CN112406834B - 电液制动系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于车辆控制装置，特别涉及一种电液制动系统以及控制方法；其包括电机建压单元和踏板主缸以及对两者进行隔离的主缸隔离阀，本发明设计了一种电机建压单元与踏板主缸之间可以隔离并分别或配合对制动单元进行制动的电液控制系统。

Description

电液制动系统及控制方法

技术领域

本发明属于车辆控制装置，特别涉及一种电液制动系统以及控制方法。

背景技术

随着纯电动汽车的普及，依赖燃油发动机进气歧管负压驱动的真空助力器已无法单独胜任对制动系统的助力功能。为确保整车所需的制动力，额外增加的电子真空泵在解决问题的同时，对整车布置空间和成本负担也提出了严重挑战。

特别是随着L2级别无人驾驶技术趋于成熟的当下，为提升车辆行驶安全性，作为汽车底盘重要组成部分的制动系统，全球范围内的用户都在谋求车辆应具备自动紧急制动功能。

于是依靠电机作为动力源，在接受外部危险识别信号后，无需驾驶者介入，能自动进行紧急制动的电动助力装置逐渐走向市场。作为这种电动助力装置例如有专利文献1所公开的方案，由电机带动梯形丝杠推动主缸活塞移动以建立整车制动所需的制动液压。

专利文献1：CN 201580053429.X; CN 201680039675.4

上述专利文献公开的电制动助力装置通常与电子稳定系统（ESC）配套使用，当电助力装置失效时ESC代为执行常规制动功能。考虑到ESC仅能够用于突发性的紧急制动而不能用于常规制动，同时，ESC与电制动助力装置配套使用造成的整车布置空间紧张和成本负担大的问题仍然没有根本性解决。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明设计了一种电机建压单元与踏板主缸之间可以隔离并分别或配合对制动单元进行制动的电液控制系统，无需利用车辆的ESC来执行常规制动功能，提高了电液制动系统的稳定性和可靠性。

本发明的技术方案如下：

电液制动系统，其包括制动单元，其包括多个与车轮对应的制动轮缸，所述制动轮缸分别为第一制动轮缸、第二制动轮缸、第三制动轮缸和第四制动轮缸；

踏板主缸，其受驾驶者操作并建立制动压力，所述踏板主缸为双腔踏板主缸；踏板主缸上设有与主缸后腔连通的第一出液口以及与主缸前腔连通的第二出液口；

电机建压单元，其通过电机驱动活塞缸产生制动所需的制动压力；所述活塞缸为双向活塞缸，活塞缸具有正向出液口和反向出液口；

还包括踏板制动模拟单元，其跟踏板主缸连接并用于模拟人为制动时的阻尼感给用户脚部反馈；

以及封闭储液罐，其用于为前述各个液压部件提供压力液体；

其特征在于：所述踏板主缸的第一出液口通过第一连接管路与第一制动轮缸和第二制动轮缸连接，所述踏板主缸的第二出液口通过第二连接管路与第三制动轮缸和第四制动轮缸连接，第一连接管路上设有第一主缸隔离阀，第二连接管路上设有第二主缸隔离阀；所述电机建压单元的正向出液口连接有第三连接管路，第三连接管路分别与第一主缸隔离阀和第二主缸隔离阀之后的第一连接管路和第二连接管路连通，所述电机建压单元的反向出液口通过第四连接管路分别与第一主缸隔离阀和第二主缸隔离阀之后的第一连接管路和第二连接管路连通。

进一步的说，所述的第三连接管路与第一连接管路之间设有第一常闭阀，第三连接管路与第二连接管路之间设有第二常闭阀，所述第三连接管路与第四连接管路之间设有第三常闭阀，第四连接管路与第一连接管路和第二连接管路之间设有单向阀。

进一步的说，所述的第四连接管路与第一连接管路之间设有第一常闭阀，第四连接管路与第二连接管路之间设有第二常闭阀，所述第四连接管路与第三连接管路之间设有第三常闭阀，所述第三连接管路与第一连接管路和第二连接管路之间设有单向阀。

进一步的说，还包括用于对踏板行程进行检测的踏板行程传感器，以及对电机建压单元的位置进行检测的电机位置传感器，踏板行程传感器与电机位置传感器形成一个闭环的控制。

进一步的说，所述的踏板制动模拟单元，其包括踏板制动模拟器，以及具有两个支路并且两端汇聚的模拟管路，模拟管路的两端分别与第二连接管路和踏板制动模拟器连接，所述的两个支路上分别设有单向阀和踏板模拟阀。

进一步的说，所述靠近主缸前腔出液口的第二连接管路上设有主缸压力传感器，所述位于制动单元前的第一连接管路或第二连接管路上设有轮缸压力传感器。

一种使用上述电液制动系统的控制方法，其特征在于:辅助制动和主动制动；所述辅助制动包括以下步骤：

S101：第一主缸隔离阀和第二主缸隔离阀得电工作，切断踏板主缸的第一连接管路以及第二连接管路与制动单元的连通；且踏板制动模拟单元的踏板模拟器阀得电工作；

S102：用户踩踏踏板主缸，电机建压单元根据踏板主缸产生的制动压力，电机建压单元通过第三连接管路和第四连接管路与制动单元连接；所述第三连接管路和第四连接管路上的第一常闭阀和第二常闭阀处于常闭状态，且连接第三连接管路和第四连接管路的第三常闭阀处于开或者闭的状态。

进一步的说，所述主动制动包括以下步骤：

S201：第一主缸隔离阀和第二主缸隔离阀处于常开的状态，第一常闭阀、第二常闭阀和第三常闭阀处于常闭状态，且踏板制动模拟单元的踏板模拟器阀处于常闭状态，电机建压单元无法正向建立制动压力；

S202：用户踩踏踏板主缸，踏板主缸输出制动压力并通过第一连接管路和第二连接管路传递到制动单元。

进一步的说，所述的辅助制动与主动制动混合工作，其包括以下步骤：

S301：电机建压单元正向建立制动压力，且第三常闭阀处于常闭状态且无法得电导通；若第一常闭阀处于常闭状态且无法得电导通，且第二常闭阀可以正常工作时，

S302：第二常闭阀得电导通，电机建压单元通过第二连接管路与对应的制动轮缸连通并产生制动力；

S303：第一连接管路的第一主缸隔离阀处于常开状态，踏板主缸通过第一连接管路与对应的制动轮缸连通并产生制动力：

反之：

若S301中的第三常闭阀处于常闭状态且无法得电导通，若第二常闭阀处于常闭状态且无法得电导通，且第一常闭阀可以正常工作时，则后续的控制流程做相应的改变。

附图说明

图1为本发明实施例1的系统构成图；

图2为本发明实施例2的系统构成图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参见图1所示，电液制动系统，其包括制动单元，其包括多个与车轮对应的制动轮缸，所述制动轮缸分别为第一制动轮缸28、第二制动轮缸26、第三制动轮缸24和第四制动轮缸22；

踏板主缸3，其受驾驶者操作并建立制动压力，具体为驾驶者踩踏制动踏板6，制动踏板6驱动踏板主缸内的活塞运动，所述踏板主缸3为双腔踏板主缸；踏板主缸3上设有与主缸后腔连通的第一出液口以及与主缸前腔连通的第二出液口；

电机建压单元2，其通过电机驱动活塞缸产生制动所需的制动压力；所述活塞缸为双向活塞缸，活塞缸具有正向出液口和反向出液口；具体为驱动电机旋转并通过滚珠丝杠将旋转运动转化成直线运动后推动活塞对制动系统进行建压；

还包括踏板制动模拟单元，其跟踏板主缸连接并用于模拟人为制动时的阻尼感给用户脚部反馈；

以及封闭储液罐，其用于为前述各个液压部件提供压力液体；

其特征在于：所述踏板主缸的第一出液口通过第一连接管路与第一制动轮缸28和第二制动轮缸26连接，所述踏板主缸的第二出液口通过第二连接管路与第三制动轮缸24和第四制动轮缸22连接，第一连接管路上设有第一主缸隔离阀15，第二连接管路上设有第二主缸隔离阀10；所述电机建压单元2的正向出液口连接有第三连接管路，第三连接管路分别与第一主缸隔离阀15和第二主缸隔离阀10之后的第一连接管路和第二连接管路连通，所述电机建压单元2的反向出液口通过第四连接管路分别与第一主缸隔离阀和第二主缸隔离阀之后的第一连接管路和第二连接管路连通。

本发明具有两个制动压力的提供单元，分别是踏板主缸和电机建压单元，通过第一主缸隔离阀和第二主缸隔离阀实现了踏板主缸输出的制动压力与电机建压单元输出的制动压力的隔离 ，电机建压单元根据踏板主缸的动作能够单独输出制动压力给制动单元实现制动，首先，本发明利用单独的电机建压单元来取代现有技术中的ESC来作为辅助制动单元存在的制动稳定性差的问题，其次，ESC作为突发性紧急制动单元，而车辆行驶中的制动过程是一个频率高的制动过程，ESC长时间工作肯定会对其性能和稳定性产生较大的影响，可能会出现失效的情况。

进一步的说，本实施例中所述的第三连接管路与第一连接管路之间设有第一常闭阀1，第三连接管路与第二连接管路之间设有第二常闭阀11，所述第三连接管路与第四连接管路之间设有第三常闭阀12，第四连接管路与第一连接管路和第二连接管路之间设有单向阀16和17；本实施例中主要利用电机建压单元正向建压，第三常闭阀12处于得电导通的状态，第一常闭阀14和第二常闭阀11处于常闭的状态，电机建压单元的正向出液口输出的制动力经过第三常闭阀到第四连接管路，然后经过两个单向阀16和17输送给制动单元。

实施例2

参见图2所示，电液制动系统，其包括制动单元，其包括多个与车轮对应的制动轮缸，所述制动轮缸分别为第一制动轮缸28、第二制动轮缸26、第三制动轮缸24和第四制动轮缸22；

踏板主缸3，其受驾驶者操作并建立制动压力，具体为驾驶者踩踏制动踏板6，制动踏板6驱动踏板主缸内的活塞运动，所述踏板主缸3为双腔踏板主缸；踏板主缸3上设有与主缸后腔连通的第一出液口以及与主缸前腔连通的第二出液口；

电机建压单元2，其通过电机驱动活塞缸产生制动所需的制动压力；所述活塞缸为双向活塞缸，活塞缸具有正向出液口和反向出液口；具体为驱动电机13旋转并通过滚珠丝杠将旋转运动转化成直线运动后推动活塞对制动系统进行建压；

还包括踏板制动模拟单元，其跟踏板主缸连接并用于模拟人为制动时的阻尼感给用户脚部反馈；

以及封闭储液罐，其用于为前述各个液压部件提供压力液体；

其特征在于：所述踏板主缸的第一出液口通过第一连接管路与第一制动轮缸28和第二制动轮缸26连接，所述踏板主缸的第二出液口通过第二连接管路与第三制动轮缸24和第四制动轮缸22连接，第一连接管路上设有第一主缸隔离阀15，第二连接管路上设有第二主缸隔离阀10；所述电机建压单元2的正向出液口连接有第三连接管路，第三连接管路分别与第一主缸隔离阀15和第二主缸隔离阀10之后的第一连接管路和第二连接管路连通，所述电机建压单元2的反向出液口通过第四连接管路分别与第一主缸隔离阀和第二主缸隔离阀之后的第一连接管路和第二连接管路连通。

进一步的说，参见图2，所述的第四连接管路与第一连接管路之间设有第一常闭阀14，第四连接管路与第二连接管路之间设有第二常闭阀11，所述第四连接管路与第三连接管路之间设有第三常闭阀12，所述第三连接管路与第一连接管路和第二连接管路之间设有单向阀16和17，由于本申请中的电机制动单元为一个双向可建压的组件，实施例1中为正向建压时各个连接管路和常闭阀的连接方式，实施例2中为反向建压时各个连接管路和常闭阀的连接方式，亦可实现电机建压单元的压力输送给制动单元。

进一步的说，还包括用于对踏板行程进行检测的踏板行程传感器5，以及对电机建压单元的位置进行检测的电机位置传感器，踏板行程传感器与电机位置传感器形成一个闭环的控制，本申请通过踏板行程传感器和电机位置传感器的配合来实现驾驶员驱动制动踏板与电机建压单元运动的同步性，同时还可以实现一个闭环的控制，能够对踏板主缸和电机建压单元之间进行校准。

进一步的说，所述的踏板制动模拟单元，其包括踏板制动模拟器8，以及具有两个支路并且两端汇聚的模拟管路，模拟管路的两端分别与第二连接管路和踏板制动模拟器连接，所述的两个支路上分别设有单向阀和踏板模拟阀9，所述踏板制动模拟单元连接在第二连接管路上，主要用于跟踏板主缸配合模拟驾驶员制动时的阻尼感，正常工作时，踏板模拟器阀处于得电导通的状态，从踏板主缸中流出的压力液体会流入到踏板制动模拟器中。

进一步的说，所述靠近主缸前腔出液口的第二连接管路上设有主缸压力传感器S-1，所述位于制动单元前的第一连接管路或第二连接管路上设有轮缸压力传感器S-2，主缸压力传感器用于对踏板主缸前腔出液口的压力液体的压力进行检测，轮缸压力传感器用于对制动单元端的压力液体的压力进行检测，实际使用过程中制动单元端的压力液体的压力可能与探班主缸前腔出液口的压力液体的压力存在误差，这就需要进行补偿来保证制动单元的制动力。

一种使用上述电液制动系统的控制方法，其特征在于:辅助制动和主动制动；所述辅助制动包括以下步骤：

S101：第一主缸隔离阀和第二主缸隔离阀得电工作，切断踏板主缸的第一连接管路以及第二连接管路与制动单元的连通；且踏板制动模拟单元的踏板模拟器阀得电工作；

S102：用户踩踏踏板主缸，电机建压单元根据踏板主缸产生的制动压力，电机建压单元通过第三连接管路和第四连接管路与制动单元连接；所述第三连接管路和第四连接管路上的第一常闭阀和第二常闭阀处于常闭状态，且连接第三连接管路和第四连接管路的第三常闭阀处于开或者闭的状态。

车辆正常行驶，电液制动系统采用辅助制动，电机建压单元正向建压时，第三常闭阀得电处于导通的状态，第一常闭阀和第二常闭阀处于常闭状态，电机建压单元正向出液口流出的制动液通过打开的第三常闭阀后通过单向阀16进入第一制动轮缸28和第二制动轮缸26，另一路制动液经过单向阀17进入第三制动轮缸和第四制动轮缸，实现电机建压单元正向建压在制动系统中建立制动力。

同时，第一主缸隔离阀和第二主缸隔离阀得电关闭，踏板制动模拟单元的踏板模拟器阀得电工作，驾驶者踩下踏板后，制动液从踏板主缸流入踏板制动模拟器，给用于模拟踏板踩下的脚感，获得制动信心。

车辆正常行驶，在极端工况下，电机建压单元需要反向建压，第一常闭阀、第二常闭阀和第三常闭阀都保持关闭，从电机建压单元反向出液口流出的制动液经过单向阀16、17后进入第一制动轮缸、第二制动轮缸、第三制动轮缸和第四制动轮缸形成制动力，完成电机建压单元反向建压在制动系统中建立制动力。

同时，踏板主缸与踏板制动模拟单元与前述的工作模拟相同。

当制动系统识别出现故障时，电机建压单元正向建压时，第一常闭阀、第二常闭阀和第三常闭阀都出现异常，则启用主动制动。

进一步的说，所述主动制动包括以下步骤：

S201：第一主缸隔离阀15和第二主缸隔离阀10处于常开的状态，第一常闭阀14、第二常闭阀11和第三常闭阀12处于常闭状态，且踏板制动模拟单元的踏板模拟器阀9处于常闭状态，电机建压单元无法正向建立制动压力；

S202：用户踩踏踏板主缸3，踏板主缸3输出制动压力并通过第一连接管路和第二连接管路传递到制动单元。

此工况下电机建压单元完全失效，无法对制动系统提供制动压力，则第一主缸隔离阀和第二主缸隔离阀处于打开的状态，踏板主缸输出的制动液会通过第一连接管路和第二连接管路流动到制动单元，为制动单元提供制动力。

当然还可能存在电机建压单元正向建压时，第三常闭阀出现异常，此时第一常闭阀或者第二常闭阀出现异常时，则辅助制动和主动制动混合工作，保证制动系统的制动效果。

进一步的说，所述的辅助制动与主动制动混合工作，其包括以下步骤：

S301：电机建压单元正向建立制动压力，且第三常闭阀处于常闭状态且无法得电导通；若第一常闭阀处于常闭状态且无法得电导通，且第二常闭阀可以正常工作时，

S302：第二常闭阀得电导通，电机建压单元通过第二连接管路与对应的制动轮缸连通并产生制动力；

S303：第一连接管路的第一主缸隔离阀处于常开状态，踏板主缸通过第一连接管路与对应的制动轮缸连通并产生制动力：

反之：

若S301中的第三常闭阀处于常闭状态且无法得电导通，若第二常闭阀处于常闭状态且无法得电导通，且第一常闭阀可以正常工作时，则后续的控制流程做相应的改变。

此状态下，第三常闭阀处于状态且无法得电通道，第一常闭阀和第二常闭阀的其中一个可能出现故障，则电机建压单元为可以正常工作的一路提供制动压力，故障路则打开对应的主缸隔离阀，使得踏板主缸与制动单元连通，通过踏板主缸的制动液来保障制动单元的工作。

每个制动轮缸的输入端均设有常开阀，输出端设有与储液罐连接的常闭阀，对应的附图中的标记：常开阀18、19、20、21，常闭阀29、27、25、23。

综上所述，本发明改变了传统电液制动系统中制动力与踏板力的耦合关系，驾驶者操控的踏板主缸不再直接对制动单元产生制动力，通过电机建压单元来实现智能的、无需人工干预的电液制动系统，且在电机建压单元出现故障时，踏板主缸又能及时的介入制动系统，保证了制动系统的稳定性和可靠性。

Claims (5)

1.电液制动系统，其包括制动单元，其包括多个与车轮对应的制动轮缸，所述制动轮缸分别为第一制动轮缸、第二制动轮缸、第三制动轮缸和第四制动轮缸；

踏板主缸，其受驾驶者操作并建立制动压力，所述踏板主缸为双腔踏板主缸；踏板主缸上设有与主缸后腔连通的第一出液口以及与主缸前腔连通的第二出液口；

电机建压单元，其通过电机驱动活塞缸产生制动所需的制动压力；所述活塞缸为双向活塞缸，活塞缸具有正向出液口和反向出液口；

还包括踏板制动模拟单元，其跟踏板主缸连接并用于模拟人为制动时的阻尼感给用户脚部反馈；

以及封闭储液罐，其用于为前述各个液压部件提供压力液体；

其特征在于：所述踏板主缸的第一出液口通过第一连接管路与第一制动轮缸和第二制动轮缸连接，所述踏板主缸的第二出液口通过第二连接管路与第三制动轮缸和第四制动轮缸连接，第一连接管路上设有第一主缸隔离阀，第二连接管路上设有第二主缸隔离阀；所述电机建压单元的正向出液口连接有第三连接管路，第三连接管路分别与第一主缸隔离阀和第二主缸隔离阀之后的第一连接管路和第二连接管路连通，所述电机建压单元的反向出液口通过第四连接管路分别与第一主缸隔离阀和第二主缸隔离阀之后的第一连接管路和第二连接管路连通，所述的第三连接管路或第四连接管与第一连接管路和第二连接管路连通，当第三连接管路与第一连接管路和第二连接管路连接时，第三连接管路与第一连接管路之间设有第一常闭阀，第三连接管路与第二连接管路之间设有第二常闭阀，当第四连接管路与第一连接管路和第二连接管路连接时，第四连接管路与第一连接管路之间设有第一常闭阀，第四连接管路与第二连接管路之间设有第二常闭阀，所述第三连接管路和第四连接管路之间设有第三常闭阀，且所述第三常闭阀的连接点位于第一常闭阀和第二常闭阀之前。

2.根据权利要求1所述的电液制动系统，其特征在于：还包括用于对踏板行程进行检测的踏板行程传感器，以及对电机建压单元的位置进行检测的电机位置传感器，踏板行程传感器与电机位置传感器形成一个闭环的控制。

3.根据权利要求1所述的电液制动系统，其特征在于：所述的踏板制动模拟单元，其包括踏板制动模拟器，以及具有两个支路并且两端汇聚的模拟管路，模拟管路的两端分别与第二连接管路和踏板制动模拟器连接，所述的两个支路上分别设有单向阀和踏板模拟阀。

4.根据权利要求1所述的电液制动系统，其特征在于：靠近主缸前腔的所述第二出液口的第二连接管路上设有主缸压力传感器，所述位于制动单元前的第一连接管路或第二连接管路上设有轮缸压力传感器。

5.一种使用如权利要求1-4任意一项所述的电液制动系统的控制方法，其特征在于:辅助制动和主动制动；所述辅助制动包括以下步骤：

S101：第一主缸隔离阀和第二主缸隔离阀得电工作，切断踏板主缸的第一连接管路以及第二连接管路与制动单元的连通；且踏板制动模拟单元的踏板模拟器阀得电工作；

S102：用户踩踏踏板主缸，电机建压单元根据踏板主缸产生的制动压力，电机建压单元通过第三连接管路和第四连接管路与制动单元连接；所述第三连接管路和第四连接管路上的第一常闭阀和第二常闭阀处于常闭状态，且连接第三连接管路和第四连接管路的第三常闭阀处于开或者闭的状态；

所述主动制动包括以下步骤：

S201：第一主缸隔离阀和第二主缸隔离阀处于常开的状态，第一常闭阀、第二常闭阀和第三常闭阀处于常闭状态，且踏板制动模拟单元的踏板模拟器阀处于常闭状态，电机建压单元无法正向建立制动压力；

S202：用户踩踏踏板主缸，踏板主缸输出制动压力并通过第一连接管路和第二连接管路传递到制动单元；

所述的辅助制动与主动制动混合工作，其包括以下步骤：

S301：电机建压单元正向建立制动压力，且第三常闭阀处于常闭状态且无法得电导通；若第一常闭阀处于常闭状态且无法得电导通，且第二常闭阀可以正常工作时，

S302：第二常闭阀得电导通，电机建压单元通过第二连接管路与对应的制动轮缸连通并产生制动力；

S303：第一连接管路的第一主缸隔离阀处于常开状态，踏板主缸通过第一连接管路与对应的制动轮缸连通并产生制动力：

反之：

若S301中的第三常闭阀处于常闭状态且无法得电导通，若第二常闭阀处于常闭状态且无法得电导通，且第一常闭阀可以正常工作时，则后续的控制流程做相应的改变。

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