CN110775033A - 具有人力失效备份的分布式制动系统及压力调节控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具有人力失效备份的分布式制动系统及压力调节控制方法，属于汽车制动系统技术领域。具体包括制动踏板、人力缸、制动控制器以及电源，还包括至少三个与所述制动控制器电连接的电动缸和电磁阀，所述电动缸分别通过制动管路与所述人力缸的排液孔相联接，所述电动缸一一对应连接至汽车上的相同数量的车轮制动器，且每个所述电动缸与对应的一个车轮制动器形成一个制动回路；同一轴两端的两个车轮制动器之间通过制动管路连通，所述制动管路上设置有电磁阀，所述电磁阀与所述制动控制器电连接。本发明具有人力失效备份和轴压力均衡功能的双重功能，使智能驾驶汽车在制动时运动平稳性好，可靠性高。

Description

具有人力失效备份的分布式制动系统及压力调节控制方法
技术领域
本发明涉及汽车制动系统技术领域，具体涉及一种具有人力失效备份的分布式制动系统及压力调节控制方法。
背景技术
汽车制动系统与汽车行车安全密切相关。传统汽车的液压制动系统都由驾驶人通过踩下制动踏板施加制动压力于各车轮制动器的轮缸，从而实现制动并使车辆减速。高级驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶系统(ADS)等智能汽车系统要求制动系统能够对车辆实施自主制动，即在未踩下制动踏板的情况下对部分或全部车轮施加制动。目前可实施自主制动的制动系统大多采用电动助力，并保留了制动踏板等制动操纵装置。随着无人物流配送车的发展，不再需要制动操纵装置、适用于ADS的自主制动系统已经提上议事日程。
分布式制动系统具有很多优点，被认为是下一代制动系统的发展方向。因所有车轮制动力可以独立控制和调节，分布式制动系统具有控制灵活、制动力控制精度高等优点；分布式制动系统的执行机构靠近车轮制动器，因此制动响应快且制动压力动态特性好；与传统的双回路制动系统相比，四轮独立制动的分布式制动系统相当于“四回路”系统，进一步提高了系统的可靠性。大多数行车制动工况，两前车轮、两后车轮分别要求制动压力一致，为了实现这一功能会额外增加控制难度，效果也大多不甚理想。
另一方面，电动汽车同样受到各国的广泛关注。2018年全球有多个国家相继发布了禁售燃油车的时间表，例如荷兰和挪威将在2025年禁售燃油车，印度也将在2030年禁止销售燃油车，而英国和法国也会在2040年全面禁售。中国也将在2035年全面停止销售燃油汽车。比较有可能取代燃油汽车的是电动汽车和燃料电池汽车等新能源汽车。为了增加新能源汽车的续航里程，制动能量回收被普遍采用。然而，现有制动系统并不满足制动能量回收的需要，即无法解决制动踏板感觉和制动能量回收之间的矛盾。其原因在于，现有制动系统是完全不解耦的。而对于智能汽车，由于自主紧急制动(AEB)、自适应巡航控制(ACC) 等系统以及自动驾驶系统都要求在无驾驶员操纵制动踏板的情况下能够实施自主制动。
近年来，相继出现了叠加于真空助力的ESC HCU主动增压制动、电液伺服制动(EHB)以及集成电液制动，制动系统的功能和性能不断增强。特别是近几年出现的电液伺服制动和集成电液制动，前者单独或与ESC之HCU配合可以实现助力制动、自主制动以及支持制动能量回收的线控制动，而后者单独即具备所有这些功能。真空助力之后出现的这些制动系统，无一例外地采用电磁阀调节轮缸压力以满足ABS或ASR或ESC之压力控制需要。
但这些新型电液制动装置仍然存在不足。例如，ESC的液压单元存在电磁阀不适合长时间连续工作、柱塞泵的工作寿命难以得到满足、柱塞泵电机噪声较大等问题；EHB的高压蓄压器密封难度大、因压力较大存在安全隐患，且整个系统为了维持足够的常备压力需要频繁工作而消耗较多能量；某些电动助力装置本身是不解耦的，需要ESC液压单元配合才能实现制动踏板行程模拟和线控制动，增加了系统的复杂性。本质上而言，这些新型电液制动装置制动压力调节方式皆属于流通调节，其压力响应动态特性不如变容调节；
因此，有必要提供一种新的分布式制动系统解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术缺乏电控失效防护功能和轴向压力均衡功能的缺陷，提供一种具有人力失效备份的分布式制动系统及压力调节控制方法。
为了实现上述目的，本发明提供具有人力失效备份的分布式制动系统及压力调节控制方法，包括制动踏板、人力缸、制动控制器以及电源，其特征在于，还包括至少三个与所述制动控制器电连接的电动缸和电磁阀，所述电动缸分别通过制动管路与所述人力缸的排液孔相联接，所述电动缸一一对应连接至汽车上的相同数量的车轮制动器，且每个所述电动缸与对应的一个车轮制动器形成一个制动回路；同一轴两端的两个车轮制动器之间通过制动管路连通，所述制动管路上设置有电磁阀，所述电磁阀与所述制动控制器电连接；所述制动控制器通过信号线分别与踏板行程传感器和压力传感器连接，用来测量所述制动踏板的行程和所述人力缸的压力。车辆的车轮电连接有车轮速度传感器，所述车轮速度传感器与所述制动控制器电连接。
进一步地，所述车轮制动器包括第一车轮制动器、第二车轮制动器、第三车轮制动器及第四车轮制动器；所述电磁阀包括设置于所述第一车轮制动器与所述第二车轮制动器之间的制动管路上的第一电磁阀，以及设置于所述第三车轮制动器与所述第四车轮制动器之间的制动管路上的第二电磁阀；所述第一电磁阀、所述第二电磁阀与所述制动控制器电连接。
进一步地，所述电动缸包括：电动缸缸体；所述电动缸缸体与壳体固定连接，所述壳体上设有电机，所述电机通过推动装置带动活塞滑动，所述推动装置包括由所述电机驱动的推动杆；所述活塞中间开设有通孔，所述推动杆活动穿过所述通孔并与所述通孔的内侧壁之间形成供油液通过的油液通道；所述推动杆在位于所述通孔的两侧分别设置有输入阀和输出阀，所述推动杆穿过所述通孔的端部与所述电动缸缸体之间设置有回位弹性件；所述电动缸缸体在所述活塞的两侧分别开设有所述进油口和出油口。
进一步地，所述推动装置为包括螺母和推动杆的滚珠丝杆副，所述推动杆为丝杆；所述丝杆在位于所述通孔的两侧分别设置有与所述活塞相配合以开启和关闭所述油液通道的第一圆锥面与第二圆锥面；所述第一圆锥面与设置在所述活塞上的第三圆锥面配合形成所述输入阀，所述第二圆锥面与设置在所述活塞上的第四圆锥面配合形成所述输出阀；所述第一圆锥面向靠近所述活塞的方向渐缩，所述第二圆锥面向远离所述活塞的方向渐扩；所述回位弹性件处于预压状态时，所述输出阀关闭，所述输入阀打开。
进一步地，所述电动缸包括电动缸缸体；所述电动缸缸体与壳体固定连接，所述壳体上设有电机，所述电机通过推动装置带动活塞滑动，所述推动装置包括由所述电机驱动的推动杆；所述活塞中间开设有通孔，所述推动杆活动穿过所述通孔并与所述通孔的内侧壁之间形成供油液通过的油液通道；所述推动杆在位于所述通孔的两侧分别设置有输入阀和输出阀，所述推动杆穿过所述通孔的端部与所述电动缸缸体之间设置有回位弹性件；所述电动缸缸体在所述活塞的两侧分别开设有所述进油口和出油口。
进一步地，所述壳体的内部为圆柱形中空结构，其内部包括内径依次增大的第一圆柱形空腔、第二圆柱形空腔以及第三圆柱形空腔，所述第一圆柱形空腔与第二圆柱形空腔之间设置有隔断面，所述隔断面上开设有供所述丝杆穿过的通孔；所述第二圆柱形空腔与所述第三圆柱形空腔之间形成轴肩，所述螺母可转动地设置于所述第三圆柱空腔内，且所述螺母的一端通过轴承固定在所述轴肩上；所述壳体靠近所述活塞的一端沿径向向外延伸形成凸台，所述凸台与所述电动缸缸体的开口密封配合并固定连接。
进一步地，所述丝杆在所述第一锥面和所述第二锥面之间设有环形底面，所述环形底面的直径小于所述通孔的内径。
进一步地，所述丝杆设有导向槽，固定在所述壳体中的导向销一端插入所述导向槽内。
进一步地，所述人力缸包括：
储液罐、与所述储液罐连通的人力缸缸体、滑动设置于所述人力缸缸体内的活塞组件以及用于驱动所述活塞组件滑动的齿条，所述齿条与所述制动踏板通过推动杆连接，所述齿条与所述活塞组件之间有一空行程；所述人力缸还包括与所述人力缸缸体连接的端盖，所述端盖内还设置有与所述齿条啮合的齿轮，所述齿轮绕自身轴线的转动经所述踏板行程传感器输出转角信号。
进一步地，所述活塞组件包括沿其滑动方向设置的第一前活塞与第二前活塞、与所述第一前活塞连接且与所述齿条配合的第一后活塞以及用于连接所述第二前活塞与第一后活塞的第二后活塞，所述第一前活塞、第一后活塞以及所述人力缸缸体的内壁之间形成有第一腔体，所述第一前活塞、第二后活塞以及所述人力缸缸体的内壁之间形成有第二腔体，所述第二后活塞、第二前活塞以及所述人力缸缸体的内壁之间形成有第三腔体，所述第二前活塞与所述人力缸缸体的内壁之间形成有第四腔体。
进一步地，所述人力缸缸体上开设有：连通所述储液罐与所述第一腔体的第一供液孔、连通所述储液罐与所述第二腔体的第一补偿孔、连通所述储液罐与所述第三腔体第二供液孔、连通所述储液罐与所述第四腔体的第二补偿孔、连通所述第二腔体的第一排液孔以及连通所述第四腔体的第二排液孔。
进一步地，所述第一前活塞上设置有第一前皮碗，所述第二前活塞上设置有第二前皮碗，所述第一前活塞与第二后活塞之间设置有第一弹性件，所述第二前活塞与所述人力缸缸体的内壁之间设置有第二弹性件，所述第一后活塞与所述第二后活塞滑动连接，所述第一弹性件处于预压状态下时，所述第一前皮碗位于所述第一供液孔与第一补偿孔之间，所述第二弹性件处于预压状态下时，所述第二前皮碗处于所述第二供液孔与第二补偿孔之间；所述第一弹性件的弹性系数大于所述第二弹性件的弹性系数。
进一步地，所述齿条与所述人力缸缸体的内壁之间设置有弹性件，所述第一后活塞朝向所述齿条的一侧开设有插孔，所述齿条上具有与所述插孔相插接配合的抵顶部；所述弹性件处于预压状态下时，所述抵顶部的端面与所述插孔的底面之间存在所述空行程；所述插孔为圆柱孔，所述圆柱孔的底面为内凹的球面状，所述抵顶部为圆柱，所述端面为凸出的球面状。
进一步地，所述电动缸为四个，包括第一电动缸、第二电动缸、第三电动缸以及第四电动缸，所述第一电动缸与所述第一制动器通过制动管路连通形成第一制动回路，所述第二电动缸与所述第二制动器通过制动管路连通形成第二制动回路，所述第三电动缸与所述第三制动器通过制动管路连通形成第三制动回路，所述第四电动缸与所述第四制动器通过制动管路连通形成第四制动回路。
本发明包括以下几种制动模式及压力调节控制方法；
线控制动模式，踩下制动踏板时，空行程逐渐减小。空行程未完全消除时，踏板力不会传到活塞组件，即制动踏板与人力缸以及各车轮制动器处于解耦状态。
线控制动模式下的制动控制方法和工作过程
踩下制动踏板时，空行程逐渐减小。空行程未完全消除时，踏板力不会传到活塞组件，即制动踏板与人力缸以及各车轮制动器处于解耦状态。制动控制器接收到踏板行程传感器的信号后计算所需的制动力及电机的目标电流，并向电机发送指令使它们转动并输出转矩，经联轴器带动滚珠丝杆副使丝杆向左平移；丝杆之推力克服回位弹性件预压力之后使输入阀关闭、输出阀开启，丝杆连同活塞一起沿轴向移动使得输出压力经出油口和制动管路至各车轮制动器入口；若松开制动踏板，则此过程中踏板行程传感器测得的踏板行程减小，制动控制器据此减小电机的目标电流，电机的转矩以及作用于丝杆和活塞上的推力皆随之减小，出油腔体积增大从而制动器压力下降；若制动踏板完全松开，则制动解除，此时踏板行程传感器测得的踏板行程为零，制动控制器据此令电机停止工作，丝杆在回位弹性件作用下连同活塞反向移动回到初始位置，输出阀关闭、输入阀开启，制动器的制动解除。且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。
助力制动模式下的制动控制方法和工作过程
当制动踏板行程增大到使空行程消除并进一步加大制动踏板行程，踏板力可直接传到人力缸的活塞组件上并使人力缸有压力输出，该压力经制动管路最终作用于车轮制动器；助力制动的开始阶段，制动控制器驱动电机工作，带动滚珠丝杆副施加推力于丝杆，克服回位弹性件预压力使输入阀关闭、输出阀开启；电机传至丝杆的推力将经过关闭状态下的输入阀作用于活塞；此时，作用于活塞上的力既包括经人力缸和制动管路传至进油腔的踏板力，又包括传至丝杆的电机力，在踏板力和电机转矩的共同作用下活塞沿轴向移动，产生的压力经制动管路输出至相应制动器，从而实现助力制动；且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。助力制动模式下若松开制动踏板，踏板力减小，且踏板行程传感器测得的踏板行程减小，制动控制器据此减小电机的目标电流，因此制动器压力随之下降；若助力制动模式下制动踏板松开得足够多而导致空行程>0，则系统由助力制动模式切换为线控制动模式。
自主制动模式下的制动控制方法和工作过程
制动控制器接收到来自其它电控系统的制动请求时，系统工作于自主制动模式。自主制动模式下的具体工作过程为：制动控制器根据接收到的来自其它电控系统的制动请求计算出电机的目标转矩，然后分别向电机发出转矩命令，控制各电动缸工作，从而对制动器实施自主制动；线控制动模式下的控制依据是踏板行程的大小，而自主制动模式下的控制依据是来自其它电控系统的制动请求，除此之外两种模式下的工作过程是相同的。在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。
失效防护制动模式下的制动控制方法和工作过程
当一个制动回路出现故障时，系统工作于失效防护制动模式。制动控制器检测到系统出现一个制动回路失效时，可以通过对未失效制动回路的电机施加比系统正常工作时更大的目标转矩以实施失效防护制动；此时，制动控制器根据踏板行程传感器信号或来自其它电控系统的制动请求首先计算目标助力或目标制动力，然后将其分配给未失效制动回路的各车轮制动器，再控制未失效制动回路的电动缸输出转矩，从而实现失效防护制动。在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。在确定失效防护制动模式下各车轮制动器的目标助力或目标制动力时，不应超出相应电机的最大转矩，或根据具体的实施例并参照相关法规要求确定。
失效防护制动模式下的制动解除与自主制动等模式相同。
失效人力备份制动模式下的工作过程
若制动系统因任何故障导致其电控制动功能完全丧失，即四个制动回路都无法依靠电机工作产生有效制动作用，则可以实施人力备份制动。失效人力备份制动模式下，若驾驶员踩下制动踏板，踏板力经由支承销、推动杆和齿条推动人力缸的活塞组件，人力缸建立起的制动压力经制动管路传至进油腔。因电机未工作，电动缸输出阀关闭，因此电动缸的进油腔和出油腔处于制动液隔离状态；此时，活塞因进油腔中来自人力缸的压力移动，出油腔产生的压力经制动管路输出至个车轮制动器，从而施加人力备份制动。且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。
ABS或ASR制动压力调节模式：在自主制动模式、失效防护制动模式下，当所述制动控制器接收到ABS或ASR信号时，进入制动压力调节模式以对各车轮制动器的压力进行调节；所述压力调节包括增压、保压和减压3种工作状态，进入何种工作状态由ABS或ASR控制器决定；当所述制动控制器接收到ABS或 ASR控制器的减压请求时，令相应制动回路中电动缸减小制动压力输出；当所述制动控制器接收到保压请求时，保持相应制动回路中电动缸的输出压力不变，使对应车轮制动器中的制动压力保持不变，即处于保压状态；当需要增大某车轮制动器的压力时，加大对应所述制动回路中电动缸的输出压力，以实施车轮制动器增压控制；且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。
ESC制动干预模式：当汽车中的ESC系统发出制动干预请求时，要求在一侧的一个车轮或两个车轮施加制动力矩；此时，利用分布式制动对需要实施制动的车轮制动器进行制动，通过整车VCU(整车控制器)根据车辆横摆角速度或侧向加速度传感器、反映驾驶员转向意图的方向盘转角传感器以及车速信号，可以做出判断车辆出现过多或不足转向，通过控制分布式制动系统中相应电动缸输出转矩最终将制动压力传递至相应的车轮制动器，分布式制动系统中单个车轮的制动由每个相对应的电动缸进行自主制动。且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1.本发明具有分布式制动系统，由电机经传动装置直接驱动电动缸活塞，建压时间短、制动响应快；
2.本发明具有分布式制动系统，免去了人力制动装置，结构简单，成本低，布置方便；
3.本发明采用具有轴向压力均衡功能的分布式自主制动系统，能平衡系统内轴向压力，故制动系统的可靠性高、失效防护能力强；
4.本发明采用具有人力失效备份防护功能的分布式自主制动系统，在制动系统因任何故障导致其电控制动功能完全丧失的情况下提供人力失效备份制动，进一步提高了制动系统的可靠性和行车安全性；
5.本发明采用分布式四轮独立制动极大提高了汽车动力学制动控制的灵活性，从而可获得更优越的整车动力学性能。一方面，制动压力建立时间短使得制动距离缩短。另一方面，四轮制动压力独立控制以及良好的制动压力初始响应和动态响应特性可以大幅提高极限工况下的ABS或ASR或ESC性能，满足智能驾驶汽车控制要求；
6.本发明的人力缸小行程线控使得制动系统在不影响驾驶员制动踏板感觉前提下支持制动能量回收最大化的需求。
附图说明
图1为本发明中X型回路的原理示意图；
图2本本发明中H型回路的原理示意图；
图3为本发明中人力缸及其操纵装置结构示意图；
图4为本发明中电动缸的结构示意图；
图5为图4中A处放大图；
图6为本发明中F2打开时的A处放大图；
图7为本发明中ESC工作过程中左转过多情况的示意图；
图8为本发明中ESC工作过程中左转不足情况的示意图。
图中各部件标号为：1-制动踏板；2-支承销；3-踏板行程传感器；4-人力缸； 5-压力传感器；6-电源；7-制动控制器；8a-第一电动缸；8b-第二电动缸；8c-第三电动缸；8d-第四电动缸；9-第一制动器；10-第二制动器；11-第三制动器；12- 第四制动器；13a-第一电磁阀；13b-第二电磁阀；16a-右后车轮速度传感器；16b- 左后车轮速度传感器；
401-推动杆；402-螺母；403-齿条；404-端盖；405-齿轮；406-弹性件；407- 限位销；408-第一缸体；409-第一后活塞；410-第一后皮碗；411-密封圈；412- 第一前皮碗；413-第一前活塞；414-前螺栓；415-第一弹性件；416-第二后活塞；417-第二后皮碗；418-第二前活塞；419-第二前皮碗；420-后螺栓；421-第二弹性件；422-第二缸体；423-储液罐；B-插孔；C-抵顶部；S-空行程；A1-第一腔体； A2-第三腔体；D1-第二腔体；D2-第四腔体；B1-第一供液孔；B2-第二供液孔； C1-第一补偿孔；C2-第二补偿孔；E1-第一出液孔；E2-第二出液孔；
801-电机；802-联轴器；803-挡圈；804-螺母；805-轴承；806-丝杆；807-O 形圈；808-进油口；809-进油腔；810-导向销；811-密封圈；812-皮碗；813-活塞；814-出油口；815-回位弹性件；816-出油腔；817-电动缸缸体；818-壳体； V1-第一圆锥面；V2-第二圆锥面；V3-第三圆锥面；V4-第四圆锥面；V5-环形底面；F1-输入阀；F2-输出阀；D-圆柱面。
图1与图2中，虚线表示信号线和电源线；粗实线表示制动管路。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供具有人力失效备份的分布式制动系统及压力调节控制方法，主要包括制动踏板1、支承销2、踏板行程传感器3、人力缸4、压力传感器5、制动控制器7以及电源6，还包括至少三个与制动控制器7电连接的电动缸，电动缸分别通过制动管路与人力缸4的排液孔416相联接，电动缸一一对应连接至汽车上的相同数量的车轮制动器，且每个电动缸与对应的一个车轮制动器形成一个制动回路。制动控制器7通过信号线分别与踏板行程传感器3和压力传感器5连接，用来测量制动踏板1的行程和人力缸4的压力；制动踏板1通过支承销2与人力缸4联接；制动控制器7通过电源线与电源6以及电动缸的电机801连接。同一轴两端的两个车轮制动器之间通过制动管路连通，且该制动管路上设置有电磁阀；电磁阀包括设置于第一车轮制动器9与第二车轮制动器10之间的制动管路上的第一电磁阀13a，以及设置于第三车轮制动器11与第四车轮制动器12之间的制动管路上的第二电磁阀13b；第一电磁阀 13a及第二电磁阀13b与制动控制器7电连接。制动控制器7还通过信号线与图 1中所示的右后车轮速度传感器16a与左后车轮速度传感器16b以及其它电控系统联接。于本实施例中，共设置了两个车轮速度传感器，分别位于左后车轮与右后车轮，于其他实施例中，可以将两个车轮速度传感器设置在左前车轮与右前车轮，还可以设置四个车轮速度传感器，分别位于左后车轮、右后车轮、左前车轮以及右前车轮，以及将两个车轮速度传感器分别设置于左前车轮与右后车轮或者右前车轮与左后车轮等，都应在本发明的保护范围之内。
人力缸4与电动缸的连接方式有多种。参照图1，作为其中一种方式，人力缸4其中一回路与汽车的第一车轮制动器9和第四车轮制动器12所联接的电动缸连接，人力缸4的另一回路与汽车的第二车轮制动器10和第三车轮制动器11 所联接的电动缸连接，即X型回路。参照图2，作为第二种方式，人力缸4其中一回路与汽车的两个前轮制动器所联接的电动缸连接，人力缸4的另一回路与汽车的两个后轮制动器所联接的电动缸连接，即形成H型回路。这两种形式的回路均可达到本发明的目的。
于本实施例中有4个电动缸，分别为第一电动缸8a、第二电动缸8b、第三电动缸8c及第四电动缸8d；于其他实施例中可以设置3个或者6个等其它数量的电动缸。于本实施例中，第一电动缸8a与第一制动器9通过制动管路连通形成第一制动回路，第二电动缸8b与第二制动器10通过制动管路连通形成第二制动回路，第三电动缸8c与第三制动器11通过制动管路连通形成第三制动回路，第四电动缸8d与第四制动器12通过制动管路连通形成第四制动回路；第一电动缸8a、第二电动缸8b、第三电动缸8c、第四电动缸8d分别通过制动管路与人力缸4的排液孔416相联接，分别通过信号线与制动控制器7连接。
电动缸一一对应联接至汽车上的相同数量的车轮制动器，且每个电动缸与对应的一个车轮制动器形成一个制动回路。本发明中电动缸的个数与相应的车轮制动器的个数是一一对应，比如三个车轮制动器则有相应的三个电动缸，这种情况为类似于三轮车这种形式；四个车轮制动器则有相应的四个电动缸，或者六轮车对于六个电动缸等。在本实施例中，采用四个车轮制动器以及四个电动缸的形式。
于本实施例中，第一电动缸8a、第二电动缸8b、第三电动缸8c、第四电动缸8d采用如图4所示的相同结构，包括电机801、联轴器802、挡圈803、螺母 804、轴承805、丝杆806、O形圈807、导向销810、密封圈811、皮碗812、活塞813、回位弹性件815、电动缸缸体817和壳体818。
如图4所示，电动缸包括电动缸缸体817；电动缸缸体817与壳体818固定连接，壳体818上设有电机801，电机801通过推动装置带动活塞813滑动，推动装置包括由电机801驱动的推动杆；活塞813中间开设有通孔，推动杆活动穿过通孔并与通孔的内侧壁之间形成供油液通过的油液通道；推动杆在位于通孔的两侧分别设置有输入阀F1和输出阀F2，推动杆穿过通孔的端部与电动缸缸体817之间设置有回位弹性件815；电动缸缸体817在活塞813的两侧分别开设有进油口808和出油口814。
于本实施例中，回位弹性件815为回位弹簧。
于本实施例中，推动装置为包括螺母804和推动杆的滚珠丝杆副，推动杆为丝杆806；丝杆806在位于通孔的两侧分别设置有与活塞813相配合以开启和关闭油液通道的第一圆锥面V1与第二圆锥面V2；如图8和图7所示，第一圆锥面V1与设置在活塞813上的第三圆锥面V3配合形成输入阀F1，第二圆锥面V2 与设置在活塞813上的第四圆锥面V4配合形成输出阀F2；第一圆锥面V1向靠近活塞813的方向渐缩，第二圆锥面V2向远离活塞813的方向渐扩；回位弹性件815处于预压状态时，输出阀F2关闭，输入阀F1打开。
于本实施例中，输入阀F1与输出阀F2之间圆柱面D的长度比活塞813的通孔的圆柱面的长度长0.5-1mm。
于本实施例中，第一圆锥面V1和第二圆锥面V2的外径均大于活塞813的通孔直径，因此可将丝杆806分为两段并通过螺纹联接，安装时将活塞813夹在第一圆锥面V1和第二圆锥面V2之间并锁紧螺纹联接。
于本实施例中，丝杆806在第一锥面V1和第二锥面V2之间设有环形底面 V5，环形底面V5的直径小于通孔的内径。
于本实施例中，壳体818的内部为圆柱形中空结构，其内部包括内径依次增大的第一圆柱形空腔、第二圆柱形空腔以及第三圆柱形空腔，第一圆柱形空腔与第二圆柱形空腔之间设置有隔断面，隔断面上开设有供丝杆806穿过的通孔；第二圆柱形空腔与第三圆柱形空腔之间形成轴肩，螺母804可转动地设置于第三圆柱空腔内，且螺母804的一端通过轴承805固定在轴肩上；壳体818 靠近活塞813的一端沿径向向外延伸形成凸台，凸台与电动缸缸体817的开口密封配合并固定连接。
于本实施例中，第一圆柱形空腔与第二圆柱形空腔之间的内壁沿径向向内延伸形成隔断面，挡圈803安装在第三圆柱形空腔上。
于本实施例中，电动缸缸体817为右端开口的中空柱体。
于本实施例中，电机801安装在壳体818的右端面，电机801的输出轴通过联轴节802与螺母804联接；由滚珠丝杆副通过两个轴承805支承在壳体818 上，并通过壳体818内孔的轴肩和挡圈803轴向定位。
于本实施例中，丝杆806设有导向槽，固定在壳体818中的导向销810一端插入导向槽内，由导向销810限制丝杆806转动，故滚珠丝杆副的工作模式为螺母804转动、丝杆806平动。
于本实施例中，具有单向密封作用的皮碗812安装于活塞813外圆周的环形槽中，且与活塞813支承在电动缸缸体817内孔中并可轴向滑动。
于本实施例中，活塞813的左端面与电动缸缸体817的内部形成出油腔816，回位弹性件815的预压力作用于丝杆806一端，并使输出阀F2关闭、活塞813 压靠在壳体818的端面上；活塞813的右端面与壳体818的第一圆柱形空腔、隔断面的左端面和丝杆806的外表面之间形成进油腔809。
如图3所示，人力缸4包括储液罐423、与储液罐423连通的人力缸缸体、滑动设置于人力缸缸体内的活塞组件以及用于驱动活塞组件滑动的齿条403，齿条403与制动踏板1通过推动杆401连接，推动杆401与制动踏板1通过支承销2连接。在本实施例中，推动杆401与齿条403通过螺母402连接。齿条403 与活塞组件之间有一空行程S。
人力缸4还包括与人力缸缸体连接的端盖404，端盖404内还设置有与齿条 403啮合的齿轮405，齿轮405绕自身轴线的转动经踏板行程传感器3输出转角信号。在本实施例中，人力缸包括第一缸体408与第二缸体422，其为固定连接且相连通，并在连接处设置密封圈411。
具体的，活塞组件包括沿其滑动方向设置的第一前活塞413与第二前活塞 418、与第一前活塞413连接且与齿条403配合的第一后活塞409以及用于连接第二前活塞418与第一后活塞409的第二后活塞416。第一前活塞413与第一后活塞409通过前螺栓414固定连接，第一前活塞413与第一后活塞409同步运动。第二前活塞418与第二后活塞416通过后螺栓420固定连接，第二前活塞 418与第二后活塞416同步运动。第一后活塞409与第二后活塞416应当为滑动连接，在本实施例中，通过在第一后活塞409上设置伸出的杆件，在第二后活塞416上开设供杆件滑动配合孔来实现。
第一前活塞413、第一后活塞409以及第一缸体408的内壁之间形成有第一腔体A1，第一前活塞413、第二后活塞416以及第二缸体422的内壁之间形成有第二腔体D1，第二后活塞416、第二前活塞418以及第二缸体422的内壁之间形成有第三腔体A2，第二前活塞418与第二缸体422的内壁之间形成有第四腔体D2；
人力缸缸体上开设有：连通储液罐423与第一腔体A1的第一供液孔B1、连通储液罐423与第二腔体D1的第一补偿孔C1、连通储液罐423与第三腔体A2 第二供液孔B2、连通储液罐423与第四腔体D2的第二补偿孔C2、连通第二腔体D1的第一排液孔E1以及连通第四腔体D2的第二排液孔E2；
第一前活塞413上设置有第一前皮碗412，第二前活塞418上设置有第二前皮碗419，第一前活塞413与第二后活塞416之间设置有第一弹性件415，第二前活塞418与人力缸缸体的内壁之间设置有第二弹性件421，第一后活塞409 与第二后活塞416滑动连接，第一弹性件415处于预压状态下时，第一前皮碗 412位于第一供液孔B1与第一补偿孔C1之间，第二弹性件421处于预压状态下时，第二前皮碗419处于第二供液孔B2与第二补偿孔C2之间。同时，人力缸缸体上还设置有限位销407，当第一弹性件415与第二弹性件421处于预压状态下时，第一后活塞409抵靠与限位销407上。第一后活塞409与第二后活塞416 上分别设置有第一后皮碗411与第二后皮碗417。
作为较好的实施例，第一弹性件415的弹性系数大于第二弹性件421的弹性系数。齿条403与人力缸缸体的内壁之间设置有弹性件406，在本实施例中，弹性件406为锥形弹簧。第一后活塞409朝向齿条403的一侧开设有插孔B，齿条403上具有与插孔B相插接配合的抵顶部C；弹性件406处于预压状态下时，抵顶部C的端面与插孔B的底面之间存在空行程S。具体设计为，插孔B为圆柱孔，圆柱孔的底面为内凹的球面状，抵顶部C为圆柱，端面为凸出的球面状。抵顶部C的球面移动至与内凹的球面相接触之间的这段距离变为空行程S。
于本实施例中，制动控制器7还通过信号线与图1中所示其它电控系统(例如防抱死制动系统或智能驾驶汽车控制系统)连接。
于本实施例中，制动控制器7根据踏板行程传感器3测得的位移或者其它电控系统的制动请求，控制电机801工作以便向相应的制动器输出制动压力。驾驶员制动需求通常通过踏板行程传感器3来反映。
于本实施例中，第一电磁阀13a与第二电磁阀13b均为常开式电磁阀，且通过控制各个电磁阀的开启和关闭，来调节制动管路内的油液压力，实现对同轴上的两个车轮制动器的制动压力平衡与否的动态选择。
本发明中轴压力均衡功能实现的电磁阀的工作原理是：在电机801的作用下，活塞812会受到一个向左的力，当皮碗813将补偿孔C挡住后，第一腔体D 内建立高压，第二腔体A内建立低压，通过排液孔E将油液排出对汽车进行制动。
电机801的正反转输出一个压力波动，使得制动管路内的油液压力会出现相对的高压与低压，即电机801正转时，制动管路内形成高压油液，而电机801 反转时，制动管路内形成低压油液。在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡；某些特定情况不需要维持该液压平衡时，例如转弯等状态下则制动控制器7接收到电信号并控制电磁阀关闭，则同一轴两端的两个车轮制动器之间的制动管路断开，两个车轮制动器内的液压不再维持平衡。
若某一个制动回路发生故障时，则与其连接的相应的制动管路上的电磁阀接收到制动控制器7的电信号使电磁阀断电则电磁阀油路关闭，如此与该电磁阀连接的正常制动回路仍可以继续参与制动而不受影响。
于本实施例中，本发明的具有多种工作模式的分布式制动系统主要包括以下几种工作模式，即线控制动、助力制动、自主制动、失效防护制动和失效人力备份制动、ABS或ASR制动压力调节及ESC制动压力调节等。下面对制动系统的各个工作模式工作过程进行说明。
1、线控制动模式下的制动控制方法和工作过程
如图3所示，制动踏板1的行程较小时，系统工作于线控制动模式。踩下制动踏板1时，空行程S(参见图3)逐渐减小。空行程S未完全消除时，踏板力不会传到活塞组件，即制动踏板1与人力缸4以及各车轮制动器处于解耦状态。
在小踏板行程的线控制动模式下，第一制动器9、第二制动器10、第三制动器11、第四制动器12所需的制动力通常由第一电动缸8a、第二电动缸8b、第三电动缸8c、第四电动缸8d提供。具体工作过程为：制动控制器7接收到踏板行程传感器3的信号后计算所需的制动力及电机801的目标电流，并向电机 801发送指令使它们转动并输出转矩，经联轴器802带动滚珠丝杆副使丝杆806 向左平移；丝杆806之推力克服回位弹性件815预压力之后使第一圆锥面V1与第三圆锥面V3贴合、第二圆锥面V2与第四圆锥面V4相间隔,此时，输入阀F1 关闭、输出阀F2开启，丝杆806连同活塞813一起沿轴向移动使得出油腔816 体积减小，进而输出压力经出油口814和制动管路至各车轮制动器入口；与此同时，进油腔809体积增大，所需要的制动液由储液罐417经补偿孔412、人力缸4之前腔、排液孔416、制动管路和进油口808补充至进油腔809；若松开制动踏板1，则此过程中踏板行程传感器3测得的踏板行程减小，制动控制器7据此减小电机801的目标电流，电机801的转矩以及作用于丝杆806和活塞813上的推力皆随之减小，由于此时活塞813位于出油腔816一侧的端面受力更大，活塞813连同丝杆806一起沿轴向右移，出油腔816体积增大从而制动器压力下降，螺母804、联轴器802以及电机801被迫反转，进油腔809中多余的制动液回到储液罐417；若制动踏板1完全松开，则制动解除，此时踏板行程传感器 3测得的踏板行程为零，制动控制器7据此令电机801停止工作，丝杆806在回位弹性件815作用下连同活塞813反向移动回到初始位置，输出阀F2关闭、输入阀F1开启，制动器的制动解除，进油腔809中多余的制动液回到储液罐417。且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。
2、助力制动模式下的制动控制方法和工作过程
当制动踏板行程增大到使空行程S消除并进一步加大制动踏板行程，踏板力可直接传到人力缸4的活塞组件上并使人力缸4有压力输出，系统工作于助力制动模式。其具体工作过程为：空行程S消除后，S＝0，制动踏板力经支承销 2、推动杆401和齿条403作用于活塞组件并使之前移，使得第一前皮碗412与第二前皮碗419分别盖住第一补偿孔C1与第二补偿孔C2，此时第二腔体D1与第四腔体D2建立高压，第一排液孔E1与第二排液孔E2均输出压力，该压力经制动管路和进油口808传至进油腔809，并作用于活塞813；助力制动的开始阶段，输出阀F2在回位弹性件815预压力作用下处于关闭状态；制动控制器7根据踏板行程信号和事先设定的助力特性曲线计算出电机801的目标电流并驱动电机801工作，经联轴器802带动滚珠丝杆副施加推力于丝杆806，克服回位弹性件815预压力使输入阀F1关闭、输出阀F2开启；输入阀F1关闭后电机801 传至丝杆806的推力将经过关闭状态下的输入阀F1作用于活塞813；此时，作用于活塞813上的力既包括经人力缸4和制动管路传至进油腔809的踏板力，又包括经联轴器802、螺母804传至丝杆806的电机力，在踏板力和电机转矩的共同作用下活塞813沿轴向移动，出油腔816体积减小，产生的压力经制动管路输出至相应制动器，从而实现助力制动；助力制动模式下若松开制动踏板1，踏板力和作用于活塞813上的液压力皆减小，且踏板行程传感器3测得的踏板行程减小，制动控制器7据此减小电机801的目标电流，电机801的转矩以及作用于丝杆806和活塞813上的推力也皆随之减小，因此出油腔816和制动器压力随之下降，螺母804、联轴器802以及电机801被迫反转，进油腔809中多余的制动液回到储液罐423；且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。若助力制动模式下制动踏板1 松开得足够多而导致图3中的空行程S>0，则系统由助力制动模式切换为线控制动模式。
3、自主制动模式下的制动控制方法和工作过程
制动控制器7接收到来自其它电控系统的制动请求时，系统工作于自主制动模式。自主制动模式下的具体工作过程为：制动控制器7根据接收到的来自其它电控系统的制动请求计算出电机801的目标转矩，然后分别向电机801发出转矩命令，控制各电动缸工作，从而对制动器实施自主制动；且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。线控制动模式下的控制依据是踏板行程的大小，而自主制动模式下的控制依据是来自其它电控系统的制动请求，除此之外两种模式下的工作过程是相同的。
4、失效防护制动模式下的制动控制方法和工作过程
当制动回路出现故障时，系统工作于失效防护制动模式。
制动控制器7检测到系统出现一个或多个制动回路失效时，可以通过对未失效制动回路的电机施加比系统正常工作时更大的目标转矩以实施失效防护制动；此时，制动控制器7根据踏板行程传感器信号或来自其它电控系统的制动请求首先计算目标助力或目标制动力，然后将其分配给未失效制动回路的各车轮制动器，再控制未失效制动回路的电动缸输出转矩，从而实现失效防护制动。且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。在确定失效防护制动模式下各车轮制动器的目标助力或目标制动力时，不应超出相应电机的最大转矩，或根据具体的实施例并参照相关法规要求确定。
失效防护制动模式下的制动解除与自主制动等模式相同。
5.失效人力备份制动模式下的工作过程
若制动系统因任何故障导致其电控制动功能完全丧失，即四个制动回路都无法依靠电机801工作产生有效制动作用，则可以实施人力备份制动。失效人力备份制动模式下，若驾驶员踩下制动踏板1，踏板力经由支承销2、推杆401 和齿条403推动人力缸4的活塞组件，人力缸4建立起的制动压力经制动管路传至进油腔809。因电机801未工作，电动缸输出阀F2关闭，因此电动缸的进油腔809和出油腔816处于制动液隔离状态；此时，活塞813因进油腔809中来自人力缸4的压力移动，出油腔816产生的压力经制动管路输出至制动器，从而施加人力备份制动。且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。
6.ABS(Anti-lock Braking System汽车防抱死制动系统)或ASR(AccelerationSlip Regulation牵引力控制系统)制动压力调节模式下的工作过程
在助力制动、自主制动和失效防护制动三种工作模式下，当制动控制器7 接收到ABS或ASR信号时，进入制动压力调节模式以对各车轮制动器压力进行调节。车轮制动器压力调节包括增压、保压和减压3种工作状态，进入何种工作状态由ABS或ASR控制器决定。
当制动控制器7接收到ABS或ASR控制器(现有技术，其内部结构与连接方式不再赘述)对某轮缸的减压请求时，令对应的电机801减小扭矩输出；必要时，可以令该电动缸电机801产生反向扭矩，以迅速减小轮缸压力；当制动控制器7接收到保压请求时，保持相应电动缸电机801的目标电流不变，使对应车轮制动器中的制动压力保持不变，即处于保压状态；当需要增大某车轮制动器压力时，加大对应电动缸电机801的工作电流，以实施车轮制动器增压控制。且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。
7.ESC(Electronic Stability Control电子稳定控制系统)制动干预模式
汽车中的ESC系统发出制动干预请求时，会要求在一侧的一个车轮或两个车轮施加制动力矩。此时，利用分布式制动对需要实施制动的车轮制动器进行制动即可，即控制与相应车轮制动器对应的电动缸的电动缸电机801工作以产生所请求的制动扭矩，而其它电动缸电机801不工作。且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。
其中ABS与ASR制动压力调节模式工作原理：
ABS系统工作时，ECU(Electronic Control Unit电子控制单元)不断从右后车轮速度传感器16a与左后车轮速度传感器16b获取相应车轮的速度信号并加以处理，进而判断车轮是否即将被抱死。当分布式制动系统中的某个车轮趋于抱死时，ECU控制相应制动回路中的电动缸，控制其电机801减小扭矩输出，必要时输出反向扭矩，使车轮制动器的油压迅速降低，减少制动力，以避免车轮抱死出现拖滑状态，影响行车安全。
在两侧车轮的附着系数差别较大的对开路面上，ABS也能维持制动时的方向稳定性。例如采用“低选”控制策略时左、右两后轮的制动力相等，即使两个车轮的制动力都限制在附着力较小的水平，使两个后轮的制动力始终保持平衡，保证汽车在各种条件下制动时都具有良好的方向稳定性。实际当中一般前轮采用“修正的独立控制”、后轮采用“独立控制”，即通过ABS控制器与制动控制器等控制两个后轮的制动力；还通过ABS控制器与相应的车轮速度传感器检测两个后轮的行驶状态，并通过制动控制器7将ABS控制器计算分析后的修正信号转化为目标电流，控制第三电动缸8c与第四电动缸8d中的电机减小输出扭矩或输出反向扭矩，实现对两个前轮制动力的控制。通过四个车轮四个制动回路的分布式制动，使得这样在对开路面上既能维持制动时的方向稳定性，也最大程度地缩短制动距离。
电动缸能够及时响应ABS系统发出的制动压力降低的请求，从而保证汽车在各种路面附着条件下车轮制动力与路面附着力尽快地相适应。特别是在低附着路面或对接路面上，电动缸可以迅速降低制动压力以使得制动力与路面附着力快速匹配，从而缩短制动距离并更好地维持制动时的方向稳定性。
ASR系统工作时，ECU不断从右后车轮速度传感器16a与左后车轮速度传感器16b获取驱动轮的速度信号并加以处理，判断出驱动轮是否打滑，ECU控制分布式制动系统中相应的电动缸单独对打滑的驱动轮进行制动。ASR系统可以提高车辆行驶方向的稳定性，特别是防止在非对称路面或转弯时驱动轮的空转。本发明中，ABS系统与ASR系统同时控制车轮和路面的滑移率，以使车轮和地面的附着力不下降，被结合在一起使用，作为一起开发。
ESC制动干预模式工作原理：
通过整车VCU(整车控制器)根据车辆横摆角速度或侧向加速度传感器、反映驾驶员转向意图的方向盘转角传感器(上述两个传感器均为现有技术，其内部结构与连接方式不再赘述)以及车速信号，可以做出判断车辆出现过多或不足转向。分布式制动系统中每个电动缸可自主制动实现对单个车轮的制动，因此电动缸可以作为ESC系统的主动增压部件，能够及时响应ESC系统发出的主动增压请求，通过电动缸对四个车轮进行单独的制动力分配控制，达到ESC 所需的车辆目标横摆力矩，使汽车遵循驾驶员的转向意图行驶，提高车辆的操纵稳定性。
如图7所示，当实际的横摆角速度大于由方向盘转角决定的目标横摆角速度时，说明出现了过多转向。此时通过在外侧前轮(通过相对应的第三电动缸 8c或第四电动缸8d中的电机801输出转矩最终将制动压力传递至相应的车轮制动器)施加一制动力矩，该车轮所产生的制动力形成的横摆力矩可以减少转向过多。当车辆出现左转过多时，VCU接受到横摆角速度或侧向加速度传感器、反映驾驶员转向意图的方向盘转角传感器以及车速信号后，将信号反馈到制动控制器7，然后第三电动缸8c输出转矩，使右前车轮制动器13输出制动压力(图 1中右前车轮制动器11上的箭头方向为此时作用于右前车轮上的制动力方向)；
如图8所示，不足转向时在内侧后轮(通过相对应的第一电动缸8a或第二电动缸8b中的电机801输出转矩最终将制动压力传递至相应的车轮制动器)施加一制动力矩，该制动力形成的横摆力矩可以减少转向不足。当车辆出现左转不足时，VCU接受到横摆角速度或侧向加速度传感器、反映驾驶员转向意图的方向盘转角传感器以及车速信号后，将信号反馈到制动控制器10，然后第二电动缸8b输出转矩，使左后车轮制动器12输出制动压力(图2中左后车轮制动器10上的箭头方向为此时作用于右前车轮上的制动力方向)。
如果在汽车紧急避让转向后行驶的左车道上反向转向，汽车会有转向过度的危险，过大的横摆角速度导致车尾甩向左侧。这时ESC控制器将制动信号通过制动控制器7传递至第四电动缸8d的电机801输出转矩，最终将制动压力传至左前车轮制动器12实现左前轮制动，所产生的附加横摆力矩就会减小过多转向，使得汽车顺利转向。其他方向转向过度的ESC干预制动模式均以此类推。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有人力失效备份的分布式制动系统，包括制动踏板(1)、人力缸(4)、制动控制器(7)以及电源(6)，其特征在于，还包括至少三个与所述制动控制器(7)电连接的电动缸，所述电动缸分别通过制动管路与所述人力缸(4)的排液孔(416)相联接，所述电动缸一一对应连接至汽车上的相同数量的车轮制动器，且每个所述电动缸与对应的一个车轮制动器形成一个制动回路；
同一轴两端的两个车轮制动器之间通过制动管路连通，所述制动管路上设置有电磁阀，所述电磁阀与所述制动控制器(2)电连接；
所述制动控制器(7)通过信号线分别与踏板行程传感器(3)和压力传感器(5)连接，用来测量所述制动踏板(1)的行程和所述人力缸(4)的压力；
车辆的车轮电连接有车轮速度传感器，所述车轮速度传感器与所述制动控制器(7)电连接。
2.根据权利要求1所述的具有人力失效备份的分布式制动系统，其特征在于，所述车轮制动器包括第一车轮制动器(9)、第二车轮制动器(10)、第三车轮制动器(11)及第四车轮制动器(12)；所述电磁阀包括设置于所述第一车轮制动器(9)与所述第二车轮制动器(10)之间的制动管路上的第一电磁阀(13a)，以及设置于所述第三车轮制动器(11)与所述第四车轮制动器(12)之间的制动管路上的第二电磁阀(13b)。
3.根据权利要求1所述的具有人力失效备份的分布式制动系统，其特征在于，所述电动缸包括电动缸缸体(817)；所述电动缸缸体(817)与壳体(818)固定连接，所述壳体(818)上设有电机(801)，所述电机(801)通过推动装置带动活塞(813)滑动，所述推动装置包括由所述电机(801)驱动的推动杆；所述活塞(813)中间开设有通孔，所述推动杆活动穿过所述通孔并与所述通孔的内侧壁之间形成供油液通过的油液通道；所述推动杆在位于所述通孔的两侧分别设置有与所述油液通道连通的输入阀(F1)和输出阀(F2)，所述推动杆穿过所述通孔的端部与所述电动缸缸体(817)之间设置有回位弹性件(815)；所述电动缸缸体(817)在所述活塞(813)的两侧分别开设有所述进油口(808)和出油口(814)。
4.根据权利要求3所述的具有人力失效备份的分布式制动系统，其特征在于，所述推动装置为包括螺母(804)和推动杆的滚珠丝杆副，所述推动杆为丝杆(806)；所述丝杆(806)在位于所述通孔的两侧分别设置有与所述活塞(813)相配合以开启和关闭所述油液通道的第一圆锥面(V1)与第二圆锥面(V2)；所述第一圆锥面(V1)与设置在所述活塞(813)上的第三圆锥面(V3)配合形成所述输入阀(F1)，所述第二圆锥面(V2)与设置在所述活塞(813)上的第四圆锥面(V4)配合形成所述输出阀(F2)；所述第一圆锥面(V1)向靠近所述活塞(813)的方向渐缩，所述第二圆锥面(V2)向远离所述活塞(813)的方向渐扩；所述丝杆(806)在所述第一锥面(V1)和所述第二锥面(V2)之间设有环形底面(V5)，所述环形底面(V5)的直径小于所述通孔的内径；所述回位弹性件(815)处于预压状态时，所述输出阀(F2)关闭，所述输入阀(F1)打开。
5.根据权利要求3所述的具有人力失效备份的分布式制动系统，其特征在于，所述壳体(818)的内部为圆柱形中空结构，其内部包括内径依次增大的第一圆柱形空腔、第二圆柱形空腔以及第三圆柱形空腔，所述第一圆柱形空腔与第二圆柱形空腔之间设置有隔断面，所述隔断面上开设有供所述丝杆(806)穿过的通孔；所述第二圆柱形空腔与所述第三圆柱形空腔之间形成轴肩，所述螺母(804)可转动地设置于所述第三圆柱空腔内，且所述螺母(804)的一端通过轴承(805)固定在所述轴肩上；所述壳体(818)靠近所述活塞(813)的一端沿径向向外延伸形成凸台，所述凸台与所述电动缸缸体(817)的开口密封配合并固定连接。
6.根据权利要求4所述的具有人力失效备份的分布式制动系统，其特征在于，所述丝杆(806)在所述第一锥面(V1)和所述第二锥面(V2)之间设有环形底面(V5)，所述环形底面(V5)的直径小于所述通孔的内径。
7.根据权利要求1所述的具有人力失效备份的分布式制动系统，其特征在于，所述人力缸(4)包括：
储液罐(423)、与所述储液罐(423)连通的人力缸缸体、滑动设置于所述人力缸缸体内的活塞组件以及用于驱动所述活塞组件滑动的齿条(403)，所述齿条(403)与所述制动踏板(1)通过推动杆(401)连接，所述齿条(403)与所述活塞组件之间有一空行程(S)；所述人力缸(4)还包括与所述人力缸缸体连接的端盖(404)，所述端盖(404)内还设置有与所述齿条(403)啮合的齿轮(405)，所述齿轮(405)绕自身轴线的转动经所述踏板行程传感器(3)输出转角信号；
所述活塞组件包括沿其滑动方向设置的第一前活塞(413)与第二前活塞(418)、与所述第一前活塞(413)连接且与所述齿条(403)配合的第一后活塞(409)以及用于连接所述第二前活塞(418)与第一后活塞(409)的第二后活塞(416)，所述第一前活塞(413)、第一后活塞(409)以及所述人力缸缸体的内壁之间形成有第一腔体(A1)，所述第一前活塞(413)、第二后活塞(416)以及所述人力缸缸体的内壁之间形成有第二腔体(D1)，所述第二后活塞(416)、第二前活塞(418)以及所述人力缸缸体的内壁之间形成有第三腔体(A2)，所述第二前活塞(418)与所述人力缸缸体的内壁之间形成有第四腔体(D2)；
所述人力缸缸体上开设有：连通所述储液罐(423)与所述第一腔体(A1)的第一供液孔(B1)、连通所述储液罐(423)与所述第二腔体(D1)的第一补偿孔(C1)、连通所述储液罐(423)与所述第三腔体(A2)第二供液孔(B2)、连通所述储液罐(423)与所述第四腔体(D2)的第二补偿孔(C2)、连通所述第二腔体(D1)的第一排液孔(E 1)以及连通所述第四腔体(D2)的第二排液孔(E2)；
所述第一前活塞(413)上设置有第一前皮碗(412)，所述第二前活塞(418)上设置有第二前皮碗(419)，所述第一前活塞(413)与第二后活塞(416)之间设置有第一弹性件(415)，所述第二前活塞(418)与所述人力缸缸体的内壁之间设置有第二弹性件(421)，所述第一后活塞(409)与所述第二后活塞(416)滑动连接，所述第一弹性件(415)处于预压状态下时，所述第一前皮碗(412)位于所述第一供液孔(B1)与第一补偿孔(C1)之间，所述第二弹性件(421)处于预压状态下时，所述第二前皮碗(419)处于所述第二供液孔(B2)与第二补偿孔(C2)之间；所述第一弹性件(415)的弹性系数大于所述第二弹性件(421)的弹性系数。
8.根据权利要求7所述的具有人力失效备份的分布式制动系统，其特征在于，所述齿条(403)与所述人力缸缸体的内壁之间设置有弹性件(406)，所述第一后活塞(409)朝向所述齿条(403)的一侧开设有插孔(B)，所述齿条(403)上具有与所述插孔(B)相插接配合的抵顶部(C)；所述弹性件(406)处于预压状态下时，所述抵顶部(C)的端面与所述插孔(B)的底面之间存在所述空行程(S)；所述插孔(B)为圆柱孔，所述圆柱孔的底面为内凹的球面状，所述抵顶部(C)为圆柱，所述端面为凸出的球面状。
9.根据权利要求2所述的具有人力失效备份的分布式制动系统，其特征在于，所述电动缸为四个，包括第一电动缸(8a)、第二电动缸(8b)、第三电动缸(8c)以及第四电动缸(8d)，所述第一电动缸(8a)与所述第一制动器(9)通过制动管路连通形成第一制动回路，所述第二电动缸(8b)与所述第二制动器(10)通过制动管路连通形成第二制动回路，所述第三电动缸(8c)与所述第三制动器(11)通过制动管路连通形成第三制动回路，所述第四电动缸(8d)与所述第四制动器(12)通过制动管路连通形成第四制动回路。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的具有人力失效备份的分布式制动系统的压力调节控制方法，其特征在于，包括以下几种制动模式及制动压力矢量控制方法：
线控制动模式：踩下制动踏板(1)，此时踏板力还未传到人力缸(4)，即所述制动踏板(1)与所述人力缸(4)以及各车轮制动器处于解耦状态。制动控制器(7)接收信号后向电动缸发送指令输出制动压力，所述制动压力经制动管路至各车轮制动器入口；若松开所述制动踏板(1)，则制动解除；
自主制动模式：所述制动控制器(7)接收到制动请求，向所述电动缸发出命令，控制所述电动缸工作，从而对相应的所述车轮制动器实施自主制动；线控制动模式与自主制动模式的制动工作过程相同；
失效防护制动模式：所述制动控制器(7)检测到系统出现一个或多个制动回路失效时，可以通过未失效制动回路实施失效防护制动；所述制动控制器(7)控制未失效制动回路的电动缸输出转矩，从而实现失效防护制动；
失效人力备份制动模式：若制动系统因任何故障导致其电控制动功能完全丧失，即每个制动回路都无法产生有效制动作用，则可以实施人力备份制动；失效人力备份制动模式下，若驾驶员踩下所述制动踏板(1)，踏板力传递所述人力缸(4)，所述人力缸(4)建立起的制动压力经制动管路输出至相应所述车轮制动器，从而施加人力备份制动；
ABS或ASR制动压力调节模式：在助力制动、自主制动、失效防护制动中的任一模式下，当所述制动控制器(7)接收到ABS或ASR信号时，进入制动压力调节模式以对各车轮制动器的压力进行调节；所述压力调节包括增压、保压和减压3种工作状态；当所述制动控制器(7)接收到ABS或ASR控制器的减压请求时，令相应制动回路中电动缸减小制动压力输出；当所述制动控制器(7)接收到保压请求时，保持相应制动回路中电动缸的输出压力不变，使对应车轮制动器中的制动压力保持不变，即处于保压状态；当需要增大某车轮制动器的压力时，加大对应所述制动回路中电动缸的输出压力，以实施车轮制动器增压控制；当检测到有车轮抱死、打滑或者各个车轮的附着系数不同时，ABS或ASR控制器发送相应的减压或增压请求至所述制动控制器(7)并控制分布式制动系统中对应的电动缸增加或减小制动压力输出；
ESC制动干预模式：当汽车中的ESC系统发出制动干预请求时，要求在一侧的一个车轮或两个车轮施加制动力矩；此时，利用分布式制动对需要实施制动的车轮制动器进行制动，通过整车VCU根据车辆横摆角速度或侧向加速度传感器、反映驾驶员转向意图的方向盘转角传感器以及车速信号，可以做出判断车辆出现过多或不足转向；出现过多转向时，则向汽车的外侧前轮施加制动力矩，出现转向不足时，则向汽车的内侧后轮施加制动力矩；通过控制分布式制动系统中相应电动缸输出转矩最终将制动压力传递至相应的车轮制动器，分布式制动系统中单个车轮的制动由每个相对应的电动缸进行自主制动。
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