CN204567653U - 一种电子液压制动系统 - Google Patents

Abstract

一种新型电子液压制动系统，在车辆需要制动时，根据ECU发出的制动信号，控制电机工作产生转矩，推动主缸推杆建压。为了保证轮缸液压力达到需求，通过四个常开电磁阀和四个液压力传感器实现轮缸液压力精确控制。本实用新型可简化繁琐的控制方法，仅以后轮制动力需求降低与否判断整个系统的是否减压。相比传统制动系统，本实用新型所述系统和控制方法最突出的优点是摒弃了通过真空助力器的建压方式，体积小巧，重量减轻；相比其它电子液压制动系统，本系统可以只需四个电磁阀即可以实现制动防抱死(ABS)功能，安全可靠，可以取得良好的控制效果。

Description

一种电子液压制动系统

技术领域

本实用新型属于汽车技术领域，涉及汽车制动技术，尤其涉及电子液压制动系统。

背景技术

由于能源紧张和环境问题的日益突出，电动汽车以其清洁无污染、能量效率高及能量来源多样化、结构简单、维修方便等优点成为汽车工业未来发展的主要方向，但由于电机、电池等技术限制，电动汽车续驶里程短、成本高；随着智能化要求的提高，以及交通事故、交通拥堵等问题需要解决，多家汽车企业进行自动驾驶车辆的研究，自动驾驶技术发展迅速。制动系统作为汽车安全性能中一个至关重要的系统，如何尽可能多的回收制动能量、增加电动汽车续驶里程，如何提高车辆的主动安全性、在车辆自动驾驶时不依靠人力进行制动成为需要解决的问题。

电子液压制动系统(EHB)作为一种较为新型的制动系统，是线控制动系统的一种，它用电子元件替代了部分机械元件，制动踏板与制动轮缸之间不再直接相连，利用传感器采集驾驶员操作信息并作为控制意图，完全由液压执行器来完成制动操作。新能源汽车在制动过程中，液压制动力施加于车轮的同时，使驱动电机工作在再生发电制动状态也对车轮施加再生制动力，从而在完成车辆有效制动的同时回收制动时产生的能量并储存在储能设备中以供再次利用。

电子液压制动系统与传统的液压制动器相比有一些优点：(1)结构紧凑，改善了制动性能；(2)控制方便可靠，制动噪声显著减小；(3)不需要真空装置，有效减轻了制动踏板的感觉，提供了更好的踏板感觉等。由于电子液压制动系统的这些优点，早在1993年,福特汽车公司就在一款电动汽车上安装了EHB系统,后来通用公司在其一款轿车上也采用了EHB。目前,奔驰公司新推出的SL500同样采用了EHB，是世界上第一辆采用线控制动技术的量产车，它的EHB技术由博世公司提供的，也是电子控制制动系统。

现有的车轮轮缸液压力控制方法都是将制动轮缸和主缸直接相通，当主缸建压后，轮缸液压力和主缸液压力保持一定比例关系变化。有必要研究提出新的轮缸液压力控制方法，在主缸和轮缸之间增加了电磁阀，可以通过电磁阀的开闭来控制轮缸液压力，不仅可以使轮缸液压力更好地跟随需求值变化，而且可以通过控制算法实现制动防抱死等功能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型电子液压制动系统。

为达到上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种新型电子液压制动系统，由电子控制单元(ECU)、电池、DC/AC、控制电机、减速传动机构、储液罐、制动踏板、次级主缸、调整机构、解耦缸、制动主缸、踏板感觉模拟器、电磁阀、液压力传感器和制动轮缸组成。通过这些部件组合，本系统不但能够实现常规制动功能，还可以实现制动防抱死(ABS)功能。

所述电子控制单元连接轮缸液压力传感器、主缸液压力传感器、踏板力传感器和踏板感觉模拟器接收传来的信号，处理后将控制信号传输给相连接的电机、电磁阀，使系统工作在不同模式并保持轮缸液压力满足需求值；电池、DC/AC、电机、减速机构，以及制动踏板、次级主缸、调整机构、解耦缸和主缸推杆之间采取机械连接；主缸，电磁阀，液压力传感器和各轮缸之间通过液压管路连接；解耦缸和电磁阀采用液压连接；次级主缸、解耦缸、踏板感觉模拟器采用液压连接。

正常工作时解耦缸和踏板模拟器与储液罐相通，次级主缸封闭。驾驶员踩下制动踏板后，ECU控制电机旋转，经过减速传动机构推动主缸推杆，制动系统建压，各轮缸电磁阀保持常开，轮缸产生制动力。

正常工作时与踏板感觉模拟器相连的电磁阀处于高频开闭动作中，其等效开度可以模拟不同的踏板感觉。

当控制电机失效时，次级主缸和踏板模拟器与储液罐相通，解耦缸封闭。驾驶员踩下制动踏板后，次级主缸、调整机构和解耦缸连接到一起，由于解耦缸内的液体存在刚性，所以直接推动主缸建压，使制动系统建压，轮缸产生制动力。

当控制电机和解耦缸均失效时，次级主缸和踏板模拟器与储液罐相通，解耦缸封闭。驾驶员踩下制动踏板，次级主缸、调整机构和解耦缸连接到一起，即使解耦缸出现泄露，在经历一段空行程将解耦缸内的液体全部排出后，仍可以与制动主缸推杆刚性连接，从而使制动系统建压。

该系统车轮轮缸液压力控制方法包括以下步骤：

(1)驾驶员踩下制动踏板，ECU获取车轮制动力需求；

(2)控制电机旋转，经减速机构推动主缸推杆使制动系统建压；

(3)ECU通过计算车轮滑移率确定后轮轮缸是否需要减压；

(3-1)若后轮轮缸需要减压，则首先关闭不需要减压的轮缸对应电磁阀，使轮缸保压；

(3-2)制动主缸减压至后轮轮缸所需液压力，所有需要减压的轮缸通过液压力传感器检测到液压力达到需求值时控制相应电磁阀关闭，轮缸保压；

(3-3)后轮滑移率降至临界值以下后，各轮缸对应电磁阀下电打开，主缸液压力再次增压至驾驶员需求值；

(3-4)若制动防抱死过程未结束，重复步骤(3-1)至(3-3)；

(4)制动防抱死过程结束或是制动无抱死倾向，各电磁阀保持常开，轮缸液压力与主缸液压力保持一致，跟随驾驶员需求变化。

(5)制动过程结束，制动主缸泄压。

由于采用上述方案，相比传统制动系统，本实用新型所述系统和控制方法最大的优点是摒弃了通过真空助力器的建压方式，体积小巧，重量减轻；相比其它电子液压制动系统，本系统只需4个电磁阀即可以实现制动防抱死(ABS)功能，安全可靠，可以取得良好的控制效果。

附图说明

图1为本实用新型的一个示例性实施例的新型电子液压制动系统简图；

图中的标号表示：

1-电子控制单元(ECU)；2-蓄电池；3-DC/AC；4-控制电机；5-蜗轮蜗杆减速机构；6-储液罐；7-制动踏板；8-踏板位移传感器；9-次级主缸；10-调整机构；11-解耦缸；12-制动主缸；13-液压力传感器；14-踏板模拟器；15、16、17、18-第一至第四轮缸控制电磁阀；19、20、21、22-第一至第四轮缸液压力传感器；23、24、25、26-第一至第四制动轮缸；27、28、29-第一至第三失效控制电磁阀；30、31-第一、第二主缸液压力传感器。

图2为本实用新型的一个示例性实施例的基于新型电子液压制动系统的车轮轮缸液压力控制流程图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，一种新型电子液压制动系统，由电子控制单元(ECU)、电池、DC/AC、控制电机、减速传动机构、储液罐、制动踏板、次级主缸、调整机构、解耦缸、制动主缸、踏板感觉模拟器、电磁阀、液压力传感器和制动轮缸组成。ECU1接收轮缸液压力传感器19、20、21、22，主缸液压力传感器30、31，踏板力传感器8和踏板感觉模拟器14传来的信号，处理后将控制信号传输给电机4，电磁阀15、16、17、18、27、28、29，使系统工作在不同模式并保持轮缸液压力满足需求值，它们之间通过电线连接。电池2、DC/AC3、电机4、减速机构5，以及制动踏板7、次级主缸9、调整机构10、解耦缸11和主缸推杆之间采取机械连接，一方面将电机的旋转运动经过减速后变为推动主缸推杆的直线往复运动，另一方面在系统失效时踏板位移也可以直接转化为推动主缸推杆的作用力。主缸12，电磁阀15、16、17、18，液压力传感器19、20、21、22、30、31和轮缸23、24、25、26之间通过液压管路连接，通过挤压制动液产生液压力。解耦缸11和电磁阀28采用液压连接，可以起失效保护作用。次级主缸9、解耦缸11、踏板感觉模拟器14采用液压连接，可以主动模拟踏板感觉。

正常工作时电磁阀28和27打开，解耦缸11和踏板模拟器14与储液罐6相通，电磁阀29关闭，次级主缸9封闭。驾驶员踩下制动踏板7后，ECU控制电机4旋转，经过减速传动机构5推动主缸推杆，制动系统建压，各轮缸电磁阀保持常开，轮缸产生制动力。

正常工作时与踏板感觉模拟器相连的电磁阀27处于高频开闭动作中，其等效开度可以模拟不同的踏板感觉。

当控制电机4失效时，电磁阀29和27保持常开，次级主缸9和踏板模拟器14与储液罐6相通，电磁阀28保持常闭，解耦缸11封闭。驾驶员踩下制动踏板7后，次级主缸、调整机构和解耦缸连接到一起，由于解耦缸内的液体存在刚性，所以直接推动主缸建压，使制动系统建压，轮缸产生制动力。

当控制电机4和解耦缸11均失效时，电磁阀29和27保持常开，次级主缸9和踏板模拟器14与储液罐6相通，电磁阀28保持常闭，解耦缸11封闭。驾驶员踩下制动踏板7后，次级主缸、调整机构和解耦缸连接到一起，即使解耦缸出现泄露，在经历一段空行程将解耦缸内的液体全部排出后，仍可以与制动主缸推杆刚性连接，从而使制动系统建压。

该系统车轮轮缸液压力控制方法包括以下步骤：

(1)驾驶员踩下制动踏板，ECU获取车轮制动力需求。

(2)控制电机4旋转，经减速机构5推动主缸推杆使制动系统建压。

(3)ECU通过计算车轮滑移率确定后轮轮缸24和26是否需要减压。

由于车辆在制动过程中存在质心转移等因素，所以一般在紧急制动时后轮首先出现抱死倾向。因此本控制方法基于后轮是否需要减压判断制动系统是否减压，简化了控制策略，降低了控制难度。

(3-1)若后轮轮缸需要减压，则首先关闭不需要减压的轮缸对应电磁阀，使轮缸保压。

例如车辆在道路上行驶驾驶员踩下制动踏板，根据需求，前轮轮缸液压力为50bar，后轮轮缸液压力为40bar。主缸增压至50bar，液压力传感器15、16、17、18在检测到对应的轮缸达到制动力需求后关闭其电磁阀使其保压。由于路面附着力较小，后轮有抱死倾向需要减压至30bar，前轮无抱死倾向需要保压。此时控制前轮轮缸的电磁阀15和17继续上电关闭，使前轮轮缸保压。

(3-2)制动主缸减压至后轮轮缸所需液压力，所有需要减压的轮缸通过液压力传感器检测到液压力达到需求值时控制相应电磁阀关闭，轮缸保压。

在上例中，制动主缸在电机的控制下液压力减至30bar，后轮轮缸24和26制动液液压力跟着主缸变化，当其液压力传感器20和22检测到后轮轮缸液压力为30bar时，电磁阀16和18上电关闭，后轮轮缸保压。

(3-3)后轮滑移率降至临界值以下后，各轮缸对应电磁阀下电打开，主缸液压力再次增压至驾驶员需求值。

在上例中，ECU计算得到后轮滑移率降至临界值以下后，主缸液压力恢复至40bar，电磁阀16和18立即下电打开，后轮轮缸液压力恢复为40bar。

(3-4)若制动防抱死过程未结束，重复步骤(3-1)至(3-3)；

(4)制动防抱死过程结束或是制动无抱死倾向，各电磁阀保持常开，轮缸液压力与主缸液压力保持一致，跟随驾驶员需求变化。

(5)制动过程结束，制动主缸泄压。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新型电子液压制动系统，其特征在于：包括电子控制单元、电池、DC/AC、控制电机、减速传动机构、储液罐、制动踏板、次级主缸、调整机构、解耦缸、制动主缸、踏板感觉模拟器、电磁阀、液压力传感器和制动轮缸；

所述电子控制单元连接轮缸液压力传感器、主缸液压力传感器、踏板力传感器和踏板感觉模拟器接收传来的信号，处理后将控制信号传输给相连接的电机、电磁阀，使系统工作在不同模式并保持轮缸液压力满足需求值；电池、DC/AC、电机、减速机构，以及制动踏板、次级主缸、调整机构、解耦缸和主缸推杆之间采取机械连接；主缸，电磁阀，液压力传感器和各轮缸之间通过液压管路连接；解耦缸和电磁阀采用液压连接；次级主缸、解耦缸、踏板感觉模拟器采用液压连接。

2.根据权利要求1所述的新型电子液压制动系统，其特征在于：正常工作时解耦缸和踏板模拟器与储液罐相通，次级主缸封闭；制动踏板踩下后，电子控制单元控制电机旋转，经过减速传动机构推动主缸推杆，制动系统建压，各轮缸电磁阀保持常开，轮缸产生制动力。

3.根据权利要求1所述的新型电子液压制动系统，其特征在于：正常工作时与踏板感觉模拟器相连的电磁阀处于高频开闭动作中，其等效开度模拟不同的踏板感觉。

4.根据权利要求1所述的新型电子液压制动系统，其特征在于：控制电机失效时，次级主缸和踏板模拟器与储液罐相通，解耦缸封闭；制动踏板踩下后，次级主缸、调整机构和解耦缸连接到一起，直接推动主缸建压，使制动系统建压，轮缸产生制动力。

5.根据权利要求1所述的新型电子液压制动系统，其特征在于：当控制电机和解耦缸均失效时，次级主缸和踏板模拟器与储液罐相通，解耦缸封闭；制动踏板踩下后，次级主缸、调整机构和解耦缸连接到一起，与制动主缸推杆刚性连接，从而使制动系统建压。