CN107891850A - 一种带有解耦功能的集成式电液制动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的是一种带有解耦功能的集成式电液制动系统，包括制动踏板、制动主缸、踏板模拟装置、直流电机建压模块、制动液油壶、液压控制模块、液压传感器和位移传感器，其特征在于，所述制动踏板、制动主缸、踏板模拟装置、直流电机建压模块、制动液油壶、液压控制模块、液压传感器和位移传感器均设置在制动执行器基座上，所述液压控制模块包括增压阀、减压阀、常开电磁阀和常闭电磁阀，所述制动液油壶分别与制动主缸和直流电机建压模块连接，所述直流电机建压模块通过常闭电磁阀与液压控制模块连接，所述制动主缸通过常开电磁阀与液压控制模块连接，所述踏板模拟装置与制动主缸连接，所述位移传感器和液压传感器均与ECU连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车制动系统，尤其是涉及一种带有解耦功能的集成式电液制动系统。
背景技术
随着人们环保意识的不断加强，新能源汽车的普及和相关新技术的采用是必然趋势。未来的汽车将向小型化，轻型化，节能环保化发展。在城市的工况中，汽车经常采取制动措施，进而白白消耗了大量能源，尤其纯电动汽车取消了发动机，没有了真空助力器真空源，难以实现传动制动助力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种带有解耦功能的集成式电液制动系统，有良好的踏板感和制动效果以及车身稳定性。
为了解决上述目的，本发明采用的技术方案是：一种带有解耦功能的集成式电液制动系统，包括制动踏板、制动主缸、踏板模拟装置、直流电机建压模块、制动液油壶、液压控制模块、液压传感器和位移传感器，所述制动踏板与制动主缸连接，其特征在于，所述制动踏板、制动主缸、踏板模拟装置、直流电机建压模块、制动液油壶、液压控制模块、液压传感器和位移传感器均设置在制动执行器基座上，所述液压控制模块包括增压阀、减压阀、常开电磁阀和常闭电磁阀，所述制动液油壶分别与制动主缸和直流电机建压模块连接，所述直流电机建压模块通过常闭电磁阀与液压控制模块连接，所述制动主缸通过常开电磁阀与液压控制模块连接，所述踏板模拟装置与制动主缸连接，所述位移传感器和液压传感器均与ECU连接。
所述液压控制模块中的增压阀包括增压阀NO1、增压阀NO2、增压阀NO3和增压阀NO4，所述常开电磁阀包括常开电磁阀VO1和常开电磁阀VO2，所述常闭电磁阀包括常闭电磁阀VC1和常闭电磁阀VC2，所述增压阀NO1和增压阀NO2通过常闭电磁阀VC1与直流电机建压模块连接，所述增压阀NO3和增压阀NO4通过常闭电磁阀VC2与直流电机建压模块连接，所述所述增压阀NO1和增压阀NO2通过常开电磁阀VO1与制动主缸连接，所述增压阀NO3和增压阀NO4通过常开电磁阀VO2与制动主缸连接。
所述踏板模拟装置设于制动主缸和常开电磁阀VO2之间，所述踏板模拟装置包括踏板模拟器、常闭控制阀VC3和液压单向阀A，所述常闭控制阀VC3一端分别与制动主缸和常开电磁阀VO2连接，另一端与踏板模拟器连接，所述液压单向阀A设于制动主缸和踏板模拟器之间。
所述直流电机减压模块包括液压单向阀B、建压腔和直流电机，所述建压腔通过液压单向阀B与制动液油壶连接，所述建压腔与常闭电磁阀VC1和常闭电磁阀VC2连接。
所述制动主缸包括第一制动腔室和第二制动腔室，两个制动腔室内包含对应的回位弹簧及制动活塞，两个制动腔室均与制动液油壶连接，第一制动腔室分别与踏板模拟装置和常开电磁阀VO2连接，第二制动腔室与常开电磁阀VO1连接。
本发明的有益效果是：（1）不需要真空源，结构更加紧凑，集成度高，降低成本；（2）由于制动液压来源于电机直接施加，故有更好的响应速度，可以获得更好的制动距离；（3）由于有踏板模拟器，制动器制动系统属于解耦状态，可为驾驶员提供更好的踏板体验；（4）通过各种传感器及相关电磁阀执行器可对制动液压进行精确控制，提供更好的制动性能和稳定性；（5）与新能源汽车驱动电机进行配合，可实现能量再生制动控制，节约能量，更加环保。
附图说明
图1为本发明制动系统示意图；
图2为本发明装配结构示意图。
具体实施方式
参照附图，一种带有解耦功能的集成式电液制动系统，包括制动踏板1、制动主缸2、踏板模拟装置3、直流电机建压模块4、制动液油壶5、液压控制模块6、位移传感器7和液压传感器8，所述制动踏板1、制动主缸2、踏板模拟装置3、直流电机建压模块4、制动液油壶5、液压控制模块6、位移传感器7和液压传感器8均设置在制动执行器基座30上，所述液压控制模块包括增压阀、减压阀、常开电磁阀和常闭电磁阀，所述制动踏板1与制动主缸2连接，所述制动液油壶5分别与制动主缸2和直流电机建压模块4连接，所述直流电机建压模块4通过常闭电磁阀与液压控制模块6连接，所述制动主缸2通过常开电磁阀与液压控制模块6连接，所述踏板模拟装置3与制动主缸2连接，所述位移传感器和液压传感器均与ECU 16连接。
位移传感器采集驾驶员的踏板行程并反馈给ECU，ECU判断驾驶员意图并根据其他信号（加速度、车速、偏转角等）对四轮所需制动液压进行计算，并通过控制直流电机对系统进行建压，同时通过控制电磁阀的通断，分别对四轮进行制动液压分配。
液压传感器用于检测制动主缸的实时液压，一方面用于反馈到ECU来判断驾驶员制动意图，另一方面用于检测管路安全性，系统是否存在泄漏。
所述液压控制模块中的增压阀包括增压阀NO1、增压阀NO2、增压阀NO3和增压阀NO4，所述常开电磁阀包括常开电磁阀VO1和常开电磁阀VO2，所述常闭电磁阀包括常闭电磁阀VC1和常闭电磁阀VC2，所述增压阀NO1和增压阀NO2通过常闭电磁阀VC1与直流电机建压模块4连接，所述增压阀NO3和增压阀NO4通过常闭电磁阀VC2与直流电机建压模块4连接，所述所述增压阀NO1和增压阀NO2通过常开电磁阀VO1与制动主缸2连接，所述增压阀NO3和增压阀NO4通过常开电磁阀VO2与制动主缸2连接。
增压阀NO1连接车轮轮缸A 10，增压阀NO2连接车轮轮缸B 11，增压阀NO3连接车轮轮缸C 12，增压阀NO4连接车轮轮缸D 13，所述制动液油壶5和车轮轮缸A 10之间设有减压阀NC1，所述制动液油壶5和车轮轮缸B 11之间设有减压阀NC2，所述制动液油壶5和车轮轮缸C 12之间设有减压阀NC3，所述制动液油壶5和车轮轮缸D 13之间设有减压阀NC4，车轮轮缸A 10通过减压阀NC1减压，车轮轮缸B 11通过减压阀NC2减压，车轮轮缸C 12通过减压阀NC3减压，车轮轮缸D 13通过减压阀NC4减压。
所述踏板模拟装置3设于制动主缸2和常开电磁阀VO2之间，所述踏板模拟装置3包括踏板模拟器301、常闭控制阀VC3和液压单向阀A 302，所述常闭控制阀VC3一端与制动主缸2和常开电磁阀VO2连接，另一端与踏板模拟器301连接，所述液压单向阀A 302设于制动主缸2和踏板模拟器301之间，所述踏板模拟器为驾驶员提供踏板的模拟。
所述直流电机减压模块4包括液压单向阀B 401、建压腔402和直流电机403，所述建压腔402通过液压单向阀B 401与制动液油壶5连接，防止建压腔内的制动液逆流回制动液油壶，所述建压腔402与常闭电磁阀VC1和常闭电磁阀VC2连接，直流电机403接收到ECU输入信号后，进行转动建压，制动液从制动液油壶中流向建压腔，从建压腔流入液压控制模块。
所述制动主缸2包括第一制动腔室201和第二制动腔室202，两个制动腔室内包含对应的回位弹簧及制动活塞，两个制动腔室均与制动液油壶5连接，第一制动腔室201与踏板模拟装置3和常开电磁阀VO2连接，第二制动腔室202与常开电磁阀VO1连接，制动踏板施加压力能够驱动制动活塞压入制动腔室，如果常开电磁阀VO1和常开电磁阀VO2关闭，常闭控制阀VC3打开，能够将制动液油壶5中制动液压入踏板模拟装置3，如果常开电磁阀VO1和常开电磁阀VO2打开，常闭控制阀VC3关闭，能够将制动液油壶5中制动液压入液压控制模块6。
本发明由于有踏板模拟器存在，驾驶员与实际制动处于解耦状态，即正常状态下，驾驶员施加的制动液压不直接作用于车轮轮缸，制动脚感由踏板模拟器提供，实际制动液压由直流电机作用产生，二者不发生直接关联。驾驶员的刹车意图通过踏板位移传感器反馈给ECU，ECU对电机进行实时控制，进而产生精准的实际制动液压，达到减速，制动目的。
常规制动工作原理（实现ABS防抱死功能）：
增压：当驾驶员对制动踏板施加压力时，位移传感器采集行程信号，常开电磁阀VO1、常开电磁阀VO2通电动作，切断油路，与此同时，常闭电磁阀VC1、常闭电磁阀VC2、常闭电磁阀VC3通电动作，油路导通。踏板主缸制动液经过常闭电磁阀VC3流入踏板模拟器，将踏板感反馈给驾驶员（对轮缸液压无影响）。ECU对采集的信号进行制动液压判断，控制直流电机进行液压增压，制动液流经常闭电磁阀VC1、常闭电磁阀VC2，增压阀NO1、增压阀NO2、增压阀NO3、增压阀NO4分别对四个车轮进行制动。
保压：当ECU判断车轮趋于抱死时，增压阀NO1、增压阀NO2、增压阀NO3、增压阀NO4通电动作，所在油路切断，车轮轮缸制动液压保持不变。
减压：车轮需减压时，减压阀NC1、减压阀NC2、减压阀NC3、减压阀NC4通电动作，所在油路导通，轮缸液压减少，制动液返回制动液油壶。
自动增压工作原理（实现ESP汽车稳定性控制及紧急制动功能）：
增压：当ECU判断需要进行稳定控制或紧急制动时，对直流电机进行控制施加制动压力，常开电磁阀VO1、常开电磁阀VO2通电动作，切断油路，与此同时，常闭电磁阀VC1、常闭电磁阀VC2通电动作，油路导通，对四个车轮进行制动。
保压：当ECU判断车轮趋于抱死时，增压阀NO1、增压阀NO2、增压阀NO3、增压阀NO4通电动作，所在油路切断，车轮轮缸制动液压保持不变。
减压：车轮需减压时，减压阀NC1、减压阀NC2、减压阀NC3、减压阀NC4通电动作，所在油路导通，轮缸液压减少，制动液返回制动液油壶。
失效模式工作原理：
直流电机、开关控制阀VC3同时失电情况下：ECU检测到直流电机失电的情况下，直流电机不会起到增压的作用，开关控制阀VC3切断了制动主缸与踏板模拟装置的油路，制动液由制动主缸，流经常开电磁阀VO1、常开电磁阀VO2、增压阀NO1、增压阀NO2、增压阀NO3、增压阀NO4到达四个车轮轮缸，实现常规制动或紧急制动，但此时ABS、ESC等功能无法实现。
直流电机失电情况下，四个车轮对应的电磁阀仍可作用，适当对车轮轮压进行控制。
可再生制动工作原理：
驾驶员正常制动时，ECU通过采集传感器信号，对驾驶员驾驶制动意图进行预测，计算出所需的总制动力Tt,踏板模拟器产生一定脚感压力。整车ECU根据驱动电机工作特性，电池工作状态计算出驱动电机再生制动力Tr，通过总制动力Tt、与驱动电机再生制动力Tr对比。比较三种工况：
1）当Tr<Tt时，此时需要液压制动力补充以满足制动要求。常开电磁阀VO1、常开电磁阀VO2通电，切断制动主缸与车轮轮缸的油路。通过常闭电磁VC3，踏板模拟器与制动踏板关联，执行机构中控制制动电机推动制动主缸提供的大小为（Tt-Tr）的制动力，通过电磁阀对四个车轮制动力进行调节分配。
2）当Tr=Tt时，此时再生制动刚好满足制动要求。ECU能量回收程序进行判断，踏板模拟器提供脚感力，但是直流电机不动作，不提供制动液压。
3）当Tr>Tt时，此时再生制动力大于所需制动力，此时需要根据电池的SOC值等确定能否回收能量。踏板模拟器提供脚感力，ECU进行判断，此时直流电机不动作，不提供制动液压。
综上所述，本发明可对各个车轮轮缸制动液压进行独立控制，利用传感器采集的信号，ECU对车身稳定性进行判断，计算出为稳定车身所需的制动液压，ECU通过对电磁阀之间的逻辑控制，可实现ABS防抱死，ESC车身稳定等功能。
Claims (5)
1.一种带有解耦功能的集成式电液制动系统，包括制动踏板、制动主缸、踏板模拟装置、直流电机建压模块、制动液油壶、液压控制模块、液压传感器和位移传感器，所述制动踏板与制动主缸连接，其特征在于，所述制动踏板、制动主缸、踏板模拟装置、直流电机建压模块、制动液油壶、液压控制模块、液压传感器和位移传感器均设置在制动执行器基座上，所述液压控制模块包括增压阀、减压阀、常开电磁阀和常闭电磁阀，所述制动液油壶分别与制动主缸和直流电机建压模块连接，所述直流电机建压模块通过常闭电磁阀与液压控制模块连接，所述制动主缸通过常开电磁阀与液压控制模块连接，所述踏板模拟装置与制动主缸连接，所述位移传感器和液压传感器均与ECU连接。
2.根据权利要求1所述的一种带有解耦功能的集成式电液制动系统，其特征在于，所述液压控制模块中的增压阀包括增压阀NO1、增压阀NO2、增压阀NO3和增压阀NO4，所述常开电磁阀包括常开电磁阀VO1和常开电磁阀VO2，所述常闭电磁阀包括常闭电磁阀VC1和常闭电磁阀VC2，所述增压阀NO1和增压阀NO2通过常闭电磁阀VC1与直流电机建压模块连接，所述增压阀NO3和增压阀NO4通过常闭电磁阀VC2与直流电机建压模块连接，所述所述增压阀NO1和增压阀NO2通过常开电磁阀VO1与制动主缸连接，所述增压阀NO3和增压阀NO4通过常开电磁阀VO2与制动主缸连接。
3.根据权利要求2所述的一种带有解耦功能的集成式电液制动系统，其特征在于，所述踏板模拟装置设于制动主缸和常开电磁阀VO2之间，所述踏板模拟装置包括踏板模拟器、常闭控制阀VC3和液压单向阀A，所述常闭控制阀VC3一端分别与制动主缸和常开电磁阀VO2连接，另一端与踏板模拟器连接，所述液压单向阀A设于制动主缸和踏板模拟器之间。
4.根据权利要求1所述的一种带有解耦功能的集成式电液制动系统，其特征在于，所述直流电机减压模块包括液压单向阀B、建压腔和直流电机，所述建压腔通过液压单向阀B与制动液油壶连接，所述建压腔与常闭电磁阀VC1和常闭电磁阀VC2连接。
5.根据权利要求1所述的一种带有解耦功能的集成式电液制动系统，其特征在于，所述制动主缸包括第一制动腔室和第二制动腔室，两个制动腔室内包含对应的回位弹簧及制动活塞，两个制动腔室均与制动液油壶连接，第一制动腔室分别与踏板模拟装置和常开电磁阀VO2连接，第二制动腔室与常开电磁阀VO1连接。
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