CN107891850A - 一种带有解耦功能的集成式电液制动系统 - Google Patents

一种带有解耦功能的集成式电液制动系统 Download PDF

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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

一种带有解耦功能的集成式电液制动系统
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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