。

当制动系统需要加压时，电子控制单元会将控制信号传递到电机控制器，电机2根据控制信号以目标转速转动，电机2带动1号齿轮3转动，将动力传递到行星齿轮机构，行星齿轮机构根据行星齿轮机构控制器的信号，正转离合器C2结合，将太阳轮19、行星轮5和齿圈20锁死，齿圈20以与太阳轮19相同转动方向输出，齿圈20带动滚珠丝杠机构的丝杠螺母8转动。滚珠丝杠机构通过滚珠体9将丝杠螺母8的旋转运动转换成丝杠螺杆10的直线运动，丝杠螺杆10通过推动主缸前腔活塞26，主缸前腔27产生制动压力，同时主缸前腔27的制动压力会推动主缸后腔活塞28，进而主缸后腔29也会产生制动压力。

制动主缸产生压力后，会通过两位三通电磁阀、常开电磁阀后到达制动轮缸，完成对车辆的制动。在制动过程中，中央处理器会根据压力传感器、轮速传感器的信号，决定电磁阀的状态，并通过控制信号输出系统作用到电磁阀控制器，从而完成对制动压力的精确调节。在制动的过程中，电子控制单元的故障监测模块会实时监测制动系统中各电路的状态，当检测到故障电路时会将信号传递给中央处理器，中央处理器会通过显示屏对驾驶员发出警告，减小或防止因制动系统失常而造成的损失。

参阅图2，所述的电机2作为系统的动力源，所述的电机2的输出端与电机输出轴17的左端固定连接，电机输出轴17的右端与齿轮组中的1号齿轮3固定连接，1号齿轮3与齿轮组中的2号齿轮18啮合连接，2号齿轮18固定安装在中空的齿轮轴4的左端，太阳轮19固定安装在齿轮轴4的右端，太阳轮19与其周围的行星轮5啮合连接，行星轮5与齿圈20内啮合连接，齿圈20与丝杠螺母8的左端连为一体，丝杠螺母8上安装有丝杠螺母挡板23。齿圈20圆心处设置有一个用于安装输入推杆6圆通孔；

输入推杆6安装在齿轮轴4的内孔中，其左端与制动踏板1相连接；在输入推杆6与制动踏板4的连接处安装一个踏板位移传感器16。输入推杆6装入齿圈20的圆通孔内并伸出，输入推杆6的右端与输入推杆限位板21的左侧面连为一体；

输入推杆限位板21的右侧面与推杆输出轴22的左端连为一体。在输入推杆限位板21与丝杠螺母挡板23之间的推杆输出轴22上套装有弹簧7。丝杠螺母8通过滚珠体9与丝杠螺杆10相连接，丝杠螺杆10是中空的，丝杠螺杆10中空的孔中安装有活塞推杆24，活塞推杆24与推杆输出轴22具有一定的间隙。活塞推杆24与连接轴25连为一体，连接轴25与主缸前腔活塞26的左侧中心处连为一体；

主缸前腔活塞26的右侧面中心处固定连接有1号活塞杆12，1号活塞杆12上套装有1号弹簧13。1号弹簧13的左端与主缸前腔活塞26的右端面接触连接，1号弹簧13的右端与主缸后腔活塞28的左端面接触连接，主缸后腔活塞28的右侧面中心处固定连接有2号活塞杆14，2号活塞杆14上套装有2号弹簧15，2号弹簧15的左端与主缸后腔活塞29的右端面接触连接，2号弹簧15的右端与主缸体30中的右端壁的内侧接触连接。

油壶11采用管路和主缸前腔27、主缸后腔29的补液孔连接，主缸前腔27采用管路与第一两位三通电磁阀32的一端接口相接连。第一两位三通电磁阀32的初始状态为主缸前腔27和第一常开电磁阀35、第二常开电磁阀36的一端接口相接连，第一两位三通电磁阀32的另一状态为其一端接口与油壶11管路连接；主缸后腔29通过管路与第二两位三通电磁阀33的一端接口相接连。第二两位三通电磁阀33的初始状态为主缸后腔29和第三常开电磁阀37、第四常开电磁阀38的一端接口相接连，第二两位三通电磁阀33的另一状态为其一端接口与油壶11相连接。在第一两位三通电磁阀32和第一常开电磁阀35与第二常开电磁阀36之间的连接管路上安装有压力传感器31；在第二两位三通电磁阀33和第三常开电磁阀37与第四常开电磁阀38之间的连接管路上安装有压力传感器34。第一常开电磁阀35的另一端接口采用管路与第一轮缸39相连接；第二常开电磁阀36的另一端接口采用管路与第二轮缸40相连接；第三常开电磁阀37的另一端接口采用管路与第三轮缸41相连接；第四常开电磁阀38的另一端接口采用管路与第四轮缸42相连接。

在推杆输出轴22与活塞推杆24之间有一定的间隙，该间隙的作用会在电机控制的液压制动系统正常工作时，可以保证推杆输出轴22与活塞推杆24不接触，从而为驾驶员提供良好的踏板感觉；同时，在电机控制的液压制动系统失效时，该间隙会消除，驾驶员踩下制动踏板消除间隙后，会通过输入推杆6、输入推杆限位板21、推杆输出轴22与活塞推杆24接触，通过推动活塞推杆24、连接轴25作用到主缸前腔活塞26上，进而挤压主缸前腔27及主缸后腔29，完成失效制动。1号活塞杆12及2号活塞杆14的作用相同，与主缸前腔27相连的管路或与主缸后腔29相连的管路泄漏时，在制动的过程中减少主缸前腔活塞26的位移，保证良好的制动效果，尤其是在失效制动的情况下，更能有效的提高制动压力，保证车辆良好的制动性能。以下对车辆的常规制动、ABS、ESP的具体工作过程做进一步叙述。

常规制动：

当驾驶员踩下制动踏板1后，制动踏板1推动输入推杆6，输入推杆6前移带动输入推杆限位板21前移，进而压缩行程回位弹簧7，产生制动感觉；同时，踏板位移传感器16会将踏板位移传递到中央处理器，中央处理器根据传感器信号产生电机控制信号和行星齿轮机构的控制信号。电机2以目标转速转动，带动1号齿轮3转动，1号齿轮3将动力传递到2号齿轮18，2号齿轮18通过齿轮轴4带动太阳轮19转动。行星齿轮机构根据中央处理器信号，将行星齿轮机构锁死，齿圈20带动丝杠螺母8转动，丝杠螺母8通过滚珠体9带动丝杠螺杆10前移，丝杠螺杆10推动主缸前腔活塞26前移，产生制动压力。主缸前腔27的制动压力会推动主缸后腔活塞28，从而主缸后腔29产生制动压力。主缸前腔27的制动液通过第一两位三通电磁阀32、第一常开电磁阀35到达第一轮缸39；同时，主缸前腔27的制动液通过第一两位三通电磁阀32、第二常开电磁阀36到达第二轮缸40。主缸后腔29的制动液通过第二两位三通电磁阀33、第三常开电磁阀37到达第三轮缸41；同时，主缸后腔29的制动液通过第二两位三通电磁阀33、第四常开电磁阀38到达轮缸42。

制动完成后，驾驶员会放松制动踏板1，此时输入推杆6会随制动踏板后移，踏板位移传感器16会将踏板位移传递到中央处理器，中央处理器根据传感器信号产生电机控制信号和行星齿轮机构的控制信号。电机2以目标转速转动，带动1号齿轮3转动，1号齿轮3将动力传递到2号齿轮18，2号齿轮18通过齿轮轴4带动太阳轮19转动。行星齿轮机构根据中央处理器信号，将行星架锁死，太阳轮19带着行星轮5转动，行星轮5带动齿圈20以与太阳轮19相反转速方向转动，齿圈20带动丝杠螺母8转动，丝杠螺母8通过滚珠体9带动丝杠螺杆10后移。在主缸压强产生的液压力和主缸弹簧产生的弹簧力作用下，会推动主缸前腔活塞26、主缸后腔活塞28后移。当制动消除时，丝杠螺杆10会停在初始位置，此时，主缸前腔活塞26、主缸后腔活塞28也会停留在初始位置，油壶11通过补液孔为主缸前腔27、主缸后腔29补液，常规制动过程完成。

ABS制动：

车辆常规制动时通过轮速传感器监测车轮的滑移率，当监测车轮滑移率超过门限值时，进入ABS制动过程。通过各轮速传感器的信号，中央处理器会进行不同的决策。当四车轮的滑移率均超过门限值时，中央处理器会向行星齿轮机构控制器、电机控制器发出控制信号，电机2以目标转速转动，行星齿轮机构将行星架锁死，齿圈20转动方向与太阳轮19的转动方向相反，齿圈20带动丝杠螺母8转动，丝杠螺母8通过滚珠体9带动丝杠螺杆10后移。在主缸压强产生的液压力和主缸弹簧产生的弹簧力作用下，会推动主缸前腔活塞26、主缸后腔活塞28后移。当车轮滑移率到达目标滑移率时，轮速传感器会将信号传递给中央控制器，中央控制器会将控制信号传递给行星齿轮机构控制器，将齿圈20锁死，行星架绕着太阳轮19转动。

参阅图3与图5，当轮速传感器监测到某些车轮(非全部车轮)滑移率超过某一门限值时，以第一轮缸39对应的车轮为例进行简要分析。此时，中央控制器通过控制行星齿轮机构控制器、电磁阀控制器来减小车轮滑移率。行星齿轮机构控制器会控制齿圈20锁死，行星架绕着太阳轮19转动；电磁阀控制器会切换第一两位三通电磁阀32、第二常开电磁阀36、第三常开电磁阀37、第四常开电磁阀38的状态，第二轮缸40、第三轮缸41、第四轮缸42压力保持不变，第一轮缸39的制动液经第一常开电磁阀35、第一两位三通电磁阀32到达油壶11。当车轮达到目标滑移率时，第一两位三通电磁阀32会断电回到初始状态，第一常开电磁阀35、第二常开电磁阀36、第三常开电磁阀37、第四常开电磁阀38在电磁力作用下处于断开状态，汽车进入ABS保压状态，如图5所示。

ESP工况：

参阅图4，汽车行驶过程中，需要在不踩下制动踏板的情况下对车轮转速进行控制。车辆在加速或转弯的过程中，需要对个别车轮的滑移率进行控制，以需要控制第一轮缸39、第四轮缸42所对应的车轮为例。此时，电子控制单元会根据轮速传感器进行决策，将控制信号传递给电机控制器、行星齿轮机构控制器、电磁阀控制器，电机2以目标转速转动，行星齿轮机构锁死，齿圈20以与太阳轮19相同的方向转动，第一两位三通电磁阀32、第二两位三通电磁阀33断电处于初始状态，第一常开电磁阀35、第四常开电磁阀38处于初始导通状态，第二常开电磁阀36、第三常开电磁阀37通电隔离，主缸前腔27的制动液通过第一两位三通电磁阀32、第一常开电磁阀35到达第一轮缸39，主缸后腔29的制动液通过第二两位三通电磁阀33、第四常开电磁阀38到达第四轮缸42，完成对第一轮缸39、第四轮缸42的增压过程。

参阅图5，当第一轮缸39、第四轮缸42需要保压时，电子控制单元会控制行星齿轮机构控制器、电磁阀控制器，将行星齿轮机构中齿圈20锁死，行星架501绕着太阳轮19转动，第一两位三通电磁阀32、第二两位三通电磁阀33断电处于初始状态，第一常开电磁阀35、第二常开电磁阀36、第三常开电磁阀37、第四常开电磁阀38均处在电磁力的作用下处于断开状态，此时第一轮缸39、第四轮缸42的制动压力保持不变。

当第一轮缸39、轮缸r42需要减压时，如图5所示，电子控制单元会控制行星齿轮机构控制器、电磁阀控制器，将行星齿轮机构的行星架501锁死，齿圈20与太阳轮19相反的方向转动，丝杠螺杆10后移，主缸前腔活塞26、主缸后腔活塞28后移，制动系统压力降低。当制动消除时，如图2所示，丝杠螺杆10回到初始位置，补液孔向主缸前腔27、主缸后腔29补液，两位三通电磁阀、常开电磁阀均处于初始断电状态，制动过程完成。

本发明在TCS、ESC等工况下，制动系统在增压、保压及减压过程中的制动踏板的位移始终为零，可以避免驾驶员恐慌。

上述的制动间隙如图6所示，推杆输出轴22与活塞推杆24之间存在一定的间隙。在制动过程中，制动踏板1移动的同时，主缸前腔活塞28会带动活塞推杆24移动，制动间隙会保持。

失效制动：

在电路出现故障时，电制动失效，电机2停止工作。当驾驶员踩下制动踏板1时，推杆输出轴22会向前移动，随着推杆输出轴22的移动，制动间隙会消除。推杆输出轴22会推动活塞推杆24向前移动，活塞推杆24推动主缸前腔活塞26移动，主缸前腔27建立制动压力；主缸前腔27的压力会推动主缸后腔活塞28运动，进而主缸后腔29建立压力。同时，主缸前腔27的制动液经第一两位三通电磁阀32、第一常开电磁阀35到达第一轮缸39，主缸前腔27的制动液经第一两位三通电磁阀、第二常开电磁阀36到达第二轮缸40。主缸后腔29的制动液经第二两位三通电磁阀33、第三常开电磁阀357到达第三轮缸41，主缸后腔29的制动液经第二两位三通电磁阀、第四常开电磁阀38到达第四轮缸42。从而在电路失效的情况下完成车辆的制动。

需要注意：

补液孔离主缸前腔活塞26、主缸后腔活塞28具有一定的距离，用以补充ABS减压直接回油壶11的液体以及制动管路中的泄漏的制动液，防止造成真空。

Claims (6)

1.一种电机控制的液压制动系统，其特征在于，所述的电机控制的液压制动系统还包括制动踏板机构、主缸压力产生单元及制动压力控制单元；

所述的制动踏板机构包括输入推杆(6)；

所述的主缸压力产生单元包括滚珠丝杠机构、电机(2)、电机控制器、齿轮组、行星齿轮机构与行星齿轮机构控制器；其中：齿轮组包括1号齿轮(3)与2号齿轮(18)；

所述的制动压力控制单元包括制动主缸；

所述的制动踏板机构通过输入推杆(6)的右端与主缸压力产生单元的滚珠丝杠机构中的输入推杆限位板(21)的左侧面连为一体，主缸压力产生单元通过滚珠丝杠机构中的连接轴(25)与制动压力控制单元的制动主缸中的主缸前腔活塞(26)的左侧中心处连为一体；

所述的电机(2)与电机控制器电线连接，电机(2)的输出端通过电机输出轴(17)与1号齿轮(3)固定连接，1号齿轮(3)与2号齿轮(18)啮合连接，2号齿轮(18)通过中空的齿轮轴(4)与行星齿轮机构中的太阳轮(19)固定连接，行星齿轮机构通过其中的齿圈(20)与滚珠丝杠机构中的丝杠螺母(8)的左端连为一体，行星齿轮机构与行星齿轮机构控制器电线连接。

2.按照权利要求1所述的电机控制的液压制动系统，其特征在于，所述的制动踏板机构还包括制动踏板(1)、踏板位移传感器(16)和制动启动开关；

所述的制动踏板(1)的顶端安装在车身上为转动连接，制动踏板(1)的上端与输入推杆(6)的左端转动连接，输入推杆(6)装入主缸压力产生单元的中空的齿轮轴(4)内，输入推杆(6)的右端从齿轮轴(4)右端的齿圈(20)中心处的圆通孔内伸出，踏板位移传感器(16)安装在输入推杆(6)与制动踏板(1)的连接处,制动启动开关安装在制动踏板(1)的下方。

3.按照权利要求1所述的电机控制的液压制动系统，其特征在于，所述的滚珠丝杠机构还包括行程回位弹簧(7)、丝杠螺母(8)、滚珠体(9)、丝杠螺杆(10)、推杆输出轴(22)、丝杠螺母挡板(23)与活塞推杆(24)；

所述的输入推杆限位板(21)安装在丝杠螺母(8)内孔的左端为滑动连接，输入推杆限位板(21)右端面的中心处固定有推杆输出轴(22)，丝杠螺母挡板(23)安装在输入推杆限位板(21)右侧的丝杠螺母(8)内孔中为固定连接，推杆输出轴(22)从丝杠螺母挡板(23)上的中心通孔中伸出，行程回位弹簧(7)套装在输入推杆限位板(21)与丝杠螺母挡板(23)之间的推杆输出轴(22)上，行程回位弹簧(7)的左右两端面依次和输入推杆限位板(21)与丝杠螺母挡板(23)的内侧面接触连接，丝杠螺杆(10)安装在丝杠螺母(8)中，丝杠螺杆(10)的左端套装在推杆输出轴(22)的周围，滚珠体(9)安装在丝杠螺杆(10)与丝杠螺母(8)之间的轨道中为转动连接，活塞推杆(24)与连接轴(25)的左端未固定连接，固定连接有活塞推杆(24)的连接轴(25)安装在丝杠螺杆(10)中，活塞推杆(24)与丝杠螺杆(10)的内孔之间为滑动连接。

4.按照权利要求3所述的电机控制的液压制动系统，其特征在于，所述的活塞推杆(24)与推杆输出轴(22)的回转轴线共线,活塞推杆(24)与推杆输出轴(22)之间具有间隙。

5.按照权利要求1所述的电机控制的液压制动系统，其特征在于，所述的制动压力控制单元还包括油壶(11)、两位三通电磁阀、压力传感器、电磁阀控制器、常开电磁阀、轮缸与轮速传感器；

所述的两位三通电磁阀包括第一两位三通电磁阀(32)、第二两位三通电磁阀(33)；

所述的压力传感器包括第一压力传感器(31)、第二压力传感器(34)；

所述的常开电磁阀包括第一常开电磁阀(35)、第二常开电磁阀(36)、第三常开电磁阀(37)与第四常开电磁阀(38)；

所述的轮缸包括第一轮缸(39)、第二轮缸(40)、第三轮缸(41)、第四轮缸(42)；

所述的油壶(11)采用管路和制动主缸的主缸前腔(27)与主缸后腔(29)的补液孔连接，主缸前腔(27)采用管路与第一两位三通电磁阀(32)的一接口相接连，第一两位三通电磁阀(32)的另一接口采用管路与油壶(11)相接连，第一两位三通电磁阀(32)的第三接口和第一常开电磁阀(35)、第二常开电磁阀(36)的一接口管路接连，第一常开电磁阀(35)的另一接口与第一轮缸(39)管路接连，第二常开电磁阀(36)的另一接口与第二轮缸(40)管路接连；

所述的主缸后腔(29)采用管路与第二两位三通电磁阀(33)的一接口相接连，第二两位三通电磁阀(33)的另一接口采用管路与油壶(11)相接连，第二两位三通电磁阀(33)的第三接口和第三常开电磁阀(37)、第四常开电磁阀(38)的一接口管路接连，第三常开电磁阀(37)的另一接口与第三轮缸(41)管路接连，第四常开电磁阀(38)的另一接口与第四轮缸(42)管路接连；在第一两位三通电磁阀(32)和第一常开电磁阀(35)与第二常开电磁阀(36)之间的连接管路上安装有第一压力传感器(31)；在第二两位三通电磁阀(33)和第三常开电磁阀(37)与第四常开电磁阀(38)之间的连接管路上安装有第二压力传感器(34)；所述的轮速传感器安装在车轮上，电磁阀控制器和两位三通电磁阀与常开电磁阀电线连接。

6.按照权利要求1或5所述的电机控制的液压制动系统，其特征在于，所述的制动主缸包括1号活塞杆(12)、1号弹簧(13)、2号活塞杆(14)、2号弹簧(15)、主缸前腔活塞(26)、主缸后腔活塞(28)与主缸体(30)；

所述的主缸前腔活塞(26)与主缸后腔活塞(28)安装在主缸体(30)内，主缸前腔活塞(26)位于主缸后腔活塞(28)的左侧，主缸前腔活塞(26)与主缸后腔活塞(28)和主缸体(30)之间为滑动连接；

主缸前腔活塞(26)的右侧面中心处固定安装有1号活塞杆(12)，1号活塞杆(12)上套装有1号弹簧(13)，1号弹簧(13)的左端面与主缸前腔活塞(26)的右端面接触连接，1号弹簧(13)的右端面与主缸后腔活塞(28)的左端面接触连接，主缸后腔活塞(28)的右侧面中心处固定安装有2号活塞杆(14)，2号活塞杆(14)上套装有2号弹簧(15)，2号弹簧(15)的左端面与主缸后腔活塞(28)的右端面接触连接，2号弹簧(15)的右端面与主缸体(30)的右缸壁的内侧接触连接，主缸前腔活塞(26)与主缸后腔活塞(28)之间的主缸体(30)内的空间形成主缸前腔(27)，主缸后腔活塞(28)与主缸体(30)的右缸壁之间的主缸体(30)内的空间形成主缸后腔(29)。