CN111071227A - 一种解耦的机电液压一体制动助力系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及解耦的机电液压一体制动助力系统，包括电控单元ECU、油壶和液压单元，液压单元包括制动主缸、踏板感觉模拟器、行程传感器、助力主缸、与助力主缸的活塞相连接的传动机构，制动主缸的内腔由第一活塞、第二活塞分为第一工作腔、第二工作腔，第一工作腔连接有第一常闭阀、第一常开阀，第一常闭阀与踏板感觉模拟器相连接，第二工作腔连接有第二常开阀，助力主缸的内腔连接有第二常闭阀、第三常闭阀，第一常开阀、第二常闭阀均与液压单元的第一输出口连接，第二常开阀、第三常闭阀均与液压单元的第二输出口连接。本发明采用较小缸径的制动主缸，失效时，相同踏板力可以建立更高的制动压力，实现更大的减速度，实现全部制动能量回收。

Description

一种解耦的机电液压一体制动助力系统

技术领域

本发明涉及一种制动助力系统，尤其涉及一种解耦的机电液压一体制动助力系统。

背景技术

随着节能环保要求越来越高、汽车电动化技术和智能化技术的不断发展，传统的真空助力液压制动系统难以满足电动汽车和智能汽车对制动系统提出的要求。电动汽车无法像传统内燃机汽车一样提供真空源，使用真空助力器需要额外配备电子真空泵，电子真空泵会增加能耗、带来真空噪音且寿命难以满足整车寿命要求，同时电动汽车需要制动系统具备一定解耦能力来最大限度实现制动能量回收，提高续航里程。汽车智能化的发展，作为执行机构，辅助和自动驾驶系统要求制动系统能够更快速和精准的进行制动压力控制。

随着汽车电动化，兴起的电子液压制动助力系统可以实现一定的解耦、线性化控制，实现了制动能量回收，主动制动等功能，性能也得到了显著的提升，并规模化应用于汽车产业上。

但是目前的电子液压助力制动系统也存在一些问题，有一些系统踏板力和助力通过反应盘进行耦合，尺寸较大，结构复杂，需要复杂的控制算法来保证踏板感觉，且自身无法解耦，必须通过其他系统配合才能实现较大制动能量回收，另外一些通过间隙和踏板模拟器来实现解耦的电子液压助力系统，这种系统完全依赖弹簧作为踏板模拟器且需要限制弹簧力，但是踏板感觉模拟弹簧会造成踏板力偏轻带来踏板力损耗，且踏板无传统系统的制动迟滞感觉，同时失效模式下，踏板行程会大大增加，且难以提供足够的制动力。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种解耦的机电液压一体制动助力系统。

为实现上述目的，本发明采用的一个技术方案是：

一种解耦的机电液压一体制动助力系统，包括电控单元ECU、油壶和液压单元，所述液压单元包括制动主缸、踏板感觉模拟器、行程传感器、助力主缸、与所述助力主缸的活塞相连接的传动机构，所述制动主缸的内腔由第一活塞、第二活塞分为第一工作腔、第二工作腔，所述第一工作腔连接有第一常闭阀、第一常开阀，所述第一常闭阀与所述踏板感觉模拟器相连接，所述第二工作腔连接有第二常开阀，所述助力主缸的内腔连接有第二常闭阀、第三常闭阀，所述第一常开阀、第二常闭阀均与所述液压单元的第一输出口相连接，所述第二常开阀、第三常闭阀均与所述液压单元的第二输出口相连接，所述第一工作腔、第二工作腔、助力主缸均与所述油壶相连通，所述行程传感器、传动机构、第一常闭阀、第一常开阀、第二常开阀、第二常闭阀、第三常闭阀均与所述电控单元ECU相连接。

作为本发明的进一步改进，所述第一常闭阀旁边、第一常开阀旁边、第二常开阀旁边分别并联有第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀。

作为本发明的进一步改进，所述油壶的出液口与所述液压单元的第一输出口、第二输出口之间分别连接有第四单向阀、第五单向阀。

作为本发明的进一步改进，所述传动机构包括电机、与所述电机的输出轴相连接的减速机构、与所述减速机构固定连接的螺母、与所述螺母螺纹啮合的丝杆，所述丝杆与所述助力主缸的活塞固定连接。

作为本发明的进一步改进，还设置有防转机构，所述防转机构包括导轨、沿所述导轨的轴向移动的限位销，所述导轨的轴线与所述丝杆的轴线平行，所述限位销与所述丝杆固定连接。

作为本发明的进一步改进，还设置有用于获得所述电机转子位置的角度传感器，所述角度传感器与所述电控单元ECU相连接。

作为本发明的进一步改进，所述踏板感觉模拟器的活塞底部与所述油壶的出液口相连通。

作为本发明的进一步改进，所述油壶内设置有油位传感器，所述油位传感器与所述电控单元ECU相连接。

作为本发明的进一步改进，所述液压单元还包括第一补油孔、第二补油孔，所述第一补油孔、第二补油孔均与所述油壶的出液口相连通。

作为本发明的进一步改进，还设置有至少一个压力传感器，所述压力传感器与所述电控单元ECU相连接。

本发明的有益效果是：

本发明采用了一种完全解耦助力系统，将驾驶员的踏板力和助力解耦开，从而可以采用较小缸径的制动主缸，使得系统结构更紧凑，助力失效时，相同的踏板力可以建立更高的制动压力，相比传统的真空和电子助力器可以实现更大的减速度，可以实现全部的制动能量回收，支持自动驾驶的制动控制，适用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明的优选实施例的结构示意图；

图2为本发明的优选实施例的防转机构与丝杆连接的结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种解耦的机电液压一体制动助力系统，包括电控单元ECU10、油壶12和液压单元14，液压单元14包括制动主缸16、踏板感觉模拟器18、行程传感器20、助力主缸22、与助力主缸22的活塞24相连接的传动机构，制动主缸16的内腔由第一活塞26、第二活塞28分为第一工作腔30、第二工作腔32，第一工作腔30连接有第一常闭阀34、第一常开阀36，第一常闭阀34与踏板感觉模拟器18相连接，第二工作腔32连接有第二常开阀38，助力主缸22的内腔连接有第二常闭阀40、第三常闭阀42，第一常开阀36、第二常闭阀40均与液压单元14的第一输出口44相连接，第二常开阀38、第三常闭阀42均与液压单元14的第二输出口46相连接，第一工作腔30、第二工作腔32、助力主缸22均与油壶12相连通，行程传感器20、传动机构、第一常闭阀34、第一常开阀36、第二常开阀38、第二常闭阀40、第三常闭阀42均与电控单元ECU10相连接。具体的，第一工作腔30、第二工作腔32、助力主缸22均与油壶12的出液口相连通。

本发明优选第一常闭阀34旁边、第一常开阀36旁边、第二常开阀38旁边分别并联有第一单向阀48、第二单向阀50、第三单向阀52，通过第一单向阀48的设置，能够便于踏板感觉模拟器18内的制动液流回第一工作腔30，通过第二单向阀50和第三单向阀52的设置，确保在任何时候驾驶员可以超越助力系统施加更大的制动力，提高安全性。

本发明优选油壶12的出液口与液压单元14的第一输出口44、第二输出口46之间分别连接有第四单向阀54、第五单向阀56，便于制动液从油壶12流向第一输出口44、第二输出口46。

本发明优选传动机构包括电机58、与电机58的输出轴相连接的减速机构60、与减速机构60固定连接的螺母62、与螺母62螺纹啮合的丝杆64，丝杆64与助力主缸22的活塞24固定连接，当电机58转动时，通过减速机构60带动螺母62旋转推动丝杆64移动，从而推动活塞24前进或后退。其中，减速机构60可以为行星减速机构。

为了提高丝杆64移动的直线性，提高对活塞24推动力的稳定性，如图2所示，本发明还设置有防转机构66，防转机构66包括导轨68、沿导轨68的轴向移动的限位销70，导轨68的轴线与丝杆64的轴线平行，限位销70与丝杆64固定连接，导轨68固定不动，由于限位销70被限制在导轨68内，从而限制丝杆64，丝杆64不会转动，能够与限位销70一起沿着导轨68的轴线直线运动。

本发明还设置有用于获得电机58转子位置的角度传感器72，从而得知助力主缸22的活塞24的移动距离，得知助力主缸22的活塞24推动助力主缸22内腔内制动液的多少，角度传感器72与电控单元ECU10相连接。

本发明优选踏板感觉模拟器18的活塞74底部与油壶12的出液口相连通，踏板感觉模拟器18内腔填充制动液，当活塞74被推动往下走时，制动液能够进入油壶12，便于活塞74的移动，无需留排气孔，可以消除噪音，便于加工。

本发明优选油壶12内设置有油位传感器76，油位传感器76与电控单元ECU10相连接，便于将油壶12内的制动液的余量告知电控单元ECU10。

为了便于油壶12内制动液的分配，本发明优选液压单元14还包括第一补油孔78、第二补油孔80，第一补油孔78、第二补油孔80均与油壶12的出液口相连通。进一步优选第一工作腔30、踏板感觉模拟器18的活塞74底部、第四单向阀54均与第一补油孔78相连通，第二工作腔32、助力主缸22、第五单向阀56均与第二补油孔80相连通。

本发明还设置有至少一个压力传感器，压力传感器与电控单元ECU10相连接，通过压力传感器来检测故障。本实施例中，压力传感器设置两个，分别第一压力传感器82、第二压力传感器84，第一压力传感器82设置在制动主缸16的回路上，第二压力传感器84设置在助力主缸22的回路上。

为了便于获得制动意图，本发明优选行程传感器20安装在踏板输入推杆86上，但并不局限于踏板输入推杆 86，也可以安装在踏板转轴处。踏板输入推杆86与制动主缸16的第一活塞26相连接，踏板输入推杆86与制动踏板88相连接。

本发明优选液压单元14的第一输出口44、第二输出口46分别与ABS或ESC的两个制动主缸的输入口相连接，便于实现制动。

在系统功能正常时，第一常开阀36和第二常开阀38关闭，第一常闭阀34打开，制动主缸16的第一工作腔30直接和踏板感觉模拟器18连通，踏板感觉模拟器18内制动液在推动活塞74时会有压强，通过制动主缸16的第一活塞26、踏板输入推杆86以及制动踏板88就会有力反馈给人脚，让制动踏板88的感觉和正常一样，同时踏板感觉模拟器18内也储存了人力推动的制动主缸16的第一工作腔30排出的制动液，让制动踏板88的行程和正常刹车一样，同时系统根据行程传感器20获得驾驶员的制动意图和需求，打开第二常闭阀40和第三常闭阀42，这时候助力主缸22与液压单元14的第一输出口44、第二输出口46连通，电机58转动带动螺母转动62，丝杆64直线运动向前推动助力主缸22的活塞24，将制动液通过第二常闭阀40和第三常闭阀42由第一输出口44、第二输出口46排入到制动轮缸内，在制动轮缸内建立制动压力。

在助力系统失效时，第一常闭阀34、第一常开阀36、第二常开阀38、第二常闭阀40、第三常闭阀42都保持初始状态，驾驶员施加在制动踏板88上的制动力直接通过制动主缸16施加到制动轮缸，

一般汽车上主缸缸径都是23.8mm或者25.4mm，本发明制动主缸16的缸径约19mm或者更小即可，由于采用了缸径相对较小的制动主缸16，助力失效时，相同的踏板力可以建立更高的制动压力，相比传统的真空和电子助力器在助力器失效时驾驶员施加相同的踏板力可以实现更大的减速度，相比于23.8mm主缸可以提高36%的制动力，相比于25.4mm主缸可以提高44%的制动力。

驾驶员踩下制动踏板88，电控单元ECU10根据行程传感器20识别到驾驶员的意图和制动请求，同时从动力总成ECU获得制动当前制动能量回收能力，当驾驶员请求的制动力在动力总成系统回收能力范围内时，助力的电机58保持不动，驾驶员的踏板力会推动制动主缸16的第一活塞26，在踏板感觉模拟器18和制动主缸16回路内产生压力，助力主缸22和制动器内没有压力，同时向动力总成ECU发送能量制动能量回收量，动力总成ECU控制动力电机和蓄电池完全使用能量回收来实现车辆减速；如果系统判断驾驶员的请求超过动力总成系统的回收能力，向动力总成系统发出其能实现的最大能力进行回收，超出部分通过控制电机58推动助力主缸22的活塞24建立制动压力使用机械摩擦来减速，动力总成的制动能量回收和液压制动配合实现了驾驶员的制动请求。

在ESC主动增压时，可以通过第一常开阀36和第二常开阀38吸取制动液，第二单向阀50、第三单向阀52、第四单向阀54、第五单向阀56也可以辅助吸液，提供更大流量，快速将制动液排入到制动轮缸内，快速确保汽车的安全性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种解耦的机电液压一体制动助力系统，其特征在于，包括电控单元ECU、油壶和液压单元，所述液压单元包括制动主缸、踏板感觉模拟器、行程传感器、助力主缸、与所述助力主缸的活塞相连接的传动机构，所述制动主缸的内腔由第一活塞、第二活塞分为第一工作腔、第二工作腔，所述第一工作腔连接有第一常闭阀、第一常开阀，所述第一常闭阀与所述踏板感觉模拟器相连接，所述第二工作腔连接有第二常开阀，所述助力主缸的内腔连接有第二常闭阀、第三常闭阀，所述第一常开阀、第二常闭阀均与所述液压单元的第一输出口相连接，所述第二常开阀、第三常闭阀均与所述液压单元的第二输出口相连接，所述第一工作腔、第二工作腔、助力主缸均与所述油壶相连通，所述行程传感器、传动机构、第一常闭阀、第一常开阀、第二常开阀、第二常闭阀、第三常闭阀均与所述电控单元ECU相连接。

2.根据权利要求1所述的一种解耦的机电液压一体制动助力系统，其特征在于，所述第一常闭阀旁边、第一常开阀旁边、第二常开阀旁边分别并联有第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀。

3.根据权利要求1或2所述的一种解耦的机电液压一体制动助力系统，其特征在于，所述油壶的出液口与所述液压单元的第一输出口、第二输出口之间分别连接有第四单向阀、第五单向阀。

4.根据权利要求1所述的一种解耦的机电液压一体制动助力系统，其特征在于，所述传动机构包括电机、与所述电机的输出轴相连接的减速机构、与所述减速机构固定连接的螺母、与所述螺母螺纹啮合的丝杆，所述丝杆与所述助力主缸的活塞固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种解耦的机电液压一体制动助力系统，其特征在于，还设置有防转机构，所述防转机构包括导轨、沿所述导轨的轴向移动的限位销，所述导轨的轴线与所述丝杆的轴线平行，所述限位销与所述丝杆固定连接。

6.根据权利要求4所述的一种解耦的机电液压一体制动助力系统，其特征在于，还设置有用于获得所述电机转子位置的角度传感器，所述角度传感器与所述电控单元ECU相连接。

7.根据权利要求1所述的一种解耦的机电液压一体制动助力系统，其特征在于，所述踏板感觉模拟器的活塞底部与所述油壶的出液口相连通。

8.根据权利要求1所述的一种解耦的机电液压一体制动助力系统，其特征在于，所述油壶内设置有油位传感器，所述油位传感器与所述电控单元ECU相连接。

9.根据权利要求1所述的一种解耦的机电液压一体制动助力系统，其特征在于，所述液压单元还包括第一补油孔、第二补油孔，所述第一补油孔、第二补油孔均与所述油壶的出液口相连通。

10.根据权利要求1所述的一种解耦的机电液压一体制动助力系统，其特征在于，还设置有至少一个压力传感器，所述压力传感器与所述电控单元ECU相连接。

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