CN1435341A - 汽车的电子控制制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种用于汽车的电子控制制动系统。该制动系统具有一低压/中压蓄能器，这个蓄能器连接于常闭式电磁阀和吸油油路，以在ABS减压模式中储存从车轮制动器排出的压力油，并在ABS增压模式中将储存的压力油输送至油泵的入口。该压力蓄能器还可以在ESP模式中储存从油泵输出的压力油，以将储存的压力油输送至油该泵的入口。因此，本发明的中压/低压蓄能器可以在ABS模式中充当低压蓄能器，而在ESP模式中充当中压蓄能器。由于有这样一种低压/中压蓄能器，因而可以减少制动系统的部件数量，可以顺应近年来液压块紧凑化的趋势，并可以降低制动系统的生产成本。

Description

汽车的电子控制制动系统
技术领域
本发明总的涉及一种汽车的电子控制制动系统，更具体的是涉及一种设计成根据需要来执行ABS模式、TCS模式或ESP模式的电子控制制动系统。
背景技术
传统的汽车制动系统包括一副液压缸和一主液压缸，它们响应于刹车踏板的动作而形成制动油压，并将该油压输送给车轮制动器，从而降低汽车的行驶速度或保持汽车的停车状态。然而，由于路面状况或制动操作过程中油压的变化，具有此类传统制动系统的汽车可能在路面上打滑。
为了克服这一问题，已提出并广泛使用了多种电子控制制动系统，诸如防抱死制动系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS)以及有效制动控制系统(ABCS)。ABS是电子地控制输送给车轮制动器的油压，防止在制动过程中车轮打滑。TCS是设计用来在快速驱动或突然加速过程中防止驱动轮过度打滑。ABCS是按汽车的行驶速度和转向角来控制油压，从而确保在驾驶汽车过程中的行驶稳定性。图1是具有电子稳定程序(ESP)的传统ABCS的液压回路图。
如图1所示，传统的ABCS包括多个电磁阀2a和2b，它们控制压力油向车轮制动器1的流动。ABCS还具有一低压蓄能器3，用于在ABS减压模式中暂时储存从车轮制动器1排出的压力油。油泵4从低压蓄能器3抽吸压力油3并将该压力油输出。一滑阀6安装在一吸油管路上，该吸油管路从油泵4的入口管路分支出一吸油油路并延伸至主液压缸5的入口5a。滑阀6选择性地打开或关闭吸油油路。一牵引力控制电磁阀7安装在一油路上，该油路从油泵4的入口延伸至主液压缸5的压力入口5a。上述电磁阀7可选择性地打开或关闭该油路。ABCS还包括一中间压力蓄能器8，该蓄能器暂时储存从油泵4提供的压力油。ABCS中包括一电子控制单元(ECU，未图示)，它控制ABCS的电子部分。
在电磁阀2a和2b之中，各第一阀2a均为常开(NO)式电磁阀，它们安装于油路的一位于相应车轮制动器1之前的上游位置处，而各第二阀2b均为常闭(NC)式电磁阀，它们安装于油路的一位于车轮制动器1之后的下游位置处。这两种类型的电磁阀2a和2b在电子控制单元的控制下操作。也就是说，电子控制单元检测汽车的行驶速度，并按照检测到的汽车行驶速度控制这两种电磁阀2a和2b。
低压蓄能器3独立地设置在ABCS的液压回路中，并共同连接于两个常闭式电磁阀2b的下游管路，从而在ABS减压模式中暂时储存从车轮制动器1排出的压力油。
在TCS模式或ESP模式中，中压蓄能器8将压力油输送至油泵4的入口。上述蓄能器8连接于一旁通油路8a，该旁通油路将油泵4所输出的压力油旁通至油泵4的入口侧。在中压蓄能器8之后的一下游位置，在旁通油路8a上安装一附加的常闭式电磁阀9a，它在TCS模式或ESP模式中打开旁通油路8a。在中压蓄能器8之前的一上游位置，在旁通油路8a上安装一卸压阀9b。该卸压阀9b在TCS模式或ESP模式中将过高的压力油返回至主液压缸5。
电磁阀2a和2b、油泵4、低压蓄能器3、中压蓄能器8和卸压阀9b紧凑地设置在一单个液压块(hydraulic block)(未图示)内，该液压块是用铝制成为立方体形状。
然而，传统的ABCS必须将低压蓄能器3和中压蓄能器分开设置在液压块中，这是因为必须在ABS减压模式中将来自于车轮制动器1的压力油暂时储存在低压蓄能器3中，并在TCS模式或ESP模式中将压力油从中压蓄能器8输送至油泵4的入口。由于两个蓄能器3和8分开设置在液压块中，因而只能有限地实现所要求的液压块的小型化，另外还会提高ABCS的制造成本。
另外，在将压力油输送至中间蓄能器8的过程中，当压力油通过卸压阀9b时，会产生让人心烦的噪声。
发明内容
因此，本发明是针对上述已有技术中存在的问题而作出的。本发明的目的在于，提供一种用于汽车的电子控制制动系统，其低压蓄能器与中压蓄能器结合成一体，从而能实现所需的制动系统小型化，并降低制动系统的制造成本。
为实现上述目的，本发明提供了一种汽车电子控制制动系统，包括：一设置在一车轮制动器的一上游油路处的常开(NO)式电磁阀，该电磁阀控制压力油从一主液压缸和一油泵的出口向所述车轮制动器的流动；一设置在所述车轮制动器的一下游油路处的常闭(NC)式电磁阀，该电磁阀控制从所述车轮制动器排出的压力油的流动；一将所述主液压缸连接于所述油泵的入口的吸油油路，该吸油油路在牵引力控制系统(TCS)模式中将压力油从主液压缸输送至油泵；一安装在所述吸油油路上的常闭式滑阀，用以打开或关闭吸油油路；以及一低压/中压蓄能器，该蓄能器连接于所述常闭式电磁阀的一出口和所述吸油油路，以在防抱死制动系统(ABS)减压模式中储存从车轮制动器排出的压力油，并在ABS增压模式中将储存的压力油输送至油泵的入口，所述压力蓄能器还可以在电子稳定程序(ESP)模式中储存从油泵输出的压力油，以将储存的压力油输送至油该泵的入口。
本发明的电子控制制动系统还包括：一从所述油泵的所述出口延伸至所述低压/中压蓄能器的充油油路；一安装在所述充油油路上的第一控制阀，用以打开或关闭充油油路；一在位于所述第一控制阀之后的一个下游位置上的充油油路分支出来的供油油路，该供油油路在位于常闭式滑阀之后的一个下游位置上连接于所述吸油油路；以及一安装在所述供油油路上的第二控制阀，用以打开或关闭供油油路，使供油油路在ESP模式中打开，并使压力油从所述低压/中压蓄能器输送至所述油泵的入口。
在该制动系统中，所述第一和第二控制阀是常闭式电磁阀。
在该制动系统中，所述第一控制阀是一个单向阀，该单向阀在油泵输出的油的压力不低于一预定基准水平时打开，并且可以防止充注在低压/中压蓄能器中压力油发生倒流。
所述低压/中压蓄能器包括：一在其中接纳压力油的缸体；一接纳在所述缸体中的活塞，所述活塞可按照压力油流进或流出缸体而伸出或缩回；一弹性支承所述活塞的弹性支承件；以及一位置传感器，用以检测活塞的超出预定行程的移动；在一充油模式中，所述位置传感器可以在所述活塞移动的长度超过预定行程时使油泵停止工作。
在该制动系统中，在一从油泵的入口延伸至低压/中压蓄能器的油路上安装有一单向阀，当在ABS减压模式中从车轮制动器排出至低压/中压蓄能器的压力油的压力不低于一预定的基准水平时，所述单向阀可打开所述油路而将所述压力油从所述低压/中压蓄能器输送至油泵的入口。
附图说明
结合附图阅读下面的详细描述，可以更清楚地理解本发明的上述及其它的目的、特点和优点，附图中：
图1是一种传统的汽车电子控制制动系统的液压回路示意图；
图2是本发明主实施例的汽车电子控制制动系统的液压回路示意图；
图3是本发明制动系统以ABS减压模式操作的液压回路示意图；
图4是本发明制动系统以ABS增压模式操作的液压回路示意图；
图5是本发明制动系统以TCS模式操作的液压回路示意图；
图6是本发明制动系统以排油模式操作的液压回路示意图；
图7是本发明制动系统以ESP模式操作的液压回路示意图；以及
图8是根据本发明第二实施例的汽车电子控制制动系统的液压回路示意图。
具体实施方式
下面参照附图，从头至尾不同附图中用相同的标号来表示相同或相似的构件。在下面的描述中，本发明应用于一ABCS(有效制动控制系统)，该系统是一种电子控制制动系统，具有一ESP油路。本发明的制动系统具有两个液压回路：一连接于主液压缸12的主口12a的主液压回路，如图2所示，以及一连接于主液压缸12的副口12b的副液压回路。这两个液压回路具有对称的结构，因而应该理解，附图和下面的描述仅表示主液压回路。
如图2所示，本发明主实施例的汽车电子控制制动系统包括多个电磁阀21和22，它们控制压力油向汽车前、后轮处的车轮制动器10的流动。该制动系统还具有一油泵30，该油泵从车轮制动器10和主液压缸12抽吸压力油并输出该压力油。该制动系统还包括一低压/中压蓄能器40，用以暂时储存从车轮制动器10排出的压力油和从油泵30输出的油，并将所储存的油输送至油泵30的入口。该制动系统还包括一电子控制单元(ECU，未图示)，用于控制系统的电子部分。制动系统的上述各部分紧凑地设置在一液压块(未图示)中。
在电磁阀21和22之中，各第一阀21安装在一油路的位于相应车轮制动器10之前的一上游位置处，并采用在正常情况下保持打开的常开(NO)式电磁阀，而各第二阀22安装在该油路的位于车轮制动器10之后的一下游位置处，并采用在正常情况下保持关闭的常闭(NC)式电磁阀。这两种类型的电磁阀21和22在电子控制单元的控制下操作。也就是说，电子控制单元用多个围绕车轮设置的车轮传感器(未图示)来检测汽车的行驶速度，并按检测到的汽车行驶速度来控制这两种电磁阀21和22。在减压模式的制动操作过程中，常闭式电磁阀22打开而将从车轮制动器10排出的压力油输送到低压/中压蓄能器40，从而让油暂时储存于蓄能器40中。
油泵30由一电动机31操作，以从低压/中压蓄能器40抽吸压力油，并将油输出到车轮制动器10或主液压缸12。
主液压缸的主口12a通过一主油路50连接于油泵30的出口，在该主油路50上安装有一附加的常开式电磁阀51，用于执行牵引力控制。该常开式电磁阀51在下文中简称为TC电磁阀。TC电磁阀51在正常情况下保持打开，以在由刹车踏板11启动的通常模式制动操作过程中通过主油路50将压力油从主液压缸12输送到车轮制动器10。但是，在牵引力控制模式(TCS模式)中，如下文将要描述的那样，该TC电磁阀51由电子控制单元关闭。
在油泵30的出口与TC电磁阀51之间的一个位置上，从主油路50分支出一卸压油路60，该卸压油路连接于主液压缸12的主口12a。在卸压油路60上安装有一用于控制该油路的卸压阀61。在TCS模式中，具有卸压阀61的卸压油路60用来在油泵30所输出的油压升高超过一预定基准水平时将压力油从油泵30送回到主液压缸12。
从主油路50分支出一吸油油路70，将主液压缸12的主口12a连接于油泵30的入口，并将压力油从主液压缸12输送至油泵30的入口。在吸油油路70上安装一常闭式滑阀71，用以打开或关闭油路70。
低压/中压蓄能器40联接于常闭式电磁阀22的出口和吸油油路70的出口，以在ABC减压模式中暂时储存从车轮制动器10排出的压力油，并在ABS增压模式中将储存的压力油输送至油泵30的入口。该低压/中压蓄能器40还能储存从油泵30输出的压力油，并在ESP模式中将所储存的油输送到油泵30的入口。为了完成上述操作，本发明的制动系统还包括一排油油路80，它由一第一控制阀81打开或关闭。另外，从排油油路80分支出一供油管路90而连接于吸油油路70，该供油管路由一第二控制阀91打开和关闭。
更详细地描述，充油油路80从一将油泵30的出口连接于两个常开式电磁阀21的油路的第一端延伸出来。也就是说，充油油路80的第一端在TC电磁阀51之后的一下游位置从主油路50分支出来。充油油路80的第二端连接于低压/中压蓄能器40。在充油油路80上安装有一第一控制阀81，用以打开或关闭油路80。在本发明的主实施例中，第一控制阀81是一常开式电磁阀，它在ECU的控制下操作。
供油油路90的第一端在第一控制阀81之后的一下游位置从充油油路80分支出来，其第二端在常闭式滑阀71之后的一下游位置连接于吸油油路70。第二控制阀91安装在供油油路90上，用以打开或关闭油路90。在该主实施例中，第二控制阀91是一常闭式电磁阀，并在ESP模式中打开而通过供油油路90和吸油油路70将压力油从低压/中压蓄能器40输送到油泵30的入口。
低压/中压蓄能器40包括一缸体41，该缸体形成在液压块中，可接纳压力油。一活塞42设置在缸体41中，该活塞可按照压力油流进或流出缸体41而从缸体41伸出或缩回。一弹性元件43将活塞42弹性地支承在缸体41中。该压力蓄能器40还具有一活塞传感器44，用以检测活塞42超出预定行程的移动。活塞传感器44电气上连接于ECU，在充油模式中，当有压力不超过预定基准水平(大约3巴)的超压的压力油被引入蓄能器40而使活塞42移动超过预定行程的长度时，可使油泵30停止工作。在此情况下，弹性元件43的恢复力可决定灌充于蓄能器40的压力油的压力。
此外，在从油泵30的入口延伸至低压/中压蓄能器40的油路52上安装有一单向阀53。当在ABS减压模式中从车轮制动器10输送至低压/中压蓄能器40的压力油的压力不低于预定的基准水平(大约3巴)时，单向阀53打开油路52，以从压力蓄能器40向油泵30的入口输送压力油。
下面将描述本发明的电子控制制动系统的操作效果。
当具有本发明制动系统的汽车在制动操作过程中于路面上打滑时，ECU可控制制动系统响应于车轮传感器的输出信号以减压模式、增压模式或保压模式执行ABS制动操作。该制动系统的上述三种模式的ABS制动操作按以下方式进行。
当压力油响应于刹车踏板11的驱动而从主液压缸12作用至车轮制动器10并使车轮制动时，车轮制动器10内的油压可能高于由路面状况所决定的一个所需的水平。在这种情况下，必须将制动油的压力降低至一合适的水平，因而ECU打开常闭式电磁阀22而执行ABS减压模式。当ABS减压模式启动时，一部分压力油从车轮制动器10排出，如图3中箭头所示，并流入低压/中压蓄能器40的缸体41，同时使活塞42缩回缸体41。因此，从制动器10排出的压力油被暂时储存于蓄能器40中。在此情况下，车轮制动器10中的初始压力是大约6巴，大约3巴的压力油从车轮制动器10排出至蓄能器40。流入蓄能器40的油的压力超过3巴时，单向阀53打开，以将油输送至油泵30的入口。因此，可通过上述过程将车轮制动器10的制动压力降低至一合适的水平，并防止车轮在制动操作中在路面上打滑。
当这种ABS减压模式保持一段预定长度的时间时，车轮制动器10的制动压力减小，从而使制动系统的制动效果降低。在这种情况下，ECU执行ABS增压模式，在该模式中，油泵30启动而增加车轮制动器10内的油压。在这种ABS增压模式中，储存于低压/中压蓄能器40中的油受油泵30的泵送而通过常开式电磁阀21输送到车轮制动器10，如图4中箭头所示。这样就增加了车轮制动器10的制动压力。
在制动操作过程中，制动系统必须执行一ABS保压模式，在该模式中，当制动压力达到一个能够产生最佳制动力的所需水平或需要防止汽车产生共振时，将一所需的车轮制动器10的制动压力保持在一预定水平。也就是说，ABS保压模式可保持所需车轮制动器10的制动压力而不让压力产生变化，并关闭与该所需车轮制动器10相关联的常开式电磁阀21，从而防止额外的油输送到该车轮制动器10。在这种情况下，从油泵30输出的压力通过打开的TC电磁阀51而输送至主液压缸12，因而能稳定地执行ABS保压模式。
在ABS模式操作的最后阶段，最好是打开充油油路80的第一控制阀81，并降低蓄能器40的油压。
在汽车快速驱动的情况下，本发明的制动系统的TCS模式按下列方式执行。
当驾驶员猛踩加速踏板而使汽车在一溜滑的路面上快速加速时，汽车可能在路面上打滑。当汽车因其较高速度而在路面上打滑时，车轮传感器可检测到汽车的打滑，并将信号输出给ECU。响应于来自车轮传感器的信号，ECU打开吸油油路70的常闭式滑阀71，关闭主油路50的TC电磁阀51，并启动油泵30而执行TCS模式。
在这种TCS模式中，主液压缸12的压力油通过吸油油路70被吸入油泵30的入口，如图5中的箭头所示，同时，从油泵30的出口输出的压力油通过主油路50和常开式电磁阀21输送到车轮制动器10，从而在车轮制动器10中产生制动压力。因此，当驾驶员猛踩加速踏板而使汽车在溜滑路面上快速加速时，即使驾驶员不踩刹车踏板，本发明的制动系统也可自动地锁住车轮。这样，汽车便可在溜滑路面上稳定而安全地加速。
本发明制动系统的ESP模式按以下方式执行。
当汽车在溜滑路面或弧形道路高速行驶时，汽车可能不受驾驶员控制而在路面上偏转。在这种情况下，本发明的制动系统便执行ESP模式，在该模式中，将合适的制动压力独立地作用至车轮制动器10，使汽车在路面上稳定而安全地行驶。
也就是说，在发动机启动的同时，ECU关闭TC电磁阀51和常开式电磁阀21并打开常闭式滑阀71和第一控制阀81，而后启动油泵30。这样，便执行充油模式。
因此，如图6中的箭头所示，主液压缸12的压力油通过吸油管路70输送至油泵30的入口，从油泵30的出口输出的压力油通过充油油路80输送至低压/中压蓄能器40，从而充注于蓄能器40中。当充注于蓄能器40中的油压超过一预定基准水平并使活塞42移动一段超过预定行程的长度时，活塞传感器44检测到活塞42的过度移动，并使油泵30停止运行。因此，在发动机启动的同时，可以在低压/中压蓄能器40中快速地充注压力为大约3巴的合适的压力油。在这种情况下，在蓄能器40中充注压力油的充油模式是在第一控制阀81(常闭式电磁阀)打开的同时进行的，因而制动系统不会在充油模式中产生工作噪声。这样一种在蓄能器40中充注压力油的充油模式是在发动机启动时进行的，并考虑到油的泄漏问题周期性地进行，因而蓄能器40总是被充注3巴的压力油。
当驾驶员在道路上转弯的时候过度转动方向盘而超过一预定转向角时，同时低压/中压蓄能器40中如上所述充有压力油，汽车会过度转向而相对于转弯方向沿向心方向偏向，或不足转向而相对于转弯方向沿离心方向偏向。这种过度转向或不足转向可能由路面的摩擦状况造成。
当汽车在转弯过程中发生这种过度转向或不足转向时，ECU打开供油油路90的第二控制阀91，但是关闭TC电磁阀51，以切断主液压缸12和车轮制动器10之间的油路，并启动油泵30。因此，如图7中的箭头所示，低压/中压蓄能器40的压力油通过供油油路90和吸油油路70输送至油泵30的入口。另外，从油泵30的出口输出的压力油输送到车轮制动器10而为制动器10提供制动压力。
当汽车发生过度转向时，来自蓄能器40的压力油输送至相对于转弯方向位于外侧的车轮制动器10，从而对所述的外侧制动器10形成制动压力。当汽车发生不足转向时，蓄能器40的压力油输送至相对于转弯方向位于内侧的车轮制动器10，从而对所述的内侧车轮制动器10形成制动压力。因此，本发明的制动系统允许汽车按照驾驶员所作的转向动作在道路上稳定而安全地转弯。
在该ESP模式中，由于低压/中压蓄能器40的压力油直接输送至油泵30的入口，因而可以更迅速地将制动压力提供给车轮制动器10。
在该较佳实施例中，安装在充油油路80上的第一控制阀是一常闭式电磁阀。然而，应该理解，也可以用一个单向阀代替这种常闭式电磁阀来作为第一控制阀。也就是说，如图8所示，充油油路80的第一控制阀采用一单向阀82，这个单向阀仅在泵30向蓄能器40所输送的压力不低于一预定基准水平时打开，并防止充注在蓄能器40中的压力油发生倒流。
如上所述，本发明提供了一种用于汽车的电子控制制动系统。该制动系统具有一低压/中压蓄能器，该蓄能器连接于常闭式电磁阀和吸油油路，以在ABS减压模式中储存来自于车轮制动器的压力油，并在ABS增压模式中将储存的压力油输送至油泵的入口。该压力蓄能器还可储存从油泵输出的压力油，以在ESP模式中将储存的压力油输送至油泵入口。因此，本发明的低压/中压蓄能器可以在ABS模式中充当低压蓄能器，而在ESP模式中充当中压蓄能器。由于有这样一个低压/中压蓄能器，可以减少制动系统的部件数量，可以顺应近年来液压块紧凑化的趋势，并可以降低制动系统的生产成本。
虽然以上为了说明的目的而描述了本发明的一个优选的实施例，但本技术领域的技术人员能够理解，可以对其进行各种不同的改型、添加和替换而不脱离如所附权利要求所揭示的本发明的范围和精神。

Claims (6)

1.一种汽车电子控制制动系统，包括：
一设置在一车轮制动器的一上游油路处的常开(NO)式电磁阀，该电磁阀控制压力油从一主液压缸和一油泵的出口向所述车轮制动器的流动；
一设置在所述车轮制动器的一下游油路处的常闭(NC)式电磁阀，该电磁阀控制从所述车轮制动器排出的压力油的流动；
一将所述主液压缸连接于所述油泵的入口的吸油油路，该吸油油路在牵引力控制系统(TCS)模式中将压力油从主液压缸输送至油泵；
一安装在所述吸油油路上的常闭式滑阀，用以打开或关闭吸油油路；以及
一低压/中压蓄能器，该蓄能器连接于所述常闭式电磁阀的一出口和所述吸油油路，以在防抱死制动系统(ABS)减压模式中储存从车轮制动器排出的压力油，并在ABS增压模式中将储存的压力油输送至油泵的入口，所述压力蓄能器还可以在电子稳定程序(ESP)模式中储存从油泵输出的压力油，以将储存的压力油输送至油该泵的入口。
2.如权利要求1所述的电子控制制动系统，其特征在于，该系统还包括：
一从所述油泵的所述出口延伸至所述低压/中压蓄能器的充油油路；
一安装在所述充油油路上的第一控制阀，用以打开或关闭充油油路；
一在位于所述第一控制阀之后的一个下游位置上的充油油路分支出来的供油油路，该供油油路在位于常闭式滑阀之后的一个下游位置上连接于所述吸油油路；以及
一安装在所述供油油路上的第二控制阀，用以打开或关闭供油油路，使供油油路在ESP模式中打开，并使压力油从所述低压/中压蓄能器输送至所述油泵的入口。
3.如权利要求2所述的电子控制制动系统，其特征在于，所述第一和第二控制阀是常闭式电磁阀。
4.如权利要求2所述的电子控制制动系统，其特征在于，所述第一控制阀是一个单向阀，该单向阀在油泵输出的油的压力不低于一预定基准水平时打开，并且可以防止充注在低压/中压蓄能器中压力油发生倒流。
5.如权利要求2所述的电子控制制动系统，其特征在于，所述低压/中压蓄能器包括：
一在其中接纳压力油的缸体；
一接纳在所述缸体中的活塞，所述活塞可按照压力油流进或流出缸体而伸出或缩回；
一弹性支承所述活塞的弹性支承件；以及
一位置传感器，用以检测活塞的超出预定行程的移动，
在一充油模式中，所述位置传感器可以在所述活塞移动的长度超过预定行程时使油泵停止工作。
6.如权利要求5所述的电子控制制动系统，其特征在于，在一从油泵的入口延伸至低压/中压蓄能器的油路上安装有一单向阀，当在ABS减压模式中从车轮制动器排出至低压/中压蓄能器的压力油的压力不低于一预定的基准水平时，所述单向阀可打开所述油路而将所述压力油从所述低压/中压蓄能器输送至油泵的入口。
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