CN114789715B - 车辆的能够进行再生制动和液压制动的制动系统及其控制方法 - Google Patents

车辆的能够进行再生制动和液压制动的制动系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供车辆的能够进行再生制动和液压制动的制动系统及其控制方法。本公开在至少一个实施方式中提供一种制动系统，所述制动系统包括：踏板主单元；电动增压器单元；反作用盘，该反作用盘在被操作杆和马达活塞中的至少一者压缩时产生踏板力；以及控制器，所述控制器在车辆的协同制动期间接收到再生制动中断信号之后感测主缸中的压力改变，并且以与压力改变对应的量补偿马达活塞的位移。

Description

车辆的能够进行再生制动和液压制动的制动系统及其控制 方法
技术领域
本公开涉及一种车辆的能够进行再生制动和液压制动的制动系统及其控制方法。
背景技术
本节内容的陈述仅提供关于本公开的背景信息，而不一定构成相关技术。
再生制动是一种利用车辆的驱动惯性来驱动作为发电机的马达并利用通过驱动马达而产生的阻力作为制动力的制动方式。
在混合动力电动车辆(HEV)的情况下，再生制动单元和液压制动单元协作以制动车辆(下文中称为“协同制动”)，由此向车辆提供稳定的制动力。
车辆还包括电动增压器单元，以便增加驾驶员的踏板作用力。电动增压器单元利用设置在电动增压器单元中的电动马达的旋转扭矩来增加从操作杆施加到主缸内部的力。此外，当产生踏板力时，电动增压器单元被构造成给予驾驶员所需的踩踏感觉。具体地，电动增压器单元被构造成随着反作用盘被电动增压器单元压缩而产生与踏板行程对应的适量的踏板力。
同时，当具有传统的协同制动功能的车辆执行再生制动时，电子稳定控制(ESC)用于在再生制动期间将液压压力降低由再生制动补偿的量。为此，传统车辆需要具有能够协同控制再生制动和液压制动的规格的ESC。具体地，ESC需要诸如蓄能器的减压装置以降低液压压力，这需要ESC的更高规格。这可能导致成本增加。
此外，当具有传统的协同制动功能的车辆处于协同制动过程中而再生制动被禁用时，利用ESC增加制动系统中的液压油的量，以便增加液压制动的制动力。泵被启动以从主缸中抽吸油，以便增加制动系统中的液压油的量。结果，主缸内部产生的压力减小，并且驾驶员会具有踏板力降低的不自然感觉。
发明内容
鉴于以上所述，本公开主要旨在当在协同制动期间再生制动被禁用时使驾驶员对制动器的不自然感觉最小化。
本公开中要解决的问题不限于上述问题，并且本领域的普通技术人员从以下描述将清楚地理解本文未提及的其它问题。
如上所述，根据本实施方式，当在协同制动期间再生制动被禁用时，制动系统允许马达活塞向后移动，同时主缸中的液压压力被暂时降低，从而使驾驶员对制动器的不自然感觉最小化。
附图说明
图1是根据本公开的实施方式的制动系统的横截面图。
图2是用于说明当制动系统以协同制动模式制动车辆时操作如何工作的曲线图。
图3A和图3B是用于说明在根据本公开的实施方式的制动系统的协同制动模式中当接收到再生制动中断信号时操作如何工作的横截面图。
图4是根据本公开的实施方式的控制制动系统的方法的流程图。
具体实施方式
为了易于理解，本公开的图1至图3B中示出的制动系统1的概念图是制动系统1如何工作的简化视图，并且应当注意，可能与实际制动系统1的具体形状存在差异。
图1是根据本公开的实施方式的制动系统的横截面图。
参照图1，根据本公开的实施方式的制动系统1包括踏板主单元10、电动增压器单元20、壳体30、踩踏感觉产生单元40和电控单元50(例如，控制器)的全部或部分。
踏板主单元10被构造成当由驾驶员踩下踏板11时将踏板力传递到主缸14。踏板主单元10包括踏板11、操作杆12、推杆13、主缸14和复位弹簧15的全部或部分。
踏板11是驾驶员推动以使车辆减速或停止的部件。当驾驶员压下踏板11以向操作杆12的一端施加一定量的压力或更高的压力时，操作杆12的另一端压缩反作用盘420。在这种情况下，踏板11的行程由单独设置的踏板行程传感器(未示出)感测。操作杆12的一端可以被设置成邻接反作用盘420的中央部分。
操作杆12是将驾驶员的踏板作用力传递到反作用盘420的媒介。操作杆12的一端连接到踏板11。传递到反作用盘420的踏板作用力FRD通过操作杆12被传递到主缸14。在开始踩下踏板11的初始状态下，操作杆12的另一端可以与反作用盘420分离。当踏板11被踩下时，操作杆12的另一端朝向反作用盘420向前移动。
推杆13的至少一部分插入到主缸14中。推杆13在主缸14内沿主缸14的纵向方向往复运动，并且当推杆13向前移动时，推杆可以对存储在主缸14中的制动流体加压。
主缸14被构造成将制动流体保持在其中。主缸14内的制动流体被加压，并且产生用于制动的液压压力。产生的液压压力被传递到多个车轮制动器(未示出)。
复位弹簧15设置在主缸14的内部，并通过推杆13的往复运动而收缩或伸展。优选地，复位弹簧15可以是螺旋弹簧。然而，本公开并不一定局限于此，并且复位弹簧15可以是板簧或者由诸如橡胶的弹性材料制成。另外，虽然在本公开中未示出，但也可以将复位弹簧15设置在电动增压器单元20的壳体内部。复位弹簧15可以被设置在主缸14内部或电动增压器单元20内部，以便通过由操作杆12和电动增压器单元20中的任一者或两者传递的力的一部分而被压缩。
电动增压器单元20被构造成增加驾驶员的踏板作用力。电动增压器单元20包括马达22、齿轮装置24、螺杆轴26和马达活塞28中的全部或部分。
马达22被构造成响应于来自电控单元50的信号而正转或反转。
齿轮装置24被构造成将马达22的旋转扭矩传递到螺杆轴26。齿轮装置24包括第一齿轮240、第二齿轮242和第三齿轮244中的全部或部分。
第一齿轮240接收从马达22传递的旋转扭矩并将其传递到第二齿轮242。第二齿轮242将从第一齿轮240传递的旋转扭矩传递到第三齿轮244。第三齿轮244将从第二齿轮242传递的旋转扭矩传递到螺杆轴26。基于第一齿轮240至第三齿轮244之间的齿数比，在旋转扭矩被传递到第一齿轮240至第三齿轮244的同时，旋转速度可以减小或增大一定的百分比。
螺杆轴26被构造成将由齿轮装置24传递的旋转扭矩转换成直线运动。螺杆轴26包括第一轴260和第二轴262的全部或部分。
第一轴260在由第三齿轮244限制的同时旋转。第二轴262被构造成将第一轴260的旋转运动转换成线性运动。优选地，第一轴260可以包括小齿轮，第二轴262可以包括齿条。第二轴262的一端连接到马达活塞28。因此，当驱动马达22时，第二轴262朝向反作用盘420向前移动，或者向后移动，即，在相反的方向上移动。
马达活塞28通过由齿轮装置24的轴和螺杆轴26的组合传递的力而在主缸14的纵向方向上往复运动。马达活塞28以这样的方式被构造使得一侧由第二轴262压缩，而另一侧压缩反作用盘420。
如果踏板11没有被压下，即没有制动请求信号，则马达活塞28设置在第一轴260附近。
壳体30形成为包围踏板主单元10的至少一部分、电动增压器单元20的至少一部分和踩踏感觉产生单元40的至少一部分。壳体30包括弹簧支架32。
弹簧支架32固定到壳体30，并且踏板弹簧单元44的至少一部分附接到弹簧支架32的一侧。弹簧支架32形成为当踏板弹簧单元44被驾驶员的踏板作用力压缩时支撑踏板弹簧单元44。
当驾驶员压下踏板11时，踩踏感觉产生单元40向驾驶员提供踩踏感觉。踩踏感觉产生单元40包括盘单元42和踏板弹簧单元44的全部或部分。
盘单元42被构造成由操作杆12和马达活塞28中的一者或多者压缩。由盘单元42产生的对踩踏感觉的反作用力被传递到推杆13。当推杆13对存储在主缸14中的制动油加压并且加压的制动油的至少一部分被输送到多个车轮制动器(未示出)时，可以产生液压制动力Fhyd。
盘单元42包括反作用盘420和反作用盘容器422。
反作用盘420被构造成被操作杆12压缩。当操作杆12的一端被驾驶员施加在踏板11上的力压缩时，另一端压缩反作用盘420。
此外，反作用盘420被构造成由马达活塞28压缩。同时，本公开的图1示出了即使在初始状态下反作用盘420和马达活塞28也彼此接触。然而，如果电控单元50没有产生制动请求信号，则这可能意味着马达活塞28与反作用盘420分离。
同时，当踏板11被压下时，操作杆12的端部朝向反作用盘420向前移动并且抵接反作用盘420。如果进一步压下踏板11，则反作用盘420的外周被马达活塞28压缩，反作用盘420的中央部分被操作杆12压缩。为此，马达活塞28的纵向截面可以是大致环形的，并且操作杆12可以穿过马达活塞28的开口中央部分。在这种情况下，操作杆12和反作用盘420同轴地布置。然而，本公开不限于此，具有能够通过应用踏板11和驱动马达22来压缩反作用盘420的装置的任何制动系统都可以包括在本公开中。例如，反作用盘420的外周可以被操作杆12压缩，并且反作用盘420的中央部分可以被马达活塞28压缩。即使在这种情况下，操作杆12和反作用盘420可以同轴地布置。
反作用盘420由可压缩材料制成。例如，反作用盘420的至少一部分可由橡胶材料制成。当反作用盘420被操作杆12和马达活塞28中的一者或多者压缩时，由压缩力产生的反作用力通过操作杆12被传递到驾驶员，并且构成驾驶员的踩踏感觉的一部分。在下文中，当反作用盘420被外力压缩时产生的踏板力被称为FRD。
反作用盘容器422以在其内部形成的空间中容纳反作用盘420的至少一部分的方式形成。当反作用盘容器422的一侧被操作杆12和马达活塞28中的一者或多者压缩时，反作用盘容器422的另一侧压缩推杆13。
踏板弹簧单元44的一侧连接到操作杆12，另一侧连接到弹簧支架32。当踏板11和弹簧支架32之间的相对距离增加或减小时，踏板弹簧单元44产生张力或压缩力。由踏板弹簧单元44的压缩产生的反作用力通过操作杆12被传递到驾驶员，并且构成驾驶员的踩踏感觉的一部分。在下文中，当反作用盘420被外力压缩时产生的踏板力被称为Fspring。
踏板弹簧单元44包括弹簧440和阻尼器442。在本公开中，弹簧440和阻尼器442被示出为串联连接，但不必限于此，并且弹簧440和阻尼器442可以并联连接。
提供给驾驶员的总踏板力Fpedal可以确定为由对盘单元42的压缩力的反作用力产生的踏板力FRD和由对踏板弹簧单元44的压缩力的反作用力产生的踏板力Fspring的总和。
电控单元50基于从踏板行程传感器(未示出)传递的踏板信号产生制动请求信号。制动请求信号是允许多个车轮制动器(未示出)的至少一部分产生制动力的电信号。
电控单元50基于踏板信号计算制动车辆所需的总制动力Ftotal。此外，电控单元50确定是否使用再生制动，并且根据是否使用再生制动来施加再生制动力Freg和不同地控制电动增压器单元20。这里，所需的总制动力可以是液压制动力和再生制动力的总和。可以设定多个制动模式。例如，电控单元50可以通过设定仅使用液压制动力的液压制动模式、仅使用再生制动力的再生制动模式、以及使用液压制动力和再生制动力两者的协同制动模式来制动车辆。
图2是用于说明当制动系统以协同制动模式制动车辆时操作如何工作的曲线图。
尽管电控单元50可以通过如上所述将制动模式设定为液压制动模式和再生制动模式来制动车辆，但是图2仅示出了协同制动模式。
在接收到制动信号之后，电控单元50计算所需的对应总制动力。在计算所需总制动力之后，电控单元50计算液压制动力和再生制动力以满足所需总制动力，并相应地制动车辆。在一定的制动时间段之后，打开再生制动中断信号，并且从接收到再生制动中断信号的第一时间点X1开始，电控单元50执行控制以减小再生制动力并增大液压制动力。
在第一时间点X1和第二时间点X2之间，液压制动力增加，而再生制动力减小。在第二时间点X2的液压制动力的量可等于或类似于所需的总制动力的量。在第二时间点X2之后，仅使用液压制动力执行制动。
图2示出了电控单元50在车辆制动期间接收再生制动中断信号并将再生制动力减小到0并将液压制动力增大到所需总制动力的过程。即使电控单元50将设定从协同制动模式改变为液压制动模式，制动系统1仍可以如在图2的曲线图中那样操作。此外，尽管图2示出了在协同制动模式中再生制动力大于液压制动力，但这仅仅是示例，并且它们不限于图2中所示的。
主缸14中的液压压力由于第一时间点X1和第二时间点X2之间的液压制动力的突然升高而突然下降。在这种情况下，踏板力也降低，并且驾驶员可以对制动器具有不自然的感觉。本公开涉及一种用于使这种不自然的感觉最小化的制动系统1，并且将在图3A和图3B的描述中详细描述用于此的具体方法。
图3A和图3B是用于说明在根据本公开的实施方式的制动系统的协同制动模式中接收到再生制动中断信号时操作如何工作的横截面图。
图3A是示出当制动时由驾驶员如何踩下踏板10的视图。当驾驶员踩下踏板10时，操作杆12压缩反作用盘420。电动增压器单元20也操作以辅助驾驶员的踏板作用力，并因此将反作用盘420与马达活塞28压缩在一起。
图3B是示出当主缸14中的液压压力在第一时间点X1和第二时间点X2之间突然下降时制动系统1如何操作的视图。制动系统1必须在第一时间点X1和第二时间点X2之间的短时间内升高液压制动力。也就是说，为了升高液压制动力，需要向多个车轮制动机构供应制动油。制动油从贮存器(未示出)通过主缸14被供应到多个车轮制动机构。此时，主缸14中的制动油量减少，并且主缸14中的液压压力突然下降。由于主缸14中的液压压力突然下降，驾驶员的踏板力降低，从而给予驾驶员不自然的踩踏感觉。为了消除这种不自然的感觉，电控单元50驱动马达22以使马达活塞28向后移动。
电控单元50计算在第一时间点X1主缸14中的第一液压压力，并计算主缸14中的第二液压压力。液压压力可以通过使用单独地放置在主缸14中的液压测量装置(未示出)来计算。电控单元50可以存储关于与马达活塞28的位移相关的主缸14中的液压压力的量的数据。在这种情况下，电控单元50可以不通过使用液压测量装置(未示出)而是通过使用马达活塞28的位移来计算主缸14中的液压压力的量。
电控单元50可通过使用第一液压压力和第二液压压力之间的差来计算第一时间点X1和第二时间点X2之间的液压压力的突然下降。在计算液压压力的突然下降之后，可以计算相对于液压压力的该突然下降马达活塞28的位移。然后，电控单元50驱动马达22以使马达活塞28向后移动所计算的位移。
如上所述，反作用盘420由弹性材料制成，因此使操作杆12以如图3B中所示的方式压缩反作用盘420的中央部分。当马达活塞28向后移动时，压缩反作用盘420的力减小，这增加了施加到操作杆12的力。因此，即使主缸中的液压压力突然下降，通过使马达活塞28向后移动驾驶员也不会具有不自然的踩踏感觉。
图4是根据本公开的实施方式的控制制动系统的方法的流程图。图4示出了上述液压制动模式、再生制动模式和协同制动模式之中的协同制动模式的流程图。由于对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的，因此当电控单元50将制动模式设定为液压制动模式或再生制动模式时的制动方法将被省略。
电控单元50确定是否接收到制动信号(S10)。电控单元50直到其接收到制动信号才执行图4所示的控制。当驾驶员踩下踏板11时或者当确定车辆在自主驾驶的同时需要制动时，产生制动信号。
如果确定接收到制动信号，则电控单元50计算所需的总制动力(S20)。基于由踏板行程传感器感测的行程长度来计算所需的总制动力。在计算所需的总制动力之后，电控单元50确定在液压制动模式、再生制动模式和协同制动模式之中使用哪种模式来制动。假设电控单元50将制动模式设定为协同制动模式以执行制动而给出图4的描述。
在计算所需的总制动力之后，电控单元50计算所需的再生制动力和所需的液压制动力(S30)。这里，需要通过将所需的再生制动力和所需的液压制动力相加来产生与所需的总制动力对应的制动力。
电控单元50计算产生计算出的所需液压制动力所需的马达活塞28的位移(S40)。电控单元50可以以查找表(LUT)等的形式存储相对于马达活塞28的位移产生的液压制动力的量。
在计算马达活塞28的位移之后，电控单元50基于马达活塞28的位移驱动电动增压器单元20(S50)。也就是说，电控单元50向电动增压器单元20的马达22发送驱动信号并进行控制，以使马达活塞28向前或向后移动所计算出的位移。当马达活塞28朝向主缸14向前移动时，液压压力被供应到多个车轮制动器(未示出)。
电控单元50确定在协同制动模式下的制动期间再生制动模式是否关闭(S60)。也就是说，在接收到再生制动中断信号之后，电控单元50确定再生制动模式被关闭。
如果再生制动模式被关闭，则电控单元50计算在接收到再生制动中断信号的第一时间点X1施加到主缸14中的第一液压压力(S70)。电控单元50可以通过使用被设置成测量主缸14中的液压压力的液压测量装置(未示出)来计算液压压力，或者可以通过使用存储在电控单元50的存储器中的、关于与马达或是28的位移相关的主缸14中的液压压力的数据来计算液压。
电控单元50计算在距第一时间点X1预设时间间隔之后的第二时间点X2施加到主缸14中的第二液压压力(S80)。在该步骤中，电控单元50通过使用液压测量装置(未示出)计算主缸14中的液压压力。第二时间点X2可以是液压制动力变得等于所需总制动力的时间点，但不限于此。
在计算第一液压压力和第二液压压力之后，电控单元50计算第一时间点和第二时间点之间的计算的液压压力的差(S90)。接着，电控单元50通过使用所计算的液压压力的差来基于压力差计算要被补偿的马达活塞28的位移(S100)。基于压力差要被补偿的位移可以通过实验预先测量并以LUT的形式存储在存储器中。
电控单元50基于要被补偿的马达活塞28的位移来驱动电动增压器单元20(S110)。电控单元50向马达22发送控制信号，以使马达活塞28在主缸14的相反方向上向后移动，使得施加到操作杆12的压力在第一时间点和第二时间点之间的时间段内保持恒定。

Claims (10)

1.一种制动系统，所述制动系统被构造成当制动车辆时执行协同制动，所述协同制动为再生制动和液压制动的组合，所述制动系统包括：
踏板主单元，所述踏板主单元包括主缸和操作杆，所述操作杆被构造成将通过压下踏板产生的踏板力传递到所述主缸；
电动增压器单元，所述电动增压器单元包括马达、被构造成压缩所述主缸的马达活塞、以及被构造成将所述马达的旋转运动转换成所述马达活塞的线性运动的动力传递装置；
反作用盘，该反作用盘在被所述操作杆和所述马达活塞中的至少一者压缩时产生踏板力；以及
控制器，所述控制器在所述车辆的所述协同制动期间接收到再生制动中断信号之后感测所述主缸中的压力改变，并以与所述压力改变对应的量补偿所述马达活塞的位移。
2.根据权利要求1所述的制动系统，其中，在接收到所述再生制动中断信号之后，所述控制器计算在接收到所述再生制动中断信号的第一时间点施加到所述主缸中的第一液压压力，计算在距所述第一时间点预设时间间隔之后的第二时间点施加到所述主缸中的第二液压压力，并且基于所述第一液压压力和所述第二液压压力之间的差来补偿所述马达活塞的位移。
3.根据权利要求2所述的制动系统，其中，所述马达活塞的位移量与所述第一液压压力和所述第二液压压力之间的差成比例。
4.根据权利要求1所述的制动系统，其中，所述动力传递装置包括：
齿轮单元，所述齿轮单元增加所述马达的扭矩；
螺母螺杆，所述螺母螺杆设置成接收来自所述齿轮单元的扭矩；以及
螺栓螺杆，所述螺栓螺杆设置成接收所述螺母螺杆的旋转运动并将所述旋转运动转换成线性运动以补偿所述马达活塞的位移。
5.根据权利要求1所述的制动系统，其中，所述反作用盘的中央部分被所述操作杆压缩，并且所述反作用盘的外周被所述马达活塞压缩。
6.一种控制制动系统的方法，所述制动系统被构造成当制动车辆时执行协同制动，所述协同制动为再生制动和液压制动的组合，所述方法包括以下步骤：
当踏板被压下时，由控制器基于由踏板行程传感器测量的所述踏板的行程来计算制动所述车辆所需的总制动力；
由所述控制器基于所需的所述总制动力计算再生制动力和液压制动力，并且确定马达活塞的位移以产生所述液压制动力；
由所述控制器基于所述马达活塞的位移驱动电动增压器单元；
由所述控制器确定所述再生制动是否完成；以及
当确定所述再生制动完成时，由所述控制器计算在所述再生制动完成的第一时间点和在距所述第一时间点预设时间间隔之后的第二时间点之间主缸中的液压压力的差，
其中，计算马达活塞的位移的步骤包括基于所计算的液压压力的差计算要被补偿的所述马达活塞的位移。
7.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括基于要被补偿的所述马达活塞的位移来驱动所述电动增压器单元。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，通过使用放置在所述主缸中的液压测量装置来在所述第一时间点和所述第二时间点计算所述主缸中的液压压力。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述第一时间点，通过使用所存储的关于与所述马达活塞的位移相关的所述主缸中的液压压力的数据来确定所述主缸中的液压压力。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，要被补偿的所述马达活塞的位移量与所计算的液压压力的差成比例。
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