CN111322328A - 一种用于制动系统作动控制的泵控缸液压系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于制动系统作动控制的泵控缸液压系统，包括：电机、双向液压泵、吸油滤、压力油箱、液控单向阀一、液控单向阀二、溢流阀一、溢流阀二、脚制动作动缸、位移传感器、力传感器、手制动作动缸、压力开关、两位三通电磁阀、两位两通液控阀、行车冗余制动控制电磁阀、行车冗余制动蓄能器、压力传感器和行车冗余制动蓄能器补油电磁阀。本发明采用泵控缸的方式实现了制动系统作动力控制，并综合考虑了冗余制动功能和手制动功能，系统方案简单、功耗低，可广泛的用于各种车辆线控制动系统作动控制中，填补国内空白。

Description

一种用于制动系统作动控制的泵控缸液压系统
技术领域
本发明属于车辆线控制动系统作动控制领域，涉及一种用于制动系统作动控制的泵控缸液压系统，通过电动泵控缸控制制动缸的伸出与收回，实现车辆制动力控制。
背景技术
随着车辆排放标准的日益提高，各种新能源车辆如混合动力车辆和电动车辆迎来了飞速发展，这些新能源车辆均具备制动能量回收功能，这样就需要车辆制动系统具有制动能量回收辅助控制功能，作为最优解决方案的线控制动系统，得到了广泛深入的研究。
现阶段车辆广泛采用的线控制动系统是电子液压制动系统，在制动过程中通过液压阀节流控制，保证液压缸制动力的线性输出，实现制动力的随动控制。但该系统通过液压阀控制，节流和溢流损失极大，实际效率仅为30％左右，严重的造成能源浪费，无法满足新能源车辆的发展需求。另外一种采用较多的线控制动系统为电子机械制动系统，通过电机驱动减速机构，带动丝杠产生制动力，实现车辆制动力的有序控制。但该系统很难实现冗余控制，在电机驱动出现故障时，无法简单的实现制动应急控制，严重的限制了车辆行驶安全性。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：提供一种用于制动系统作动控制的泵控缸液压系统，采用电动泵控缸与容积控制相结合的手段，实现低功耗、具有冗余控制功能的制动作动控制，为新能源车辆线控制动系统设计提供了一个很好的解决方案。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于制动系统作动控制的泵控缸液压系统，其包括：电机1、双向液压泵2、吸油滤3、压力油箱4、液控单向阀一5、液控单向阀二6、溢流阀一7、溢流阀二8、脚制动作动缸9；
压力油箱4与吸油滤3进口相连，吸油滤3出口与双向液压泵2连接，为双向液压泵2供油；双向液压泵2分别通过脚制动油路I和脚制动油路II连接脚制动作动缸9；电机1与双向液压泵2机械连接，电机1顺时针旋转时带动双向液压泵2顺时针旋转，向脚制动油路I供油；液控单向阀二6控制口P口与脚制动油路I连接，液控单向阀二6通油口B口与脚制动油路II连接，液控单向阀二6通油口A口连接压力油箱4，当脚制动油路I中压力大于液控单向阀二6控制口P口设定的先导压力时，液控单向阀二6被打开，在脚制动作动缸9回油腔回油过多时，液压油可通过液控单向阀二6流回压力油箱4；溢流阀二8进油口A口与脚制动油路I连接，溢流阀二8出油口B口与脚制动油路II连接，当脚制动油路I中压力大于设定溢流压力时，溢流阀二8开启，将脚制动油路I中的压力油通过溢流阀二8的出油口B口溢流到脚制动油路II中；脚制动作动缸9通油口A口与脚制动油路I连接，在脚制动油路I中液压油的压力下伸出，实现车辆制动作动；
电机1逆时针旋转时带动双向液压泵2逆时针旋转，向脚制动油路II供油，液控单向阀一5控制口P口与脚制动油路II连接，液控单向阀一5通油口B口与脚制动油路I连接，液控单向阀一5通油口A口连接压力油箱4，当脚制动油路II中压力大于液控单向阀一5控制口P口设定的先导压力时，打开液控单向阀一5，在脚制动作动缸9回油腔回油过多时，液压油通过液控单向阀一5流回压力油箱4；溢流阀一7进油口A口与脚制动油路II连接，溢流阀一7出油口B口与脚制动油路I连接，当脚制动油路II中压力大于设定溢流压力时，溢流阀一7开启，将脚制动油路II中的压力油通过溢流阀一7出油口B口溢流到脚制动油路I中；脚制动作动缸9通油口B口与脚制动油路II连接，在脚制动油路II中液压油的压力控制下收回，实现车辆制动释放。
还包括：两位两通液控阀15、行车冗余制动控制电磁阀16、行车冗余制动蓄能器17、压力传感器18和行车冗余制动蓄能器补油电磁阀19；行车冗余制动蓄能器补油电磁阀19进油口B口与脚制动油路II连接，行车冗余制动蓄能器补油电磁阀19出油口A口与行车冗余制动蓄能器17相连，压力传感器18与行车冗余制动蓄能器17相连，当压力传感器18监测的行车冗余制动蓄能器17中的压力低于设定阈值下限时开启，给行车冗余制动蓄能器17补油；两位两通液控阀15控制口P口、出油口B口与脚制动油路I连接，当脚制动油路I中压力大于设定压力时，将两位两通液控阀15关闭；行车冗余制动控制电磁阀16进油口A口与行车冗余制动蓄能器17相连，在驾驶员踩踏制动踏板时，行车冗余制动控制电磁阀16打开，两位两通液控阀15进油口A口与行车冗余制动控制电磁阀16出油口B口相连，在脚制动油路I无压力时，两位两通液控阀15开启，液压油从脚制动作动缸9通油口A口进入制动缸，实现车辆冗余制动作动。
还包括：设置在脚制动作动缸9上的位移传感器10和力传感器11，位移传感器10监测脚制动作动缸9的作动位移，力传感器11监测脚制动作动缸9的作动力，作动位移和作动力反馈给控制系统用于制动力控制。
还包括：手制动作动缸12、压力开关13和两位三通电磁阀14；两位三通电磁阀14进油口P口与脚制动油路I相连，卸油口T口与压力油箱4相连，出油口A口与手制动作动缸12相连，当驾驶员操纵手制动开关时，两位三通电磁阀14换向，进油口P口与出油口A口相通，脚制动油路I中的液压油经两位三通电磁阀14推动手制动作动缸12伸出，实现手制动；压力开关13与两位三通电磁阀14出油口A口相连，当手制动作动缸12中压力大于设定阈值时，压力开关13输出手制动响应信号。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的用于制动系统作动控制的泵控缸液压系统，采用泵控缸的方式实现了制动系统作动力控制，并综合考虑了冗余制动功能和手制动功能，系统方案简单、功耗低，可广泛的用于各种车辆线控制动系统作动控制中，填补国内空白。
附图说明
图1为本发明用于制动系统作动控制的泵控缸液压系统原理图。
图中，1.电机；2.双向液压泵；3.吸油滤；4.压力油箱；5.液控单向阀一；6.液控单向阀二；7.溢流阀一；8.溢流阀二；9.脚制动作动缸；10.位移传感器；11.力传感器手；12.手制动作动缸；13.压力开关；14.两位三通电磁阀；15.两位两通液控阀；16.行车冗余制动控制电磁阀；17.行车冗余制动蓄能器；18.压力传感器；19.行车冗余制动蓄能器补油电磁阀。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
参照图1所示，本发明用于制动系统作动控制的泵控缸液压系统包括：电机1、双向液压泵2、吸油滤3、压力油箱4、液控单向阀一5、液控单向阀二6、溢流阀一7、溢流阀二8、脚制动作动缸9、位移传感器10、力传感器11、手制动作动缸12、压力开关13、两位三通电磁阀14、两位两通液控阀15、行车冗余制动控制电磁阀16、行车冗余制动蓄能器17、压力传感器18和行车冗余制动蓄能器补油电磁阀19。
压力油箱4与吸油滤3进口相连，吸油滤3出口与双向液压泵2连接，为双向液压泵2供油；双向液压泵2分别通过脚制动油路I和脚制动油路II连接脚制动作动缸9；电机1与双向液压泵2机械连接，电机1顺时针旋转时带动双向液压泵2顺时针旋转，向脚制动油路I供油；液控单向阀二6控制口P口与脚制动油路I连接，液控单向阀二6通油口B口与脚制动油路II连接，液控单向阀二6通油口A口连接压力油箱4，当脚制动油路I中压力大于液控单向阀二6控制口P口设定的先导压力时，液控单向阀二6被打开，在脚制动作动缸9回油腔回油过多时，液压油可通过液控单向阀二6流回压力油箱4；溢流阀二8进油口A口与脚制动油路I连接，溢流阀二8出油口B口与脚制动油路II连接，当脚制动油路I中压力大于设定溢流压力时，溢流阀二8开启，将脚制动油路I中的压力油通过溢流阀二8出油口B口溢流到脚制动油路II中；脚制动作动缸9通油口A口与脚制动油路I连接，在脚制动油路I中液压油的压力下伸出，实现车辆制动作动；同时位移传感器10监测脚制动作动缸9的作动位移，力传感器11监测脚制动作动缸9的作动力，并反馈给控制系统用于制动力控制；两位两通液控阀15控制口P口、出油口B口与脚制动油路I连接，当脚制动油路I中压力大于设定压力时，将两位两通液控阀15关闭。
电机1逆时针旋转时带动双向液压泵2逆时针旋转，向脚制动油路II供油，液控单向阀一5控制口P口与脚制动油路II连接，液控单向阀一5通油口B口与脚制动油路I连接，液控单向阀一5通油口A口连接压力油箱4，当脚制动油路II中压力大于液控单向阀一5控制口P口设定的先导压力时，打开液控单向阀一5，在脚制动作动缸9回油腔回油过多时，液压油通过液控单向阀一5流回压力油箱4；溢流阀一7进油口A口与脚制动油路II连接，溢流阀一7出油口B口与脚制动油路I连接，当脚制动油路II中压力大于设定溢流压力时，溢流阀一7开启，将脚制动油路II中的压力油通过溢流阀一7出油口B口溢流到脚制动油路I中；脚制动作动缸9通油口B口与脚制动油路II连接，在脚制动油路II中液压油的压力控制下收回，实现车辆制动释放。
行车冗余制动蓄能器补油电磁阀19进油口B口与脚制动油路II连接，行车冗余制动蓄能器补油电磁阀19出油口A口与行车冗余制动蓄能器17相连，压力传感器18与行车冗余制动蓄能器17相连，当压力传感器18监测的行车冗余制动蓄能器17中的压力低于设定阈值下限时开启，给行车冗余制动蓄能器17补油。
行车冗余制动控制电磁阀16进油口A口与行车冗余制动蓄能器17相连，在驾驶员踩踏制动踏板时，行车冗余制动控制电磁阀16打开，两位两通液控阀15进油口A口与行车冗余制动控制电磁阀16出油口B口相连，在脚制动油路I无压力时，两位两通液控阀15开启，液压油从脚制动作动缸9通油口A口进入制动缸，实现车辆冗余制动作动。
两位三通电磁阀14进油口P口与脚制动油路I相连，卸油口T口与压力油箱4相连，出油口A口与手制动作动缸12相连，当驾驶员操纵手制动开关时，两位三通电磁阀14换向，进油口P口与出油口A口相通，脚制动油路I中的液压油经两位三通电磁阀14推动手制动作动缸12伸出，实现手制动；压力开关13与两位三通电磁阀14出油口A口相连，当手制动作动缸12中压力大于设定阈值时，压力开关13输出手制动响应信号。
本发明通过电控系统对电机1旋向的控制，带动双向液压泵2顺时针旋转与逆时针旋转，实现液压油的不同流动方向，进而实现脚制动作动缸9的双向供油控制，驱动脚制动作动缸9的伸出与收回；通过电控系统对电机1转速的控制，实现对双向液压泵2出口压力的控制，进而实现脚制动作动缸9制动力的控制；通过对两位两通液控阀15的控制，实现行车冗余制动蓄能器17对脚制动作动缸9的供油，实现液压冗余制动；通过对两位三通电磁阀14的控制，实现手制动作动缸12供油控制，实现手制动功能。
基于上述结构，本实施例泵控缸液压系统的功能实现方式如下：
(a)正常脚制动功能实现
此功能指通过脚制动油路I中的高压油推动脚制动作动缸9伸出，实现车辆制动作动。
驾驶员踏下制动踏板，控制器输出控制指令，驱动电机1顺时针旋转，带动双向液压泵2顺时针旋转，高压油进入脚制动油路I，推动脚制动作动缸9伸出，实现车辆制动作动，同时位移传感器10监测脚制动作动缸9的作动位移，力传感器11监测脚制动作动缸9的作动力，并反馈给控制系统用于制动力控制；同时脚制动油路I中的高压油进入两位两通液控阀15的P口，推动阀芯换向，关闭行车冗余制动油路。
(b)脚制动释放功能实现
此功能指通过脚制动油路II中的高压油推动脚制动作动缸9收回，实现车辆制动解除。
驾驶员释放制动踏板，控制器输出控制指令，驱动电机1逆时针旋转，带动双向液压泵2逆时针旋转，高压油进入脚制动油路II，推动脚制动作动缸9收回，实现车辆制动解除。
(c)冗余脚制动功能实现
此功能指正常脚制动功能异常，脚制动油路I中没有高压油，无法推动脚制动作动缸9伸出，实现车辆制动作动。
驾驶员踏下制动踏板，控制器输出控制指令，打开行车冗余制动控制电磁阀16，行车冗余制动蓄能器17中的高压油通过冗余制动控制电磁阀16、两位两通液控阀15进入脚制动油路I中，推动脚制动作动缸9伸出，实现车辆制动作动。
(d)手制动功能实现
此功能指通过操纵手制动开关，脚制动油路I中的高压油进入手制动油路，推动手制动作动缸12伸出，实现车辆停车制动。
驾驶员操纵手制动开关，控制器输出控制指令，驱动电机1顺时针旋转，带动双向液压泵2顺时针旋转，高压油进入脚制动油路I，推动脚制动作动缸9伸出，实现车辆制动作动；同时，控制器输出控制指令，驱动两位三通电磁阀14换向，脚制动油路I中的高压油通过两位三通电磁阀14进入手制动油路，推动手制动作动缸12伸出，实现手制动；
(e)手制动解除功能实现
驾驶员释放手制动开关，控制器输出控制指令，驱动两位三通电磁阀14换向，手制动油路中的高压油通过两位三通电磁阀14流回压力油箱4，手制动解除。
(f)行车冗余制动蓄能器充油功能实现
此功能指行车冗余制动蓄能器17中压力低于阈值下限时，对其进行充油操作，使蓄能器中压力高于阈值上限，保证行车冗余制动功能正常。
当压力传感器18监测到行车冗余制动蓄能器17中压力低于阈值下限时，控制器输出控制指令，驱动电机1逆时针旋转，带动双向液压泵2逆时针旋转，高压油进入脚制动油路II；同时控制器输出控制指令，驱动行车冗余制动蓄能器补油电磁阀19打开，给蓄能器进行充油；当压力传感器18监测到行车冗余制动蓄能器17中压力高于阈值上限时，控制器输出控制指令将行车冗余制动蓄能器补油电磁阀19关闭和驱动电机1停转。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于制动系统作动控制的泵控缸液压系统，其特征在于，包括：电机(1)、双向液压泵(2)、吸油滤(3)、压力油箱(4)、液控单向阀一(5)、液控单向阀二(6)、溢流阀一(7)、溢流阀二(8)、脚制动作动缸(9)；
压力油箱(4)与吸油滤(3)进口相连，吸油滤(3)出口与双向液压泵(2)连接，为双向液压泵(2)供油；双向液压泵(2)分别通过脚制动油路I和脚制动油路II连接脚制动作动缸(9)；电机(1)与双向液压泵(2)机械连接，电机(1)顺时针旋转时带动双向液压泵(2)顺时针旋转，向脚制动油路I供油；液控单向阀二(6)控制口P口与脚制动油路I连接，液控单向阀二(6)通油口B口与脚制动油路II连接，液控单向阀二(6)通油口A口连接压力油箱(4)，当脚制动油路I中压力大于液控单向阀二(6)控制口P口设定的先导压力时，液控单向阀二(6)被打开，在脚制动作动缸(9)回油腔回油过多时，液压油可通过液控单向阀二(6)流回压力油箱(4)；溢流阀二(8)进油口A口与脚制动油路I连接，溢流阀二(8)出油口B口与脚制动油路II连接，当脚制动油路I中压力大于设定溢流压力时，溢流阀二(8)开启，将脚制动油路I中的压力油通过溢流阀二(8)的出油口B口溢流到脚制动油路II中；脚制动作动缸(9)通油口A口与脚制动油路I连接，在脚制动油路I中液压油的压力下伸出，实现车辆制动作动；
电机(1)逆时针旋转时带动双向液压泵(2)逆时针旋转，向脚制动油路II供油，液控单向阀一(5)控制口P口与脚制动油路II连接，液控单向阀一(5)通油口B口与脚制动油路I连接，液控单向阀一(5)通油口A口连接压力油箱(4)，当脚制动油路II中压力大于液控单向阀一(5)控制口P口设定的先导压力时，打开液控单向阀一(5)，在脚制动作动缸(9)回油腔回油过多时，液压油通过液控单向阀一(5)流回压力油箱(4)；溢流阀一(7)进油口A口与脚制动油路II连接，溢流阀一(7)出油口B口与脚制动油路I连接，当脚制动油路II中压力大于设定溢流压力时，溢流阀一(7)开启，将脚制动油路II中的压力油通过溢流阀一(7)出油口B口溢流到脚制动油路I中；脚制动作动缸(9)通油口B口与脚制动油路II连接，在脚制动油路II中液压油的压力控制下收回，实现车辆制动释放。
2.如权利要求1所述的用于制动系统作动控制的泵控缸液压系统，其特征在于，还包括：两位两通液控阀(15)、行车冗余制动控制电磁阀(16)、行车冗余制动蓄能器(17)、压力传感器(18)和行车冗余制动蓄能器补油电磁阀(19)；行车冗余制动蓄能器补油电磁阀(19)进油口B口与脚制动油路II连接，行车冗余制动蓄能器补油电磁阀(19)出油口A口与行车冗余制动蓄能器(17)相连，压力传感器(18)与行车冗余制动蓄能器(17)相连，当压力传感器(18)监测的行车冗余制动蓄能器(17)中的压力低于设定阈值下限时开启，给行车冗余制动蓄能器(17)补油；两位两通液控阀(15)控制口P口、出油口B口与脚制动油路I连接，当脚制动油路I中压力大于设定压力时，将两位两通液控阀(15)关闭；行车冗余制动控制电磁阀(16)进油口A口与行车冗余制动蓄能器(17)相连，在驾驶员踩踏制动踏板时，行车冗余制动控制电磁阀(16)打开，两位两通液控阀(15)进油口A口与行车冗余制动控制电磁阀(16)出油口B口相连，在脚制动油路I无压力时，两位两通液控阀(15)开启，液压油从脚制动作动缸(9)通油口A口进入制动缸，实现车辆冗余制动作动。
3.如权利要求2所述的用于制动系统作动控制的泵控缸液压系统，其特征在于，还包括：设置在脚制动作动缸(9)上的位移传感器(10)和力传感器(11)，位移传感器(10)监测脚制动作动缸(9)的作动位移，力传感器(11)监测脚制动作动缸(9)的作动力，作动位移和作动力反馈给控制系统用于制动力控制。
4.如权利要求3所述的用于制动系统作动控制的泵控缸液压系统，其特征在于，还包括：手制动作动缸(12)、压力开关(13)和两位三通电磁阀(14)；两位三通电磁阀(14)进油口P口与脚制动油路I相连，卸油口T口与压力油箱(4)相连，出油口A口与手制动作动缸(12)相连，当驾驶员操纵手制动开关时，两位三通电磁阀(14)换向，进油口P口与出油口A口相通，脚制动油路I中的液压油经两位三通电磁阀(14)推动手制动作动缸(12)伸出，实现手制动；压力开关(13)与两位三通电磁阀(14)出油口A口相连，当手制动作动缸(12)中压力大于设定阈值时，压力开关(13)输出手制动响应信号。
5.如权利要求4所述的用于制动系统作动控制的泵控缸液压系统，其特征在于，正常脚制动时，驾驶员踏下制动踏板，控制器输出控制指令，驱动电机(1)顺时针旋转，带动双向液压泵(2)顺时针旋转，高压油进入脚制动油路I，推动脚制动作动缸(9)伸出，实现车辆制动作动，同时位移传感器(10)监测脚制动作动缸(9)的作动位移，力传感器(11)监测脚制动作动缸(9)的作动力，并反馈给控制系统用于制动力控制；同时脚制动油路I中的高压油进入两位两通液控阀(15)的控制口P口，推动阀芯换向，关闭行车冗余制动油路。
6.如权利要求5所述的用于制动系统作动控制的泵控缸液压系统，其特征在于，脚制动释放时，驾驶员释放制动踏板，控制器输出控制指令，驱动电机(1)逆时针旋转，带动双向液压泵(2)逆时针旋转，高压油进入脚制动油路II，推动脚制动作动缸(9)收回，实现车辆制动解除。
7.如权利要求6所述的用于制动系统作动控制的泵控缸液压系统，其特征在于，冗余脚制动时，驾驶员踏下制动踏板，控制器输出控制指令，打开行车冗余制动控制电磁阀(16)，行车冗余制动蓄能器(17)中的高压油通过冗余制动控制电磁阀(16)、两位两通液控阀(15)进入脚制动油路I中，推动脚制动作动缸(9)伸出，实现车辆制动作动。
8.如权利要求7所述的用于制动系统作动控制的泵控缸液压系统，其特征在于，手制动时，驾驶员操纵手制动开关，控制器输出控制指令，驱动电机(1)顺时针旋转，带动双向液压泵(2)顺时针旋转，高压油进入脚制动油路I，推动脚制动作动缸(9)伸出，实现车辆制动作动；同时，控制器输出控制指令，驱动两位三通电磁阀(14)换向，脚制动油路I中的高压油通过两位三通电磁阀(14)进入手制动油路，推动手制动作动缸(12)伸出，实现手制动。
9.如权利要求8所述的用于制动系统作动控制的泵控缸液压系统，其特征在于，手制动解除时，驾驶员释放手制动开关，控制器输出控制指令，驱动两位三通电磁阀(14)换向，手制动油路中的高压油通过两位三通电磁阀(14)流回压力油箱(4)，手制动解除。
10.如权利要求9所述的用于制动系统作动控制的泵控缸液压系统，其特征在于，行车冗余制动蓄能器充油时，当压力传感器(18)监测到行车冗余制动蓄能器(17)中压力低于阈值下限时，控制器输出控制指令，驱动电机(1)逆时针旋转，带动双向液压泵(2)逆时针旋转，高压油进入脚制动油路II；同时控制器输出控制指令，驱动行车冗余制动蓄能器补油电磁阀(19)打开，给蓄能器进行充油；当压力传感器(18)监测到行车冗余制动蓄能器(17)中压力高于阈值上限时，控制器输出控制指令将行车冗余制动蓄能器补油电磁阀(19)关闭和驱动电机(1)停转。
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