CN109159776A - 一种基于双动力源的车辆轮缸液压力控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于双动力源的车辆轮缸液压力控制系统及方法，该系统包括电子控制单元以及分别与之连接的制动踏板和减速传动机构，还包括第一液压制动源和第二液压制动源，所述的第一液压制动源分别通过第一液压控制支路连接两个前轮轮缸和两个后轮轮缸，所述的第二液压制动源分别通过第二液压控制支路连接两个后轮轮缸，所述的前轮轮缸和后轮轮缸设有液压检测单元，所述的减速传动机构连接第一液压制动源，所述的第二液压制动源、第一液压控制支路、第二液压控制支路均和液压检测单元均连接至电子控制单元。与现有技术相比，本发明系统更加集成化，系统的稳定性、安全性更高。

Description

一种基于双动力源的车辆轮缸液压力控制系统及方法

技术领域

本发明涉及车辆轮缸液压力控制系统及方法，尤其是涉及一种基于双动力源的车辆轮缸液压力控制系统及方法。

背景技术

制动系统是有关汽车安全性能的至关重要的系统，其性能的高低将直接影响整车的行驶安全性能。传统的制动系统，通常由制动踏板，真空助力器，制动主缸，ESC/ABS，制动轮缸及其相应的管路所组成。整个系统较为为复杂，并且在体积，质量和集成度上处于劣势。并且，随着发动机效率的不断提升，其所能给真空助力器提供的真空度就越来越有限。为了弥补高效发动机所带来的这一问题，很多车辆采取附加真空泵的方案来增加真空度。然而，这该方案只是一个临时的解决方案。增加的真空泵不但占用了有限的车辆前舱空间，同时也增加了制动系统的质量和失效风险。这对于车辆和轻量化及安全性是背道而驰的。因此，响应快，功能强大的电子液压制动系统正越来越受到关注。

机械电子式电子液压制动系统通常有制动电机，制动主缸，轮缸压力控制阀，踏板模拟器，失效备份系统及其相关管路所组成。该系统不同于现在正在逐步量产化的EHB，摒弃了高压蓄能器以及其相关控制阀系，直接通过制动电机驱动主缸完成系统建压。较之于EHB，机械电子式电子液压制动系统避免了采用存在泄漏风险的高压蓄能器及其相关的控制阀系，从成本和可靠性上更进了一步。此外，作为线控制动(brake by wire)的一种，机械电子式电子液压制动系统结构简单，可以实现每个轮缸的制动压力精确控制，除了能实现传统制动系统的制动防抱死控制，驱动防滑控制，电子制动力分配控制，电子稳定性控制等功能外，还能仅仅通过软件的编写完成，紧急制动辅助，制动俯仰控制，制动盘水膜清除，坡道起步辅助等一系列功能。由于系统的是解耦系统，该系统能够与再生制动力完美结合，在踏板模拟器的帮助下，实现不改变原有制动感觉为前提的制动能量回收最大化。因此机械电子式电子液压制动系统的采用和推广能全方面提升车辆的安全性，经济性和轻量化，无论是在传统车辆还是在新能源车辆上都具有广泛的应用前景。

国外的一些汽车相关企业已开始了大力投入机械电子式电子液压制动系统的开发。其中BOSCH公司的iBooster采用蜗轮蜗杆减速机构配合制动电机的形式。日本日立公司的e-Actuator系统则是通过外包型电机及滚珠丝杠实现了机械电子式电子液压制动系统。此外，德国大陆公司，LSP公司，美国TRW公司也都将机械电子式电子液压制动系统作为制动系统未来发展的主要方向，并计划在10年内实现量产。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于双动力源的车辆轮缸液压力控制系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于双动力源的车辆轮缸液压力控制系统，该系统包括电子控制单元以及分别与之连接的制动踏板和减速传动机构，该系统还包括第一液压制动源和第二液压制动源，所述的第一液压制动源分别通过第一液压控制支路连接两个前轮轮缸和两个后轮轮缸，所述的第二液压制动源分别通过第二液压控制支路连接两个后轮轮缸，所述的前轮轮缸和后轮轮缸设有液压检测单元，所述的减速传动机构连接第一液压制动源，所述的第二液压制动源、第一液压控制支路、第二液压控制支路均和液压检测单元均连接至电子控制单元。

所述的第一液压源包括相互连接的第一储液罐和液压制动主缸，所述的液压制动主缸连接减速传动机构。

所述的第二液压制动源包括液压泵和控制电机，所述的液压泵连接第二储液罐，所述的控制电机连接液压泵，所述的控制电机还连接至电子控制单元。

所述的第一液压控制支路包括第一液压管路以及串联于第一液压管路中的常开电磁阀，所述的第一液压管路两端分别连接第一液压制动源以及对应的前轮轮缸或后轮轮缸，所述常开电磁阀连接电子控制单元。

所述的第二液压控制支路包括第二液压管路以及串联于第二液压管路中的常闭电磁阀，所述的第二液压管路两端分别连接第二液压制动源以及对应的后轮轮缸，所述的常闭电磁阀连接电子控制单元。

所述的液压检测单元包括对应连接前轮轮缸和后轮轮缸的液压力传感器，所述的液压力传感器连接电子控制单元。

一种基于双动力源的车辆轮缸液压力控制方法，该方法基于上述双动力源的车辆轮缸液压力控制系统，该方法包括如下步骤：

(1)获取当前车辆运行工况，若为常规制动工况，则执行步骤(2)，若前轮轮缸和后轮轮缸出现不同的增压值和减压值需求，则执行步骤(3)；

(2)第一液压制动源和第二液压制动源分别工作，控制连接前轮轮缸的第一液压控制支路工作直至前轮轮缸压力达到需求值后前轮轮缸保压，同时，连通后轮轮缸的第一液压控制支路断开且第二液压控制支路工作直至后轮轮缸压力达到需求值后后轮轮缸保压；

(3)当前轮轮缸和后轮轮缸均需增压，且增压值不同，则执行步骤(3-1)，若前轮轮缸和后轮轮缸同时出现增压和减压需求，则执行步骤(3-2)：

(3-1)确定需要增压的轮缸中增压值最大的轮缸并对该轮缸进行增压直至轮缸压力到达需求值后进行保压，重复上述过程直至完成所有轮缸增压；

(3-2)对于前轮轮缸：以满足减压需求为原则，首先控制需要减压的前轮轮缸连接的第一液压控制支路工作，对相应前轮轮缸进行减压直至压力达到需求值后保压，然后控制需要增压的前轮轮缸连接的第一液压控制支路，对相应前轮轮缸进行增压直至压力达到需求值后保压；

对于后轮轮缸：对于需要增压的后轮轮缸，控制该后轮轮缸连接的第一压液压控制支路断开且第二液压控制支路工作，对应后轮轮缸增压至需求值后保压，对于需要减压的后轮轮缸，控制该后轮轮缸连接的第一液压控制支路工作且第二液压控制支路断开，对应的后轮轮缸增压至需求值后保压。

步骤(3-1)中增压值最大的轮缸进行增压具体为：若增压值最大的轮缸为前轮轮缸，则第一液压控制支路工作使得该轮缸增压至需求值，若增压值最大的轮缸为后轮轮缸，则第二液压控制支路工作使得该轮缸增压至需求值。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明将第一液压制动源和第二液压制动源相结合构成双动力源控制系统，相比于传统系统减少了电磁阀数量，使系统更加集成化，同时电控液压泵分担了液压制动主缸的部分工作，提高了系统的稳定性、安全性；

(2)本发明系统简单可靠，控制清晰有效，能够在保证轮缸控制效果的前提下简化系统结构、降低成本；

(3)本发明系统和方法实现对轮缸压力的精确控制，从而实现ABS/ESC等车辆主动安全系统，保证车辆行车安全。

附图说明

图1为本发明基于双动力源的车辆轮缸液压力控制系统的结构框图；

图2为本发明常规制动时基于双动力源的车辆轮缸液压力控制系统的工作示意图；

图3为本发明前轮轮缸的控制流程框图；

图4为本发明后轮轮缸的控制流程图。

图中，1为制动踏板，2为控制电机，3为减速机构，4为液压制动主缸，5为第一储液罐，6为液压泵，7、10、11、12为常开电磁阀，8、9为常闭电磁阀，13为位移传感器，14为电子控制单元，15为液压力传感器，16为左前轮轮缸，17为右前轮轮缸，18为左后轮轮缸，19为右后轮轮缸。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。

实施例

如图1所示，一种基于双动力源的车辆轮缸液压力控制系统，该系统包括电子控制单元14(ECU)以及分别与之连接的制动踏板1和减速传动机构，该系统还包括第一液压制动源和第二液压制动源，第一液压制动源分别通过第一液压控制支路连接两个前轮轮缸(左前轮轮缸16、右前轮轮缸17)和两个后轮轮缸(左后轮轮缸18、右后轮轮缸19)，第二液压制动源分别通过第二液压控制支路连接两个后轮轮缸，前轮轮缸和后轮轮缸设有液压检测单元，减速传动机构连接第一液压制动源，第二液压制动源、第一液压控制支路、第二液压控制支路均和液压检测单元均连接至电子控制单元14，减速传动机构通过控制电机2驱动，液压检测单元包括对应连接前轮轮缸和后轮轮缸的液压力传感器15，液压力传感器15连接电子控制单元14。

制动踏板1连接有位移传感器13，位移传感器13连接至电子控制单元14，从而获取驾驶员的制动意图。

第一液压源包括相互连接的第一储液罐5和液压制动主缸4，液压制动主缸4连接减速传动机构。

第二液压制动源包括液压泵6和控制电机2，液压泵6连接第二储液罐，控制电机2连接液压泵6，控制电机2还连接至电子控制单元14，本实施例中第一储液罐5和第二储液罐共用一个。

第一液压控制支路包括第一液压管路以及串联于第一液压管路中的常开电磁阀7、10、11、12，第一液压管路两端分别连接第一液压制动源以及对应的前轮轮缸或后轮轮缸，所述常开电磁阀7、10、11、12连接电子控制单元14。

第二液压控制支路包括第二液压管路以及串联于第二液压管路中的常闭电磁阀8、9，第二液压管路两端分别连接第二液压制动源以及对应的后轮轮缸，常闭电磁阀8、9连接电子控制单元14。

一种基于双动力源的车辆轮缸液压力控制方法，该方法基于上述双动力源的车辆轮缸液压力控制系统，该方法包括如下步骤：

(1)获取当前车辆运行工况，若为常规制动工况，则执行步骤(2)，若前轮轮缸和后轮轮缸出现不同的增压值和减压值需求，则执行步骤(3)；

(2)第一液压制动源和第二液压制动源分别工作，控制连接前轮轮缸的第一液压控制支路工作直至前轮轮缸压力达到需求值后前轮轮缸保压，同时，连通后轮轮缸的第一液压控制支路断开且第二液压控制支路工作直至后轮轮缸压力达到需求值后后轮轮缸保压；

(3)当前轮轮缸和后轮轮缸均需增压，且增压值不同，则执行步骤(3-1)，若前轮轮缸和后轮轮缸同时出现增压和减压需求，则执行步骤(3-2)：

(3-1)确定需要增压的轮缸中增压值最大的轮缸并对该轮缸进行增压直至轮缸压力到达需求值后进行保压，重复上述过程直至完成所有轮缸增压；

(3-2)对于前轮轮缸：以满足减压需求为原则，首先控制需要减压的前轮轮缸连接的第一液压控制支路工作，对相应前轮轮缸进行减压直至压力达到需求值后保压，然后控制需要增压的前轮轮缸连接的第一液压控制支路，对相应前轮轮缸进行增压直至压力达到需求值后保压；

对于后轮轮缸：对于需要增压的后轮轮缸，控制该后轮轮缸连接的第一压液压控制支路断开且第二液压控制支路工作，对应后轮轮缸增压至需求值后保压，对于需要减压的后轮轮缸，控制该后轮轮缸连接的第一液压控制支路工作且第二液压控制支路断开，对应的后轮轮缸增压至需求值后保压。

步骤(3-1)中增压值最大的轮缸进行增压具体为：若增压值最大的轮缸为前轮轮缸，则第一液压控制支路工作使得该轮缸增压至需求值，若增压值最大的轮缸为后轮轮缸，则第二液压控制支路工作使得该轮缸增压至需求值。

综上，车辆工作包括三种工况：常规制动工况、单独轮缸增减压工况和失效工况。

(1)常规制动工况

如图2所示，当电子控制单元14得到常规制动指令后，常开电磁阀11和12处于断电状态，前轮轮缸与液压制动主缸4连通。常开电磁阀7和10通电，后轮轮缸与液压制动主缸4断开。常闭电磁阀8和9通电，后轮轮缸与液压泵6连通。根据制动强度指令，控制电机2驱动减速机构3直线推动液压制动主缸4对前轮轮缸进行增压操作，并以前轮轮缸处液压力传感器15信号或前轮轮缸液压力估算值，作为反馈量，实现对前轮轮缸压力的精准控制。同时，控制电机2驱动液压泵6工作，对后轮轮缸进行增压操作，得到目标轮缸压力与上述方法相同。其中特定的增压速率，由PWM等方法控制的相应的电磁阀实现。达到目标压力后，常开电磁阀7、10、11和12通电，常闭电磁阀8和9断电，各轮缸保持压力。

(2)单独轮缸增减压工况

a、前轮

前轮轮缸控制流程图如图3所示，以左前轮为例，增压时，先判断其余轮缸是否有减压需求，若有，等待其余轮缸减压完成；完成后，驱动液压制动主缸4，常开电磁阀12打开，使左前轮达到目标压力。减压时，液压制动主缸4回到初始位置，常开电磁阀12打开泄压，达到目标值后，常开电磁阀12关闭，前轮轮缸保持压力。

b、后轮

后轮轮缸控制流程图如图4所示，以左后轮缸为例，增压时，常开电磁阀10关闭、常闭电磁阀9通电打开，左后轮轮缸18与液压制动主缸4断开，与液压泵6连接，控制液压泵6进行增压操作。减压时，常开电磁阀10打开，左后轮轮缸18泄压，达到目标值后，常开电磁阀10关闭，常闭电磁阀9关闭，使其保持压力。

(3)失效工况

当系统内驱增压模块或电磁阀出现故障时，全部电磁阀断电，增压模块停止工作，制动踏板1与液压制动主缸4机械连接，由驾驶踩踏板推动液压制动主缸4建压，完成制动。

上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

Claims (8)

1.一种基于双动力源的车辆轮缸液压力控制系统，该系统包括电子控制单元以及分别与之连接的制动踏板和减速传动机构，其特征在于，该系统还包括第一液压制动源和第二液压制动源，所述的第一液压制动源分别通过第一液压控制支路连接两个前轮轮缸和两个后轮轮缸，所述的第二液压制动源分别通过第二液压控制支路连接两个后轮轮缸，所述的前轮轮缸和后轮轮缸设有液压检测单元，所述的减速传动机构连接第一液压制动源，所述的第二液压制动源、第一液压控制支路、第二液压控制支路均和液压检测单元均连接至电子控制单元。

2.根据权利要求1所述的一种基于双动力源的车辆轮缸液压力控制系统，其特征在于，所述的第一液压源包括相互连接的第一储液罐和液压制动主缸，所述的液压制动主缸连接减速传动机构。

3.根据权利要求1所述的一种基于双动力源的车辆轮缸液压力控制系统，其特征在于，所述的第二液压制动源包括液压泵和控制电机，所述的液压泵连接第二储液罐，所述的控制电机连接液压泵，所述的控制电机还连接至电子控制单元。

4.根据权利要求1所述的一种基于双动力源的车辆轮缸液压力控制系统，其特征在于，所述的第一液压控制支路包括第一液压管路以及串联于第一液压管路中的常开电磁阀，所述的第一液压管路两端分别连接第一液压制动源以及对应的前轮轮缸或后轮轮缸，所述常开电磁阀连接电子控制单元。

5.根据权利要求1所述的一种基于双动力源的车辆轮缸液压力控制系统，其特征在于，所述的第二液压控制支路包括第二液压管路以及串联于第二液压管路中的常闭电磁阀，所述的第二液压管路两端分别连接第二液压制动源以及对应的后轮轮缸，所述的常闭电磁阀连接电子控制单元。

6.根据权利要求1所述的一种基于双动力源的车辆轮缸液压力控制系统，其特征在于，所述的液压检测单元包括对应连接前轮轮缸和后轮轮缸的液压力传感器，所述的液压力传感器连接电子控制单元。

7.一种基于双动力源的车辆轮缸液压力控制方法，其特征在于，该方法基于如权利要求1～6任意一项所述的基于双动力源的车辆轮缸液压力控制系统，该方法包括如下步骤：

(1)获取当前车辆运行工况，若为常规制动工况，则执行步骤(2)，若前轮轮缸和后轮轮缸出现不同的增压值和减压值需求，则执行步骤(3)；

(2)第一液压制动源和第二液压制动源分别工作，控制连接前轮轮缸的第一液压控制支路工作直至前轮轮缸压力达到需求值后前轮轮缸保压，同时，连通后轮轮缸的第一液压控制支路断开且第二液压控制支路工作直至后轮轮缸压力达到需求值后后轮轮缸保压；

(3)当前轮轮缸和后轮轮缸均需增压，且增压值不同，则执行步骤(3-1)，若前轮轮缸和后轮轮缸同时出现增压和减压需求，则执行步骤(3-2)：

(3-1)确定需要增压的轮缸中增压值最大的轮缸并对该轮缸进行增压直至轮缸压力到达需求值后进行保压，重复上述过程直至完成所有轮缸增压；

(3-2)对于前轮轮缸：以满足减压需求为原则，首先控制需要减压的前轮轮缸连接的第一液压控制支路工作，对相应前轮轮缸进行减压直至压力达到需求值后保压，然后控制需要增压的前轮轮缸连接的第一液压控制支路，对相应前轮轮缸进行增压直至压力达到需求值后保压；

对于后轮轮缸：对于需要增压的后轮轮缸，控制该后轮轮缸连接的第一压液压控制支路断开且第二液压控制支路工作，对应后轮轮缸增压至需求值后保压，对于需要减压的后轮轮缸，控制该后轮轮缸连接的第一液压控制支路工作且第二液压控制支路断开，对应的后轮轮缸增压至需求值后保压。

8.根据权利要求7所述的一种基于双动力源的车辆轮缸液压力控制方法，其特征在于，步骤(3-1)中增压值最大的轮缸进行增压具体为：若增压值最大的轮缸为前轮轮缸，则第一液压控制支路工作使得该轮缸增压至需求值，若增压值最大的轮缸为后轮轮缸，则第二液压控制支路工作使得该轮缸增压至需求值。