CN112874492A - 一种制动助力系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制动助力系统及其控制方法，包括电液制动系统、制动踏板、两位三通电磁阀、蓄能器、第一梭阀、第二梭阀、ABS/ESC电磁阀及制动轮缸；制动踏板与第一主缸连接；第一主缸输出的两个制动回路分别与两位三通电磁阀的进口相连，蓄能器与两位三通电磁阀的出口相连；电液制动系统与第二主缸相连，第二主缸的两个出油口分别连接第一梭阀和第二梭阀的一端进油口；第一梭阀和所述第二梭阀的另一端进油口分别与第一主缸输出的两个制动回路相连；第一梭阀和第二梭阀的出油口与ABS/ESC电磁阀的进油口连接，ABS/ESC电磁阀的出油口与制动轮缸相连。本发明能够实现人力备份制动和助力制动，并提升车辆的制动能量回收效率。

Description

一种制动助力系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车制动系统，尤其是一种助力制动系统及其控制方法。

背景技术

汽车制动系统与汽车行车安全密切相关。近些年来，随着纯电动汽车技术的持续发展，对纯电动汽车的续航里程要求也越来越高，作为提高续航里程的重要技术手段之一就是提高制动能量回收的效率。目前市场上的电液制动系统为了实现人力备份的法规要求，采用的都是非完全解耦的方案，大部分只在小减速度下实现了完全解耦，这种技术方案无法使得制动能量回收的效率实现最大化，这也是限制提高续航里程的瓶颈之一。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种满足人力备份制动的减速度要求下，实现制动能力回收效率最大化的制动系统。本发明的另一目的是提供该制动系统的控制方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是一种制动助力系统，包括电液制动系统、制动踏板、第一主缸、第二主缸、两位三通电磁阀、蓄能器、第一梭阀、第二梭阀、ABS/ESC电磁阀及制动轮缸；

所述制动踏板通过踏板连接件与所述第一主缸连接；所述第一主缸输出的两个制动回路分别与所述两位三通电磁阀的进口相连，所述蓄能器与所述两位三通电磁阀的出口相连；

所述电液制动系统与所述第二主缸相连，所述第二主缸的两个出油口分别连接第一梭阀和第二梭阀各自的一端进油口；所述第一梭阀和所述第二梭阀各自的另一端进油口分别与所述第一主缸输出的两个制动回路相连；所述第一梭阀和所述第二梭阀的出油口与所述ABS/ESC电磁阀的进油口连接，所述ABS/ESC电磁阀的出油口与所述制动轮缸相连。

其中，第一主缸连接踏板连接件，为了实现人力备份的建压；第二主缸连接电液制动系统，根据制动踏板的位移实现线控制动的功能。

进一步地，所述电液制动系统包括U型销、推杆、顶杆、回位弹簧、踏板力模拟弹簧、齿轮齿条传动机构、蜗轮蜗杆传动机构、电机、主缸行程传感器和踏板行程传感器；所述U型销与所述制动踏板连接，所述推杆与所述U型销连接，所述推杆与所述顶杆之间设有轴向间隙；所述踏板力感模拟弹簧用于向所述制动踏板提供反作用力；所述踏板行程传感器用于检测所述制动踏板带动所述推杆运动的行程；所述顶杆与所述电机通过所述蜗轮蜗杆传动机构和齿轮齿条传动机构进行传动，用于推动所述第二主缸的活塞运动，产生制动压力；所述回位弹簧用于带动所述顶杆复位；所述主缸行程传感器用于检测所述顶杆推动所述第二主缸内的活塞时所产生的行程。

进一步地，所述踏板连接件包括：定位螺母、防尘罩、壳体、推杆和U型销，所述U型销与所述制动踏板连接，所述推杆与所述第一主缸连接，用于推动所述第一主缸的活塞运动，产生制动压力。

更进一步地，所述的踏板连接件上设置有踏板位移传感器。该踏板位移传感器用于检测驾驶员踩下制动踏板时，踏板产生的位移。

进一步地，所述的制动踏板还单独设有回位弹簧。该回位弹簧用于对制动踏板产生反作用力，使制动踏板在没有其他回位弹簧作用力的情况下，也能正常复位。

进一步地，所述的制动助力系统还包括第一储油杯和第二储油杯，所述第一储油杯用于向所述第一主缸供制动液，所述第二油杯用于向第二油缸供制动液；所述第一储油杯和第二储油杯为各自独立设置或者共用同一个。

在本发明中，所述蓄能器的作用是：当踩下制动踏板，电液制动系统工作时，两位三通电磁阀通电，第一主缸中的制动液会分别进入到蓄能器里面；当电液制动系统不工作时，两位三通电磁阀断电，第一主缸中的制动液会通过第一梭阀和第二梭阀，然后是通过ABS/ESC电磁阀进入制动轮缸内。

进一步地，所述的蓄能器内设有弹簧。当制动踏板踩下时，可以调整蓄能器内弹簧刚度来调整合适的制动踏板感。

进一步地，所述第一梭阀、第二梭阀均为双通单向阀。可以保证电液制动系统工作时，制动液不会进入到蓄能器里面；同时也可以保证，人力备份的时候，制动液不会进入到电液制动系统里面。在一优选实施例中，梭阀有开启压力端安装在电液制动系统一侧。在其他实施例中，也可安装在蓄能器一侧。

进一步地，所述的两位三通电磁阀为常闭式电磁阀，当电液制动系统通过CAN线没有发送重大故障信号时，两位三通电磁阀通电工作；当电液制动系统通过CAN线发送重大故障信号时，两位三通电磁阀断电。

进一步地，所述助力制动系统还包括用于控制所述电液制动系统工作的第一控制器，以及控制所述两位三通电磁阀工作的第二控制器；所述第一控制器与所述第二控制器为各自独立设置，或者共用同一个。

本发明还提供上述制动助力系统的控制方法，该控制方法包括人力备份制动模式、助力制动模式和自主制动模式：

人力备份制动模式：驾驶员踩下制动踏板时，如果所述电液制动系统故障，则控制器控制所述两位三通电磁阀断电，此时所述两位三通电磁阀的进出口处于关闭状态，没有制动液进入所述蓄能器里面，所述制动踏板推动所述第一主缸产生的压力经过所述第一梭阀和所述第二梭阀后，再进入所述ABS/ESC电磁阀，通过所述ABS/ESC电磁阀的出油口再进入所述制动轮缸，实现人力备份制动；

助力制动模式：驾驶员踩下制动踏板时，如果所述电液制动系统无故障，则控制器控制所述两位三通电磁阀通电，此时所述两位三通电磁阀的进出口处于打开状态，所述制动踏板推动所述第一主缸产生的压力进入所述蓄能器里面；所述电液制动系统根据所述制动踏板的行程变化推动所述第二主缸产生有压力的制动液，经过所述第一梭阀11和第二梭阀12后，再进入所述ABS/ESC电磁阀，通过所述ABS/ESC电磁阀的出油口再进入所述制动轮缸，实现助力制动；

自主制动模式：当车辆发出自主制动的压力请求时，如果所述电液制动系统无故障，则控制器控制所述两位三通电磁阀通电，此时所述两位三通电磁阀的进出口处于打开状态；所述电液制动系统根据自主制动的压力请求，产生有压力的制动液，经过所述第一梭阀和第二梭阀后，再进入所述ABS/ESC电磁阀，通过所述ABS/ESC电磁阀的出油口再进入所述制动轮缸，实现自主制动。

基于该制动助力系统及其控制方法，本发明应用于电动车辆时可以采用包括以下制动控制策略：

单一制动能量回收模式：驾驶员踩下制动踏板时，如果电制动提供的减速度满足驾驶需求，则采用单一制动能量回收模式；

混合制动模式：驾驶员踩下制动踏板时，如果电制动提供的减速度不满足驾驶需求，则采取摩擦制动和制动能量回收相结合的方式；

单一摩擦制动模式：驾驶员踩下制动踏板时，如果车辆无法满足制动能量回收条件，则采取单一摩擦制动模式；

人力备份模式：如果判断电液制动系统有故障，则采取人力备份模式。

根据上述技术方案，本发明达到以下有益效果：

1.能够实现单一制动能量回收模式和混合制动模式下制动能量回收，可以满足人力备份的减速度法规前提下，使得制动能量回收效率最大化。

2.本发明中的电液制动系统可以安装在驾驶室和发动机舱的X方向安装空间尺寸比较小的车辆，实现分体布置。

3.本发明中的电液制动系统如果出现机械卡滞等机械故障，仍可以满足人力备份的减速度法规要求。

4.本发明的电液制动系统还可以继续进行特定功能的扩展，比如线控制动、临时驻车、陡坡缓速等。

附图说明

图1是本发明一种制动助力系统的结构示意图。

图2是本发明一种制动助力系统中的电液制动系统的结构示意图。

图3是图2的A-A剖面图。

图4是本发明一种制动助力系统中的踏板连接件的结构示意图。

附图中：1—第一主缸、2—第一储油杯、3—踏板连接件、4—制动踏板、5—ABS/ESC电磁阀、6—右前制动器、7—右后制动器、16—左前制动器、17—左后制动器、8—蓄能器、9—制动灯开关、10—两位三通电磁阀、11—第一梭阀、12—第二梭阀、13—第二储油杯、14—第二主缸、15—电液制动系统；

1501—U型销、1502—推杆、1503—顶杆、1504—回位弹簧、1505—踏板力模拟弹簧、1506—齿轮齿条传动机构、1507—蜗轮蜗杆传动机构、1508—电机、1509—主缸行程传感器、1510—踏板行程传感器；

301—定位螺母、302—防尘罩、303—壳体、304—推杆、305—U型销。

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。

如图1-4所示，本实施例提供一种制动助力系统，包括第一主缸1、第一储油杯2、踏板连接件3、制动踏板4、ABS/ESC电磁阀5、蓄能器8、两位三通电磁阀10、第一梭阀11、第二梭阀12、第二储油杯13、第二主缸14、电液制动系统15。该制动助力系统还包括制动轮缸，本实施例中，如图1所示，右前制动器6、右后制动器7、左前制动器16、左后制动器17上各自都具有制动轮缸，4个制动轮缸分别通过制动管路连接至ABS/ESC电磁阀5的出油口上。制动踏板4上还设有制动灯开关9用于当驾驶员踩下制动踏板4时，开启刹车灯并对驾驶员进行制动提醒。

制动踏板4通过踏板连接件3与第一主缸1连接。具体地，请参阅图4，踏板连接件3的结构包括：定位螺母301、防尘罩302、壳体303、推杆304、U型销305。推杆304与第一主缸1连接，用于推动第一主缸1的活塞运动，产生制动压力。制动踏板4通过U型销305连接踏板连接件3，然后踏板连接件3与第一主缸1连接，第一储油杯2为第一主缸1供制动液；第一主缸1的制动液出来后分为两个制动回路，两个制动回路分别与两位三通电磁阀10的进口相连；蓄能器8与两位三通电磁阀10的出口相连。本实施例中，踏板连接件3上设置有踏板位移传感器(未示出)。该踏板位移传感器用于当驾驶员踩下制动踏板时，检测制动踏板4产生的位移。

电液制动系统15与第二主缸14相连。具体地，请参阅图2和图3，电液制动系统15的基本结构包括：U型销1501、推杆1502、顶杆1503、回位弹簧1504、踏板力模拟弹簧1505、齿轮齿条传动机构1506、蜗轮蜗杆传动机构1507、电机1508、主缸行程传感器1509、踏板行程传感器1510。U型销1501与制动踏板4连接，推杆1502与U型销1501连接。踏板力感模拟弹簧1505用于向制动踏板4提供反作用力，从而模拟踏板力感。踏板行程传感器1510用于检测所述制动踏板带动所述推杆运动的行程；顶杆1503与第二主缸14连接，第二储油杯13为第二主缸14供制动液；顶杆1503与电机1508通过蜗轮蜗杆传动机构1507和齿轮齿条传动机构1506进行传动，用于推动第二主缸14的活塞运动，产生制动压力。回位弹簧1504用于带动顶杆1503复位；主缸行程传感器1509用于检测顶杆1503推动第二主缸14内的活塞时所产生的行程。第二主缸14的两个出油口分别连接第一梭阀11和第二梭阀12各自的一端进油口；第一梭阀11和第二梭阀12各自的另一端进油口分别与第一主缸1输出的两个制动回路相连；第一梭阀11和第二梭阀12的出油口与ABS/ESC电磁阀5的进油口连接，ABS/ESC电磁阀5的出油口与4个制动轮缸相连。本实施例中，第一储油杯2和第二储油杯13为独立设置，在其他实施例中也可以共用同一个储油杯。

在本实施例中，如图2所示，顶杆1503与推杆1502为完全解耦的设计，两者沿同一轴向布置，且两者之间设有轴向间隙。踩下制动踏板4时，推杆1502沿轴向滑动，产生的踏板行程由踏板行程传感器1510采集获取。电机1508根据踏板行程产生制动力矩，通过蜗轮蜗杆传动机构1507和齿轮齿条传动机构1506传动，带动顶杆1503沿轴向运动，从而推动第二主缸14内的活塞，产生制动压力。当第一主缸1和电液制动系统均故障时，电机1508停止工作，驾驶员踩下踏板在推杆1502和顶杆1503之间的间隙减小到0后，由推杆1502直接推动顶杆1503，进而推动第二主缸14内的活塞，可实现紧急人力备份制动。

在本实施例中，制动踏板4还单独设有回位弹簧(图中未示)。该回位弹簧用于对制动踏板4产生反作用力，使制动踏板4在没有其他回位弹簧作用力的情况下，也能正常复位。

蓄能器8的作用是：当踩下制动踏板4，电液制动系统15工作时，两位三通电磁阀10通电，第一主缸1中的制动液会分别进入到蓄能器8里面；当电液制动系统15不工作时，两位三通电磁阀10断电，第一主缸1中的制动液会通过第一梭阀11和第二梭阀12，然后是通过ABS/ESC电磁阀5进入制动轮缸内。该蓄能器8内设有弹簧，当制动踏板4踩下时，可以通过调整蓄能器8内的弹簧刚度来调整合适的制动踏板感。本实施例中，两位三通电磁阀10为常闭式电磁阀，当电液制动系统15通过车辆的CAN线没有发送重大故障信号时，两位三通电磁阀10通电工作；当电液制动系统15通过CAN线发送重大故障信号时，两位三通电磁阀10断电。

第一梭阀11、第二梭阀12均为双通单向阀。可以保证电液制动系统15工作时，制动液不会进入到蓄能器8里面；同时也可以保证，人力备份的时候，制动液不会进入到电液制动系统15里面。在本实施例中，梭阀有开启压力端安装在电液制动系统15一侧。在其他实施例中，也可安装在蓄能器8一侧。

本实施例中，用于控制所述电液制动系统工作的第一控制器，以及控制所述两位三通电磁阀工作的第二控制器，采用同一个控制器。在另一实施例中，采用整车控制器来控制两位三通电磁阀工作。

应用上述制动助力系统的车辆，在驾驶员踩下制动后，计算车辆需求总制动力为F_总，制动能量回收能提供的制动力为F_电，摩擦制动力为F_摩。如果电液制动系统15通过CAN线没有发送重大故障信号时，则控制器控制两位三通电磁阀10通电，制动踏板4产生的压力进入了蓄能器8里面。制动控制策略分为以下三种：

当F_电大于F_总时，车辆的全部制动力由制动能量回收提供；

当F_电小于F_总时，车辆的全部制动力由制动能量回收和摩擦制动提供；

当F_电等于0时，车辆的全部制动力由摩擦制动提供。

具体地，本实施提供上述制动助力系统的控制方法，包括人力备份制动模式、助力制动模式和自主制动模式。

人力备份制动模式：驾驶员踩下制动踏板时，如果电液制动系统15故障，则控制器控制两位三通电磁阀10断电，此时两位三通电磁阀10的进出口处于关闭状态，没有制动液进入蓄能器8里面，制动踏板4推动第一主缸1产生的压力经过第一梭阀11和第二梭阀12后，再进入ABS/ESC电磁阀5，通过ABS/ESC电磁阀5的出油口再进入右前制动器6、右后制动器7、左前制动器16、左后制动器17的4个制动轮缸，实现人力备份制动；

助力制动模式：驾驶员踩下制动踏板4时，如果电液制动系统15无故障，则控制器控制两位三通电磁阀10通电，此时两位三通电磁阀10的进出口处于打开状态，制动踏板4推动第一主缸1产生的压力进入蓄能器8里面；电液制动系统15根据制动踏板4的行程变化推动第二主缸14产生有压力的制动液，经过第一梭阀1111和第二梭阀12后，再进入ABS/ESC电磁阀5，通过ABS/ESC电磁阀5的出油口再进入右前制动器6、右后制动器7、左前制动器16、左后制动器17的4个制动轮缸，实现助力制动；

自主制动模式：当车辆发出自主制动的压力请求时，如果电液制动系统15无故障，则控制器控制两位三通电磁阀10通电，此时两位三通电磁阀10的进出口处于打开状态；电液制动系统15根据自主制动的压力请求，产生有压力的制动液，经过第一梭阀11和第二梭阀12后，再进入ABS/ESC电磁阀5，通过ABS/ESC电磁阀5的出油口再进入右前制动器6、右后制动器7、左前制动器16、左后制动器17的4个制动轮缸，实现自主制动。

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)

1.一种制动助力系统，其特征在于，包括电液制动系统、制动踏板、第一主缸、第二主缸、两位三通电磁阀、蓄能器、第一梭阀、第二梭阀、ABS/ESC电磁阀及制动轮缸；

所述制动踏板通过踏板连接件与所述第一主缸连接；所述第一主缸输出的两个制动回路分别与所述两位三通电磁阀的进口相连，所述蓄能器与所述两位三通电磁阀的出口相连；

所述电液制动系统与所述第二主缸相连，所述第二主缸的两个出油口分别连接第一梭阀和第二梭阀各自的一端进油口；所述第一梭阀和所述第二梭阀各自的另一端进油口分别与所述第一主缸输出的两个制动回路相连；所述第一梭阀和所述第二梭阀的出油口与所述ABS/ESC电磁阀的进油口连接，所述ABS/ESC电磁阀的出油口与所述制动轮缸相连。

2.根据权利要求1所述的制动助力系统，其特征在于，所述电液制动系统包括U型销、推杆、顶杆、回位弹簧、踏板力模拟弹簧、齿轮齿条传动机构、蜗轮蜗杆传动机构、电机、主缸行程传感器和踏板行程传感器；所述U型销与所述制动踏板连接，所述推杆与所述U型销连接，所述推杆与所述顶杆之间设有轴向间隙；所述踏板力感模拟弹簧用于向所述制动踏板提供反作用力；所述踏板行程传感器用于检测所述制动踏板带动所述推杆运动的行程；所述顶杆与所述电机通过所述蜗轮蜗杆传动机构和齿轮齿条传动机构进行传动，用于推动所述第二主缸的活塞运动，产生制动压力；所述回位弹簧用于带动所述顶杆复位；所述主缸行程传感器用于检测所述顶杆推动所述第二主缸内的活塞时所产生的行程。

3.根据权利要求1所述的制动助力系统，其特征在于，所述踏板连接件包括：定位螺母、防尘罩、壳体、推杆和U型销，所述U型销与所述制动踏板连接，所述推杆与所述第一主缸连接，用于推动所述第一主缸的活塞运动，产生制动压力。

4.根据权利要求1或3所述的制动助力系统，其特征在于，所述的踏板连接件上设置有踏板位移传感器。

5.根据权利要求1所述的制动助力系统，其特征在于，所述的制动踏板还单独设有回位弹簧。

6.根据权利要求1所述的制动助力系统，其特征在于，所述的制动助力系统还包括第一储油杯和第二储油杯，所述第一储油杯用于向所述第一主缸供制动液，所述第二油杯用于向第二油缸供制动液；所述第一储油杯和第二储油杯为各自独立设置或者共用同一个。

7.根据权利要求1所述的制动助力系统，其特征在于，所述的蓄能器内设有弹簧。

8.根据权利要求1所述的制动助力系统，其特征在于，所述第一梭阀、第二梭阀均为双通单向阀。

9.根据权利要求1所述的制动助力系统，其特征在于，所述制动助力系统还包括用于控制所述电液制动系统工作的第一控制器，以及控制所述两位三通电磁阀工作的第二控制器；所述第一控制器与所述第二控制器为各自独立设置，或者共用同一个。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的制动助力系统的控制方法，其特征在于，该控制方法包括人力备份制动模式、助力制动模式和自主制动模式：

人力备份制动模式：驾驶员踩下制动踏板时，如果所述电液制动系统故障，则控制器控制所述两位三通电磁阀断电，此时所述两位三通电磁阀的进出口处于关闭状态，没有制动液进入所述蓄能器里面，所述制动踏板推动所述第一主缸产生的压力经过所述第一梭阀和所述第二梭阀后，再进入所述ABS/ESC电磁阀，通过所述ABS/ESC电磁阀的出油口再进入所述制动轮缸，实现人力备份制动；

助力制动模式：驾驶员踩下制动踏板时，如果所述电液制动系统无故障，则控制器控制所述两位三通电磁阀通电，此时所述两位三通电磁阀的进出口处于打开状态，所述制动踏板推动所述第一主缸产生的压力进入所述蓄能器里面；所述电液制动系统根据所述制动踏板的行程变化推动所述第二主缸产生有压力的制动液，经过所述第一梭阀11和第二梭阀12后，再进入所述ABS/ESC电磁阀，通过所述ABS/ESC电磁阀的出油口再进入所述制动轮缸，实现助力制动；

自主制动模式：当车辆发出自主制动的压力请求时，如果所述电液制动系统无故障，则控制器控制所述两位三通电磁阀通电，此时所述两位三通电磁阀的进出口处于打开状态；所述电液制动系统根据自主制动的压力请求，产生有压力的制动液，经过所述第一梭阀和第二梭阀后，再进入所述ABS/ESC电磁阀，通过所述ABS/ESC电磁阀的出油口再进入所述制动轮缸，实现自主制动。

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