CN204775204U - 一种平行杆式全解耦电子液压制动系统 - Google Patents

Abstract

一种平行杆式全解耦电子液压制动系统，包括：电子控制单元、电机、制动踏板、连接所述制动踏板的次级主缸、连接所述次级主缸的踏板模拟器、连接所述制动踏板的解耦装置、主缸；其中，在所述电子控制单元的控制下适于选择性将所述主缸耦合至电机或经由解耦装置耦合至制动踏板；所述电子液压制动系统至少具备第一工作模式和第二工作模式；与现有技术相比，本实用新型具有结构紧凑，集成度高、易于布置等优点，可实现制动能量回收和失效保护，尤其适合纯电动汽车和混合动力汽车使用。

Description

一种平行杆式全解耦电子液压制动系统

技术领域

本实用新型属于汽车制动技术领域，涉及包含制动能量回收和机械失效保护控制的一种电子液压制动系统。

背景技术

由于石油是不可再生能源，随着能源紧张和环境问题的日益突出，节能、环保等问题成为了汽车工业发展中很重要的议题。这也使得电动车成为汽车工业未来发展的主要方向。在发展电动车的同时，各国的汽车工业都在想尽一切方法，提高能源利用率、节约资源、保护环境。在城市工况中，汽车的制动相当频繁，这部分消耗的能量占了汽车消耗总能量的很大部分。如何回收利用这部分能量成为大家关注的焦点。

目前轿车的行车制动系统通常是真空助力式伺服制动系统。它需要通过发动机的进气歧管或专用的真空泵提供真空源。随着电动汽车的发展，发动机将逐步被取代，此时只能用真空泵提供真空源，这样不仅不符合节能、环保的要求，同时还增加了汽车上零件数目和相应的控制而降低汽车的可靠性，增加了发动机舱的布置困难性和增加汽车的工作噪声。真空助力器还存在着体积较大的缺点。

电动助力制动的助力大小可控，助力电机可以根据需求少助力或不助力以减少摩擦制动，因此用于再生制动时可以回收更多能量。因此，现阶段电液复合制动系统应用得比较广泛，其中常见的一种形式是未解耦型电液制动系统，其原理是在制动助力零件上加载一定的空行程，在此段空行程里由驱动电机提供再生制动力，克服这段空行程后液压制动介入，与再生制动一起提供总的制动力，这种复合制动系统保留了踏板和液压系统的机械连接，可靠性和安全性高，但是其可回收的制动能量少，与传统的制动踏板感觉有偏差。

少数制动系统采用了全解耦电液复合制动系统，但由于踏板完全脱耦，按照国家法规要求制动系统必须考虑到失效情况的发生以及某些制动部件发生故障时，系统仍然可以进行一定强度的制动；目前全解耦电液复合制动系统常用的失效保护方式一般是通过安装高压蓄能器配合电机与泵对液压系统的制动输入力进行主动控制，但这种方式对主缸改动较大，同时高压蓄能器技术并不成熟，其可靠性和安全性存在隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带机械失效保护控制的平行杆式全解耦电子液压制动系统，可实现制动能量回收和失效保护，尤其适合纯电动汽车和混合动力汽车使用。

为达到上述目的，本实用新型的解决方案是：一种平行杆式全解耦电子液压制动系统，包括：电子控制单元、电机、制动踏板、连接所述制动踏板的次级主缸、连接所述次级主缸的踏板模拟器、连接所述制动踏板的解耦装置、主缸；其中，在所述电子控制单元的控制下适于选择性将所述主缸耦合至电机或经由解耦装置耦合至制动踏板；

所述电子液压制动系统至少具备第一工作模式和第二工作模式；

其中，第一工作模式下，所述电子控制单元适于根据所述制动踏板的踏板位移信息分析计算出需求的制动力，根据所述需求的制动力和该电子控制单元连接的驱动电机的再生制动力计算液压制动力；所述电机适于在电子控制单元的控制下以所需的液压制动力驱动主缸，所述主缸中的制动液经由电子稳定控制系统(ESC)流向制动轮轮缸以产生制动效果；所述电子控制单元还适于发出控制信号，从而使得所述次级主缸的液压力传递至踏板模拟器以模拟踏板感觉。

第二工作模式下，所述电子控制单元适于控制系统断电；所述制动踏板的位移可经由解耦装置和直线运动机构将力传递至主缸，所述主缸中的制动液经由制动管路流向轮缸以产生制动效果。

所述次级主缸和所述解耦缸并行放置，都通过支承销与制动踏板连接；所述解耦缸与所述直线运动机构、主缸同轴设置。

所述次级主缸包括次级主缸缸体、次级主缸活塞；其中，次级主缸活塞位于次级主缸缸体内，与次级主缸缸体第一端面间构成次级主缸液压腔；所述次级主缸液压腔的出油液压管路连通至踏板模拟器，并在此管路上装有踏板模拟器压力传感器；所述踏板模拟器压力传感器连接至电子控制单元；所述次级主缸的出油液压管路上装有次级主缸电磁阀；所述次级主缸电磁阀连接至电子控制单元。

所述踏板模拟器包括模拟器缸体、模拟器活塞、模拟器回位弹簧；其中，模拟器活塞位于模拟器缸体内；模拟器活塞与模拟器缸体前端面间形成踏板模拟器工作腔，且踏板模拟器活塞与模拟器缸体前端面间轴向设置有踏板模拟器回位弹簧；踏板模拟器通过模拟器回位弹簧和比例电磁阀共同作用模拟踏板感觉；所述踏板模拟器的出油液压管路上设置有比例电磁阀；所述比例电磁阀连接至电子控制单元。

所述解耦缸包括解耦缸缸体和解耦缸活塞，解耦缸活塞和缸体一端面之间形成解耦缸液压腔；解耦缸活塞连接制动踏板；解耦缸缸体连接所述直线运动机构；解耦缸液压腔连通的出油液压管路上设置有解耦缸电磁阀；所述解耦缸电磁阀连接至电子控制单元。

所述直线运动机构与所述解耦缸和所述主缸相连；所述直线运动机构包括蜗轮-蜗杆机构、齿轮-齿条机构或丝杠-螺母机构。

所述电子稳定控制系统(ECU)，与所述主缸的第一工作腔和第二工作腔相连，进而控制制动轮缸的液压力。

所述主缸包括主缸缸体、第一活塞、第二活塞、第一活塞回位弹簧、第二活塞回位弹簧；其中，第一活塞与第二活塞均位于主缸缸体内；第一活塞与第二活塞之间构成主缸第一工作腔；第二活塞与主缸缸体第一端面构成主缸第二工作腔；第一活塞顶杆穿过主缸缸体第二端面与第一活塞端面固连；第一活塞回位弹簧设置在第一活塞与第二活塞间；第二活塞回位弹簧设置在第二活塞与主缸缸体第一端面间；所述第一活塞顶杆连接所述直线运动机构。

所述平行杆式全解耦电子液压制动系统还包括用于监测和诊断系统故障的监测诊断系统；所述平行杆式全解耦电子液压制动系统还包括在系统故障时发出警报的警报装置。

当电机或直线运动机构出现故障时，所述平行杆式全解耦电子液压制动系统处于第二工作模式；当所述平行杆式全解耦电子液压制动系统正常时，所述平行杆式全解耦电子液压制动系统处于第一工作模式。

当电机和直线运动机构未出现故障而电子稳定控制系统(ESC)、次级主缸、解耦缸出现故障或液压管路漏液时，监测诊断系统将故障信息发送给电子控制单元,由电子控制单元指令警报装置报警。

由于采用上述方案，与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点：

1.次级主缸与解耦缸平行设置，结构紧凑，集成度高；

2.采用电机控制直线运动机构，响应速度快，对液压制动力精确控制，很好的配合电机再生制动力，较好的完成驾驶员制动意图；

3.解耦缸设计了空行程，可以充分发挥电机再生制动力，同时由于电控直线运动机构的电机可控，从而可以根据电机再生制动力、制动力需求，适时的调节液压制动力，从而最大化地回收制动能量；

4.通过踏板模拟器出口液压调节，可以对驾驶员的踏板力进行主动控制；

5.用电机和机械结构代替高压蓄能器、泵、液压管路和电磁阀，也能实现液压力的主动控制和调节，不存在高压蓄能器安全隐患、电磁阀失效等问题；同时，其结构简单，无需对主缸进行改动；

6.在解耦缸和解耦缸电磁阀配合作用下，踏板力可以传递到主缸推杆，仍然可以产生一定的液压制动力，从而确保系统具有很高的安全性，可靠性，实现失效保护。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例中平行杆式全解耦电子液压制动系统的结构示意图；

图2是本实用新型的一个实施例中平行杆式全解耦电子液压制动系统中次级主缸与解耦缸并行的结构示意图。

附图标记说明

1—制动踏板；2—次级主缸；3—制动踏板位移传感器；4—解耦缸；5—直线运动机构；6—踏板模拟器；7—比例电磁阀；8—解耦缸电磁阀；9—次级主缸电磁阀；11—电子控制单元(ECU)；12—电机；13—电控直线运动机构；14—储液器；15—电子稳定控制系统(ESC)；16—第一活塞；17—主缸第一工作腔；18—第二活塞；19—主缸第二工作腔；20—主缸；21—第二活塞回位弹簧；22—第一活塞回位弹簧；23—信号线

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实施例的平行杆式全解耦电子液压制动系统包括：制动踏板1、次级主缸2、踏板模拟器6、解耦缸4、主缸20、电子控制单元(ECU)11、电机12、电控直线运动机构13、直线运动机构5、制动踏板位移传感器3、液压管路、轮缸、储液器14、比例电磁阀7、解耦缸电磁阀8、次级主缸电磁阀9。

所述制动踏板1通过承销与所述次级主缸2和所述解耦缸4相连，所述次级主缸2和所述解耦缸4并行放置。

所述次级主缸2包括次级主缸缸体、次级主缸活塞；其中，次级主缸活塞位于次级主缸缸体内，与制动踏板连接；次级主缸活塞与次级主缸缸体前端面间构成次级主缸液压腔；所述次级主缸液压腔的出油液压管路连通至所述踏板模拟器6，并在此管路上装有踏板模拟器压力传感器10；所述踏板模拟器压力传感器连接至电子控制单元11；所述次级主缸的出油液压管路上装有次级主缸电磁阀9；所述次级主缸电磁阀连接至电子控制单元11。

所述踏板模拟器6包括模拟器缸体、模拟器活塞、模拟器回位弹簧；其中，模拟器活塞位于模拟器缸体内；模拟器活塞与模拟器缸体前端面间形成模拟器工作腔，且踏板模拟器活塞与模拟器缸体前端面间轴向设置有踏板模拟器回位弹簧；踏板模拟器出油液压管路上设置有比例电磁阀7；踏板模拟器6通过模拟器回位弹簧和比例电磁阀7共同作用模拟踏板感觉；所述比例电磁阀连接至电子控制单元。

所述解耦缸4包括解耦缸缸体和解耦缸活塞，解耦缸活塞和缸体一端面之间形成解耦缸液压腔；解耦缸活塞连接制动踏板1；解耦缸缸体连接所述直线运动机构5；解耦缸液压腔连通的出油液压管路上设置有解耦缸电磁阀8；所述解耦缸电磁阀连接至电子控制单元11。

所述直线运动机构5与所述解耦缸4和所述主缸相连；所述直线运动机构包括蜗轮-蜗杆机构、齿轮-齿条机构或丝杠-螺母机构。

所述主缸20采用两腔式制动主缸，包括主缸缸体、第一活塞16、第二活塞18、第一活塞回位弹簧22、第二活塞回位弹簧21；其中，第一活塞16与第二活塞18均位于主缸缸体内；第一活塞16与第二活塞18之间构成主缸第一工作腔17；第二活塞18与主缸缸体前端面构成主缸第二工作腔19；第一活塞16与第二活塞18间设置有第一活塞回位弹簧22；第二活塞18与主缸缸体前端面间设置有第二活塞回位弹簧21；主缸第一工作腔17和主缸第二工作腔19分别有连接储液器14的补偿孔。主缸第一工作腔17和主缸第二工作腔19通过液压管路连接到所述电子稳定控制系统(ESC)。

储液器14分别与主缸的主缸第一工作腔和主缸第二工作腔相连；同时还通过次级主缸电磁阀9与次级主缸2相连；通过比例电磁阀7与踏板模拟器6相连；通过解耦缸电磁阀8与解耦缸4相连。

本实用新型的平行杆式全解耦电子液压制动系统具体工作过程如下：驾驶员踩下踏板，踏板位移传感器得到踏板位移信号，接受到驾驶员的制动意图和制动力需求，将采集到的信号通过信号线将信号传输至电子控制单元ECU中进行计算，得出此次制动驾驶员所需制动力。然后电控单元ECU发出控制信号，次级主缸电磁阀9上电关闭，解耦缸电磁阀8上电打开，控制电机转动，驱动电控直线运动机构，放大电机传输过来的力矩，通过直线运动机构推动主缸，压缩主缸第一工作腔和主缸第二工作腔的制动液，使之流经ESC后进入制动轮缸。同时，随着驾驶员踩下制动踏板，踏板推动次级主缸活塞，将液体从次级主缸经由管路踩入踏板模拟器处，推动踏板模拟器活塞向右运动，压缩模拟器中的弹簧，从而模拟制动踏板反馈力，保证驾驶员的踏板感觉，以免引起驾驶员的恐慌。同时，制动踏板推动解耦缸活塞压缩液体，由于此时解耦缸电磁阀8上电打开，使受压的液体经由管路流入储液器，从而通过解耦缸实现踏板与制动主缸之间的完全解耦。

按照国家法律法规要求制动系统必须考虑到失效情况的发生以及某些制动部件发生故障时，也必须能够让驾驶员踩踏板的力传输到制动系统中，进行一定强度的制动。本平行杆式全解耦电子液压制动系统也设计了失效保护方案。

如图1所示，当电机和直线驱动机构未出现故障而电子稳定控制系统(ESC)、次级主缸、解耦缸出现故障或制动液压管路漏液时，监测诊断系统将故障信息发送给电子控制单元,由电子控制单元指令警报装置报警提醒驾驶员。

当系统判断系统电机失效时，电子控制单元(ECU)指令警报装置报警提醒驾驶员并指令系统断电，次级主缸电磁阀和解耦缸电磁阀断电后，次级主缸电磁阀处于打开状态，次级主缸与储液器相连，次级主缸的液压力可以通过次级主缸电磁阀迅速得到释放；解耦缸电磁阀处于关闭状态，解耦缸与储液器分隔开，解耦缸液压腔内的液体不能通过常闭电磁阀流出，此时，解耦缸可以看做一个刚体，解耦缸和直线运动机构耦合。此时驾驶员踩下制动踏板，踏板作用在解耦缸活塞上，解耦缸作用于直线运动机构从而推动主缸第一活塞顶杆，使主缸推压出的制动液流经ESC后进入制动轮缸。

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 (12)

1.一种平行杆式全解耦电子液压制动系统，其特征在于：包括：

电子控制单元、连接所述电子控制单元的电机、制动踏板、连接所述制动踏板的次级主缸、连接所述次级主缸的踏板模拟器、连接所述制动踏板的解耦缸、主缸；其中，在所述电子控制单元的控制下适于选择性地将所述主缸耦合至电机或经由解耦装置耦合至制动踏板。

2.根据权利要求1所述的平行杆式全解耦电子液压制动系统，其特征在于：所述平行杆式全解耦电子液压制动系统至少具备第一工作模式和第二工作模式：

其中，第一工作模式下，所述电子控制单元适于根据所述制动踏板的踏板位移信息分析计算出需求的制动力，根据所述需求的制动力和该电子控制单元连接的驱动电机的再生制动力计算液压制动力；所述电机适于在电子控制单元的控制下以所需的液压制动力驱动主缸，所述主缸中的制动液经由电子稳定控制系统流向制动轮轮缸以产生制动效果；所述电子控制单元还适于发出控制信号，从而使得所述次级主缸的液压力传递至踏板模拟器以模拟踏板感觉；

第二工作模式下，所述电子控制单元适于控制系统断电；所述制动踏板的位移可经由解耦装置和直线运动机构将力传递至主缸，所述主缸中的制动液经由制动管路流向轮缸以产生制动效果。

3.根据权利要求1所述的平行杆式全解耦电子液压制动系统，其特征在于：所述次级主缸和解耦缸并行放置，都通过支承销与制动踏板连接；解耦缸与直线运动机构、主缸同轴设置。

4.根据权利要求1所述的平行杆式全解耦电子液压制动系统，其特征在于：所述次级主缸包括次级主缸缸体、次级主缸活塞；其中，次级主缸活塞位于次级主缸缸体内，与次级主缸缸体第一端面间构成次级主缸液压腔；所述次级主缸液压腔的出油液压管路连通至踏板模拟器，并在此管路上设有踏板模拟器压力传感器；所述踏板模拟器压力传感器连接至电子控制单元；所述次级主缸的出油液压管路上装有次级主缸电磁阀；所述次级主缸电磁阀连接至电子控制单元。

5.根据权利要求1所述的平行杆式全解耦电子液压制动系统，其特征在于：所述踏板模拟器包括模拟器缸体、模拟器活塞、模拟器回位弹簧；其中，模拟器活塞位于模拟器缸体内；模拟器活塞与模拟器缸体前端面间形成踏板模拟器工作腔，且踏板模拟器活塞与模拟器缸体前端面间轴向设置有踏板模拟器回位弹簧；踏板模拟器通过模拟器回位弹簧和比例电磁阀共同作用模拟踏板感觉；所述踏板模拟器的出油液压管路上设置有比例电磁阀；所述比例电磁阀连接至电子控制单元。

6.根据权利要求1所述的平行杆式全解耦电子液压制动系统，其特征在于：所述解耦缸包括解耦缸缸体和解耦缸活塞，解耦缸活塞和缸体一端面之间形成解耦缸液压腔；解耦缸活塞连接制动踏板；解耦缸缸体连接直线运动机构；解耦缸液压腔连通的出油液压管路上设置有解耦缸电磁阀；所述解耦缸电磁阀连接至电子控制单元。

7.根据权利要求2所述的平行杆式全解耦电子液压制动系统，其特征在于：所述直线运动机构与所述解耦缸和所述主缸相连；所述直线运动机构包括蜗轮-蜗杆机构、齿轮-齿条机构或丝杠-螺母机构。

8.根据权利要求1所述的平行杆式全解耦电子液压制动系统，其特征在于：还包括与所述主缸相连的电子稳定控制系统。

9.根据权利要求1所述的平行杆式全解耦电子液压制动系统，其特征在于：所述主缸包括主缸缸体、第一活塞、第二活塞、第一活塞回位弹簧、第二活塞回位弹簧；其中，第一活塞与第二活塞均位于主缸缸体内；第一活塞与第二活塞之间构成主缸第一工作腔；第二活塞与主缸缸体第一端面构成主缸第二工作腔；第一活塞顶杆穿过主缸缸体第二端面与第一活塞端面固连；第一活塞回位弹簧设置在第一活塞与第二活塞间；第二活塞回位弹簧设置在第二活塞与主缸缸体第一端面间；所述第一活塞顶杆连接直线运动机构。

10.根据权利要求1-9中任一所述的平行杆式全解耦电子液压制动系统，其特征在于：还包括用于监测和诊断系统故障的监测诊断系统；和/或，所述平行杆式全解耦电子液压制动系统还包括在系统故障时发出警报的警报装置。

11.根据权利要求10所述的平行杆式全解耦电子液压制动系统，其特征在于：当电机或直线运动机构出现故障时，所述平行杆式全解耦电子液压制动系统处于第二工作模式；当所述平行杆式全解耦电子液压制动系统正常时，所述平行杆式全解耦电子液压制动系统处于第一工作模式。

12.根据权利要求10所述的平行杆式全解耦电子液压制动系统，其特征在于：当电机和直线运动机构未出现故障而电子稳定控制系统、次级主缸、解耦缸出现故障或液压管路漏液时，监测诊断系统将故障信息发送给电子控制单元,由电子控制单元指令警报装置报警。