CN115009247B - 一种具有冗余功能的ehb线控制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有冗余功能的EHB线控制动系统，涉及汽车制动系统领域，用于解决目前电液线控制动系统大多只装备一套驱动装置，一旦在行车过程中发生损坏，车辆将无法进行有效制动，给自动驾驶带来了极大的风险的问题。同时，还解决了传统电液线控制动系统的制动轮缸需要四个进液阀和四个出液阀完成例如ABS、TCS、AEB等功能的问题。本发明在传统的电液线控制动系统的基础上加装一套冗余驱动装置，并考虑主驱动子系统、冗余驱动子系统全部失效的情况，增设一套备用助力装置助力驾驶员进行制动，提高系统安全性。同时，将进阀、出液阀的功能集成于一个调压装置内，明显减少传统液压线控制动系统中电磁阀的数量，提高系统集成度。

Description

一种具有冗余功能的EHB线控制动系统
技术领域
本公开涉及汽车制动系统领域，尤其涉及一种具有冗余功能的EHB线控制动系统。
背景技术
自动驾驶是当下备受社会关注的热点，而安全可靠性是自动驾驶的根本，也是重中之重。电子液压制动系统(EHB)作为一种新型的制动系统弥补了传统制动系统的不足，可以很大限度地提高车辆制动性能。线控制动是实现ABS(Anti-lock Braking System)、TCS(Traction Control System)、ESC(Electric Stability Control)等功能的基础，也是保证自动驾驶汽车行车安全的关键。
目前的电液线控制动系统大多只装备一套驱动装置，一旦在行车过程中发生损坏，车辆将无法进行有效制动，给自动驾驶带来了极大的风险。因此，提高自动驾驶车辆的制动安全性是实现自动驾驶的关键问题。现有的电液线控制动系统的精确控压大多需要调节四个进液阀和四个出液阀来实现，阀的数量较多且连接管路复杂，降低了可靠性和经济性。
发明内容
为解决以上部分或全部问题，本发明在传统的电液线控制动系统的基础上加装一套冗余驱动装置，考虑主驱动子系统、冗余驱动子系统全部失效的情况，增设一套备用助力装置助力驾驶员进行制动，使系统的安全性能大大提高；并将进阀、出液阀的功能集成于一个调压装置内，明显减少传统液压线控制动系统中电磁阀的数量，系统集成度大大提高。
本发明提出一种具有冗余功能的EHB线控制动系统，所述线控制动系统包括主驱动子系统、冗余驱动子系统和备用助力子系统；当EHB线控制动系统增压时，车辆制动时车辆制动时油杯(1)中的制动液经过第一单向阀(2)流入制动主缸(3)，第四常闭电磁阀(18)通电打开，制动液进入踏板感觉模拟器(17)，使踏板感觉模拟器(17)模拟踏板感觉；此时：
若主驱动子系统正常，主驱动子系统中的制动液经调压装置(13)流入轮缸完成制动；
若主驱动子系统故障失效，冗余驱动子系统中的高压制动液经调压装置(13)流入轮缸完成制动；
若主驱动子系统和冗余驱动子系统同时失效，通过备用助力子系统使用单独的电源，通过人力制动使高压制动液流入制动主缸(3)助力驾驶员踩下制动踏板(4)，压缩后的高压制动液经常开电磁阀(8)和调压装置流入轮缸完成制动。
在上述技术方案中，在传统的电液线控制动系统的基础上加装一套冗余驱动装置，并考虑主驱动子系统、冗余驱动子系统全部失效的情况，增设一套备用助力装置助力驾驶员进行制动，使系统共包含三套驱动系统，使自动驾驶车辆的行车安全得到保障。通过冗余驱动子系统或备用助力子系统，以使车辆满足紧急避障以及支持车辆行驶至安全路段。
所述主驱动子系统的一种实施方式是：包括无刷直流电机和滚珠丝杠(14)、制动副主缸(15)、第三常闭电磁阀(16)；
当主驱动子系统工作时，无刷直流电机和滚珠丝杠(14)机构压缩制动副主缸(15)中的制动液，第三常闭电磁阀(16)通电打开，制动液加压后经第三常闭电磁阀(16)和调压装置(13)流入轮缸。
作为上述技术方案的改进，无刷直流电机和滚珠丝杠(14)与制动副主缸(15)之间嵌入橡胶进行密封，避免制动液进入无刷直流电机中。
在一种实施方式中，所述制动副主缸(15)中的制动液来自油杯(1)，从油杯(1)经过第三单向阀(20)流入。
所述冗余驱动子系统的一种实施方式是：包括高压蓄能器(11)、第二常闭电磁阀(12)；
当冗余驱动子系统工作时，第二常闭电磁阀(12)通电打开，高压蓄能器(11)中的高压制动液经第二常闭电磁阀12和调压装置(13)流入轮缸。
作为上述技术方案的一种改进，所述冗余驱动子系统还包括第二电机(9)、第二液压泵(10)；当系统检测到高压蓄能器(11)中的高压制动液不足时，将第二常闭电磁阀(12)断电关闭，通过第二电机(9)和第二液压泵(10)完成高压蓄能器11的补液。
所述备用助力子系统的一种实施方式是：包括第一电机(5)、第一液压泵(6)、第一常闭电磁阀(7)；
当备用助力子系统工作时，第一常闭电磁阀(7)通电打开，第一电机(5)带动第一液压泵(6)输出高压制动液经第一常闭电磁阀(7)流入制动主缸(3)助力驾驶员踩下制动踏板(4)，压缩后的高压制动液经常开电磁阀(8)和调压装置(13)流入轮缸；
在备用助力子系统停用时，第一常闭电磁阀(7)断电关闭。
作为上述技术方案的一种改进，将进液阀、出液阀的功能集成于一个调压装置(13)内，明显减少了传统液压线控制动系统中电磁阀的数量，系统集成度大大提高。所述调压装置包括4组液压腔；每个液压腔的上方有两个口，分别为进油口(13-3)和出油口(13-5)；每个液压腔的下方有一个口，用于连接制动轮缸；每个液压腔的轴向内侧依次有阀芯(134)和回位弹簧(136)，轴向外侧有线圈(13-1)和推杆(13-2)；当EHB线控制动系统增压时，所有线圈(13-1)不通电，高压制动液由进油口(13-3)进入阀芯(13-4)后流入制动轮缸，完成制动系统的增压；当EHB线控制动系统保压时，所有线圈(13-1)通电，产生电磁力使推杆(13-2)推动阀芯(13-4)移动至进油口(13-4)和出油口(13-5)的中间，使制动液无法流出；当EHB线控制动系统减压时，所有线圈(13-1)通电，产生电磁力使推杆(13-2)推动阀芯(13-4)移动，直至阀芯中空的部分接通出油口(13-5)，使制动液经出油口(13-5)流出；阀芯(13-4)在线圈(13-1)断电后通过回位弹簧(13-6)实现复位。
在上述技术方案中，推杆(13-2)和阀芯(13-4)采用导磁材料制成，以便产生电磁力。
作为上述技术方案的改进，通过给进油口(13-3)和出油口(13-5)嵌入密封圈进行密封。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1、一个实施例中关于EHB线控制动系统结构示意图；
图2、一个实施例中关于EHB线控制动系统的调压装置整体示意图；
图3、一个实施例中关于EHB线控制动系统的调压装置侧剖面示意图；
图中：1、油杯；2、第一单向阀；3、制动主缸；4、制动踏板；5、第一电机；6、第一液压泵；7、第一常闭电磁阀(隔离阀)；8、常开电磁阀(隔离阀)；9、第二电机；10、第二液压泵；11、高压蓄能器；12、第二常闭电磁阀(隔离阀)；13、调压装置；14、空心电机无刷直流电机和滚珠丝杠；15、制动副主缸；16、第三常闭电磁阀(隔离阀)；17、踏板感觉模拟器；18、第四常闭电磁阀(隔离阀)；19、第二单向阀、20、第三单向阀；21、第一管路；13-1、线圈；13-2、推杆；13-3、进油口；13-4、阀芯；13-5、出油口、13-6、回位弹簧。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上方”、“下方”、“左侧”、“右侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
如图1所示，本发明的一种具有冗余功能的EHB线控制动系统，在实施时具有下述元部件：1、油杯；2、第一单向阀；3、制动主缸；4、制动踏板；5、第一电机；6、第一液压泵；7、第一常闭电磁阀(隔离阀)；8、常开电磁阀(隔离阀)；9、第二电机；10、第二液压泵；11、高压蓄能器；12、第二常闭电磁阀(隔离阀)；13、调压装置；14、空心电机无刷直流电机和滚珠丝杠；15、制动副主缸；16、第三常闭电磁阀(隔离阀)；17、踏板感觉模拟器；18、第四常闭电磁阀(隔离阀)；19、第二单向阀、20、第三单向阀；21、第一管路。
其中：第一常闭电磁阀(7)、常开电磁阀(8)、第二常闭电磁阀(12)、第三常闭电磁阀(16)、第四常闭电磁阀(18)均为开关阀，只可单向导通，通过PWM信号控制其开关。踏板感觉模拟器(17)模拟制动踏板(4)反力，反馈至驾驶员，使驾驶员产生踏板感觉。
如图1所示，该EHB线控制动系统具有三套驱动系统，使得自动驾驶车辆的行车安全得到保障。当EHB线控制动系统检测到主驱动子系统失效时，立刻切换至冗余驱动子系统。当主、冗驱动系统均发生失效时，自动切换至备用助力子系统助力驾驶员进行制动。在实施时，冗余驱动子系统和备用助力子系统能够满足车辆紧急避障以及支持车辆行驶至安全路段即可。主驱动子系统的建压过程通过第三常闭电磁阀(16)控制开启和关闭，冗余驱动子系统的建压过程通过第二常闭电磁阀控制开启和关闭。备用助力子系统的建压过程通过第一常闭电磁阀(7)控制开启和关闭。
在正常情况下，车辆制动时：油杯(1)中的制动液经过第一单向阀(2)流入制动主缸(3)，第四常闭电磁阀(18)打开，制动液进入踏板感觉模拟器(17)，踏板感觉模拟器(17)模拟踏板，使驾驶员产生踏板感觉。同时，油杯(1)中的制动液经第三单向阀(20)流入制动副主缸(15)，无刷直流电机和滚珠丝杠(14)机构压缩制动副主缸(15)中的制动液，第三常闭电磁阀(16)通电打开，制动液加压后经第三常闭电磁阀(16)流入调压装置(13)，随即进入制动轮缸进行制动。无刷直流电机和滚珠丝杠(14)与制动副主缸(15)之间嵌入橡胶进行密封，避免制动液进入无刷直流电机中。当EHB线控制动系统减压时，第四常闭电磁阀(18)断电关闭，踏板感觉模拟器(17)中的制动液经第二单向阀(19)流回油杯(1)，第三常闭电磁阀(16)断电关闭，制动轮缸中的制动液由调压装置(13)出油口经第一管路(21)流回油杯(1)完成减压。
当主驱动子系统故障失效时，应用冗余驱动子系统完成制动。油杯(1)中的制动液经过第一单向阀(2)流入制动主缸(3)，第四常闭电磁阀(18)打开，制动液进入踏板感觉模拟器(17)，踏板感觉模拟器(17)模拟踏板，使驾驶员产生踏板感觉。第二常闭电磁阀(12)通电打开，高压蓄能器(11)中的高压制动液经第二常闭电磁阀(12)流入调压装置(13)，随后进入制动轮缸进行制动。当EHB线控制动系统减压时，第四常闭电磁阀(18)断电关闭，踏板感觉模拟器(17)中的制动液经第二单向阀(19)流回油杯(1)，第二常闭电磁阀(12)断电关闭，制动轮缸中的制动液由调压装置(13)出油口经第一管路(21)流回油杯(1)完成减压。当系统检测到高压蓄能器(11)中的高压制动液不足时，将第二常闭电磁阀(12)断电关闭，通过第二电机(9)和第二液压泵(10)完成高压蓄能器(11)的补液。
若主驱动子系统和冗余驱动子系统同时失效，此时只能依靠人力制动。备用助力子系统使用车辆冗余备份电源，是单独的电源，故不受主驱动子系统和冗余驱动子系统故障的影响，避免车载电源故障失效后备用助力子系统无法对人力制动进行助力。当EHB线控制动系统检测到主驱动子系统和冗余驱动子系统都失效时，启用备用助力子系统。第一电机(5)带动第一液压泵(6)输出高压制动液经第一常闭电磁阀(7)流入制动主缸(3)助力驾驶员踩下制动踏板(4)，压缩后的高压制动液经常开电磁阀(8)流入液压腔，随后进入制动轮缸进行制动。当EHB线控制动系统减压时，制动轮缸中的制动液由调压装置(13)出油口经第一管路(21)流回油杯(1)完成减压。备用助力子系统解决了由于制动压力较高导致的驾驶员难以踩下制动踏板(4)的问题。
如图2所示，调压装置将传统的4个进液阀和4个出液阀的功能合并后集成在了一起，成本更低，体积更小，减少了液压线控制动系统电磁阀的数量，从而降低了液压线控制动系统的复杂程度。调压装置包含4个液压腔，分别负责调节车辆四个制动轮缸的压力。
具体地，如图3所示，调压装置(13)包括线圈(13-1)、推杆(13-2)、进油口(13-3)、阀芯(13-4)、出油口(13-5)和回位弹簧(13-6)。其中，推杆(13-2)与阀芯(13-4)采用一种导磁材质制作。进油口(13-3)及出油口(13-5)处均须嵌入密封圈进行密封。单个液压腔轴向安装依次有阀芯(13-4)和回位弹簧(13-6)。线圈(13-1)与推杆(13-2)布置在液压腔轴向外侧。液压腔内包含有进油口(13-3)和出油口(13-5)，位于液压腔的上方，驱动系统产生的高压制动液经进油口(13-3)流入液压腔，经液压腔下方一个连接制动轮缸的口进入制动轮缸实现增压，减压时制动液从制动轮缸中流出至液压腔，经出油口(13-5)流入外接第二管路(21)流回油杯(1)。
调压装置工作时：通过线圈(13-1)通电产生电磁力推动推杆(13-1)和阀芯(13-4)向右运动；而通过线圈(13-1)断电，依靠最右侧的回位弹簧(13-6)来使阀芯(13-4)复位。当EHB线控制动系统增压时，左侧线圈(13-1)不通电，高压制动液由进油口(13-3)进入阀芯(13-4)后流入制动轮缸，完成制动系统的增压。当EHB线控制动系统保压时，左侧线圈(13-2)通较小的电流，产生的电磁力使推杆(13-2)推动阀芯(13-4)向右移动，直至阀芯(13-4)中空的部分处于进油口和出油口的中间，从而使轮缸中的高压制动液无法流出，实现制动系统的保压。当EHB线控制动系统减压时，左侧线圈(13-1)通较大的电流，产生的电磁力使推杆(13-2)推动阀芯(13-4)向右移动，阀芯(13-4)中空的部分接通出油口(13-5)，轮缸中的高压制动液经出油口(13-5)流出，完成制动系统的减压。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (6)

1.一种具有冗余功能的EHB线控制动系统，其特征在于，所述EHB线控制动系统包括主驱动子系统、冗余驱动子系统和备用助力子系统；
所述主驱动子系统包括无刷直流电机和滚珠丝杠(14)、制动副主缸(15)、第三常闭电磁阀(16)；当主驱动子系统工作时，无刷直流电机和滚珠丝杠(14)机构压缩制动副主缸(15)中的制动液，第三常闭电磁阀(16)通电打开，制动液加压后经第三常闭电磁阀(16)和调压装置(13)流入轮缸；
所述冗余驱动子系统包括高压蓄能器(11)、第二常闭电磁阀(12)；当冗余驱动子系统工作时，第二常闭电磁阀(12)通电打开，高压蓄能器(11)中的高压制动液经第二常闭电磁阀(12)和调压装置(13)流入轮缸；
当EHB线控制动系统增压时，油杯(1)中的制动液经过第一单向阀(2)流入制动主缸(3)，第四常闭电磁阀(18)通电打开，制动液进入踏板感觉模拟器(17)，使踏板感觉模拟器(17)模拟踏板感觉；此时：
若主驱动子系统正常，主驱动子系统中的制动液经调压装置(13)流入轮缸完成制动；
若主驱动子系统故障失效，冗余驱动子系统中的高压制动液经调压装置(13)流入轮缸完成制动；
若主驱动子系统和冗余驱动子系统同时失效，通过备用助力子系统使用单独的电源，所述备用助力子系统包括第一电机(5)、第一液压泵(6)、第一常闭电磁阀(7)；当备用助力子系统工作时，第一常闭电磁阀(7)通电打开，第一电机(5)带动第一液压泵(6)输出高压制动液经第一常闭电磁阀(7)流入制动主缸(3)助力驾驶员踩下制动踏板(4)，压缩后的高压制动液经常开电磁阀(8)和调压装置(13)流入轮缸；
所述调压装置包括4组液压腔；每个液压腔的上方有两个口，分别为进油口(13-3)和出油口(13-5)；每个液压腔的下方有一个口，用于连接制动轮缸；每个液压腔的轴向内侧依次有阀芯(13-4)和回位弹簧(13-6)，轴向外侧有线圈(13-1)和推杆(13-2)；当EHB线控制动系统增压时，所有线圈(13-1)不通电，高压制动液由进油口(13-3)进入阀芯(13-4)后流入制动轮缸，完成制动系统的增压；当EHB线控制动系统保压时，所有线圈(13-1)通电，产生电磁力使推杆(13-2)推动阀芯(13-4)移动至进油口(13-3)和出油口(13-5)的中间，使制动液无法流出；当EHB线控制动系统减压时，所有线圈(13-1)通电，产生电磁力使推杆(13-2)推动阀芯(13-4)移动，直至阀芯中空的部分接通出油口(13-5)，使制动液经出油口(13-5)流出；阀芯(13-4)在线圈(13-1)断电后通过回位弹簧(13-6)实现复位。
2.根据权利要求1所述的EHB线控制动系统，其特征在于，所述制动副主缸(15)中的制动液来自油杯(1)，从油杯(1)经过第三单向阀(20)流入。
3.根据权利要求1所述的EHB线控制动系统，其特征在于，所述冗余驱动子系统还包括第二电机(9)、第二液压泵(10)；
当系统检测到高压蓄能器(11)中的高压制动液不足时，将第二常闭电磁阀(12)断电关闭，通过第二电机(9)和第二液压泵(10)完成高压蓄能器(11)的补液。
4.根据权利要求1所述的EHB线控制动系统，其特征在于，无刷直流电机和滚珠丝杠(14)与制动副主缸(15)之间嵌入橡胶进行密封。
5.根据权利要求1所述的EHB线控制动系统，其特征在于，推杆(13-2)和阀芯(13-4)采用导磁材料制成。
6.根据权利要求1所述的EHB线控制动系统，其特征在于，进油口(13-3)和出油口(13-5)均嵌入密封圈。
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