CN112776785A - 具有制动踏板行程模拟和失效人力制动功能的分布式制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有踏板行程模拟和失效人力备份制动功能的分布式制动系统，主要包括制动踏板、踏板行程传感器、主缸、常闭阀、常开阀、液压缸、储液罐、主缸压力传感器、电源、制动控制器、梭阀、轮缸及伺服电动缸；本发明通过常闭阀与常开阀实现液压缸与主缸的油路通断，从而实现踏板行程模拟，利用液压缸自身的阻尼大且具有迟滞性的特点，获得较好的踏板感；通过梭阀结构，确保若制动系统因任何故障导致其助力制动功能完全丧失，也可以实施人力备份制动，从而实现助力制动、主动制动及失效人力备份制动模式三种工作模式。本发明具有结构紧凑、控制灵活、制动响应快、制动压力控制精度高、失效防护能力可靠、制造成本低等优点。

Description

具有制动踏板行程模拟和失效人力制动功能的分布式制动 系统

技术领域

本发明涉及汽车制动技术领域，尤其是涉及一种具有制动踏板行程模拟和失效人力备份制动功能的分布式制动系统。

背景技术

随着汽车电子的不断发展，高级驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶系统(ADS)等智能汽车系统对汽车的制动提出了更高的制动要求，采用真空助力的常规制动系统已经不能适应现代电动汽车和智能汽车的需要。由于电动汽车上没有发动机提供真空源，此类汽车采用真空助力时需要另设真空泵和真空罐，其带来的缺点是工作噪声大、制动压力响应慢、结构不紧凑。传统真空助力制动系统的另一个缺点是难以满足高级驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶系统(ADS)等智能汽车系统所要求的自主制动(所谓“自主制动”，是指在未踩下制动踏板的情况下对部分或全部车轮所施加的制动)。由于真空助力制动系统制动踏板与制动器之间不解耦或非线控，无法做到在不影响制动踏板感觉的前提下最大程度地回收制动能量。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，而真空助力制动系统也不能满足该要求。

近年来，相继出现了类似于博世iBooster的电液伺服制动系统，但是它们需要与ESC之HCU配合才可以实现助力制动、自主制动以及支持制动能量回收的线控制动，不能独立工作，增加了系统的复杂性。而且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。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。

这些新型电液制动装置普遍利用纯弹簧结构、弹簧加缓冲橡胶块组成的结构实现踏板行程模拟，但弹簧的弹力较大且阻尼太小，导致驾驶员在踏板回程时弹簧力使踏板回位太快，形成踏板顶脚感较重，很难实现比真空助力器制动系统更好的踏板感。少数电液伺服装置尝试采用液压缸模拟踏板行程，其装置往往通过多个电磁阀、复杂的内外部管路实现，其结构复杂、成本高，且电磁阀寿命相对较短，很难满足车辆的制动要求，增加的液压管路同时也增加了制动安全风险因素。

发明内容

为了解决上述现有技术的问题，本发明的目的是提出一种具有踏板行程模拟和失效人力备份制动功能的分布式制动系统，实现使电液伺服制动系统具备优异的踏板感，解决结构紧凑、制动响应慢、失效防护能力不可靠等问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有踏板行程模拟和失效人力制动功能的分布式制动系统，包括制动踏板、踏板行程传感器、主缸、储液罐、电源、制动控制器和多个车轮制动执行机构，所述制动踏板与所述主缸通过推杆连接，所述踏板行程传感器用于检测踏板行程；所述储液罐与所述主缸连接，用于向所述主缸提供液压油；每个所述车轮制动执行机构均通过制动管路与所述主缸连接；每个所述车轮制动执行机构均包括一伺服电动缸、与所述伺服电动缸通过管路连接的一轮缸；在每个所述车辆制动执行机构中，于所述伺服电动缸与所述轮缸连接的管路上还设有一梭阀，所述梭阀包括两个进油口和一个出油口，所述出油口与所述轮缸通过管路连通，所述梭阀的其中一个进油口与所述伺服电动缸的排液孔通过管路连通，另一个进油口通过制动管路与所述主缸连通；

所述主缸的一出油口与所述梭阀连通的制动管路上连接有一常开阀，同时并联一踏板感反馈支路，所述踏板感反馈支路上串联有常闭阀和液压缸；

所述分布式制动系统还包括主缸压力传感器，所述主缸压力传感器设置在所述主缸与所述车辆制动执行机构连接的管路上，用于检测所述主缸的液压；所述主缸压力传感器及所述踏板行程传感器分别与所述制动控制器通过信号线连接；所述制动控制器连接电源，并分别与所述多个车轮制动执行机构电连接。

其中，所述推杆的输入端通过支承销与制动踏板连接，输出端与主缸连接。当所述的常开阀关闭、常闭阀开启，此时主缸与液压缸的油路联通，此时踩下制动踏板，踏板力通过推杆、主缸、常闭阀作用于液压缸，液压缸的反作用可反馈踏板感，由于液压缸自身内部液压阻尼大及迟滞性，可实现优异的踏板感反馈。

所述梭阀相当于两个单向阀组合的阀，其有2个进油口对应的压力分别为P1、P2，一个出油口H，当P1＞P2时，P1对应的进油口与出油口H油路相连通，P2对应的进油口与出油口H的油路不通；反之，P2对应的进油口与出油口H油路相连通，P1对应的进油口与出油口H的油路不通。与制动器一一对应的车轮制动执行机构，每一个都串联一个梭工况阀接口，常规下主缸与梭阀、制动轮缸油路相通；所述制动执行机构每一个都串联一个伺服电动缸，常规工况下伺服电动缸与制动轮缸的油路不通。

所述踏板行程传感器的输入端与制动踏板连接，输出端通过信号线与制动控制器连接，用于测量制动踏板的行程；

所述主缸压力传感器的输入端与主缸连接，输出端通过信号线与制动控制器连接，用于测量主缸的压力。

制动控制器还与车辆上的其它电控系统电连接，用于接收来自其它电控系统的制动请求。

进一步地，所述车轮制动执行机构的数量为四个，四个车轮制动执行机构分别为左前伺服电动缸、左前轮缸、左后伺服电动缸、左后轮缸、右前伺服电动缸、右前轮缸、右后伺服电动缸和右后轮缸，所述左前伺服电动缸、左前轮缸之间连接有左前梭阀，所述左后伺服电动缸、左后轮缸之间连接有左后梭阀，所述右前伺服电动缸、右前轮缸之间连接有右前梭阀，所述右后伺服电动缸、右后轮缸之间连接有右后梭阀。

更进一步地，所述左前梭阀和右后梭阀的进油口通过管路并联后连接至第一制动管路；所述右前梭阀和所述左后梭阀通过管路并联后连接至第二制动管路；

或者所述左前梭阀和右前梭阀的进油口通过管路并联后连接至第一制动管路；所述左后梭阀和所述右后梭阀的进油口通过管路并联后连接至第二制动管路；

所述主缸设有两个主缸出油口，分别连接所述第一制动管路与所述第二制动管路。

进一步地，所述常开阀设置在所述第一制动管路和所述第二制动管路的其中一个上；所述主缸压力传感器设置在所述第一制动管路和所述第二制动管路的另外一个上。

其中，作为一种优选的技术方案，所述伺服电动缸包括壳体、电机、联轴器、传动机构、活塞、电动缸缸体、皮碗、回位弹性件和电动缸储液罐；

其中所述电动缸缸缸体和所述电机分别固定在所述壳体的两端，所述传动机构设置在所述壳体内，所述活塞沿轴向活动设置在所述电动缸缸体内；所述传动机构的输入端与所述电机的输出轴通过联轴器连接，所述传动机构的输出端与所述活塞连接，用于推动所述活塞沿轴向运动；所述皮碗固定在所述活塞的外周并与所述电动缸缸体的缸壁密封接触；所述电动缸缸体的缸壁沿径向分别开有电动缸补偿孔、电动缸供液孔和电动缸排液孔，电动缸储液罐固定在所述电动缸缸体上，所述电动缸补偿孔和所述电动缸供液孔同时与所述电动缸储液罐连通；

所述回位弹性件设置在所述活塞与所述电动缸缸体的内壁之间，在所述回位弹性件的预压力作用下，所述活塞外周的皮碗位于所述电动缸补偿孔和所述电动缸供液孔之间，所述回位弹性件所在的电动缸工作腔为第一工作腔，所述活塞远离所述回位弹性件的另一侧的电动缸工作腔为第二工作腔；所述电动缸排液孔与所述第一工作腔连通。

进一步地，所述传动机构为滚珠丝杠副，所述滚珠丝杠副由滚丝螺母、钢球和丝杠组成，所述滚丝螺母通过轴承转动支承在所述壳体内，且所述滚丝螺母的一端通过所述联轴器与所述电机的输出轴联接，所述丝杠远离所述电机的一端延伸入所述电动缸缸体内与所述活塞固定连接。

更进一步地，所述丝杠的表面沿轴向开设有导向槽，所述壳体上固定有与所述导向槽滑动配合的导向限位件；在所述回位弹性件的预压力作用下，所述导向槽靠近所述活塞的一端与所述导向限位件压靠。

在一个具体实施例中，所述回位弹性件优选为回位弹簧。

更进一步地，所述壳体的内部为圆柱形中空结构，包括内径依次增大的第一圆柱面、第二圆柱面和第三圆柱面；所述第一圆柱面与第二圆柱面之间的内壁沿径向向内延伸形成带中心孔的隔断，所述第三圆柱面紧邻第二圆柱面处形成轴肩；所述滚丝螺母通过一对轴承支承在所述壳体内，并通过所述轴肩及安装在所述第三圆柱面上的一挡圈固定；所述丝杠活动穿过所述隔断的中心孔，并且在所述中心孔的内环槽中设置有O形圈密封；所述壳体靠近活塞的一端沿轴向向外延伸形成凸台，所述电动缸缸体一端开口通过螺栓固定连接在所述凸台上，并且在接合面通过密封圈密封。

进一步地，所述导向限位件固定在所述壳体的孔中，其一端插入所述丝杠的导向槽内并且与所述导向槽沿轴向滑动配合。

在一个具体实施例中，所述导向限位件为导向销。

所述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各车轮的目标制动力，进一步计算出第一伺服电动缸、第二伺服电动缸、第三伺服电动缸和第四伺服电动缸各自电机的目标转矩，然后分别向四个电机发出转矩命令，从而对前、后车轮实施自主制动；或者当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。

由于采用上述技术方案，本发明提供的一种具有踏板行程模拟和失效人力备份制动功能的分布式制动系统与现有技术相比，具有以下优点：

1)本发明的分布式制动系统可快速建立制动压力，动态响应迅速；

2)本发明的分布式制动系统的常规助力制动时，采用液压缸模拟踏板行程，较容易实现优异的踏板感；

3)本发明的分布式制动系统采用简单的梭阀结构，也可方便地实现失效人力备份制动，因此系统结构简单、成本低、可靠性高；

4)本发明的分布式制动系统进行人力制动时，轮缸内的制动压力变化可直接反馈至制动踏板，因此驾驶员的踏板感觉好；

5)本发明的分布式制动系统在用于防抱死制动等工况下的轮缸压力调节时，可以通过对伺服电动缸电机扭矩大小及方向的控制来实施，轮缸压力调节的动态响应快、压力波动小。

附图说明

图1是根据本发明的一种具有踏板行程模拟和失效人力备份制动功能的分布式制动系统实施例的示意图。

图2是根据本发明的一种实施例的伺服电动缸的结构示意图。

附图中的部件名称及对应的附图标记如下表所列：

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明，下面将结合实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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所做的等效变化与修饰前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种具有踏板行程模拟和失效人力备份制动功能的分布式制动系统，包括制动踏板1、踏板行程传感器2、支承销3、推杆4、主缸5、储液罐6、主缸压力传感器7、电源8、制动控制器9、左后伺服电动缸10、左后轮缸11、右后伺服电动缸12、右后轮缸13、右前伺服电动缸14、右前轮缸15、左前伺服电动缸16、左前轮缸17、常开阀18、常闭阀19、液压缸20、四个梭阀21、22、23、24以及制动管路、信号线和电源线。

主缸5为串列双腔制动主缸。左后伺服电动缸10、右后伺服电动缸12、右前伺服电动缸14和左前伺服电动缸16采用如图2所示的相同结构，如图2所示的伺服电动缸结构图中，包括电机101、联轴器102、滚丝螺母103、丝杠107、钢球106、轴承104、挡圈305、壳体108、O形圈109、导向销110、密封圈111、活塞112、螺栓114、电动缸缸体117、回位弹簧116、皮碗113、电动缸储液罐115。

本实施例中的分布式制动系统运用于四轮车辆，每个车轮制动执行机构均通过制动管路与主缸5连接；每个车轮制动执行机构均包括一伺服电动缸、与所述伺服电动缸通过管路连接的一轮缸。在每个车辆制动执行机构中，于所述伺服电动缸与所述轮缸连接的管路上还设有一梭阀，所述梭阀包括两个进油口和一个出油口，出油口与轮缸通过管路连通，梭阀的其中一个进油口与伺服电动缸的排液孔通过管路连通，另一个进油口通过制动管路与主缸连通。

制动踏板1通过支承销3与推杆4联接；储液罐6分别与主缸5的前腔和后腔相连，储液罐6用于向所述主缸提供液压油；主缸5的前腔经其壳体上的一出油口处的管接头(图中未示出)和第一制动管路分别与左前伺服电动缸16和右后伺服电动缸12连接；主缸5的后腔经其壳体上的另一出油口处的管接头(图中未示出)和第二制动管路(一般为硬管)分别与右前伺服电动缸14和左后伺服电动缸10连接。左后伺服电动缸10、右后伺服电动缸12、右前伺服电动缸14和左前伺服电动缸16分别与左后轮缸11、右后轮缸13、右前轮缸15和左前轮缸17通过制动管路(一般为软管)连接。即，本实施例中的4个制动执行机构呈X型布置。

如图1所示，左前梭阀24和右后梭阀22各自的一个进油口通过管路并联后连接至第一制动管路，它们各自的另一个进油口分别连接左前伺服电动缸16和右后伺服电动缸12；右前梭阀23和左后梭阀21各自的一个进油口通过管路并联后连接至第二制动管路，它们各自的另一个进油口分别连接右前伺服电动缸14和左后伺服电动缸10。

本实施例中，常开阀18设置连接在主缸5的一出油口与梭阀连通的第一制动管路，同时第一制动管路并联一踏板感反馈支路，所述踏板感反馈支路上串联有常闭阀19和液压缸20；主缸压力传感器7设置连接在主缸5的另一出油口与梭阀连通的第二制动管路。或者，也可以是常开阀18设置连接在与主缸5相连的第第二制动管路上，同时第二制动管路并联所述的踏板感反馈支路；主缸压力传感器7设置在于主缸5相连的第一制动管路上。

踏板行程传感器2和主缸压力传感器7分别用来测量制动踏板的行程和主缸的压力，它们通过信号线与制动控制器9连接。制动控制器9通过电源线与电源8以及各伺服电动缸的电机连接。制动控制器9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。制动控制器9根据主缸压力传感器7测得的主缸压力或者其它电控系统的制动请求，控制各伺服电动缸的电机工作以便向相应的轮缸输出制动压力。驾驶员制动需求通常通过主缸压力传感器7来反映，而当主缸压力传感器7失效时，可以利用踏板行程传感器2以及应用时事先测得的制动系统PV特性(P代表主缸压力、V代表主缸液压腔体积，后者与制动踏板行程成线性关系)推算出驾驶员的制动需求。这样，主缸压力传感器7和踏板行程传感器2互为传感冗余，可以提高制动系统的可靠性。

如图2所示，所述壳体108的内部为圆柱形中空结构，包括内径依次增大的第一圆柱面、第二圆柱面和第三圆柱面。所述第一圆柱面与第二圆柱面之间的内壁沿径向向内延伸形成带中心孔的隔断，所述第三圆柱面紧邻第二圆柱面处形成轴肩，所述挡圈105安装在所述第三圆柱面上。壳体108靠近活塞112的一端沿轴向向外延伸形成凸台。所述电动缸缸体117的缸壁沿径向分别开有电动缸补偿孔C、电动缸供液孔B和电动缸排液孔E。电动缸储液罐115固定在电动缸缸体117上，所述电动缸补偿孔C和所述电动缸供液孔B同时与电动缸储液罐115连通。

电动缸缸体117和电机101分别固定在壳体108的两端，电动缸缸体117一端开口通过螺栓(图中未示出)固定连接在壳体108的所述凸台上，并且在接合面通过密封圈密封。螺栓紧固后密封圈111被压紧在接合面处起密封作用。

所述电动缸的电机101的输出轴与滚丝螺母103通过联轴器102联接；由滚丝螺母103、丝杠107和钢球306构成的滚珠丝杠副由一对轴承104支承在壳体108内，并且通过挡圈105和轴肩固定，挡圈105用于轴承104轴向定位并限制滚丝螺母103的轴向移动。本实施例中，采用滚珠丝杠副作为传动机构，用于将电机101输出的转矩转换成推力，推动活塞112。丝杠107远离电机101的一端与活塞112通过螺栓114固定联接，用于推动活塞112沿轴向运动。丝杠107活动穿过所述壳体的隔断的中心孔，并且在所述中心孔的内环槽中设置有O形圈109密封。

皮碗113固定在活塞112的外周并与电动缸缸体117的缸壁密封接触；

本实施例中，采用回位弹簧116作为一种回位弹性件，设置在所述活塞与所述电动缸缸体的内壁之间。回位弹性件在其他实施例中也可采用其它具有弹性回复力的结构，只要能够起到当丝杠107作用在活塞112上的推力减小或消失时带动活塞112复位的其它形式的部件或者弹性组件均可以作为替代。

为了使丝杠107只能沿轴向平动而不能绕轴向转动，壳体108上还固定有导向限位件，丝杠107对应地在表面沿轴向开设有导向槽，导向限位件与导向槽沿丝杠107的轴向滑动配合。本实施例中，导向限位件采用导向销110。固定在壳体108孔中的导向销110一端插入丝杠107的导向槽内，使得丝杠107只能沿轴向平动而不能绕轴向转动。通过螺栓114与丝杠107固定联接的活塞112位于电动缸缸体117内，在回位弹簧116预压力作用下丝杠107导向槽靠近活塞112一端压靠在导向销110上，该限位使得安装在活塞112外圆中部环槽中的皮碗113轴向位于电动缸补偿孔C和电动缸供液孔B之间。回位弹簧116所在的电动缸工作腔为第一工作腔，也是电动缸高压腔D，而活塞112的另一侧电动缸工作腔为第二工作腔，也是电动缸低压腔A。未踩下制动踏板时，电动缸补偿孔C连通电动缸高压腔D和电动缸储液罐115，而电动缸供液孔B连通电动缸低压腔A与电动缸储液罐115。电动缸排液孔E将电动缸高压腔D通过制动管路与梭阀的一个进油口连通。

本发明的一种分布式制动系统包括三种工作模式，即助力制动、自主制动和失效人力备份制动。另外，该分布式制动系统支持防抱死制动功能，这种情况下需要对轮缸压力进行调节。下面对制动系统的各个工作模式工作过程和轮缸压力调节方法进行说明。

1、助力制动模式

驾驶员踩下制动踏板1后，踏板力经由推杆4推动主缸5的活塞，主缸5的前腔和后腔建立起制动压力。主缸5前腔常开阀18内压力经制动管路分别传至左前轮缸17和右后轮缸13，而主缸5后腔内压力经制动管路分别传至左后轮缸11和右前轮缸15。

助力制动是通过四个伺服电动缸电机的工作实现的。主缸压力传感器7检测到的主缸压力信号被发送到制动控制器9。制动控制器9根据反映驾驶员制动需求的主缸压力值以及事先设定的伺服电动缸助力比(即伺服电动缸输出至轮缸的压力与主缸输出压力之比)计算出各伺服电动缸电机之目标电流，并驱动该电机工作。电机101目标电流的跟随可以采用反馈控制，即根据制动控制器9中电流采样电路得到的电机实际工作电流与其目标电流的差值进行反馈控制。前、后车轮对应的伺服电动缸可以根据需要设定相同或不同的助力比。电机101参与助力后，滚珠丝杠副将电机101扭矩转换为丝杠107的推力，进而推动活塞112运动；当随活塞112一同运动的皮碗113将电动缸补偿孔C完全覆盖住之后高压腔D建立起压力，电动缸此时的压力P2大于人力制动产生的压力P1，此时P2与对应的轮缸油路相通，电动缸输出的压力通过对应的梭阀直接作用于轮缸上；与此同时，常闭阀19通电打开，使主缸5前腔与液压缸20的油路相通，人力再往下踩制动踏板1，经推杆4、主缸5、常闭阀19作用于液压缸，液压缸的反作用可反馈踏板感，由于液压缸自身内部液压阻尼大及迟滞性，可实现优异的踏板感反馈，电动缸根据踏板行程增大或减小驱动电机101扭矩，从而实现助力制动。

若制动系统仅部分电控部件出现失效，本发明的一种分布式制动系统仍可能实施助力制动。这里以左前伺服电动缸16电机失效为例予以说明。当发生制动控制器9的左前伺服电动缸16之电机的驱动电路失效或该电机电源连接线断路等故障时，左前伺服电动缸16电机都将无法正常工作。此时，可以为左后伺服电动缸10、右后伺服电动缸12和右前伺服电动缸14重新设置助力比并通过它们实施助力制动。

2、自主制动模式

制动控制器9收到制动请求后，将制动请求中各制动器的目标制动压力根据事先标定的电机电流-伺服电动缸压力特性曲线转换为目标电流，采用前述的反馈控制方法驱动相应的伺服电动缸之电机工作以实现该目标电流。根据轮缸目标压力的增减变化情况，自主制动工作模式又包括增压、保压、减压和解除4种工作状态。以下具体说明。

自主制动的增压工作过程：当请求的轮缸目标压力增加时，伺服电动缸电机产生更大的扭矩经滚珠丝杠装置转换为丝杠107的推力，丝杠107的推力克服回位弹簧116作用力使伺服电动缸输入阀关闭，丝杠107连同伺服电动缸的活塞112一起移动使得伺服电动缸前腔体积减小从而输出更大压力至对应的轮缸；另一方面，由于自主制动模式下伺服电动缸进油腔与主缸5及储液罐6皆处于制动液连通状态，丝杠107及伺服电动缸的活塞112的移动导致伺服电动缸进油腔体积增大，所需的制动液由储液罐6经主缸5及制动管路得到补充。

自主制动的保压状态：当请求的轮缸目标压力不变时，通过伺服电动缸电机101扭矩控制使该电机的实际工作电流等于其目标电流，此时伺服电动缸电机处于堵转状态、伺服电动缸活塞112静止而对应轮缸中的制动压力保持不变，即处于保压状态。这实际是一种力的平衡状态，即若忽略回位弹簧116的作用力，伺服电动缸电机扭矩在伺服电动缸活塞112上产生的等效推力与伺服电动缸前腔压力反作用于伺服电动缸活塞上112的轴向合力是相等的。

自主制动的减压工作过程：当请求的轮缸目标压力减小时，伺服电动缸电机101扭矩以及作用于伺服电动缸活塞112的推力皆减小，伺服电动缸前腔及对应的轮缸压力亦因此减小。如果需要使轮缸压力快速下降，可以令伺服电动缸电机101反向旋转，丝杠107的快速反向移动使伺服电动缸活塞112亦反向移动，伺服电动缸前腔体积增大后其制动压力以及对应的轮缸压力因此快速下降。

自主制动的制动解除工作过程：当请求的轮缸目标压力减小为零时，令与该轮缸对应的伺服电动缸电机101停止工作，丝杠107杆在回位弹簧116作用下连同伺服电动缸的活塞112反向移动回到初始位置，排液孔E与高压腔D连通、高压腔D与储液罐315经补偿孔C连通，伺服电动缸进油腔多余的制动液流回至储液罐115。相应轮缸的制动解除。

3、失效人力备份制动模式

若制动系统因任何故障导致其助力制动功能完全丧失，则可以实施人力备份制动。在制动系统电源8失效或制动控制器9发生故障等情况下，制动系统的助力制动功能将完全丧失，此时常开阀18保持常开，常闭阀19保持常闭。因电机未工作，人力制动产生的压力大于电动缸的压力，在梭阀作用下，主缸与制动器轮缸液压管路连通，电动缸与制动器轮缸液压管路关闭。在此种情况下，只要驾驶员踩下制动踏板1，仍可通过推杆4、主缸5、梭阀输出制动压力至制动器轮缸，从而施加人力备份制动。

4、轮缸压力调节方法

在助力制动和自主制动两种工作模式下，若出现任何车轮有抱死趋势，可以对轮缸压力进行调节。根据轮缸压力调节不同的需求，轮缸压力调节又包括增压、保压和减压3种工作状态。以下具体说明。

当需要对某轮缸进行减压时，制动控制器9接受智能驾驶汽车控制系统(或者防抱死制动系统)发出的减压请求，令该轮缸对应的伺服电动缸电机101减小扭矩输出。必要时，可以令该电机101产生反向扭矩，以迅速减小轮缸压力。电机扭矩减小后，伺服电动缸前腔以及轮缸内的压力随之减小。如果因轮缸快速减压的需要而需要使电机101反向旋转，丝杠107的快速反向移动使伺服电动缸输出阀关闭并带动伺服电动缸活塞112亦反向移动，伺服电动缸前腔体积增大后其制动压力以及对应的轮缸压力因此快速下降。其带来的好处是，如果驾驶员施加的制动压力过大而足以使车轮在无助力的情况下也抱死，譬如在低附着系数路面，通过电机反转仍然可以避免该车轮抱死。

当需要对轮缸进行保压时，根据测量得到的主缸压力值和轮缸目标压力计算出伺服电动缸电机目标电流，通过扭矩控制使该电机101的实际工作电流等于该目标电流，此时伺服电动缸的电机101处于堵转状态、伺服电动缸活塞112静止而对应轮缸中的制动压力保持不变，即处于保压状态。

当需要对轮缸进行增压时，根据测量得到的主缸压力值和轮缸瞬时目标压力计算出伺服电动缸电机目标电流，通过扭矩控制使该电机101的实际工作电流跟随该目标电流，以实施轮缸压力调节的增压控制。

实施例二

本实施例中的分布式制动系统的结构与实施例一基本相同，其区别在于：本实施例中的4个制动执行机构呈H型布置，此时左前梭阀24和右前梭阀23各自的一个进油口通过管路并联后连接至第一制动管路，它们各自的另一个进油口分别连接左前伺服电动缸16和右前伺服电动缸14；左后梭阀21和和右后梭阀22各自的一个进油口通过管路并联后连接至第二制动管路，它们各自的另一个进油口分别连接左后伺服电动缸10和右后伺服电动缸12。

以上所述仅为本发明较佳的实施方式，并非用以限定本发明的保护范围；同时以上的描述，对于相关技术领域中具有通常知识者应可明了并据以实施，因此其他未脱离本发明所揭露概念下所完成之等效改变或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有踏板行程模拟和失效人力制动功能的分布式制动系统，包括制动踏板、踏板行程传感器、主缸、储液罐、电源、制动控制器和多个车轮制动执行机构，所述制动踏板与所述主缸通过推杆连接，所述踏板行程传感器用于检测踏板行程；所述储液罐与所述主缸连接，用于向所述主缸提供液压油，其特征在于：

每个所述车轮制动执行机构均通过制动管路与所述主缸连接；每个所述车轮制动执行机构均包括一伺服电动缸、与所述伺服电动缸通过管路连接的一轮缸；在每个所述车辆制动执行机构中，于所述伺服电动缸与所述轮缸连接的管路上还设有一梭阀，所述梭阀包括两个进油口和一个出油口，所述出油口与所述轮缸通过管路连通，所述梭阀的其中一个进油口与所述伺服电动缸的排液孔通过管路连通，另一个进油口通过制动管路与所述主缸连通；

所述主缸的一出油口与所述梭阀连通的制动管路上连接有一常开阀，同时并联一踏板感反馈支路，所述踏板感反馈支路上串联有常闭阀和液压缸；

所述分布式制动系统还包括主缸压力传感器，用于检测所述主缸的液压；所述主缸压力传感器及所述踏板行程传感器分别与所述制动控制器通过信号线连接；所述制动控制器连接电源，并分别与所述多个车轮制动执行机构电连接。

2.根据权利要求1所述的具有踏板行程模拟和失效人力制动功能的分布式制动系统，其特征在于，所述车轮制动执行机构的数量为四个，四个车轮制动执行机构分别为左前伺服电动缸、左前轮缸、左后伺服电动缸、左后轮缸、右前伺服电动缸、右前轮缸、右后伺服电动缸和右后轮缸，所述左前伺服电动缸、左前轮缸之间连接有左前梭阀，所述左后伺服电动缸、左后轮缸之间连接有左后梭阀，所述右前伺服电动缸、右前轮缸之间连接有右前梭阀，所述右后伺服电动缸、右后轮缸之间连接有右后梭阀。

3.根据权利要求2所述的具有踏板行程模拟和失效人力制动功能的分布式制动系统，其特征在于，所述左前梭阀和右后梭阀的进油口通过管路并联后连接至第一制动管路；所述右前梭阀和所述左后梭阀通过管路并联后连接至第二制动管路；

或者所述左前梭阀和右前梭阀的进油口通过管路并联后连接至第一制动管路；所述左后梭阀和所述右后梭阀的进油口通过管路并联后连接至第二制动管路；

所述主缸设有两个主缸出油口，分别连接所述第一制动管路与所述第二制动管路。

4.根据权利要求3所述的具有踏板行程模拟和失效人力制动功能的分布式制动系统，其特征在于，所述常开阀设置在所述第一制动管路和所述第二制动管路的其中一个上；所述主缸压力传感器设置在所述第一制动管路和所述第二制动管路的另外一个上。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的具有踏板行程模拟和失效人力制动功能的分布式制动系统，其特征在于，所述伺服电动缸包括壳体、电机、联轴器、传动机构、活塞、电动缸缸体、皮碗、回位弹性件和电动缸储液罐；

其中所述电动缸缸缸体和所述电机分别固定在所述壳体的两端，所述传动机构设置在所述壳体内，所述活塞沿轴向活动设置在所述电动缸缸体内；所述传动机构的输入端与所述电机的输出轴通过联轴器连接，所述传动机构的输出端与所述活塞连接，用于推动所述活塞沿轴向运动；所述皮碗固定在所述活塞的外周并与所述电动缸缸体的缸壁密封接触；所述电动缸缸体的缸壁沿径向分别开有电动缸补偿孔、电动缸供液孔和电动缸排液孔，电动缸储液罐固定在所述电动缸缸体上，所述电动缸补偿孔和所述电动缸供液孔同时与所述电动缸储液罐连通；

所述回位弹性件设置在所述活塞与所述电动缸缸体的内壁之间，在所述回位弹性件的预压力作用下，所述活塞外周的皮碗位于所述电动缸补偿孔和所述电动缸供液孔之间，所述回位弹性件所在的电动缸工作腔为第一工作腔，所述活塞远离所述回位弹性件的另一侧的电动缸工作腔为第二工作腔；所述电动缸排液孔与所述第一工作腔连通。

6.根据权利要求5所述的具有踏板行程模拟和失效人力制动功能的分布式制动系统，其特征在于，所述传动机构为滚珠丝杠副，所述滚珠丝杠副由滚丝螺母、钢球和丝杠组成，所述滚丝螺母通过轴承转动支承在所述壳体内，且所述滚丝螺母的一端通过所述联轴器与所述电机的输出轴联接，所述丝杠远离所述电机的一端延伸入所述电动缸缸体内与所述活塞固定连接。

7.根据权利要求6所述的具有踏板行程模拟和失效人力制动功能的分布式制动系统，其特征在于，所述丝杠的表面沿轴向开设有导向槽，所述壳体上固定有与所述导向槽滑动配合的导向限位件；在所述回位弹性件的预压力作用下，所述导向槽靠近所述活塞的一端与所述导向限位件压靠。

8.根据权利要求6所述的具有踏板行程模拟和失效人力制动功能的分布式制动系统，其特征在于，所述壳体的内部为圆柱形中空结构，包括内径依次增大的第一圆柱面、第二圆柱面和第三圆柱面；所述第一圆柱面与第二圆柱面之间的内壁沿径向向内延伸形成带中心孔的隔断，所述第三圆柱面紧邻第二圆柱面处形成轴肩；所述滚丝螺母通过一对轴承支承在所述壳体内，并通过所述轴肩及安装在所述第三圆柱面上的一挡圈固定；所述丝杠活动穿过所述隔断的中心孔，并且在所述中心孔的内环槽中设置有O形圈密封；所述壳体靠近活塞的一端沿轴向向外延伸形成凸台，所述电动缸缸体一端开口通过螺栓固定连接在所述凸台上，并且在接合面通过密封圈密封。

9.根据权利要求1所述的具有踏板行程模拟和失效人力制动功能的分布式制动系统，其特征在于，所述导向限位件固定在所述壳体的孔中，其一端插入所述丝杠的导向槽内并且与所述导向槽沿轴向滑动配合。

10.根据权利要求9所述的具有踏板行程模拟和失效人力制动功能的分布式制动系统的控制方法，其特征在于，所述导向限位件为导向销。

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