CN109532802A - 一种智能网联汽车线控制动装置 - Google Patents
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Abstract
一种智能网联汽车线控制动装置是在汽车制动主缸与制动踏板之间增加线控制动总成，线控制动总成内包含解耦腔和助力腔。制动系统动力源来自外部的增压器总成，由电机驱动柱塞泵将制动液从储液罐中泵入高压蓄能器储存待用。在制动时，使用电磁阀控制将高压蓄能器中的高压油注入线控制动总成的助力腔，高压推动制动主缸产生制动力。在线控制动总成的解耦腔上，集成霍尔式行程传感器，用于感知驾驶员控制制动踏板的动作意图。在线控制动总成阀体上设置制动踏板行程模拟器，用于制动踏板与制动主缸间解耦，将一部分制动踏板行程的液压注入到制动踏板模拟器中，配合车辆能量回收系统将车辆动能转化为电能储存到电池中。
Description
技术领域
本发明属于汽车制动系统领域，尤其是对智能网联汽车、电动汽车及无人驾驶汽车的线控制动系统、汽车主动安全及汽车制动能量回收领域的发展起到促进作用。
技术背景
随着我国汽车工业快速发展，汽车产销量逐年攀升，交通基础设施升级改善，新增低驾龄驾驶员比例增加，导致车多、速度快、事故频发等负面危害性社会现象。尤其是汽车纵向碰撞交通事故十分严重，一种能够实现车辆智能控制的汽车线控制动系统是十分必要的。
本发明是一种智能网联汽车线控制动装置，可以应用到汽车的自适应巡航控制系统、自动紧急制动系统、自动泊车系统、驾驶员辅助制动系统等先进高级辅助驾驶系统(ADAS)中；本发明系统也可以应用到智能汽车及无人驾驶汽车的线控制动功能，保障车辆在无人操作时，自动平稳停车。本发明系统还可以应用到电动汽车的制动能量回收领域。
普通汽车在制动过程中，将车辆的动能通过车轮制动器转化为热能耗散到大气中。不管车辆的动能是来自普通汽车的发动机做功，还是新能源车的电动机做功，动能都是需要消耗能源，产生大量的二氧化碳。最后能量以热量形式耗散转化为一种无用功，也是能源的浪费。本发明智能网联汽车线控制动装置可以配合车辆中的电动机工作，将制动踏板解耦，使得制动过程中所需的制动力一部分由制动器产生，一部由电动机转矩产生。其中，电动机转矩部分可以产生电能存储到电池中，实现能量回收，节约能源，降低排放。
本发明的一种智能网联汽车线控制动装置是一种可以被电子控制单元主动控制的制动系统装置，主要包括线控制动总成和增压器总成两部分组成。
本发明的一种智能网联汽车线控制动装置解决了在汽车纵向碰撞交通事故发生前，可以实现对汽车纵向智能制动控制，缓解交通事故发生或降低事故后果。同时，也解决了电动汽车制动能量回收问题，将车辆行驶的动能转化为电能存储到电池中，提高了电动汽车行驶里程，实现节能减排。
与以往的专利不同，本发明的特点在于在汽车制动主缸与制动踏板之间增加线控制动总成，线控制动总成内包含解耦腔和助力腔。制动系统动力源来自外部的增压器总成，由电机驱动柱塞泵将制动液从储液罐中泵入高压蓄能器储存待用。在制动时，使用电磁阀控制将高压蓄能器中的高压油注入线控制动总成的助力腔，高压推动制动主缸产生制动力。在线控制动总成的解耦腔上，集成霍尔式行程传感器，用于感知驾驶员控制制动踏板的动作意图。在线控制动总成阀体上设置制动踏板行程模拟器，用于制动踏板与制动主缸间解耦，将一部分制动踏板行程的液压注入到制动踏板模拟器中，配合车辆能量回收系统将车辆动能转化为电能储存到电池中。
本发明的一种智能网联汽车线控制动装置采用液压助力方式，结构可靠性好，具有制动反应释放的响应能力高，压力输出线性可控；采用解耦腔的制动踏板结构，具备优良的制动踏板感，可以精确反映出驾驶员的动作意图。
发明内容
本发明专利为一种智能网联汽车线控制动装置，目的是实现一种能够产业化批量制造及应用的，能够安全、可靠、稳定的执行线控制动命令的制动系统，以应对严重恶化的交通环境和居高不下的交通事故率，以及节能减排，提高能源利用效率。
一种智能网联汽车线控制动装置,由线控制动总成101和增压器总成201两部分组成；所述线控制动总成101安装在汽车发动机仓内的前围板001上，同时连接整车制动系统003；其特征在于：
所述线控制动总成101主要包括制动主缸总成103、储液罐总成104、制动阀体总成105三大总成；
所述制动主缸总成103主体与储液罐总成104同普通汽车制动系统产品一样；所述的制动阀体总成105在阀体110上设置霍尔行程传感器111、制动踏板模拟器112、解耦腔113、助力腔114和阻断器115；所述霍尔行程传感器111安装在阀体110外部侧壁上，所述制动踏板模拟器112与解耦腔113通过阀体110内部管路116连接，解耦腔113的进油管145与储液罐总成104连接；助力腔114内有3条不同孔径的进油孔I151与增压器总成201连接，并由3组电磁阀组件I152控制；助力腔114内有1条出油孔I153与储液罐总成104连接，并由1组电磁阀组件II154控制；解耦腔113与助力腔114之间由阻断器115隔开，阻断器115使用开口挡圈II161固定在阀体110上；阻断器115中间有传力杆162，传力杆162与制动主缸总成103的第一活塞106连接；
所述增压器总成201主要包括高压蓄能器210、增压器阀体220、柱塞泵组230、电机240和压力传感器250组成，高压蓄能器210与汽车系统中常见的氮气高压储能设备一样，增压器阀体220内部设有油路单向阀221及油路管道222，增压器阀体220上设有出油孔II223与制动阀体总成105上助力腔114的进油孔151连接，增压器阀体220上设有进油孔II224与储液罐总成104连接,增压器阀体220)上安装压力传感器250)探测高压蓄能器210)的液压信号,增压器阀体220)上安装有柱塞泵组230)，柱塞泵组230)有三组柱塞泵231，中心为带有轴承232的偏心轮233，轮轴234由外部电机240驱动。
所述制动踏板模拟器112由常闭电磁阀组件121、解耦活塞组件122、单向阀组件123、橡胶弹簧124、回位弹簧125、挡板126、开口挡圈I127组成；所述常闭电磁阀组件121包括先导电磁阀131、线圈部件132组成；解耦活塞组件122由解耦活塞133和密封圈I134组成；开口挡圈I127将挡板126卡在阀体110内。
所述解耦腔113由踏板推杆102、踏板活塞141、密封圈一142、密封圈二143、回复弹簧144、进油管145组成；踏板活塞142上安装有磁铁环146使用卡扣147连接，踏板推杆102与阀体110间安装橡胶防尘罩107，踏板推杆102与汽车制动踏板002连接。
所述传力杆162与阻断器115之间有密封圈II163；阻断器115上设置有单向油孔164及橡胶密封圈165，阻断器115与开口挡圈II161之间有弹簧挡板166。
有益效果：
本发明是在于在汽车制动主缸与制动踏板之间增加线控制动总成，线控制动总成内包含解耦腔和助力腔。制动系统动力源来自外部的增压器总成，由电机驱动柱塞泵将制动液从储液罐中泵入高压蓄能器储存待用。在制动时，使用电磁阀控制将高压蓄能器中的高压油注入线控制动总成的助力腔，高压推动制动主缸产生制动力。在线控制动总成的解耦腔上，集成霍尔式行程传感器，用于感知驾驶员控制制动踏板的动作意图。在线控制动总成阀体上上设置制动踏板行程模拟器，用于制动踏板与制动主缸间解耦，将一部分制动踏板行程的液压注入到制动踏板模拟器中，配合车辆能量回收系统将车辆动能转化为电能储存到电池中。在线控制动总成的解耦腔与助力腔之间设置带有单向阀的阻断器，用于隔离高压进入解耦腔。当车辆电力系统失效，高压制动液无法进入助力腔时，解耦腔内的制动液将通过单向阀流入助力器，推进制动主缸产生制动力。
本发明的优点是装置采用液压助力方式，结构可靠性好，具有制动反应释放的响应能力高，压力输出线性可控；采用解耦腔的制动踏板结构，具备优良的制动踏板感，可以精确反映出驾驶员的动作意图。系统可以实现主动增压功能，可以实现线控刹车。
附图说明
图1为本发明的一种智能网联汽车线控制动装置的整车布置示意图；
图2为本发明的线控制动总成示意图；
图3为本发明的制动踏板模拟器示意图；
图4为本发明的解耦腔示意图；
图5为本发明的助力腔示意图；
图6为本发明的增压器总成示意图；
图7为本发明的柱塞泵剖视示意图；
其中，101、线控制动总成 102、踏板推杆 103、制动主缸总成 104、储液罐总成105、制动阀体总成 106、制动主缸总成 103的第一活塞 107、橡胶防尘罩
110、阀体 111、霍尔行程传感器 112、制动踏板模拟器 113、解耦腔 114、助力腔115、阻断器 116、内部管路
121、常闭电磁阀组件 122、解耦活塞组件 123、单向阀组件 124、橡胶弹簧 125、回位弹簧 126、挡板 127、开口挡圈I 131、先导电磁阀 132、线圈部件 133、解耦活塞 134、密封圈I
141、踏板活塞 142、密封圈一 143、密封圈二 144、回复弹簧145、进油管 146、磁铁环 147、卡扣
151、进油孔I 152、电磁阀组件I 153、出油孔 154、电磁阀组件II
161、开口挡圈II 162、传力杆 163、密封圈II 164、单向油孔 165、橡胶密封圈166、弹簧挡板
201、增压器总成 210、高压蓄能器 220、增压器阀体230、柱塞泵组 240、电机250、压力传感器
221、油路单向阀 222、油路管道 223、出油孔 224、进油孔 232、轴承 234、轮轴
具体实施
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明，所述说明仅是示例性的不限定本发明的保护范围。
本发明一种智能网联汽车线控制动装置的整车布置如图1所示，由线控制动总成101和增压器总成201两部分组成。线控制动总成101安装在汽车发动机仓内的前围板001上，踏板推杆102与汽车制动踏板002连接，线控制动总成101同时连接整车制动系统003。
本发明的线控制动总成101如图2所示，主要包括制动主缸总成103、储液罐总成104、制动阀体总成105三大总成组合。制动主缸总成103主体与储液罐总成104部分同普通汽车制动系统产品类似，主要不同之处在于制动阀体总成105部分、增压器总成201、制动主缸总成103的第一活塞106和液压传感器107。踏板推杆102与阀体110间安装橡胶防尘罩107。
本发明的制动阀体总成105主要在阀体110上设置霍尔行程传感器111、制动踏板模拟器112、解耦腔113、助力腔114和阻断器115。霍尔行程传感器111安装在阀体110外部侧壁上。制动踏板模拟器112如图3所示，与解耦腔113通过阀体110内部管路116连接，由常闭电磁阀组件121、解耦活塞组件122、单向阀组件123、橡胶弹簧124、回位弹簧125、挡板126、开口挡圈I127组成。常闭电磁阀组件121包括先导电磁阀131、线圈部件132组成。解耦活塞组件122由解耦活塞133和密封圈I134组成。开口挡圈I127将挡板126卡在阀体110内。解耦腔113如图4所示，由踏板推杆102、踏板活塞141、密封圈一142、密封圈二143、回复弹簧144、进油管145组成。踏板活塞142上安装有磁铁环146使用卡扣147连接。解耦腔113的进油管145与储液罐总成104连接。助力腔114如图5所示，内有3条不同孔径的进油孔I151与增压器总成201连接，并由3组电磁阀组件I152控制。助力腔114内有1条出油孔I153与储液罐总成104连接，并由1组电磁阀组件II154控制。解耦腔113与助力腔114之间由阻断器115隔开，阻断器115使用开口挡圈II161固定在阀体上。阻断器115中间有传力杆162，传力杆162与制动主缸总成103的第一活塞106连接。传力杆162与阻断器115之间有密封圈II163。阻断器115上设置有单向油孔164及橡胶密封圈165。阻断器115与开口挡圈II161之间有弹簧挡板166。
本发明的增压器总成201如图6所示，主要包括：高压蓄能器210、增压器阀体220、柱塞泵组230、电机240和压力传感器250组成。高压蓄能器210与汽车系统中常见的氮气高压储能设备类似。增压器阀体220内部设有油路单向阀221及油路管道222。增压器阀体220上设有出油孔II223与制动阀体总成105上助力腔114的进油孔151连接。增压器阀体220上设有进油孔II224与储液罐总成104连接。增压器阀体220上安装压力传感器250探测高压蓄能器210的液压信号。增压器阀体220上安装有柱塞泵组230，如图7所示。柱塞泵组230由三组柱塞泵231，中心为带有轴承232的偏心轮233，轮轴234由电机240驱动。
工作原理
本发明的工作原理为使用增压器总成的电机驱动柱塞泵，将储液罐中的制动液抽入高压蓄能器中以备制动时使用。在制动主缸与制动踏板中间设置一个线控制动总成，当需要制动时，将高压蓄能器中的高压油液入住线控制动总成的助力腔。根据帕斯卡原理，高压油液在助力腔内可以推动制动主缸塞前进产生制动管路压力。
本发明的一种智能网联汽车线控制动装置的能够响应驾驶员操作制动踏板命令，工作原理为线控制动总成上安装有霍尔行程传感器，在解耦腔的推杆活塞上安装有磁铁环，当磁铁环运动时，霍尔行程传感器会发出相应的运动信号。当驾驶员踩踏制动踏板时，会推动推杆及磁铁环运动，霍尔传感器可以感知到磁环动作，后可以控制线控制动总成将高压油液注入助力腔。此时制动系统处于制动增压阶段。当磁铁环停止运动则高压液停止注入助力腔，且保持油液压力不变。此时制动系统处于保压阶段。当磁铁环后退时，助力腔的油液可以回流到储液罐中降低压力。此时制动系统处于泄压阶段。因此，本装置可以通过制动踏板控制磁铁环运动实现制动系统的增压、保压和泄压的三态工作过程。
本发明的一种智能网联汽车线控制动装置在能够响应智能网联汽车的线控制动命令，工作原理为装置可以主动控制助力腔的油压变化，实现制动系统的自动增压、保压和泄压。在制动主缸上集成有制动液压传感器，可以根据传感器信息调节制动输出的强度。
本发明的一种智能网联汽车线控制动装置能够实现舒适的低强度制动和紧急的高强度制动，工作原理为在助力腔内部设有3组不同孔径的进油孔，配合电磁阀的PWM控制，可以精确控制助力腔的进油量和进油速度，从而控制制动系统的压力上升梯度。
本发明的一种智能网联汽车线控制动装置能够实现制动能量回收功能，工作原理为将原本由车轮制动器产生的制动力由电机产生反向扭矩替代，替代的这部分反向力矩可以等效一部分的液压。即在相同的踏板行程下，将一部分液体卸载转入踏板行程模拟器容腔中。
本发明的一种智能网联汽车线控制动装置具备优秀的制动踏板感，工作原理为踏板行程模拟器中设置橡胶弹簧和螺旋弹簧，通过组合力匹配制动踏板行程和反馈力。
本发明的一种智能网联汽车线控制动装置当汽车电力系统失效时仍具备2种方式的紧急制动功能。当电力失效时，驾驶员踩踏制动踏板，推动踏板活塞可以将解耦腔的制动液通过阻断器的单向阀注入助力腔。当踏板活塞的直径大于制动主缸活塞直径时，会产生助力作用。当助力腔制动液泄漏失效时，踏板活塞将通过传力杆推动制动主缸活塞产生制动力。
Claims (4)
1.一种智能网联汽车线控制动装置,由线控制动总成(101)和增压器总成(201)两部分组成；所述线控制动总成(101)安装在汽车发动机仓内的前围板(001)上，同时连接整车制动系统(003)；其特征在于：
所述线控制动总成(101)主要包括制动主缸总成(103)、储液罐总成(104)、制动阀体总成(105)三大总成；
所述制动主缸总成(103)主体与储液罐总成(104)同普通汽车制动系统产品一样；所述的制动阀体总成(105)在阀体(110)上设置霍尔行程传感器(111)、制动踏板模拟器(112)、解耦腔(113)、助力腔(114)和阻断器(115)；所述霍尔行程传感器(111)安装在阀体(110)外部侧壁上，所述制动踏板模拟器(112)与解耦腔(113)通过阀体(110)内部管路(116)连接，解耦腔(113)的进油管(145)与储液罐总成(104)连接；助力腔(114)内有3条不同孔径的进油孔I(151)与增压器总成(201)连接，并由3组电磁阀组件I(152)控制；助力腔(114)内有1条出油孔I(153)与储液罐总成(104)连接，并由1组电磁阀组件II(154)控制；解耦腔(113)与助力腔(114)之间由阻断器(115)隔开，阻断器(115)使用开口挡圈II(161)固定在阀体(110)上；阻断器(115)中间有传力杆(162)，传力杆(162)与制动主缸总成(103)的第一活塞(106)连接；
所述增压器总成(201)主要包括高压蓄能器(210)、增压器阀体(220)、柱塞泵组(230)、电机(240)和压力传感器(250)组成，高压蓄能器(210)与汽车系统中常见的氮气高压储能设备一样，增压器阀体(220)内部设有油路单向阀(221)及油路管道(222)，增压器阀体(220)上设有出油孔II(223)与制动阀体总成(105)上助力腔(114)的进油孔(151)连接，增压器阀体(220)上设有进油孔II(224)与储液罐总成(104)连接,增压器阀体(220)上安装压力传感器(250)探测高压蓄能器(210)的液压信号,增压器阀体(220)上安装有柱塞泵组(230)，柱塞泵组(230)有三组柱塞泵(231)，中心为带有轴承(232)的偏心轮(233)，轮轴(234)由外部电机(240)驱动。
2.根据权利要求1所述的一种智能网联汽车线控制动装置，其特征在于：所述制动踏板模拟器(112)由常闭电磁阀组件(121)、解耦活塞组件(122)、单向阀组件(123)、橡胶弹簧(124)、回位弹簧(125)、挡板(126)、开口挡圈I(127)组成；所述常闭电磁阀组件(121)包括先导电磁阀(131)、线圈部件(132)组成；解耦活塞组件(122)由解耦活塞(133)和密封圈I(134)组成；开口挡圈I(127)将挡板(126)卡在阀体(110)内。
3.根据权利要求1所述的一种智能网联汽车线控制动装置，其特征在于：所述解耦腔(113)由踏板推杆(102)、踏板活塞(141)、密封圈一(142)、密封圈二(143)、回复弹簧(144)、进油管(145)组成；踏板活塞(142)上安装有磁铁环(146)使用卡扣(147)连接，踏板推杆(102)与阀体(110)间安装橡胶防尘罩(107)，踏板推杆(102)与汽车制动踏板(002)连接。
4.根据权利要求1所述的一种智能网联汽车线控制动装置，其特征在于：所述传力杆(162)与阻断器(115)之间有密封圈II(163)；阻断器(115)上设置有单向油孔(164)及橡胶密封圈(165)，阻断器(115)与开口挡圈II(161)之间有弹簧挡板(166)。
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