CN107499296A - 电液复合制动系统及电液复合制动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电液复合制动系统及制动方法，其包括：制动踏板，助力缸，助力缸内通过隔板分为独立的两腔，分别为液压模拟腔和液压助力腔，液压模拟腔内设有与制动踏板相连的第一活塞；踏板感觉模拟器通过压力管与液压助力腔相连通；液压泵辅助系统，包括与液压助力腔通过连接孔相连通的液压辅助缸，以及置于液压辅助缸内的第二活塞、驱动机构，在驱动机构的驱动下第二活塞在液压辅助缸内运动进而将液压辅助缸内的液压改变；液压制动主缸内设有第三活塞，第三活塞延伸至液压助力腔内且第三活塞的活塞杆穿过隔板延伸至液压模拟腔内，第三活塞的活塞杆与第一活塞具有解耦距离；踏板感觉模拟器和驱动机构均与控制器相连。本发明提高了失效时的制动安全性。

Description

电液复合制动系统及电液复合制动方法

技术领域

本发明涉及汽车制动技术领域，特别是涉及一种电液复合制动系统及电液复合制动方法。

背景技术

目前装配于M1和N1类汽车上的传统液压制动系统，通常采用真空助力液压助力系统。其通过驾驶员踩下制动踏板，推动真空助力器助力，由制动主缸建立起制动时所需要的液压力，通过制动管路和液压力调节模块传递至轮边制动器。而真空助力器所需要的助力源主要由发动机进气歧管，或由发动机驱动的机械或电力驱动真空泵所提供的负压源。其助力原理是通过主要通过真空助力器两腔间的压差提供制动时的助力放大。但真空助力源受物理极限的限制，无法提供全海拔地形的稳定助力。

同时随着汽车整车能耗要求的日趋严格，传统汽车正朝着小排量增压发动机，混合动力及纯电动化的节油减排方向发展。但新的动力总成无法继续提供稳定可靠的制动真空助力源。尤其对于配有驱动电机的混合动力以及纯电动汽车，传统的真空助力系统，无法实现制动时对驱动电机阻力控制。无法实现制动时能量的回收。

目前为解决以上传统制动助力系统的缺陷，先后出现两类不依赖于真空助力的制动助力形式。一种通过高压蓄能的方式，在车辆需要紧急制动时，释放蓄能器中的高压储能媒介，瞬间释放驾驶员主管需要的制动助力能力。另一种是通过电机驱动机械传动系统的方式提供主缸的减压能力。但种类一的高压蓄能方式，需要对高压媒介的蓄能进行特殊储存处理，存有一定的安全性隐患，尤其在车辆发生碰撞事故等，容易对驾乘人员造成二次伤害。种类二的新型机械传递助力系统，其构成系统的零件数量多，结构复杂，为满足整车寿命的需求，对传动系统全寿命周期内的稳定输出提出很高的要求。同时由于机械传动机构的固有特性，很难实现踏板与主缸的解耦。难以进一步实现制动时的电机能量回收控制。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电液复合制动系统以及电液复合制动方法，用于解决现有技术中制动助力获取结构复杂、且难以确保安全制动的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电液复合制动系统，其包括：制动踏板，

助力缸，助力缸内通过隔板分为独立的两腔，分别为液压模拟腔和液压助力腔，液压模拟腔内设有与所述制动踏板相连的第一活塞，所述隔板与所述第一活塞间设有复位第一活塞用的复位弹簧；

用于提供驾驶员制动时踏板感觉回馈的踏板感觉模拟器，踏板感觉模拟器通过压力管与所述液压助力腔相连通；

液压泵辅助系统，包括与所述液压助力腔通过连接孔相连通的液压辅助缸，以及置于液压辅助缸内的第二活塞，第二活塞与驱动机构相连，在驱动机构的驱动下第二活塞在液压辅助缸内运动进而将液压辅助缸内的液压改变；

液压制动主缸，液压制动主缸内设有第三活塞，第三活塞延伸至液压助力腔内且第三活塞的活塞杆穿过所述隔板延伸至液压模拟腔内，第三活塞的活塞杆与第一活塞具有解耦距离；

所述踏板感觉模拟器和所述驱动机构均与控制器相连。

优选的，所述驱动机构包括驱动电机以及与驱动电机相连的行星齿轮减速器，所述第二活塞与行星齿轮减速器传动相连。

优选的，所述第二活塞与行星齿轮减速器通过滚珠丝杆机构相连，或者通过螺杆螺套机构相连。

优选的，所述第一活塞、所述第二活塞和所述第三活塞的外周均套设有密封圈。

优选的，所述电液复合制动系统还包括一用于获取制动踏板的移动行程以及移动速率的检测传感器，所述检测传感器与所述控制器相连。

优选的，所述液压制动主缸内设有第四活塞，第四活塞将液压制动主缸分为两腔，分别与汽车的制动力调节单元相连。

本发明还提供一种电液复合制动方法，所述电液复合制动方法采用如上所述的电液复合制动系统实现，包括：在正常工作工况下，驾驶员脚踏制动踏板，踏板感觉模拟器获取制动时的制动踏板感觉并将其反馈给控制器，控制器控制液压泵辅助系统内的驱动机构运动，在驱动机构的驱动下改变液压辅助缸内的液压力，并且带动与液压辅助缸相通的液压助力腔内的液压力改变，推动第三活塞运动，改变液压制动主缸内的液压力，完成制动调节。

优选的，当所述液压泵辅助系统失效时，驾驶员脚踏制动踏板推动所述第一活塞消除解耦距离，使第一活塞直接推动第三活塞运动，改变液压制动主缸内的液压力，完成制动调节。

如上所述，本发明的电液复合制动系统以及电液复合制动方法，具有以下有益效果：在正常工作工况下，上述液压模拟腔与液压助力腔间完全隔离，通过驱动机构的驱动来改变液压泵辅助系统的液压辅助缸内压力，以此为液压助力腔提供助液压动力，进而改变第三活塞对液压制动缸内的液压力，实现对汽车的制动；另外，由于第一活塞与第三活塞的活塞杆间存在解耦距离，当液压泵辅助系统出现失效时，驾驶员可通过制动踏板推动第一活塞消除解耦距离，即使第一活塞和第三活塞的活塞杆直接接触，使得液压模拟腔和液压助力腔机械耦合，仍能通过纯机械方式建立必要的制动主缸压力需求，大大提高了失效时的安全性能。

附图说明

图1显示为本发明的电液复合制动系统示意图。

图2显示为本发明的液压辅助缸示意图。

图3显示为本发明的行星齿轮减速器示意图。

图4显示为本发明的液压泵辅助系统正常工作示意图。

图5显示为本发明的液压泵辅助系统失效时示意图。

图6显示为本发明用于满足制动能量回收需求的解耦结构示意图。

元件标号说明

1 制动踏板

2 检测传感器

3 踏板感觉模拟器

4 液压泵辅助系统

41 驱动电机

42 行星齿轮减速器

421 行星齿轮架

422 行星齿轮

423 太阳轮

43 滚珠

44 丝杆

45 丝杆套

46 第二活塞

47 密封圈

48 液压辅助缸

5 液压模拟腔

6 液压制动主缸

61 第三活塞

7 液压源

8 隔板

9 液压助力腔

10 第一活塞

11 复位弹簧

12 制动力调节单元

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图6。须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明提供一种电液复合制动系统，其特征在于，包括：制动踏板1，

助力缸，助力缸内通过隔板8分为独立的两腔，分别为液压模拟腔5和液压助力腔9，液压模拟腔5内设有与制动踏板1相连的第一活塞10，所述隔板8与所述第一活塞10间设有复位第一活塞10用的复位弹簧11；

用于提供驾驶员制动时踏板感觉回馈的踏板感觉模拟器3，踏板感觉模拟器3通过压力管与所述液压助力腔5相连通，并采集设于液压模拟腔内的检测传感器信号，获取驾驶员的制动需求，已使控制器控制液压泵辅助系统；

液压泵辅助系统4，包括与所述液压助力腔9通过连接孔相连通的液压辅助缸48，以及置于液压辅助缸48内的第二活塞46，第二活塞46与驱动机构相连，在驱动机构的驱动下第二活塞46在液压辅助缸48内运动进而将液压辅助缸48内的液压改变；

液压制动主缸6，液压制动主缸6内设有第三活塞61，第三活塞61延伸至液压助力腔9内且第三活塞61的活塞杆穿过所述隔板8延伸至液压模拟腔5内，第三活塞61的活塞杆与第一活塞10具有解耦距离；

所述踏板感觉模拟器3和所述驱动机构均与控制器相连。

本发明采用第三活塞61和第一活塞10间具有解耦距离，在正常工作工况下，上述液压模拟腔5与液压助力腔9间完全隔离，通过驱动机构的驱动来改变液压泵辅助系统的液压辅助缸48内压力，以此为液压助力腔9提供助液压动力，液压制动缸6、液压辅助缸48均与液压源7相连，进而改变第三活塞61对液压制动缸6内的液压力，实现对汽车的制动；另外，由于第一活塞10与第三活塞61的活塞杆间存在解耦距离，当液压泵辅助系统出现失效时，驾驶员可通过制动踏板1推动第一活塞10消除解耦距离，即使第一活塞10和第三活塞61的活塞杆直接接触，使得液压模拟腔5和液压助力腔9机械耦合，仍能通过纯机械方式建立必要的制动主缸压力需求，大大提高了失效时的安全性能。

为更好的实现液压泵辅助系统内的压力变化，本实施例中上述驱动机构包括驱动电机41以及与驱动电机41相连的行星齿轮减速器42，所述第二活塞46与行星齿轮减速器42传动相连。通过行星齿轮减速器42来调配驱动电机41的输出动力，稳定第二活塞46的运行速度。如图3示，本实施例的行星齿轮减速器42由行星齿轮422、太阳轮423和行星齿轮架421组成以便实现等体积下更高效能的减速比。

本实施例中第二活塞46与行星齿轮减速器42通过滚珠丝杆机构相连，或者通过螺杆螺套机构相连。见图2所示，本实施例采用滚珠丝杆机构，由滚珠43，丝杆44，丝杆套45组成，将驱动电机41的旋转运动转换为直线运动，推动第二活塞46运动。为更好的改变液压辅助缸48内的压力，本实施例在第二活塞外套设有密封圈47，通过密封圈47形成密闭的液压助力腔提供液压助力。

为确保每个活塞与各对应缸筒间形成密封腔体，本实施例中第一活塞10、所述第二活塞46和所述第三活塞61的外周均套设有密封圈。

本实施例的电液复合制动系统还包括一用于获取制动踏板的移动行程以及移动速率的检测传感器2，所述检测传感器2与所述控制器相连。通过该检测传感器2可或者驾驶员踩踏板的速度和行程，使其与踏板感觉模拟器3更好的将驾驶员的制动意图反馈给控制器，实现更好的制动。

为实现汽车前后驱的分别制动，本实施例中液压制动主缸6内设有第四活塞，第四活塞将液压制动主缸分为两腔，见图4所示，分别与汽车的制动力调节单元12相连，汽车的制动力调节单元对汽车左前轮FL和右前轮FR、左后轮RR和右后轮RL进行分别制动。

本发明还提供一种电液复合制动方法，所述电液复合制动方法采用如上所述的电液复合制动系统实现，包括：在正常工作工况下，见图4所示，驾驶员脚踏制动踏板1，制动踏板1带动第一活塞10运动改变液压模拟腔5内的液压力，踏板感觉模拟器3通过液压模拟腔5内液压力的改变，以此获取制动时的制动踏板感觉并将其反馈给控制器，控制器控制液压泵辅助系统4内的驱动机构运动，在驱动机构的驱动下改变液压辅助缸48内的液压力，并且带动与液压辅助缸48相通的液压助力腔9内的液压力改变，推动第三活塞61运动，改变液压制动主缸6内的液压力，完成制动调节。

为确保制动的安全性，本实施例中第一活塞10和第二活塞46的活塞杆间设计间隙X，该间隙X即为上述解耦距离，见图6所示，使得液压模拟腔5和液压助力腔9间处于解耦状态，这便能满足对纯电动汽车或混合动力汽车，制动时控制驱动机构制动能量回馈与液压制动间的制动力协调分配；同时满足制动踏板感觉可通过联接模拟液压腔的踏板感觉模拟器任意可调。

当液压泵辅助系统4失效时，见图5所示，驾驶员脚踏制动踏板1推动所述第一活塞10消除解耦距离，使第一活塞10直接推动第三活塞61运动，改变液压制动主缸内的液压力，完成制动调节。本实施例驾驶员通过制动踏板1推动模拟液压腔内的第一活塞10消除解耦距离X，使得液压助力腔和液压模拟腔机械耦合，仍能通过纯机械方式建立必要的液压制动主缸压力需求，大大提高了失效时的安全性能。

综上所述，本发明的电液复合制动系统以及电液复合制动方法，在正常工作工况下，上述液压模拟腔与液压助力腔间完全隔离，通过驱动机构的驱动来改变液压泵辅助系统的液压辅助缸内压力，以此为液压助力腔提供助液压动力，进而改变第三活塞对液压制动缸内的液压力，实现对汽车的制动；另外，由于第一活塞与第三活塞的活塞杆间存在解耦距离，当液压泵辅助系统出现失效时，驾驶员可通过制动踏板推动第一活塞消除解耦距离，即使第一活塞和第三活塞的活塞杆直接接触，使得液压模拟腔和液压助力腔机械耦合，仍能通过纯机械方式建立必要的制动主缸压力需求，大大提高了失效时的安全性能。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种电液复合制动系统，其特征在于，包括：

制动踏板，

助力缸，助力缸内通过隔板分为独立的两腔，分别为液压模拟腔和液压助力腔，液压模拟腔内设有与所述制动踏板相连的第一活塞，所述隔板与所述第一活塞间设有复位第一活塞用的复位弹簧；

用于提供驾驶员制动时踏板感觉回馈的踏板感觉模拟器，踏板感觉模拟器通过压力管与所述液压助力腔相连通；

液压泵辅助系统，包括与所述液压助力腔通过连接孔相连通的液压辅助缸，以及置于液压辅助缸内的第二活塞，第二活塞与驱动机构相连，在驱动机构的驱动下第二活塞在液压辅助缸内运动进而将液压辅助缸内的液压送入液压助力腔内；

液压制动主缸，液压制动主缸内设有第三活塞，第三活塞延伸至液压助力腔内且第三活塞的活塞杆穿过所述隔板延伸至液压模拟腔内，第三活塞的活塞杆与第一活塞具有解耦距离；所述踏板感觉模拟器和所述驱动机构均与控制器相连。

2.根据权利要求1所述的电液复合制动系统，其特征在于：所述驱动机构包括驱动电机以及与驱动电机相连的行星齿轮减速器，所述第二活塞与行星齿轮减速器传动相连。

3.根据权利要求2所述的电液复合制动系统，其特征在于：所述第二活塞与行星齿轮减速器通过滚珠丝杆机构相连，或者通过螺杆螺套机构相连。

4.根据权利要求1所述的电液复合制动系统，其特征在于：所述第一活塞、所述第二活塞和所述第三活塞的外周均套设有密封圈。

5.根据权利要求1所述的电液复合制动系统，其特征在于：所述电液复合制动系统还包括一用于获取制动踏板的移动行程以及移动速率的检测传感器，所述检测传感器与所述控制器相连。

6.根据权利要求1所述的电液复合制动系统，其特征在于：所述液压制动主缸内设有第四活塞，第四活塞将液压制动主缸分为两腔，分别与汽车的制动力调节单元相连。

7.一种电液复合制动方法，其特征在于：所述电液复合制动方法采用如权利要求1至权利要求6任一项所述的电液复合制动系统实现，包括：在正常工作工况下，驾驶员脚踏制动踏板，踏板感觉模拟器获取制动时的制动踏板感觉并将其反馈给控制器，控制器控制液压泵辅助系统内的驱动机构运动，在驱动机构的驱动下改变液压辅助缸内的液压力，并且带动与液压辅助缸相通的液压助力腔内的液压力改变，推动第三活塞运动，改变液压制动主缸内的液压力，完成制动调节。

8.根据权利要求7所述的电液复合制动方法，其特征在于：当所述液压泵辅助系统失效时，驾驶员脚踏制动踏板推动所述第一活塞消除解耦距离，使第一活塞直接推动第三活塞运动，改变液压制动主缸内的液压力，完成制动调节。