CN115675414A - 一种失效保护和能量回收的ehb系统建压装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种失效保护和能量回收的EHB系统建压装置及方法，包括电动机、电动发电机、第一至第二输入齿轮、第一至第二传动齿轮、输出齿轮、第一至第五轴承、齿轮轴、切换转盘、驱动轴、第一至第三锁止机构、建压缸、丝杠、螺母、液压传感器、第一至第二单向阀、第一至第二电磁阀、以及电子控制单元ECU。工作时，电子控制单元ECU根据油门信号及制动踏板的位移和速度信号，判断制动的状态，控制进行建压或者进行能量回收，从而实现对制动系统的双重失效保护及能量回收功能。

Description

一种失效保护和能量回收的EHB系统建压装置及方法

技术领域

本发明属于汽车制动系统技术领域,具体指代一种失效保护和能量回收的EHB系统建压装置及方法。

背景技术

电控液压制动系统是在传统的液压制动器基础上发展而来，操纵机构用一个电子式制动踏板替代了传统的液压制动踏板，取消了体积庞大的真空助力器。这种集成电子踏板传感器能精确地感知驾驶人控制踏板的轻重缓急，并转换为电信号传递给电子控制单元，高压液压控制单元则会根据不同的驾驶工况自动调节车轮的制动压力，既缩短了反应时间，也避免了液压机械制动系统作用反力引起的震动而导致驾驶者不自觉地减小制动力的危险。

随着汽车电动化和智能化的发展，汽车对制动系统的要求也越来越高。现有的制动系统均具有失效保护功能，比如德国博世的iBooster+ESP的方案，可以实现在iBooster故障时，由ESP短暂自主工作，使车辆在安全区域迅速停车，但是ESP并不能单独作为线控制动系统长时间高频次工作，否则会导致电磁线圈烧毁断路等严重事故。随着自动驾驶等级的提升，减少了制动系统的运行对驾驶员的依赖，使得对制动系统的冗余性能的要求越来越高，即使制动系统的某一部件或多个部件故障后要求汽车仍具有制动功能。如中国发明专利申请号为201911145207.7，名称“汽车制动系统中的液压调节单元、汽车及控制方法”中采用双驱动电机组成冗余备份系统，提高安全性。例如中国发明专利申请号为202010499281.5，名称“一种电子液压增压系统及控制方法”中增压动力源模块采用两个电机通过行星齿轮机构进行转矩耦合，由齿圈输出，保证在故障失效时仍具有建压功能。但通常都不具有能量回收功能，造成制动能量的浪费，或具有能量回收系统时，制动系统和能量回收系统为独立的两套系统，占空间较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有的汽车电控液压制动系统失效保护和能量回收的问题，提出了一种失效保护和能量回收的EHB系统建压装置，该装置既可提高建压的冗余性能，又能进行制动能量回收，且只需一套装置即可实现上述两种功能。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种失效保护和能量回收的EHB系统建压装置，包括电动机、电动发电机、第一至第二输入齿轮、第一至第二传动齿轮、输出齿轮、第一至第五轴承、齿轮轴、切换转盘、驱动轴、第一至第三锁止机构、建压缸、丝杠、螺母、液压传感器、第一至第二单向阀、第一至第二电磁阀、以及电子控制单元ECU；

所述齿轮轴两端均和车体固连；第一传动齿轮、输出齿轮、第二传动齿轮均为空心齿轮，分别通过第一轴承、第三轴承、第二轴承依次设置在所述齿轮轴上；第一传动齿轮、输出齿轮、第二传动齿轮之间相互贴合且留有空隙，能够在齿轮轴上自由转动；

所述驱动轴所述齿轮轴同轴；所述切换转盘一侧的中心通过所述驱动轴和车辆的制动轮缸的输出轴同轴固连，另一侧和所述第二传动齿轮远离输出齿轮的一侧贴合，且切换转盘和第二传动齿轮之间留有空隙；

所述电动机、电动发电机均固定在车体上，其中，所述发动机的输出轴和所述第一输入齿轮的转轴同轴固连，所述电动发电机的输出轴和所述第二输入齿轮的转轴同轴固连；

所述第一输入齿轮和所述第一传动齿轮啮合，所述第二输入齿轮和所述第二传动齿轮啮合；

所述第一至第三锁止机构结构相同，均包含电磁线圈和磁性体；所述磁性体呈圆环状，其外壁上周向设有N条和其轴线平行的滑槽，N为大于等于2的自然数；

所述第一传动齿轮面向输出齿轮的端面、输出齿轮面向第一传动传动齿轮的端面上对应设有环形的第一凹槽、第二凹槽；所述第二凹槽内设有N个和所述第一锁止机构磁性体上N个滑槽一一对应的滑轨；所述第一锁止机构的磁性体设置在第二凹槽内，能够沿第二凹槽内的滑轨自由滑动使得其一部分滑入至第一凹槽内；所述第一锁止机构的电磁线圈设置在所述第一凹槽内，用于吸住或推开所述第一锁止机构的磁性体，当第一锁止机构的电磁线圈吸住第一锁止机构的磁性体时，第一锁止机构的电磁线圈在周向上锁死第一传动齿轮和输出齿轮，当第一锁止机构的电磁线圈推开第一锁止机构的磁性体时，第一锁止机构的电磁线圈在周向上松开第一传动齿轮和输出齿轮；

所述第二传动齿轮面向输出齿轮的端面、输出齿轮面向第一传动传动齿轮的端面上对应设有环形的第三凹槽、第四凹槽；所述第四凹槽内设有N个和所述第二锁止机构磁性体上N个滑槽一一对应的滑轨；所述第二锁止机构的磁性体设置在第四凹槽内，能够沿第四凹槽内的滑轨自由滑动使得其一部分滑入至第三凹槽内；所述第二锁止机构的电磁线圈设置在所述第三凹槽内，用于吸住或推开所述第二锁止机构的磁性体，当第二锁止机构的电磁线圈吸住第二锁止机构的磁性体时，第二锁止机构的电磁线圈在周向上锁死第二传动齿轮和输出齿轮，当第二锁止机构的电磁线圈推开第二锁止机构的磁性体时，第二锁止机构的电磁线圈在周向上松开第二传动齿轮和输出齿轮；

所述切换转盘面向第二传动齿轮的端面、第二传动齿轮面向第一传动传动齿轮的端面上对应设有环形的第五凹槽、第六凹槽；所述第六凹槽内设有N个和所述第三锁止机构磁性体上N个滑槽一一对应的滑轨；所述第三锁止机构的磁性体设置在第六凹槽内，能够沿第六凹槽内的滑轨自由滑动使得其一部分滑入至第五凹槽内；所述第三锁止机构的电磁线圈设置在所述第五凹槽内，用于吸住或推开所述第三锁止机构的磁性体，当第三锁止机构的电磁线圈吸住第三锁止机构的磁性体时，第三锁止机构的电磁线圈在周向上锁死切换转盘和第二传动齿轮，当当第三锁止机构的电磁线圈推开第三锁止机构的磁性体时，第三锁止机构的电磁线圈在周向上松开切换转盘和第二传动齿轮；

所述建压缸采用单杆活塞式液压缸，固定在车体上；

所述第四轴承、第五轴承的内圈分别和所述螺母的两端固连，外圈均和车体固连，使得所述螺母能够相对车体自由转动；

所述螺母的外壁上设有齿圈，且螺母外壁上的齿圈和所述输出齿轮啮合；

所述丝杠一端和所述建压缸的活塞杆同轴固连，且丝杠和所述螺母螺纹相连；

所述建压缸缸体的侧壁的底部设有进液口和出液口；

所述第一单向阀的进口和建压缸的出液口管道相连，出口分别和第一电磁阀、第二电磁阀的进口管道相连；

所述第一电磁阀、第二电磁阀的出口分别和车辆制动轮缸的两个进口一一对应管道相连，车辆制动轮缸的出口和车辆刹车系统中储油罐的进口管道相连；

所述第二单向阀的进口和车辆刹车系统中储油罐的出口管道相连，出口和建压缸的进液口管道相连；

所述液压传感器用于监测建压缸内的液压；

所述电子控制单元ECU分别和液压传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、车辆制动轮缸、第一锁止机构的电磁线圈、第二锁止机构的电磁线圈、第三锁止机构的电磁线圈、电动机、电动发电机电气相连，用于根据外界输入的车速信号、油门踏板信号、制动踏板位移信号、制动踏板速度信号以及液压传感器感应到的信号控制所述第一电磁阀、第二电磁阀、车辆制动轮缸、第一锁止机构的电磁线圈、第二锁止机构的电磁线圈、第三锁止机构的电磁线圈、电动机、电动发电机工作。

作为本发明一种失效保护和能量回收的EHB系统建压装置进一步的优化方案，所述螺母内圆周设有滚珠导槽，丝杠外圆周对应设有滚珠导槽，螺母和丝杠之间设有若干滚珠，形成滚珠丝杠机构。

本发明还公开了一种该失效保护和能量回收的EHB系统建压装置的控制方法，包含以下步骤：

步骤1），电子控制单元ECU获取油门踏板信号，并判断油门踏板是否被松开；

步骤2），若油门踏板未被松开，跳转至步骤1）；

步骤3），若油门踏板被松开，电子控制单元ECU获取制动踏板的位移S、以及制动踏板的速度信号v；

步骤4），电子控制单元ECU将制动踏板的速度v和预设的速度阈值v₀进行比较，同时将制动踏板的位移S和预设的位移阈值进行比较；

步骤5），若S≤S₀或v≤v₀：

步骤5.1），电子控制单元ECU控制第三锁止机构锁死、第一锁止机构和第二锁止机构松开，此时动力传递路线为驱动轴、切换转盘、第二传动齿轮、第二输入齿轮、电动发电机；

步骤5.2），电子控制单元ECU获取车速信号V，并判断V是否大于0；

步骤5.3），若V＞0，跳转执行步骤1）；

步骤5.4），若V＝0，电子控制单元ECU控制电动机反转，使建压缸的活塞反向回位，车辆刹车系统的储油罐内的油流至建压缸，然后跳转执行步骤6.5.8）；

步骤6），若S＞S₀且v＞v₀：

步骤6.1），电子控制单元ECU控制第一锁止机构锁死、第二锁止机构和第三锁止机构松开，输出齿轮随第一传动齿轮一起转动；此外，电子控制单元ECU控制第一电磁阀、第二电磁阀导通；

步骤6.2），电子控制单元ECU根据制动踏板的位移S和制动踏板的速度信号v控制电动机工作，开始建压，此时动力传递路线为电动机、第一输入齿轮、第一传动齿轮、输出齿轮、螺母、丝杠、建压缸活塞，滚珠丝杠机构化转动为平动，推动建压缸活塞将液压油压入制动管路；

步骤6.3），电子控制单元ECU获取液压传感器的感应信号P，并将P和预设的压力阈值P₀进行比较；

步骤6.4），若P≥P₀，电子控制单元ECU控制第一锁止机构继续锁死，第二锁止机构继续松开，并控制第三锁止机构锁死，此时，电动机继续进行建压工作，电动发电机开始进行能量回收，此时能量回收动力传递路线为驱动轴、切换转盘、第二传动齿轮、第二输入齿轮、电动发电机；

步骤6.5），若P＜P₀：

步骤6.5.1），ECU控制第一锁止机构和第三锁止机构松开，第二锁止机构锁死，此时动力传递路线为电动发电机、第二输入齿轮、第二传动齿轮、输出齿轮、螺母、丝杠、建压缸活塞，滚珠丝杠机构化转动为平动，推动建压缸活塞将液压油压入制动管路；

步骤6.5.2），电子控制单元ECU根据制动踏板的位移S和制动踏板的速度信号v控制电动发电机工作，电动发电机开始作动力源进行建压；

步骤6.5.3），电子控制单元ECU获取液压传感器的感应信号P，并将P和预设的压力阈值P₀进行比较；

步骤6.5.4），若P＜P₀：

步骤6.5.4.1），电子控制单元ECU控制车辆刹车系统中的常闭电磁阀打开，使车辆刹车系统的储油罐中的液压油直接由车辆刹车系统的制动主缸压缩流向制动轮缸进行机械制动；

步骤6.5.4.1），电子控制单元ECU获取车速信号V，，并判断V是否大于0；

步骤6.5.4.2），若V＞0，跳转执行步骤6.5.4.1）；

步骤6.5.4.3），若V=0，跳转执行步骤6.5.8）；

步骤6.5.5），若P≥P₀，电子控制单元ECU获取车速信号V，，并判断V是否大于0；

步骤6.5.6），若V＞0，跳转执行步骤6.5.2）；

步骤6.5.7），若V=0，电子控制单元ECU控制电动发电机反转，使建压缸活塞反向回位，储油罐内的油流至建压缸；

步骤6.5.8），电子控制单元ECU控制电动机/电动发电机停转，改变电磁线圈的通电状态，使磁性体均恢复初始位置。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1. 本发明的建压装置能够实现双重失效保护，建压失效时，能量回收可代替实现建压，当能量回收也失效时，ECU可以控制系统直接进行机械制动，保持制动系统的制动能力；

2. 本发明的建压装置可以实现一套装置，完成建压和能量回收两种功能，节省空间；

3. 本发明的建压装置可以使驾驶员更省力，提供汽车充足的制动力和制动效果；

4. 本发明的建压装置可以进行车辆的动能回收，节约能源。

附图说明

图1是本发明的一种失效保护和能量回收的EHB系统建压装置的结构示意图；

图2是本发明的一种失效保护和能量回收的EHB系统建压装置的初始位置图；

图3是本发明的一种失效保护和能量回收的EHB系统建压装置的正常工作图；

图4是本发明的一种失效保护和能量回收的EHB系统建压装置建压异常时的工作图；

图5是本发明的一种失效保护和能量回收的EHB系统建压装置的工作逻辑图；

图6是本发明的一种失效保护和能量回收的EHB系统建压装置的工作原理图。

图中，1-电动机，2-第一输入齿轮，3-第一传动齿轮，4-第一锁止机构的电磁线圈，5-第一轴承，6-齿轮轴，7-第三轴承，8-第一锁止机构的磁性体，9-液压传感器，10-建压缸，11-建压缸的活塞，12-第一单向阀，13-第四轴承，14-第五轴承，15-滚珠，16-丝杠，17-螺母，18-输出齿轮，19-第二传动齿轮，20-第二锁止机构的电磁线圈，21-第三锁止机构的磁性体，22-切换转盘，23-第二轴承， 24-第二锁止机构的磁性体，25-第三锁止机构的电磁线圈，26-第二输入齿轮，27-电动发电机，28-第一电磁阀，29-第二电磁阀，30-制动轮缸，31-驱动轴，32-电子控制单元ECU，33-踏板感觉模拟器，34-储油罐，35-第二单向阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

应当理解，尽管这里可以使用术语第一、第二、第三等描述各个元件、组件和/或部分，但这些元件、组件和/或部分不受这些术语限制。这些术语仅仅用于将元件、组件和/或部分相互区分开来。因此，下面讨论的第一元件、组件和/或部分在不背离本发明教学的前提下可以成为第二元件、组件或部分。

如图1所示，本发明公开了一种失效保护和能量回收的EHB系统建压装置，包括电动机、电动发电机、第一至第二输入齿轮、第一至第二传动齿轮、输出齿轮、第一至第五轴承、齿轮轴、切换转盘、驱动轴、第一至第三锁止机构、建压缸、丝杠、螺母、液压传感器、第一至第二单向阀、第一至第二电磁阀、以及电子控制单元ECU；

所述齿轮轴两端均和车体固连；第一传动齿轮、输出齿轮、第二传动齿轮均为空心齿轮，分别通过第一轴承、第三轴承、第二轴承依次设置在所述齿轮轴上；第一传动齿轮、输出齿轮、第二传动齿轮之间相互贴合且留有空隙，能够在齿轮轴上自由转动；

所述驱动轴所述齿轮轴同轴；所述切换转盘一侧的中心通过所述驱动轴和车辆的制动轮缸的输出轴同轴固连，另一侧和所述第二传动齿轮远离输出齿轮的一侧贴合，且切换转盘和第二传动齿轮之间留有空隙；

所述电动机、电动发电机均固定在车体上，其中，所述发动机的输出轴和所述第一输入齿轮的转轴同轴固连，所述电动发电机的输出轴和所述第二输入齿轮的转轴同轴固连；

所述第一输入齿轮和所述第一传动齿轮啮合，所述第二输入齿轮和所述第二传动齿轮啮合；

所述第一至第三锁止机构结构相同，均包含电磁线圈和磁性体；所述磁性体呈圆环状，其外壁上周向设有N条和其轴线平行的滑槽，N为大于等于2的自然数；

所述第一传动齿轮面向输出齿轮的端面、输出齿轮面向第一传动传动齿轮的端面上对应设有环形的第一凹槽、第二凹槽；所述第二凹槽内设有N个和所述第一锁止机构磁性体上N个滑槽一一对应的滑轨；所述第一锁止机构的磁性体设置在第二凹槽内，能够沿第二凹槽内的滑轨自由滑动使得其一部分滑入至第一凹槽内；所述第一锁止机构的电磁线圈设置在所述第一凹槽内，用于吸住或推开所述第一锁止机构的磁性体，当第一锁止机构的电磁线圈吸住第一锁止机构的磁性体时，第一锁止机构的电磁线圈在周向上锁死第一传动齿轮和输出齿轮，当第一锁止机构的电磁线圈推开第一锁止机构的磁性体时，第一锁止机构的电磁线圈在周向上松开第一传动齿轮和输出齿轮；

所述第二传动齿轮面向输出齿轮的端面、输出齿轮面向第一传动传动齿轮的端面上对应设有环形的第三凹槽、第四凹槽；所述第四凹槽内设有N个和所述第二锁止机构磁性体上N个滑槽一一对应的滑轨；所述第二锁止机构的磁性体设置在第四凹槽内，能够沿第四凹槽内的滑轨自由滑动使得其一部分滑入至第三凹槽内；所述第二锁止机构的电磁线圈设置在所述第三凹槽内，用于吸住或推开所述第二锁止机构的磁性体，当第二锁止机构的电磁线圈吸住第二锁止机构的磁性体时，第二锁止机构的电磁线圈在周向上锁死第二传动齿轮和输出齿轮，当第二锁止机构的电磁线圈推开第二锁止机构的磁性体时，第二锁止机构的电磁线圈在周向上松开第二传动齿轮和输出齿轮；

所述切换转盘面向第二传动齿轮的端面、第二传动齿轮面向第一传动传动齿轮的端面上对应设有环形的第五凹槽、第六凹槽；所述第六凹槽内设有N个和所述第三锁止机构磁性体上N个滑槽一一对应的滑轨；所述第三锁止机构的磁性体设置在第六凹槽内，能够沿第六凹槽内的滑轨自由滑动使得其一部分滑入至第五凹槽内；所述第三锁止机构的电磁线圈设置在所述第五凹槽内，用于吸住或推开所述第三锁止机构的磁性体，当第三锁止机构的电磁线圈吸住第三锁止机构的磁性体时，第三锁止机构的电磁线圈在周向上锁死切换转盘和第二传动齿轮，当当第三锁止机构的电磁线圈推开第三锁止机构的磁性体时，第三锁止机构的电磁线圈在周向上松开切换转盘和第二传动齿轮；

所述建压缸采用单杆活塞式液压缸，固定在车体上；

所述第四轴承、第五轴承的内圈分别和所述螺母的两端固连，外圈均和车体固连，使得所述螺母能够相对车体自由转动；

所述螺母的外壁上设有齿圈，且螺母外壁上的齿圈和所述输出齿轮啮合；

所述丝杠一端和所述建压缸的活塞杆同轴固连，且丝杠和所述螺母螺纹相连；

所述建压缸缸体的侧壁的底部设有进液口和出液口；

所述第一单向阀的进口和建压缸的出液口管道相连，出口分别和第一电磁阀、第二电磁阀的进口管道相连；

所述第一电磁阀、第二电磁阀的出口分别和车辆制动轮缸的两个进口一一对应管道相连，车辆制动轮缸的出口和车辆刹车系统中储油罐的进口管道相连；

所述第二单向阀的进口和车辆刹车系统中储油罐的出口管道相连，出口和建压缸的进液口管道相连；

所述液压传感器用于监测建压缸内的液压；

所述电子控制单元ECU分别和液压传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、车辆制动轮缸、第一锁止机构的电磁线圈、第二锁止机构的电磁线圈、第三锁止机构的电磁线圈、电动机、电动发电机电气相连，用于根据外界输入的车速信号、油门踏板信号、制动踏板位移信号、制动踏板速度信号以及液压传感器感应到的信号控制所述第一电磁阀、第二电磁阀、车辆制动轮缸、第一锁止机构的电磁线圈、第二锁止机构的电磁线圈、第三锁止机构的电磁线圈、电动机、电动发电机工作。

作为本发明一种失效保护和能量回收的EHB系统建压装置进一步的优化方案，所述螺母内圆周设有滚珠导槽，丝杠外圆周对应设有滚珠导槽，螺母和丝杠之间设有若干滚珠，形成滚珠丝杠机构。

如图6所示，本发明还公开了一种该失效保护和能量回收的EHB系统建压装置的控制方法，包含以下步骤：

步骤1），电子控制单元ECU获取油门踏板信号，并判断油门踏板是否被松开；

步骤2），若油门踏板未被松开，跳转至步骤1）；

步骤3），若油门踏板被松开，电子控制单元ECU获取制动踏板的位移S、以及制动踏板的速度信号v；

步骤4），电子控制单元ECU将制动踏板的速度v和预设的速度阈值v₀进行比较，同时将制动踏板的位移S和预设的位移阈值进行比较；

步骤5），若S≤S₀或v≤v₀：

步骤5.1），电子控制单元ECU控制第三锁止机构锁死、第一锁止机构和第二锁止机构松开，此时动力传递路线为驱动轴、切换转盘、第二传动齿轮、第二输入齿轮、电动发电机；

步骤5.2），电子控制单元ECU获取车速信号V，并判断V是否大于0；

步骤5.3），若V＞0，跳转执行步骤1）；

步骤5.4），若V＝0，电子控制单元ECU控制电动机反转，使建压缸的活塞反向回位，车辆刹车系统的储油罐内的油流至建压缸，然后跳转执行步骤6.5.8）；

步骤6），若S＞S₀且v＞v₀：

步骤6.1），电子控制单元ECU控制第一锁止机构锁死、第二锁止机构和第三锁止机构松开，输出齿轮随第一传动齿轮一起转动；此外，电子控制单元ECU控制第一电磁阀、第二电磁阀导通；

步骤6.2），电子控制单元ECU根据制动踏板的位移S和制动踏板的速度信号v控制电动机工作，开始建压，此时动力传递路线为电动机、第一输入齿轮、第一传动齿轮、输出齿轮、螺母、丝杠、建压缸活塞，滚珠丝杠机构化转动为平动，推动建压缸活塞将液压油压入制动管路；

步骤6.3），电子控制单元ECU获取液压传感器的感应信号P，并将P和预设的压力阈值P₀进行比较；

步骤6.4），若P≥P₀，电子控制单元ECU控制第一锁止机构继续锁死，第二锁止机构继续松开，并控制第三锁止机构锁死，此时，电动机继续进行建压工作，电动发电机开始进行能量回收，此时能量回收动力传递路线为驱动轴、切换转盘、第二传动齿轮、第二输入齿轮、电动发电机；

步骤6.5），若P＜P₀：

步骤6.5.1），ECU控制第一锁止机构和第三锁止机构松开，第二锁止机构锁死，此时动力传递路线为电动发电机、第二输入齿轮、第二传动齿轮、输出齿轮、螺母、丝杠、建压缸活塞，滚珠丝杠机构化转动为平动，推动建压缸活塞将液压油压入制动管路；

步骤6.5.2），电子控制单元ECU根据制动踏板的位移S和制动踏板的速度信号v控制电动发电机工作，电动发电机开始作动力源进行建压；

步骤6.5.3），电子控制单元ECU获取液压传感器的感应信号P，并将P和预设的压力阈值P₀进行比较；

步骤6.5.4），若P＜P₀：

步骤6.5.4.1），电子控制单元ECU控制车辆刹车系统中的常闭电磁阀打开，使车辆刹车系统的储油罐中的液压油直接由车辆刹车系统的制动主缸压缩流向制动轮缸进行机械制动；

步骤6.5.4.1），电子控制单元ECU获取车速信号V，，并判断V是否大于0；

步骤6.5.4.2），若V＞0，跳转执行步骤6.5.4.1）；

步骤6.5.4.3），若V=0，跳转执行步骤6.5.8）；

步骤6.5.5），若P≥P₀，电子控制单元ECU获取车速信号V，，并判断V是否大于0；

步骤6.5.6），若V＞0，跳转执行步骤6.5.2）；

步骤6.5.7），若V=0，电子控制单元ECU控制电动发电机反转，使建压缸活塞反向回位，储油罐内的油流至建压缸；

步骤6.5.8），电子控制单元ECU控制电动机/电动发电机停转，改变电磁线圈的通电状态，使磁性体均恢复初始位置。

如图1所示，制动主缸的两腔分别与储油罐连通，从制动主缸的两腔分为两路液压管路通向制动轮缸，踏板感觉模拟器与制动主缸相连，由模拟器电磁阀控制。当电子控制单元ECU检测到驾驶员松开油门踏板时，获取踏板位移传感器的位移S和速度v信号：若制动踏板的位移S未达到设定值S₀，处于滑行状态，或者制动踏板的位移S＞S₀，但制动踏板的速度v未达到设定值v₀，处于轻微制动状态，进行能量回收，电子控制单元ECU控制模拟器电磁阀打开，根据制动踏板的位移和速度产生踏板感觉；若制动踏板的位移S＞S₀，且制动踏板的速度v＞v₀，处于非轻微制动状态，则进行建压，工作逻辑如图5所示。

建压过程：电子控制单元ECU控制第一锁止机构的电磁线圈的电流，此时，第一锁止机构的电磁线圈通电产生吸引力使第一锁止机构的磁性体向第一传动齿轮滑动，使第一锁止机构的磁性体一半嵌入第一传动齿轮内并紧压在第一传动齿轮上，依靠摩擦力和电磁力使第一传动齿轮与输出齿轮接合，输出齿轮随第一传动齿轮一起转动；电子控制单元ECU根据踏板位移传感器的位移和速度信号，控制电动机转速，开始建压，此时动力传递路线为电动机、第一输入齿轮、第一传动齿轮、输出齿轮、螺母、丝杠、建压缸活塞，如图3所示，滚珠丝杠机构化转动为平动，推动建压缸活塞将液压油压入制动管路，通过增压阀流至制动器产生制动力。

电子控制单元ECU获取液压传感器的信号：若建压缸压力P未达到设定值P₀，说明建压异常，则采取能量回收代替实现建压功能，电子控制单元ECU控制电动机1停转，控制第一锁止机构的电磁线圈、第二锁止机构的电磁线圈的电流，此时，第一锁止机构的电磁线圈通电产生排斥力使第一锁止机构的磁性体完全位于输出齿轮内，输出齿轮与第一传动齿轮3断开，运动互不影响；第二锁止机构的电磁线圈通电产生吸引力使第二锁止机构的磁性体向第二传动齿轮滑动，使第二锁止机构的磁性体一半嵌入第二传动齿轮内并紧压在第二传动齿轮上，依靠摩擦力和电磁力使第二传动齿轮与输出齿轮接合，输出齿轮随第二传动齿轮一起转动；根据踏板位移传感器的位移和速度信号，控制电动发电机的转速，电动发电机开始作动力源进行建压，并提醒驾驶员建压异常，此时动力传递路线为电动发电机、第二输入齿轮、第二传动齿轮、输出齿轮、螺母、丝杠、建压缸活塞，如图4所示，滚珠丝杠机构化转动为平动，推动建压缸活塞将液压油压入制动管路，通过增压阀流至制动器产生制动力；若建压缸压力P＞P₀，建压正常，进行能量回收。

电子控制单元ECU继续监测建压缸液压传感器的压力值P：若建压缸压力P仍未达到设定值P₀，说明整个建压装置异常，则电子控制单元ECU控制车辆刹车系统中的常闭电磁阀打开，使车辆刹车系统的储油罐中的液压油直接由车辆刹车系统的制动主缸压缩流向制动轮缸进行机械制动，并提醒驾驶员建压装置异常，电子控制单元ECU获取车速传感器信号V：若V＞0，则继续进行机械制动；若V＝0，则电子控制单元ECU控制电动机1/电动发电机停转，电子控制单元ECU控制减压阀打开，使制动器的液压油流至储油罐，改变电磁线圈的通电状态，使磁性体均恢复初始位置；若建压缸P＞P₀，说明通过能量回收进行建压工作正常，电子控制单元ECU获取车速传感器信号V：若V＞0，则通过能量回收继续建压制动；若V＝0，车辆已停，则电子控制单元ECU控制电动发电机反转，使建压缸活塞反向回位，储油罐内的油流至建压缸，电子控制单元ECU控制电动机1/电动发电机停转，电子控制单元ECU控制减压阀打开，使制动器的液压油流至储油罐，改变电磁线圈的通电状态，使磁性体均恢复初始位置如图2所示；

能量回收：电子控制单元ECU控制电动发电机进行发电，控制第三锁止机构的电磁线圈的电流，此时，第三锁止机构的电磁线圈通电产生吸引力使第三锁止机构的磁性体向切换转盘滑动，使第三锁止机构的磁性体一半嵌入切换转盘内并紧压在切换转盘上，依靠摩擦力和电磁力使第二传动齿轮与切换转盘接合，第二传动齿轮随切换转盘一起转动，电子控制单元ECU控制电动发电机进行发电，此时动力传递路线为驱动轴、切换转盘、第二传动齿轮、第二输入齿轮、电动发电机如图3所示。电子控制单元ECU获取车速传感器信号V：若V＞0，车辆还未停止，重新回到初始判断是否松开油门踏板；若V＝0，车辆已停，则电子控制单元ECU控制电动机反转，使建压缸活塞反向回位，储油罐内的油流至建压缸，电子控制单元ECU控制电动机、电动发电机停转，电子控制单元ECU控制减压阀打开，使制动器的液压油流至储油罐，改变电磁线圈的通电状态，使磁性体均恢复初始位置。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种失效保护和能量回收的EHB系统建压装置，其特征在于，包括电动机、电动发电机、第一至第二输入齿轮、第一至第二传动齿轮、输出齿轮、第一至第五轴承、齿轮轴、切换转盘、驱动轴、第一至第三锁止机构、建压缸、丝杠、螺母、液压传感器、第一至第二单向阀、第一至第二电磁阀、以及电子控制单元ECU；

所述齿轮轴两端均和车体固连；第一传动齿轮、输出齿轮、第二传动齿轮均为空心齿轮，分别通过第一轴承、第三轴承、第二轴承依次设置在所述齿轮轴上；第一传动齿轮、输出齿轮、第二传动齿轮之间相互贴合且留有空隙，能够在齿轮轴上自由转动；

所述驱动轴所述齿轮轴同轴；所述切换转盘一侧的中心通过所述驱动轴和车辆的制动轮缸的输出轴同轴固连，另一侧和所述第二传动齿轮远离输出齿轮的一侧贴合，且切换转盘和第二传动齿轮之间留有空隙；

所述电动机、电动发电机均固定在车体上，其中，所述发动机的输出轴和所述第一输入齿轮的转轴同轴固连，所述电动发电机的输出轴和所述第二输入齿轮的转轴同轴固连；

所述第一输入齿轮和所述第一传动齿轮啮合，所述第二输入齿轮和所述第二传动齿轮啮合；

所述第一至第三锁止机构结构相同，均包含电磁线圈和磁性体；所述磁性体呈圆环状，其外壁上周向设有N条和其轴线平行的滑槽，N为大于等于2的自然数；

所述第一传动齿轮面向输出齿轮的端面、输出齿轮面向第一传动传动齿轮的端面上对应设有环形的第一凹槽、第二凹槽；所述第二凹槽内设有N个和所述第一锁止机构磁性体上N个滑槽一一对应的滑轨；所述第一锁止机构的磁性体设置在第二凹槽内，能够沿第二凹槽内的滑轨自由滑动使得其一部分滑入至第一凹槽内；所述第一锁止机构的电磁线圈设置在所述第一凹槽内，用于吸住或推开所述第一锁止机构的磁性体，当第一锁止机构的电磁线圈吸住第一锁止机构的磁性体时，第一锁止机构的电磁线圈在周向上锁死第一传动齿轮和输出齿轮，当第一锁止机构的电磁线圈推开第一锁止机构的磁性体时，第一锁止机构的电磁线圈在周向上松开第一传动齿轮和输出齿轮；

所述第二传动齿轮面向输出齿轮的端面、输出齿轮面向第一传动传动齿轮的端面上对应设有环形的第三凹槽、第四凹槽；所述第四凹槽内设有N个和所述第二锁止机构磁性体上N个滑槽一一对应的滑轨；所述第二锁止机构的磁性体设置在第四凹槽内，能够沿第四凹槽内的滑轨自由滑动使得其一部分滑入至第三凹槽内；所述第二锁止机构的电磁线圈设置在所述第三凹槽内，用于吸住或推开所述第二锁止机构的磁性体，当第二锁止机构的电磁线圈吸住第二锁止机构的磁性体时，第二锁止机构的电磁线圈在周向上锁死第二传动齿轮和输出齿轮，当第二锁止机构的电磁线圈推开第二锁止机构的磁性体时，第二锁止机构的电磁线圈在周向上松开第二传动齿轮和输出齿轮；

所述切换转盘面向第二传动齿轮的端面、第二传动齿轮面向第一传动传动齿轮的端面上对应设有环形的第五凹槽、第六凹槽；所述第六凹槽内设有N个和所述第三锁止机构磁性体上N个滑槽一一对应的滑轨；所述第三锁止机构的磁性体设置在第六凹槽内，能够沿第六凹槽内的滑轨自由滑动使得其一部分滑入至第五凹槽内；所述第三锁止机构的电磁线圈设置在所述第五凹槽内，用于吸住或推开所述第三锁止机构的磁性体，当第三锁止机构的电磁线圈吸住第三锁止机构的磁性体时，第三锁止机构的电磁线圈在周向上锁死切换转盘和第二传动齿轮，当当第三锁止机构的电磁线圈推开第三锁止机构的磁性体时，第三锁止机构的电磁线圈在周向上松开切换转盘和第二传动齿轮；

所述建压缸采用单杆活塞式液压缸，固定在车体上；

所述第四轴承、第五轴承的内圈分别和所述螺母的两端固连，外圈均和车体固连，使得所述螺母能够相对车体自由转动；

所述螺母的外壁上设有齿圈，且螺母外壁上的齿圈和所述输出齿轮啮合；

所述丝杠一端和所述建压缸的活塞杆同轴固连，且丝杠和所述螺母螺纹相连；

所述建压缸缸体的侧壁的底部设有进液口和出液口；

所述第一单向阀的进口和建压缸的出液口管道相连，出口分别和第一电磁阀、第二电磁阀的进口管道相连；

所述第一电磁阀、第二电磁阀的出口分别和车辆制动轮缸的两个进口一一对应管道相连，车辆制动轮缸的出口和车辆刹车系统中储油罐的进口管道相连；

所述第二单向阀的进口和车辆刹车系统中储油罐的出口管道相连，出口和建压缸的进液口管道相连；

所述液压传感器用于监测建压缸内的液压；

所述电子控制单元ECU分别和液压传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、车辆制动轮缸、第一锁止机构的电磁线圈、第二锁止机构的电磁线圈、第三锁止机构的电磁线圈、电动机、电动发电机电气相连，用于根据外界输入的车速信号、油门踏板信号、制动踏板位移信号、制动踏板速度信号以及液压传感器感应到的信号控制所述第一电磁阀、第二电磁阀、车辆制动轮缸、第一锁止机构的电磁线圈、第二锁止机构的电磁线圈、第三锁止机构的电磁线圈、电动机、电动发电机工作。

2.根据权利要求1所述的失效保护和能量回收的EHB系统建压装置，其特征在于，所述螺母内圆周设有滚珠导槽，丝杠外圆周对应设有滚珠导槽，螺母和丝杠之间设有若干滚珠，形成滚珠丝杠机构。

3.基于权利要求1所述的失效保护和能量回收的EHB系统建压装置的控制方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1），电子控制单元ECU获取油门踏板信号，并判断油门踏板是否被松开；

步骤2），若油门踏板未被松开，跳转至步骤1）；

步骤3），若油门踏板被松开，电子控制单元ECU获取制动踏板的位移S、以及制动踏板的速度信号v；

步骤4），电子控制单元ECU将制动踏板的速度v和预设的速度阈值v₀进行比较，同时将制动踏板的位移S和预设的位移阈值进行比较；

步骤5），若S≤S₀或v≤v₀：

步骤5.1），电子控制单元ECU控制第三锁止机构锁死、第一锁止机构和第二锁止机构松开，此时动力传递路线为驱动轴、切换转盘、第二传动齿轮、第二输入齿轮、电动发电机；

步骤5.2），电子控制单元ECU获取车速信号V，并判断V是否大于0；

步骤5.3），若V＞0，跳转执行步骤1）；

步骤5.4），若V＝0，电子控制单元ECU控制电动机反转，使建压缸的活塞反向回位，车辆刹车系统的储油罐内的油流至建压缸，然后跳转执行步骤6.5.8）；

步骤6），若S＞S₀且v＞v₀：

步骤6.1），电子控制单元ECU控制第一锁止机构锁死、第二锁止机构和第三锁止机构松开，输出齿轮随第一传动齿轮一起转动；此外，电子控制单元ECU控制第一电磁阀、第二电磁阀导通；

步骤6.2），电子控制单元ECU根据制动踏板的位移S和制动踏板的速度信号v控制电动机工作，开始建压，此时动力传递路线为电动机、第一输入齿轮、第一传动齿轮、输出齿轮、螺母、丝杠、建压缸活塞，滚珠丝杠机构化转动为平动，推动建压缸活塞将液压油压入制动管路；

步骤6.3），电子控制单元ECU获取液压传感器的感应信号P，并将P和预设的压力阈值P₀进行比较；

步骤6.4），若P≥P₀，电子控制单元ECU控制第一锁止机构、第三锁止机构锁死，第二锁止机构松开，此时，电动机继续进行建压工作，电动发电机开始进行能量回收，此时能量回收动力传递路线为驱动轴、切换转盘、第二传动齿轮、第二输入齿轮、电动发电机；

步骤6.5），若P＜P₀：

步骤6.5.1），ECU控制第一锁止机构、第三锁止机构松开，第二锁止机构锁死，此时动力传递路线为电动发电机、第二输入齿轮、第二传动齿轮、输出齿轮、螺母、丝杠、建压缸活塞，滚珠丝杠机构化转动为平动，推动建压缸活塞将液压油压入制动管路；

步骤6.5.2），电子控制单元ECU根据制动踏板的位移S和制动踏板的速度信号v控制电动发电机工作，电动发电机开始作动力源进行建压；

步骤6.5.3），电子控制单元ECU获取液压传感器的感应信号P，并将P和预设的压力阈值P₀进行比较；

步骤6.5.4），若P＜P₀：

步骤6.5.4.1），电子控制单元ECU控制车辆刹车系统中的常闭电磁阀打开，使车辆刹车系统的储油罐中的液压油直接由车辆刹车系统的制动主缸压缩流向制动轮缸进行机械制动；

步骤6.5.4.1），电子控制单元ECU获取车速信号V，，并判断V是否大于0；

步骤6.5.4.2），若V＞0，跳转执行步骤6.5.4.1）；

步骤6.5.4.3），若V=0，跳转执行步骤6.5.8）；

步骤6.5.5），若P≥P₀，电子控制单元ECU获取车速信号V，，并判断V是否大于0；

步骤6.5.6），若V＞0，跳转执行步骤6.5.2）；

步骤6.5.7），若V=0，电子控制单元ECU控制电动发电机反转，使建压缸活塞反向回位，储油罐内的油流至建压缸；

步骤6.5.8），电子控制单元ECU控制电动机/电动发电机停转，改变电磁线圈的通电状态，使磁性体均恢复初始位置。

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