CN110015285B - 车辆制动系统及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

一种车辆制动系统，包括：轮缸；主缸；制动踏板，所述制动踏板可操作用于向所述主缸传递用户输入力；主制动单元，所述主制动单元包括第一电子控制压力产生单元，所述第一电子控制压力产生单元不同于所述主缸并且可操作用于在第一操作模式下在所述轮缸处产生制动力；次制动单元，所述次制动单元包括第二电子控制压力产生单元，所述第二电子控制压力产生单元不同于所述主缸并且可操作用于在第二操作模式下在所述轮缸处产生制动力；以及踏板感觉模拟器，所述踏板感觉模拟器可操作用于根据所述踏板感觉模拟器的固定特性来向所述制动踏板提供反馈，所述固定特性限定使得所述制动踏板的行进距离与所述用户输入力相关的预定力‑冲程关系。在所述第一操作模式下，所述次制动单元可操作用于接收来自所述主缸的流体来使得所述制动踏板处偏离所述预定力‑冲程关系。

Description

车辆制动系统及其操作方法
背景技术
本披露涉及车辆制动系统。具体地，本发明涉及一种包括主制动单元和次制动单元的车辆制动系统。
发明内容
在一个方面，一种车辆制动系统包括：轮缸；主缸；制动踏板，所述制动踏板可操作用于向所述主缸传递用户输入力；主制动单元，所述主制动单元包括第一电子控制压力产生单元，所述第一电子控制压力产生单元不同于所述主缸并且可操作用于在第一操作模式下在所述轮缸处产生制动力；次制动单元，所述次制动单元包括第二电子控制压力产生单元，所述第二电子控制压力产生单元不同于所述主缸并且可操作用于在第二操作模式下在所述轮缸处产生制动力；以及踏板感觉模拟器，所述踏板感觉模拟器可操作用于根据所述踏板感觉模拟器的固定特性来向所述制动踏板提供反馈，所述固定特性限定使得所述制动踏板的行进距离与所述用户输入力相关的预定力-冲程关系。在所述第一操作模式下，所述次制动单元可操作用于接收来自所述主缸的流体来使得所述制动踏板处偏离所述预定力-冲程关系。
在另一个方面，一种操作车辆制动系统的方法包括：压下制动踏板；对与主缸分离的主制动单元加以电致动，以在轮缸处产生制动力；以及经由安装在所述主缸下游的踏板感觉模拟器向所述制动踏板递送反馈力。所述反馈力是所述制动踏板的冲程的函数。所述方法进一步包括对与所述主缸和所述主制动单元分离的次制动单元加以电致动，以接收来自所述主缸的流体并且使得与由所述踏板感觉模拟器限定的函数相偏离。对所述次制动单元加以电致动以接收来自所述主缸的流体不会修改所述轮缸处的制动力。
在又另一个方面，一种车辆制动系统包括：轮缸；主缸；制动踏板，所述制动踏板可操作用于向所述主缸传递用户输入；主制动单元，所述主制动单元包括第一电子控制压力产生单元，所述第一电子控制压力产生单元不同于所述主缸并且可操作用于在第一操作模式下在所述轮缸处产生制动力；储能器；阀，所述阀定位在所述主缸与所述储能器之间；踏板感觉模拟器，所述踏板感觉模拟器可操作用于基于预定力-冲程关系来向所述制动踏板提供反作用力；以及控制器，所述控制器可操作用于在所述第一操作模式下操纵所述阀，以提供与所述预定力-冲程关系不同的力-冲程关系。
附图说明
图1是包括主制动单元和次制动单元的车辆制动系统的示意性视图。
图2是曲线图，展示了图1的车辆制动系统的力-行程特性的变化。
在详细解释本披露的任何实施例之前，应当理解，本披露在其应用方面不限于在以下描述中阐述或在以下附图中展示的部件的构造和安排的细节。本披露能够具有其他实施例并且能够以各种方式实践或执行。
具体实施方式
图1展示了车辆制动系统20。车辆制动系统20是包括主制动单元22、次制动单元24、流体贮存器26、制动踏板28、以及在多个出口端口90处连接至主制动单元22的多个轮缸30（如所示出的，所述车辆制动系统包括四个轮缸30）的双盒式制动系统。主制动单元22是包括用于连接至例如次制动单元24、轮缸30和贮存器26的入口/出口端口（例如，端口70、90）的单个单元。主制动单元22包括主缸32，所述主缸经由输入杆28A与制动踏板28处于直接关系，使得在主缸32与制动踏板28之间不存在制动助力器。因此，制动踏板28直接通过输入杆28A来对主缸32加以致动。主缸32是具有通过对应的主缸弹簧32C、32D偏置到未致动位置的两个主缸活塞32A、32B的串联主缸。车辆制动系统20进一步包括两个独立的制动回路10、12。每个制动回路10、12从与主缸活塞32A、32B之一相关联的腔室延伸、穿过主制动单元22、进入并穿过次制动单元24，经由主制动单元22的返回端口70返回到主制动单元22，并且到这四个轮缸30中的两个轮缸。
主制动单元22进一步包括第一电子控制压力产生单元34，所述第一电子控制压力产生单元可操作用于在线控制动操作模式下增加从主制动单元22到轮缸30的流体输出。如所示出的，第一电子控制压力产生单元34是由电动机38驱动以对主制动单元22和轮缸30进行加压的柱塞36。控制阀34A被配置用于在打开位置与关闭位置之间转换，并且可操作用于在关闭位置选择性地将柱塞36的出口与轮缸30分离。主缸32和第一电子控制压力产生单元34是两个流体压力供应方。车辆制动系统20包括第三流体压力供应方、马达驱动的泵，这将在以下更详细地解释。
主制动单元22进一步包括踏板感觉模拟器42。模拟器42与主缸32处于选择性连通，以将与由用户提供给制动踏板28的力成比例的反馈中继给制动踏板28。踏板感觉模拟器42包括经由弹簧42B偏置到第一位置的被动式弹簧偏置柱塞42A。响应于对主缸32加以致动，弹簧偏置柱塞42A抵抗弹簧42B而平移，从而以基于固定特性（即，弹簧42B的弹簧常数）的比率压缩弹簧42B。模拟器42进一步包括在柱塞42A后侧上的出口42C。出口42C可以与贮存器26处于直接连通，以在柱塞42A后方向贮存器提供压力，并为所移位的流体提供逃散路线。模拟器阀40位于模拟器42的上游（即，在主缸32与模拟器42之间）。模拟器阀40是常闭开关阀，并且被配置用于在打开位置与关闭位置之间切换，以选择性地允许主缸32与踏板感觉模拟器42之间的流体通道。
主制动单元22进一步包括多个阀，具体为：分离阀48、入口阀44和出口阀46。制动单元22包括用于每个回路10、12的单个分离阀48。分离阀48将轮缸30和第一电子控制压力产生单元34与次制动单元24分离。
如图1所示的主制动单元22包括四个入口阀44和四个出口阀46，轮缸30中的每一个轮缸与各阀44、46之一相关联。每个入口阀44位于对应轮缸30与流体压力供应方之间。每个出口阀46位于对应轮缸30与贮存器26之间。入口阀44是常开控制阀，并且出口阀46是常闭控制阀。选择性地操纵（经由来自传感器的反馈来打开和关闭至不同程度）入口阀44和出口阀46，以控制诸如防抱死制动系统（ABS）、牵引力控制、或电子稳定性程序（ESP）等制动方面。
次制动单元24包括第二电子控制压力产生单元50。第二压力产生单元50包括可操作用于驱动多个泵54、56的电机52。每个泵54、56具有联接的出口侧以对轮缸30中的两个轮缸进行加压（例如，第一泵54对前轮缸30进行加压，并且第二泵56对后轮缸30进行加压）。可替代地，第一泵54可以对左前轮缸30和右后轮缸30进行加压，并且第二泵56可以对右前轮缸30和左后轮缸进行加压。泵54、56通过每个回路10、12的高压选择器阀（HSV阀）62从贮存器26中抽吸流体。如果主缸32的活塞32A、32B阻挡贮存器26与回路10、12之间的流体路径，则泵54、56从主缸32中抽吸流体。因为随着流体被从主缸32抽出，压力下降，驾驶员可以继续移动制动踏板28。在其他情况下，主缸32内的压力将下降到主缸密封件（位于活塞32A、32B周围；未示出）将在轻微真空下偏转以允许流体从贮存器26流过的程度。
入口阀64与每个HSV阀62并联定位。入口阀64可电子控制以通过在关闭位置与打开位置之间转换（即，脉动）来维持或修改入口阀64两端的压力差，并且可操作来维持多个在这些位置之间的打开位置（即，差动压力控制）。当处于打开位置时，每个入口阀64提供从主缸32到切换阀58的流体路径。
切换阀58位于次制动单元24内并且被偏置打开，但是可关闭来阻挡从主缸32到轮缸30的流体路径。切换阀58的出口侧提供到轮缸30的流体路径（返回通过主制动单元22）。图1展示了仅两个切换阀58的出口直接连接回至主制动单元22。可替代地，所有四个切换阀58的出口可以与主制动单元22的两个返回端口或入口端口70处于连通。切换阀58中的所有或一些切换阀的出口侧进一步提供经由出口阀66到达储能器60的流体路径。
出口阀66被定位在切换阀58的下游，并且在打开位置与关闭位置之间是可控制的（即，脉动），并且可操作用于维持多个在这些位置之间的打开位置（即，差动压力控制）。进一步地，入口阀66是可电子控制的以在打开位置与关闭位置之间脉动来使流体从主缸32穿过入口阀64和切换阀58移动到对应储能器60。每一对出口阀66（即，与两个回路10、12相关联的）关于储能器60被填充的填充方向被定位在对应储能器60的上游。
储能器60与第一制动回路10和第二制动回路12中的每一者相关联。每个储能器60被配置用于选择性地当入口阀64、切换阀58和出口阀66处于打开位置时从主缸32接收流体，以将流体从主缸32引导到储能器60。储能器60可以另外地经由止回阀68接收来自对应泵54、56的入口侧的流体。每个储能器60进一步被配置用于存储流体，直到被电子控制成释放所述流体或使其返回。
制动系统20进一步包括控制器80。控制器80可以包括彼此单独地起作用的多个单独的控制单元。控制器80被编程用于接收来自制动系统20的各个传感器的信号。这些传感器可以包括例如在第一回路10和/或第二回路12内的压力传感器，以及可操作用于测量到制动踏板28的输入的踏板输入传感器（例如，踏板行程传感器、踏板压力/力传感器等）。控制器80进一步可操作用于向制动系统20的各个部件提供电信号以致动例如第一电子控制压力产生单元34的电机38、第二电子控制压力产生单元50的电机52以及各种阀34A、40、44、46、48、58、62、64、66。
制动系统20可在以下两种模式下操作：标准线控制动模式和备用模式。在标准线控制动模式下，用户向制动踏板28提供输入，使主缸活塞32A、32B移位，并且由此使流体从主缸32移位。响应于来自传感器（例如，压力传感器、踏板输入传感器等）的信号，第一电子控制压力产生单元34的电机38，被致动以将驱动力施加在柱塞36上，由此对制动流体进行加压来在轮缸30处提供制动力。如果需要防抱死制动、牵引力控制、或稳定性控制，则经由控制器80来操纵入口阀44和出口阀46以提供所要求的控制。切换阀58（和/或分离阀48）关闭，从而禁止来自主缸32的流体直接影响轮缸30。模拟器阀40打开，使得踏板感觉模拟器42与主缸32处于连通，以向制动踏板28和操作者提供反馈。
当操作者向制动踏板28提供输入并且第一电子控制压力产生单元34不能够向轮缸30提供相应体积的流体时，利用备用模式。这种情境可以在以下情况下发生：例如，在传感器提供预定范围之外的信号的情况下，或者在电机38不能够激活柱塞36的情况下。可替代地，当不存在操作者输入（例如，处于自动制动、碰撞避免等）时，可以利用备用模式。备用模式可以是使用液压增压补偿的第一备用模式，或第二“推入（push-through）”备用模式。
在第一备用模式下，主缸活塞32A、32B移位，由此使流体从主缸32移位。响应于来自传感器（例如，压力传感器、踏板输入传感器等）的信号，HSV阀62打开，以使流体从主缸32移动到泵54、56的入口侧。控制器80进一步对电机50加以致动来使得泵运行，从而使流体穿过打开的切换阀58、分离阀48、和入口阀44移动到轮缸30。由于未使用第一电子控制压力产生单元34，控制阀34A处于未致动（即，偏置）的关闭位置。模拟器阀40关闭，以防止流体到达踏板感觉模拟器42。
在第二电子控制压力产生单元50不能够向轮缸30提供足够制动力的情况下，控制器80可以打开入口阀64以建立直接来自主缸32的流体路径，从而在推入备用模式下通过切换阀58和分离阀48来在轮缸30处提供制动力。
在标准线控制动操作模式下，到制动踏板28的冲程输入（即，行程距离、偏移距离）（并且因此还有到输入杆28A和主缸活塞32A、32B的冲程输入）与使制动踏板28移动此距离所需的输入力之间存在关系。因此，还存在使得制动踏板28的冲程输入或行程距离与由踏板感觉模拟器42提供的反作用力或反馈力相关的预定关系。踏板模拟器42根据踏板感觉模拟器42的固定特性向制动踏板28提供反馈。更具体地，当模拟器阀40打开时（当其处于标准线控制动模式下时），在主缸32与踏板感觉模拟器42之间提供直接流体路径。当用户使制动踏板28移动第一距离（例如，如由踏板输入传感器测得的输入杆28A的位移）时，主缸活塞32A根据所述第一距离平移相应的距离。活塞32A的位移使一定量的流体抵抗踏板感觉模拟器42的被动式柱塞42A而移位，从而压缩弹簧42B。弹簧42B的压缩以及相关联的反馈力取决于弹簧42B的弹簧常数（即，固定特性）以及由主缸32施加的压力。在一些构造中，不存在其他确定踏板反馈力的因素。因此，制动踏板28的输入冲程与来自踏板感觉模拟器42的反馈力之间存在直接关系。因为所述反馈力直接与用于产生踏板位移的所需输入力相对应，因此制动踏板28的输入冲程与由用户在制动踏板28处产生的输入力之间也存在直接关系。
在车辆制动系统20的使用中可能出现各种异常或不规则性，在所述车辆制动系统中，在轮缸30处施加的力小于针对压力产生单元34的给定致动所预期的力（例如，在预定设计范围之外）。例如，轮缸30中的一个或多个的上游的流体管线中的泄漏会减小所施加的制动力。进一步地，由于轮缸30处（并且更具体地在制动衬块/盘处）升高的温度而引起的制动衰减可能导致轮缸部件之间的气体堆积，由此降低制动效率。更进一步地，可能发生后过增压并且会提供额外的压力，在后过增压中，前轮缸利用防抱死制动，但是由于车辆后部的负荷增加，因此后轮缸30不利用防抱死制动。在这些情境中的任何一种情境下，通过常规制动系统，用户可能未意识到在利用具有固定特性的踏板感觉模拟器进行线控制动制动期间的制动值、低效率或不规则性，由此所述踏板感觉模拟器基于预定力-冲程关系继续提供被动反馈。
为了向用户提供制动踏板28处关于制动系统值或不规则性的反馈，次制动系统24可操作用于通过使得与通常仅由踏板感觉模拟器42提供的预定力-冲程关系相偏离来修改制动踏板28的力-冲程关系。当制动系统20在标准线控制动模式下操作时，次制动系统24是可操作的。如果控制器80接收到来自传感器的指示施加至轮缸30中的一个或多个的制动压力的不规则性（例如，压力泄露、一些车轮处的过增压、或制动衰减等）的信号，则控制器80致动次制动系统24的各个阀以接收来自主缸32的流体，从而软化踏板28（即，导致踏板下降或增加踏板行程而输入力没有相关联的增加）并且修改制动踏板28的力-冲程关系。
图2展示了曲线图，示出了在一种情境下对力-冲程关系的修改。如由实线所示出的，用于将踏板28从未致动位置移位到距离S1所需的力是力F1。通过修改制动踏板28的力-冲程关系来软化制动踏板，用于将踏板28从未致动位置移位到更大的距离S2（如由虚线所展示的）所需的力是相同的力F1。换言之，当用户向制动踏板施加力F1时，软化制动踏板28导致制动踏板28的位移（大于距离S1的距离S2）增大。
为了修改力-冲程关系，可以打开次制动单元24的出口阀66，并且可以控制入口阀64以选择性地修改入口阀64两端的压力差，从而将流体从主缸32移动到储能器60。可替代地，可以打开次制动单元24的入口阀64，并且使出口阀66跳动以将流体移动到储能器中。在任一种情境下，关闭分离阀48以防止次制动单元24内的流体移动影响经由主制动单元22施加至轮缸30的力。将流体移动到储能器60提供了由用户感觉到的制动踏板28处的力-冲程关系的显著差异，由此提供对制动系统20的不规则性的指示。即，通过从先前关闭的系统（在主缸32与踏板感觉模拟器42之间）中排出的额外流体，主缸活塞32A、32B能够具有额外的行程。在替代性情境中，次制动单元24可以如以上所描述地起作用以增强尺寸过小主缸32的能力。
在释放制动踏板28时，控制器将流体从储能器80中排出。可以致动泵54、56以将流体移动回至主缸32和/或贮存器26。可替代地，可以打开HSV阀62以使流体返回。
尽管以上关于经由对次制动单元24的操纵来减小力-冲程关系（即，减小与踏板冲程输入相关联的反馈力）进行了描述，但是次制动单元同样可以增加力-冲程关系。例如，如果踏板感觉模拟器42在致动位置处卡住，弹簧42B断裂或者模拟器42以其他方式无法提供力反馈，则可以使用泵54、56抵抗主缸活塞32A、32B来移动流体从而模仿踏板感觉模拟器42的功能。可替代地，同样可以使用存储在储能器60内的流体来在主缸32处提供反馈力。控制器80操作入口阀64和出口阀66（例如，打开和关闭、跳动等）以提供适当的反馈力并且允许在释放制动踏板28时移除流体。
以下权利要求中阐述了本披露的各种特征。

Claims (20)

1.一种车辆制动系统，包括：
轮缸；
主缸；
制动踏板，所述制动踏板可操作用于向所述主缸传递用户输入力；
主制动单元，所述主制动单元包括第一电子控制压力产生单元，所述第一电子控制压力产生单元不同于所述主缸并且可操作用于在第一操作模式下在所述轮缸处产生制动力；
次制动单元，所述次制动单元包括第二电子控制压力产生单元，所述第二电子控制压力产生单元不同于所述主缸并且可操作用于在第二操作模式下在所述轮缸处产生制动力；以及
踏板感觉模拟器，所述踏板感觉模拟器可操作用于根据所述踏板感觉模拟器的固定特性来向所述制动踏板提供反馈，所述固定特性限定使得所述制动踏板的行进距离与所述用户输入力相关的预定力-冲程关系；
其中，在所述第一操作模式下，所述次制动单元可操作用于接收来自所述主缸的流体来使得所述制动踏板处偏离所述预定力-冲程关系。
2.如权利要求1所述的车辆制动系统，其中，所述踏板感觉模拟器包括限定所述固定特性的弹簧偏置柱塞，所述车辆制动系统进一步包括定位在所述踏板感觉模拟器与所述主缸之间的模拟器阀。
3.如权利要求1所述的车辆制动系统，其中，所述车辆制动系统在所述制动踏板与所述主缸之间不包括制动助力器，使得所述制动踏板直接致动所述主缸。
4.如权利要求1所述的车辆制动系统，其中，所述第二电子控制压力产生单元包括泵，所述泵可操作用于在所述第二操作模式下将流体从贮存器移动到所述轮缸。
5.如权利要求1所述的车辆制动系统，进一步包括控制器和传感器，所述传感器可操作用于向所述控制器提供指示制动系统值的信号，其中，在所述第一操作模式下，所述控制器可响应于来自所述控制器的所述信号而操作以操作所述次制动单元，从而提供与所述预定力-冲程关系相比增加的制动踏板行程。
6.如权利要求5所述的车辆制动系统，其中，所述信号指示制动衰减阈值、后过增压阈值、或压力泄漏阈值中的一项或多项。
7.如权利要求1所述的车辆制动系统，进一步包括控制器和传感器，所述传感器可操作用于向所述控制器提供信号，其中，在所述第一操作模式下，所述控制器可操作用于致动所述次制动单元以减小所述力-冲程关系，使得所述制动踏板变软。
8.如权利要求1所述的车辆制动系统，其中，所述次制动单元进一步包括在所述第二电子控制压力产生单元上游的入口阀，并且其中，在所述第一操作模式下，所述入口阀可通过差动压力控制而操作以调整所述制动踏板与所述主缸之间的力-冲程关系。
9.如权利要求1所述的车辆制动系统，其中，所述次制动单元进一步包括在所述第二电子控制压力产生单元下游的出口阀，并且其中，在所述第一操作模式下，所述出口阀可通过脉冲控制而操作以调整所述制动踏板与所述主缸之间的力-冲程关系。
10.一种操作车辆制动系统的方法，所述方法包括：
压下制动踏板；
电致动与主缸分离的主制动单元，以在轮缸处产生制动力；
经由安装在所述主缸下游的踏板感觉模拟器向所述制动踏板递送反馈力，所述反馈力是所述制动踏板的冲程的函数；以及
电致动与所述主缸和所述主制动单元分离的次制动单元，以接收来自所述主缸的流体并且使得与由所述踏板感觉模拟器限定的所述函数相偏离，
其中，电致动所述次制动单元以接收来自所述主缸的流体不会修改所述轮缸处的所述制动力。
11.如权利要求10所述的方法，其中，使得与所述函数相偏离包括响应于所述制动踏板的冲程距离来增大或减小向所述制动踏板提供的所述反馈力。
12.如权利要求10所述的方法，进一步包括检测所述车辆制动系统中的制动系统值，以及将指示所述制动系统值的信号中继到控制器，其中，所述次制动单元响应于所述信号而被所述控制器电致动以接受来自所述主缸的流体。
13.如权利要求10所述的方法，其中，所述次制动单元经由入口阀液压地连接至所述主缸，其中，电致动所述次制动单元以与所述函数相偏离包括通过差动压力控制来操纵所述入口阀以将流体从所述主缸分供到所述次制动单元。
14.如权利要求10所述的方法，其中，所述次制动单元经由出口阀液压地连接至所述轮缸，其中，电致动所述次制动单元以与所述函数相偏离包括通过脉冲控制来操纵所述出口阀以调整所述制动踏板与所述主缸之间的力-冲程关系。
15.如权利要求10所述的方法，其中，所述次制动单元包括储能器，并且其中，电致动所述次制动单元包括将流体从所述主缸引导到所述储能器。
16.一种车辆制动系统，包括：
轮缸；
主缸；
制动踏板，所述制动踏板可操作用于向所述主缸传递用户输入；
主制动单元，所述主制动单元包括第一电子控制压力产生单元，所述第一电子控制压力产生单元不同于所述主缸并且可操作用于在第一操作模式下在所述轮缸处产生制动力；
储能器；
阀，所述阀定位在所述主缸与所述储能器之间；
踏板感觉模拟器，所述踏板感觉模拟器可操作用于基于预定力-冲程关系来向所述制动踏板提供反作用力；以及
控制器，所述控制器可操作用于在所述第一操作模式下操纵所述阀，以提供与所述预定力-冲程关系不同的力-冲程关系。
17.如权利要求16所述的车辆制动系统，其中，所述踏板感觉模拟器包括弹簧偏置柱塞，并且所述预定力-冲程关系是由所述弹簧偏置柱塞的弹簧常数来限定的。
18.如权利要求16所述的车辆制动系统，进一步包括次制动单元，所述次制动单元包括泵，所述泵不同于所述主缸并且可操作用于在第二操作模式下在所述轮缸处产生制动力，其中，所述次制动单元进一步包括所述储能器和所述阀。
19.如权利要求18所述的车辆制动系统，其中，所述阀是第一阀，并且所述车辆制动系统进一步包括第二阀，并且其中，所述控制器在所述第一操作模式下可操作用于操纵所述第二阀以使所述主制动单元与所述次制动单元断开连接。
20.如权利要求16所述的车辆制动系统，进一步包括被配置用于测量到所述制动踏板的驾驶员输入的输入传感器，其中，所述力-冲程关系被限定成使得所述驾驶员输入的变化引起由所述踏板感觉模拟器产生的所述反作用力的变化。
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