CN114228685B - 一种电子液压线控制动系统及液压闭环控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子液压线控制动系统及液压闭环控制方法，包括电机控制器、驱动电机、传动机构、液压缸、油壶、液压传感器以及多个制动卡钳，电机控制器通过导线与驱动电机电连接，液压缸内设有活塞板，活塞板将液压缸的内部分隔成第一油腔和第二油腔，驱动电机通过传动机构与活塞板相连接，液压缸的第一油腔通过管道与油壶相连接，液压缸的第二油腔通过油路与多个制动卡钳相连接，液压传感器安装于油壶出液口用于检测油路液压，第二油腔内安装有作用于活塞板的复位弹簧，电机控制器通过导线与液压传感器电连接。本发明通过电子液压线控制动系统实现车辆油路液压的精确闭环控制，同时充分考虑了油路液压的迟滞性，提升了油路液压响应速度。

Description

一种电子液压线控制动系统及液压闭环控制方法
技术领域
本发明属于汽车制动技术领域，特别是涉及一种电子液压线控制动系统及液压闭环控制方法。
背景技术
目前电子液压线控制动系统在车辆尤其是新能源电动车制动系统中的应用越来越普及。其基本原理为电子液压线控制动系统接受制动踏板信号或整车控制器目标液压指令信号P*，驱动内置永磁同步电机，永磁同步电机通过位置环的模式转动一定的角度，同时通过减速齿轮推动推杆，进一步推动油壶活塞板，使制动液作用到车辆四论的制动泵中，制动回路产生制动液压，从而刹停车辆。
现有技术中，通常利用传感器加测液压缸活塞板杆的位移，并将信号实时传递给控制器，控制器根据位移信号来控制阀组的动作，从而控制压力油的流向，进而控制活塞板杆的动作；通过上述闭环控制的方式来降低液压缸活塞板杆的位移误差，进而控制液压精度，该方法能精准控制活塞板杆的位移精度，但对液压的控制仍然是间接的，对液压的控制精度仍会存在偏差，即闭环控制方法中忽略了液压迟滞性对液压控制性能的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电子液压线控制动系统及液压闭环控制方法，本发明通过电子液压线控制动系统实现车辆油路液压的精确闭环控制，同时充分考虑了油路液压的迟滞性，提升了油路液压响应速度，确保车辆安全制动。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电子液压线控制动系统，包括电机控制器、驱动电机、传动机构、液压缸、油壶、液压传感器以及多个制动卡钳，所述电机控制器通过导线与驱动电机电连接，所述液压缸内沿轴向滑动设置有活塞板，活塞板将液压缸的内部分隔成第一油腔和第二油腔，所述驱动电机通过传动机构与所述活塞板相连接并驱动活塞板进行轴向滑移，所述液压缸的第一油腔通过管道与油壶相连接，所述液压缸的第二油腔通过油路与多个制动卡钳相连接，所述液压传感器安装于油壶出液口用于检测油路液压，所述第二油腔内安装有作用于活塞板的复位弹簧，所述电机控制器通过导线与液压传感器电连接用于采集液压信号并接受外部液压控制指令。
本发明进一步设置为，所述传动机构包括主动齿轮、从动齿轮、推杆、轴承座以及活塞杆，所述驱动电机的电机轴与所述主动齿轮联动连接，所述推杆转动设置在轴承座上，推杆上卡接有两个第一卡簧，两个第一卡簧分别抵在所述轴承座的两侧，所述从动齿轮联动设置在推杆上，并且所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合连接，所述活塞杆贯穿液压缸伸入第一油腔中与所述活塞板相连接，所述推杆靠近活塞杆的一端沿轴向开设有导向腔，并且推杆靠近活塞杆的一端可拆卸地连接有螺纹块，所述螺纹块中部贯穿设置有螺孔，所述活塞杆上设有与所述螺孔部相适配的外螺纹部，所述外螺纹部贯穿所述螺孔并伸入所述导向腔中。
本发明进一步设置为，所述推杆靠近螺纹块的一端设有安装部，所述安装部上设有对接槽，所述螺纹块上设有与对接槽构成插接配合的对接凸部，并且对接凸部靠近对接槽的一端为呈锥形形状，所述安装部上沿周向设置有多个螺纹槽，每个螺纹槽上均设置有一个用于将螺纹块锁定在所述安装部上的锁定组件，所述锁定组件包括安装压块、顶推弹簧以及锁定弹头，所述安装压块螺纹连接于对应的螺纹槽中，安装压块的外端设有截面呈六角形状的操作部，并且所述操作部与所述安装部的外壁之间夹设有垫片，所述螺纹槽内端开设有与对接槽相连通的通孔，所述对接凸部上开设有与所述通孔相对应的锁定孔，所述安装压块的内端沿轴向开设有导槽，所述导槽的直径大于通孔的直径，所述顶推弹簧和锁定弹头设置在所述导槽中，所述顶推弹簧的两端分别抵在锁定弹头以及导槽内端面上，所述锁定弹头在顶推弹簧的作用下穿过对应的通孔插入对接凸部上的对应的锁定孔中，所述锁定弹头远离对接凸部的一端设有用于抵在螺纹槽内端面上的限位凸缘。
本发明进一步设置为，所述安装部的外周螺纹连接有解锁环，所述解锁环上沿周向开设有数量与锁定组件相对应的第一连接槽，所述第一连接槽内焊接有第一连接杆，所述锁定弹头靠近顶推弹簧的一端开设有第二连接槽，所述第二连接槽内焊接有第二连接杆，所述操作部的外端面上沿轴向开设有导线孔，所述导线孔与对应的导槽相连通，所述导线孔上穿设有连接线，所述连接线的一端与第一连接杆相连接，所述连接线的另一端与第二连接杆相连接。
本发明进一步设置为，所述解锁环的一端面上开设有环形槽，所述环形槽中嵌设有缓冲橡胶环，所述缓冲橡胶环的外端伸出环形槽，所述环形槽内端面沿周向均匀设置有多个倒钩槽，所述缓冲橡胶环上沿周向设置有数量与倒钩槽相当并与对应倒钩槽相适配的多个倒钩连接部，所述安装部外周还螺纹连接有加强环，所述加强环抵在缓冲橡胶环的外端面上。
本发明进一步设置为，所述推杆上设有用于将导向腔与大气相连通的稳压孔。
本发明进一步设置为，还包括用于将活塞板和活塞杆连接在一起的锁紧组件，所述锁紧组件包括第二卡簧、锁紧螺丝以及压板，所述活塞板中部设有供活塞杆插入的插孔，所述压板通过锁紧螺丝安装于活塞杆的内端面上，压板上开设有供锁紧螺丝的螺丝头嵌入的凹槽，活塞杆与压板之间夹设有密封板，所述第二卡簧卡接于活塞杆上位于活塞板对应密封板的另一侧，所述压板上还螺纹连接有一端开口的缓冲套，所述缓冲套将锁紧螺丝盖住并且缓冲套的外端面与密封板相抵触。
一种液压闭环控制方法，用于控制电子液压线控制动系统中液压缸的活塞板的位移，所述液压闭环控制方法包括以下步骤：
S1：电子液压线控制动系统上电，电机控制器等待接收外部液压指令P*；
S2：电子线控制动系统接受外部液压指令P*后，对P*判断，当P*>Pmin时，Pmin为切换液压前馈控制的最小指令值，P*与系统中实际采集的液压反馈值P做差，电机控制器进行PI控制并输出活塞板位置指令S*，并转换成对应内置驱动电机的转动圈数指令M*，M*=N*S*，N为电机转动圈数到活塞板行程的机械传动比。M*与内置驱动电机实际转动反馈圈数M做差后，电机控制器进行PI控制，输出电机转速信号指令Spd*，Spd*与驱动电机实际反馈的转速Spd做差后，电机控制器再进行PI控制，输出电机扭矩指令T*来控制内置驱动电机推动液压缸的活塞板运动，使油壶实际液压P=P*；当P*<Pmin时，为了防止油路低液压状态下液压迟滞性造成液压响应速度慢的问题，在原液压闭环输出量S*的基础上叠加液压前馈量S1*。S1*=fun(P*),fun()为离线测量的活塞板位移与液压的关系式。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：本发明通过电子液压线控制动系统实现车辆油路液压的精确闭环控制，同时充分考虑了油路液压的迟滞性，提升了油路液压响应速度，确保车辆安全制动。另外，传动机构中推杆与活塞杆通过锁定组件进行可拆卸连接，拆装十分方便，利于前期的组装与后期的维护操作。
附图说明
图1为本发明整体的结构示意图；
图2为本发明推杆与活塞杆的连接结构示意图；
图3为本发明锁定组件的解锁结构示意图；
图4为图1中A部的放大结构示意图；
图5为液压闭环控制方法框图。
图中：1、电机控制器；2、驱动电机；3、传动机构；4、液压缸；5、油壶；6、液压传感器；7、制动卡钳；8、活塞板；9、第一油腔；10、第二油腔；11、复位弹簧；12、主动齿轮；13、从动齿轮；14、推杆；15、轴承座；16、活塞杆；17、第一卡簧；18、导向腔；19、螺纹块；20、螺孔；21、外螺纹部；22、安装部；23、对接槽；24、对接凸部；25、螺纹槽；26、锁定组件；27、安装压块；28、顶推弹簧；29、锁定弹头；30、操作部；31、垫片；32、通孔；33、锁定孔；34、导槽；35、限位凸缘；36、解锁环；37、第一连接槽；38、第一连接杆；39、第二连接槽；40、第二连接杆；41、导线孔；42、连接线；43、环形槽；44、缓冲橡胶环；45、倒钩槽；46、倒钩连接部；47、加强环；48、稳压孔；49、锁紧组件；50、第二卡簧；51、锁紧螺丝；52、压板；53、密封板；54、插孔；55、凹槽；56、缓冲套。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：如附图1～4所示的一种电子液压线控制动系统，包括电机控制器1、驱动电机2、传动机构3、液压缸4、油壶5、液压传感器6以及多个制动卡钳7，所述电机控制器1通过导线与驱动电机2电连接，所述液压缸4内沿轴向滑动设置有活塞板8，活塞板8将液压缸4的内部分隔成第一油腔9和第二油腔10，所述驱动电机2通过传动机构3与所述活塞板8相连接并驱动活塞板8进行轴向滑移，所述液压缸4的第一油腔9通过管道与油壶5相连接，所述液压缸4的第二油腔10通过油路与多个制动卡钳7相连接，所述液压传感器6安装于油壶5出液口用于检测油路液压，所述第二油腔10内安装有作用于活塞板8的复位弹簧11，复位弹簧11轴向作用于活塞板8，复位弹簧11的两端分别抵在活塞板8以及液压缸4上，所述电机控制器1通过导线与液压传感器6电连接用于采集液压信号并接受外部液压控制指令。
如附图1和附图2所示，所述传动机构3包括主动齿轮12、从动齿轮13、推杆14、轴承座15以及活塞杆16，所述驱动电机2的电机轴与所述主动齿轮12联动连接，所述推杆14转动设置在轴承座15上，推杆14上卡接有两个第一卡簧17，两个第一卡簧17分别抵在所述轴承座15的两侧，所述从动齿轮13联动设置在推杆14上，并且所述从动齿轮13与所述主动齿轮12啮合连接，所述活塞杆16贯穿液压缸4伸入第一油腔9中与所述活塞板8相连接，所述推杆14靠近活塞杆16的一端沿轴向开设有导向腔18，并且推杆14靠近活塞杆16的一端可拆卸地连接有螺纹块19，所述螺纹块19中部贯穿设置有螺孔20，所述活塞杆16上设有与所述螺孔20部相适配的外螺纹部21，所述外螺纹部21贯穿所述螺孔20并伸入所述导向腔18中。
如附图2和附图3所示，所述推杆14靠近螺纹块19的一端设有安装部22，所述安装部22上设有对接槽23，所述螺纹块19上设有与对接槽23构成插接配合的对接凸部24，并且对接凸部24靠近对接槽23的一端为呈锥形形状，所述安装部22上沿周向设置有多个螺纹槽25，每个螺纹槽25上均设置有一个用于将螺纹块19锁定在所述安装部22上的锁定组件26，所述锁定组件26包括安装压块27、顶推弹簧28以及锁定弹头29，所述安装压块27螺纹连接于对应的螺纹槽25中，安装压块27的外端设有截面呈六角形状的操作部30，并且所述操作部30与所述安装部22的外壁之间夹设有垫片31，所述螺纹槽25内端开设有与对接槽23相连通的通孔32，所述对接凸部24上开设有与所述通孔32相对应的锁定孔33，所述安装压块27的内端沿轴向开设有导槽34，所述导槽34的直径大于通孔32的直径，所述顶推弹簧28和锁定弹头29设置在所述导槽34中，所述顶推弹簧28的两端分别抵在锁定弹头29以及导槽34内端面上，所述锁定弹头29在顶推弹簧28的作用下穿过对应的通孔32插入对接凸部24上的对应的锁定孔33中，所述锁定弹头29远离对接凸部24的一端设有用于抵在螺纹槽25内端面上的限位凸缘35。
如附图3所示，所述安装部22的外周螺纹连接有解锁环36，所述解锁环36上沿周向开设有数量与锁定组件26相对应的第一连接槽37，所述第一连接槽37内焊接有第一连接杆38，所述锁定弹头29靠近顶推弹簧28的一端开设有第二连接槽39，所述第二连接槽39内焊接有第二连接杆40，所述操作部30的外端面上沿轴向开设有导线孔41，所述导线孔41与对应的导槽34相连通，所述导线孔41上穿设有连接线42，所述连接线42的一端与第一连接杆38相连接，所述连接线42的另一端与第二连接杆40相连接。
如附图3所示，所述解锁环36的一端面上开设有环形槽43，所述环形槽43中嵌设有缓冲橡胶环44，所述缓冲橡胶环44的外端伸出环形槽43，所述环形槽43内端面沿周向均匀设置有多个倒钩槽45，所述缓冲橡胶环44上沿周向设置有数量与倒钩槽45相当并与对应倒钩槽45相适配的多个倒钩连接部46，所述安装部22外周还螺纹连接有加强环47，所述加强环47抵在缓冲橡胶环44的外端面上。
如附图2所示，所述推杆14上设有用于将导向腔18与大气相连通的稳压孔48。
如附图4所示，该电子液压线控制动系统还包括用于将活塞板8和活塞杆16连接在一起的锁紧组件49，所述锁紧组件49包括第二卡簧50、锁紧螺丝51以及压板52，所述活塞板8中部设有供活塞杆16插入的插孔54，所述压板52通过锁紧螺丝51安装于活塞杆16的内端面上，压板52上开设有供锁紧螺丝51的螺丝头嵌入的凹槽55，活塞杆16与压板52之间夹设有密封板53，所述第二卡簧50卡接于活塞杆16上位于活塞板8对应密封板53的另一侧，所述压板52上还螺纹连接有一端开口的缓冲套56，所述缓冲套56将锁紧螺丝51盖住并且缓冲套56的外端面与密封板53相抵触。
一种液压闭环控制方法，用于控制电子液压线控制动系统中液压缸的活塞板的位移，液压闭环控制方法框图如附图5所示：所述液压闭环控制方法包括以下步骤：
S1：电子液压线控制动系统上电，电机控制器等待接收外部液压指令P*；
S2：电子线控制动系统接受外部液压指令P*后，对P*判断，当P*>Pmin时，Pmin为切换液压前馈控制的最小指令值，P*与系统中实际采集的液压反馈值P做差，电机控制器进行PI控制并输出活塞板位置指令S*，并转换成对应内置驱动电机的转动圈数指令M*，M*=N*S*，N为电机转动圈数到活塞板行程的机械传动比。M*与内置驱动电机实际转动反馈圈数M做差后，电机控制器进行PI控制，输出电机转速信号指令Spd*，Spd*与驱动电机实际反馈的转速Spd做差后，电机控制器再进行PI控制，输出电机扭矩指令T*来控制内置驱动电机推动液压缸的活塞板运动，使油壶实际液压P=P*；当P*<Pmin时，为了防止油路低液压状态下液压迟滞性造成液压响应速度慢的问题，在原液压闭环输出量S*的基础上叠加液压前馈量S1*。S1*=fun(P*),fun()为离线测量的活塞板位移与液压的关系式。
本发明通过电子液压线控制动系统实现车辆油路液压的精确闭环控制，同时充分考虑了油路液压的迟滞性，提升了油路液压响应速度，确保车辆安全制动。另外，传动机构中推杆与活塞杆通过锁定组件进行可拆卸连接，拆装十分方便，利于前期的组装与后期的维护操作。

Claims (6)

1.一种电子液压线控制动系统，其特征在于：包括电机控制器(1)、驱动电机(2)、传动机构(3)、液压缸(4)、油壶(5)、液压传感器(6)以及多个制动卡钳(7)，所述电机控制器(1)通过导线与驱动电机(2)电连接，所述液压缸(4)内沿轴向滑动设置有活塞板(8)，活塞板(8)将液压缸(4)的内部分隔成第一油腔(9)和第二油腔(10)，所述驱动电机(2)通过传动机构(3)与所述活塞板(8)相连接并驱动活塞板(8)进行轴向滑移，所述液压缸(4)的第一油腔(9)通过管道与油壶(5)相连接，所述液压缸(4)的第二油腔(10)通过油路与多个制动卡钳(7)相连接，所述液压传感器(6)安装于油壶(5)出液口用于检测油路液压，所述第二油腔(10)内安装有作用于活塞板(8)的复位弹簧(11)，所述电机控制器(1)通过导线与液压传感器(6)电连接用于采集液压信号并接受外部液压控制指令；所述传动机构(3)包括主动齿轮(12)、从动齿轮(13)、推杆(14)、轴承座(15)以及活塞杆(16)，所述驱动电机(2)的电机轴与所述主动齿轮(12)联动连接，所述推杆(14)转动设置在轴承座(15)上，推杆(14)上卡接有两个第一卡簧(17)，两个第一卡簧(17)分别抵在所述轴承座(15)的两侧，所述从动齿轮(13)联动设置在推杆(14)上，并且所述从动齿轮(13)与所述主动齿轮(12)啮合连接，所述活塞杆(16)贯穿液压缸(4)伸入第一油腔(9)中与所述活塞板(8)相连接，所述推杆(14)靠近活塞杆(16)的一端沿轴向开设有导向腔(18)，并且推杆(14)靠近活塞杆(16)的一端可拆卸地连接有螺纹块(19)，所述螺纹块(19)中部贯穿设置有螺孔(20)，所述活塞杆(16)上设有与所述螺孔(20)部相适配的外螺纹部(21)，所述外螺纹部(21)贯穿所述螺孔(20)并伸入所述导向腔(18)中；所述推杆(14)靠近螺纹块(19)的一端设有安装部(22)，所述安装部(22)上设有对接槽(23)，所述螺纹块(19)上设有与对接槽(23)构成插接配合的对接凸部(24)，并且对接凸部(24)靠近对接槽(23)的一端为呈锥形形状，所述安装部(22)上沿周向设置有多个螺纹槽(25)，每个螺纹槽(25)上均设置有一个用于将螺纹块(19)锁定在所述安装部(22)上的锁定组件(26)，所述锁定组件(26)包括安装压块(27)、顶推弹簧(28)以及锁定弹头(29)，所述安装压块(27)螺纹连接于对应的螺纹槽(25)中，安装压块(27)的外端设有截面呈六角形状的操作部(30)，并且所述操作部(30)与所述安装部(22)的外壁之间夹设有垫片(31)，所述螺纹槽(25)内端开设有与对接槽(23)相连通的通孔(32)，所述对接凸部(24)上开设有与所述通孔(32)相对应的锁定孔(33)，所述安装压块(27)的内端沿轴向开设有导槽(34)，所述导槽(34)的直径大于通孔(32)的直径，所述顶推弹簧(28)和锁定弹头(29)设置在所述导槽(34)中，所述顶推弹簧(28)的两端分别抵在锁定弹头(29)以及导槽(34)内端面上，所述锁定弹头(29)在顶推弹簧(28)的作用下穿过对应的通孔(32)插入对接凸部(24)上的对应的锁定孔(33)中，所述锁定弹头(29)远离对接凸部(24)的一端设有用于抵在螺纹槽(25)内端面上的限位凸缘(35)。
2.根据权利要求1所述的一种电子液压线控制动系统，其特征在于：所述安装部(22)的外周螺纹连接有解锁环(36)，所述解锁环(36)上沿周向开设有数量与锁定组件(26)相对应的第一连接槽(37)，所述第一连接槽(37)内焊接有第一连接杆(38)，所述锁定弹头(29)靠近顶推弹簧(28)的一端开设有第二连接槽(39)，所述第二连接槽(39)内焊接有第二连接杆(40)，所述操作部(30)的外端面上沿轴向开设有导线孔(41)，所述导线孔(41)与对应的导槽(34)相连通，所述导线孔(41)上穿设有连接线(42)，所述连接线(42)的一端与第一连接杆(38)相连接，所述连接线(42)的另一端与第二连接杆(40)相连接。
3.根据权利要求2所述的一种电子液压线控制动系统，其特征在于：所述解锁环(36)的一端面上开设有环形槽(43)，所述环形槽(43)中嵌设有缓冲橡胶环(44)，所述缓冲橡胶环(44)的外端伸出环形槽(43)，所述环形槽(43)内端面沿周向均匀设置有多个倒钩槽(45)，所述缓冲橡胶环(44)上沿周向设置有数量与倒钩槽(45)相当并与对应倒钩槽(45)相适配的多个倒钩连接部(46)，所述安装部(22)外周还螺纹连接有加强环(47)，所述加强环(47)抵在缓冲橡胶环(44)的外端面上。
4.根据权利要求1所述的一种电子液压线控制动系统，其特征在于：所述推杆(14)上设有用于将导向腔(18)与大气相连通的稳压孔(48)。
5.根据权利要求1所述的一种电子液压线控制动系统，其特征在于：还包括用于将活塞板(8)和活塞杆(16)连接在一起的锁紧组件(49)，所述锁紧组件(49)包括第二卡簧(50)、锁紧螺丝(51)以及压板(52)，所述活塞板(8)中部设有供活塞杆(16)插入的插孔(54)，所述压板(52)通过锁紧螺丝(51)安装于活塞杆(16)的内端面上，压板(52)上开设有供锁紧螺丝(51)的螺丝头嵌入的凹槽(55)，活塞杆(16)与压板(52)之间夹设有密封板(53)，所述第二卡簧(50)卡接于活塞杆(16)上位于活塞板(8)对应密封板(53)的另一侧，所述压板(52)上还螺纹连接有一端开口的缓冲套(56)，所述缓冲套(56)将锁紧螺丝(51)盖住并且缓冲套(56)的外端面与密封板(53)相抵触。
6.一种液压闭环控制方法，用于控制权利要求1～5任一项所述的电子液压线控制动系统中液压缸的活塞板的位移，其特征在于：所述液压闭环控制方法包括以下步骤：
S1：电子液压线控制动系统上电，电机控制器等待接收外部液压指令P*；
S2：电子线控制动系统接受外部液压指令P*后，对P*判断，当P*>Pmin时，Pmin为切换液压前馈控制的最小指令值，P*与系统中实际采集的液压反馈值P做差，电机控制器进行PI控制并输出活塞板位置指令S*，并转换成对应内置驱动电机的转动圈数指令M*，M*=N*S*，N为电机转动圈数到活塞板行程的机械传动比，M*与内置驱动电机实际转动反馈圈数M做差后，电机控制器进行PI控制，输出电机转速信号指令Spd*，Spd*与驱动电机实际反馈的转速Spd做差后，电机控制器再进行PI控制，输出电机扭矩指令T*来控制内置驱动电机推动液压缸的活塞板运动，使油壶实际液压P=P*；当P*<Pmin时，为了防止油路低液压状态下液压迟滞性造成液压响应速度慢的问题，在原液压闭环输出量S*的基础上叠加液压前馈量S1*，S1*=fun(P*),fun()为离线测量的活塞板位移与液压的关系式。
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