CN205311586U - 全解耦双电机驱动的线控制动系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种全解耦双电机驱动的线控制动系统，包括制动主缸、液压控制单元和液压增力机构；所述主缸通过制动管路连接所述液压控制单元；所述液压增力机构包括增力室壳体、踏板推杆和主缸活塞推杆；在所述增力室壳体的内部设置活塞缸，所述踏板推杆的后端与制动踏板转动连接，在所述踏板推杆的前端设置增力室第一活塞，在所述主缸活塞推杆的后端设置增力室第二活塞，所述增力室第一活塞和增力室第二活塞均滑动设置在所述活塞缸中，所述增力室第一活塞与所述增力室第二活塞之间形成增力室第一活塞腔，所述增力室第二活塞与所述活塞缸的封闭端之间形成增力室第二活塞腔，所述主缸活塞推杆的前伸入所述制动主缸。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种全解耦双电机驱动的线控制动系统，属于汽车制动技术领域。
背景技术
由于石油的枯竭及环境的破坏等问题，节能、环保等优势使电动车成为汽车工业未来发展的主要方向。为了提高能源利用率、节约资源、保护环境，各国的汽车工业都在大力研发电动汽车，为保证混合动力汽车、电动汽车的行车安全，对混合动力汽车、电动汽车的制动系统也提出了新的要求。为了与混合动力汽车、电动汽车本身的回馈制动系统实现良好的配合，在制动安全的基础上使回馈制动系统回收尽量多的制动能量，首先应取消对发动机真空度的依赖，其次与回馈制动系统的协调控制不能影响制动踏板感觉。现有的真空助力液压制动系统，真空助力器依赖于发动机真空度，并且与回馈制动协调控制时，其液压控制会影响主缸容量和液压，从而影响制动踏板感觉。为了克服现有制动系统的上述不足，工程师们从上世纪90年代开始研发若干新型制动系统，如：Bosch公司的HAShev系统和TRW公司的SCB系统等，其中的一些线控制动系统于本世纪开始在混合动力汽车、电动汽车上使用。线控制动系统成为新能源汽车制动系统不可缺少的一部分。
清华大学申请的一份公布号为CN104071142A的实用新型专利中，公开了一种线控制动系统，它以一个电机取代了传统真空助力液压制动系统的真空助力器，用另一个电机向高压蓄能器提供高压，通过电机、行星齿轮减速机构和高压蓄能器的协同工作，推动制动主缸中的活塞产生制动液压，从而取消了对发动机真空度的依赖；使用踏板模拟器，消除与回馈制动协调控制时对制动踏板感觉的影响。但是，该系统增加了一个较大功率的驱动电机为高压蓄能器蓄能，增加了系统能耗；高压蓄能器一直处于高压状态，存在一定的安全隐患；另外，该系统使用丝杠螺母机构和行星齿轮机构进行减速增扭，系统响应时间增长，可靠性有待提高。
同济大学申请的一份公布号为CN103754208A的实用新型专利中，公开了一种双电机驱动的电子液压制动系统，它用两套电机-滚珠丝杠机构来推动与各自相连的推杆运动，推杆之间通过连杆连接；连杆推动主缸活塞推杆，主缸活塞推杆推动主缸活塞产生制动液压。由于该系统两电极之间连接有连杆，连杆推动主缸活塞推杆运动，两个驱动电机的合力相比一个驱动电机的驱动力并未放大；驾驶员踏板和驱动电机之间为机械连接，制动主缸的压力会影响到驾驶员的制动踏感；如果其中一个电机被损坏，制动主缸内的制动液会反推连杆，驾驶员无法踩下制动踏板，安全性有待提高；丝杠螺母机构、铰链和滑槽等设计比较容易产生运动干涉，且不便维修。
同济大学申请的一份公布号为CN104760586A的实用新型专利中，公开了一种双电机线控制动系统，它用一个电机和滚珠丝杠机构来推动制动主缸活塞，产生液压；另一个电机和滚珠丝杠机构用来为制动踏板提供主动的踏板感觉。由于该系统使用了两套电机-滚珠丝杠机构和两个制动主缸，结构复杂，增加系统能耗和制造成本；电机与踏板之间的机械连接增加了系统的控制难度，电机性能要求较高。
发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种能够取消对发动机真空度的依赖并且可靠性高的用于汽车的全解耦双电机驱动的线控制动系统。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种全解耦双电机驱动的线控制动系统，其特征在于：包括制动主缸、液压控制单元和液压增力机构；所述主缸通过制动管路连接所述液压控制单元；所述液压增力机构包括增力室壳体、踏板推杆和主缸活塞推杆；在所述增力室壳体的内部设置活塞缸，所述踏板推杆的后端与制动踏板转动连接，在所述踏板推杆的前端设置增力室第一活塞，在所述主缸活塞推杆的后端设置增力室第二活塞，所述增力室第一活塞和增力室第二活塞均滑动设置在所述活塞缸中，所述增力室第一活塞与所述增力室第二活塞之间形成增力室第一活塞腔，所述增力室第二活塞与所述活塞缸的封闭端之间形成增力室第二活塞腔，所述主缸活塞推杆的前伸入所述制动主缸。
还包括双电机助力机构和中央控制器；所述双电机助力机构包括助力电机、减速增扭装置、齿条和套筒；所述套筒套设在所述主缸活塞推杆上且与所述主缸活塞推杆留有间隙，在位于所述套筒前方的所述主缸活塞推杆上设置有挡板；所述助力电机、减速增扭装置、齿条均为两个且设置在所述套筒的两侧；每一所述助力电机的输出轴固定连接一所述减速增扭装置的输入端，所述减速增扭装置的输出端直齿轮与一所述齿条啮合，所述齿条与所述套筒固定连接；在所述套筒与所述增力室壳体之间设置有回位弹簧；所述中央控制器与所述助力电机电连接。
还包括踏板模拟器，所述踏板模拟器包括模拟器壳体，在所述模拟器壳体内滑动设置模拟器活塞，所述模拟器活塞通过模拟器弹簧与所述模拟器壳体连接；所述增力室第二活塞腔通过制动管路与所述模拟器壳体的内部连接，所述增力室第一活塞腔通过第一电磁阀与位于所述踏板模拟器与所述增力室第二活塞腔之间的制动管路连接。
还包括油壶，所述油壶通过第二电磁阀与位于所述踏板模拟器与所述增力室第二活塞腔之间的制动管路连接。
在所述踏板推杆上设置踏板位移传感器，在位于所述第一电磁阀与所述增力室第一活塞腔之间的制动管路上设置压力传感器，所述踏板位移传感器、压力传感器均与所述中央控制器电连接。
所述第一电磁阀采用常闭二位二通电磁阀，所述第二电磁阀采用常开二位二通电磁阀。
所述制动主缸包括主缸壳体，在所述主缸壳体内间隔设置两主缸活塞，两所述主缸活塞之间以及所述主缸活塞与所述主缸壳体的封闭端之间分别形成主缸活塞腔，在两所述主缸活塞腔内分别设置活塞复位弹簧。
在所述增力室第一活塞腔和增力室第二活塞腔内分别设置有增力室弹簧。
本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型由于采用包括两助力电机、两减速增扭装置、两齿条和套筒的双电机助力机构，其中，套筒能够通过位于主缸活塞杆上的挡板带动主缸活塞杆进行平移运动，从而推动制动主缸中的活塞运动产生制动液，进而能够取消对发动机真空度的依赖。2、本实用新型所使用的两个助力电机相比于使用高压蓄能器驱动电机和常规制动电机，对助力电机的功率、转速的要求降低，从而能够降低系统的能耗。3、本实用新型在供电失效或助力电机失效时，可以利用踏板推杆、主缸活塞推杆直接推动制动主缸中的活塞，以产生制动液，即液压增力机构本身也能够作为后备制动策略，因此制动系统的可靠性高。4、本实用新型液压增力机构，采用液压增力原理，将驾驶员的踏板力放大，有利于提高系统在供电失效时的制动压力。5、本实用新型两助力电机的助力方式为叠加式，当其中一个助力电机发生故障时，虽然系统会发出故障信号，但系统仍会根据当时的驾驶情况，选择系统制动力由未失效的助力电机提供，或由未失效的助力电机和驾驶员共同提供，因此，能够提高安全性以及驾驶的舒适性。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
如图1所示，本实用新型包括制动主缸1、液压控制系统2、液压增力机构3、双电机助力机构4、踏板模拟器5、油壶6和中央控制器7。
制动主缸1包括主缸壳体11，在主缸壳体11内间隔设置两主缸活塞12，两主缸活塞12之间以及主缸活塞12与主缸壳体11的封闭端之间分别形成主缸活塞腔13，在两主缸活塞腔13内分别设置活塞复位弹簧14。
液压制动单元2通过两制动管路分别连接两主缸活塞腔13，液压控制单元2可选用已有技术中的防抱制动液压控制单元或汽车稳定性控制液压控制单元，优选汽车稳定性控制液压控制单元。
液压增力机构3包括增力室壳体31、踏板推杆32和主缸活塞推杆33。增力室壳体31与主缸壳体11固定连接，在增力室壳体31的内部设置活塞缸34。踏板推杆32的后端与制动踏板8转动连接，在踏板推杆32的前端设置增力室第一活塞35，增力室第一活塞35滑动设置在活塞缸34中。在主缸活塞推杆33的后端设置增力室第二活塞36，增力室第二活塞36滑动设置在活塞缸34中且位于增力室第一活塞35的前方，增力室第一活塞35与增力室第二活塞36之间形成增力室第一活塞腔37，增力室第二活塞36与活塞缸34的封闭端之间形成增力室第二活塞腔38。主缸活塞推杆33的前端穿出活塞缸34后伸入主缸壳体11内并靠近主缸活塞12。在增力室第一活塞腔37和增力室第二活塞腔38内分别设置有增力室弹簧39。
双电机助力机构4包括助力电机41、减速增扭装置42、齿条43和套筒44。套筒44套设在主缸活塞推杆33上且与主缸活塞推杆33留有间隙，在主缸活塞推杆33上设置有挡板331，套筒44通过挡板331可以带动主缸活塞推杆33向前运动。助力电机41、减速增扭装置42、齿条43均为两个，对称设置在套筒44的两侧。每一助力电机41的输出轴固定连接一减速增扭装置42的输入端锥齿轮421，减速增扭装置42的输出端直齿轮422与一齿条43啮合，齿条43与套筒44固定连接。在套筒44与增力室壳体31之间设置有回位弹簧45。
踏板模拟器5包括模拟器壳体51、模拟器活塞52和模拟器弹簧53。其中，模拟器活塞52滑动设置在模拟器壳体51中，模拟器活塞52通过模拟器弹簧53与模拟器壳体51连接。增力室第二活塞腔38通过制动管路与模拟器壳体51的内部连接；增力室第一活塞腔37通过电磁阀61与位于踏板模拟器5与增力室第二活塞腔38之间的制动管路连接。
油壶6通过两制动管路与两主缸活塞腔13连接，用于提供制动液。油壶6通过电磁阀62与位于踏板模拟器5与增力室第二活塞腔38之间的制动管路连接。
中央控制器7分别与助力电机41、电磁阀61、电磁阀62、液压制动单元2电连接。在位于增力室第一活塞腔37与电磁阀61之间的制动管路上设置压力传感器71；在踏板推杆32上设置踏板位移传感器72。压力传感器71、踏板位移传感器72均与中央控制器7电连接。
上述实施例中，电磁阀61采用常闭二位二通电磁阀，电磁阀62采用常开二位二通电磁阀。
本实用新型的工作原理和工作过程如下：
系统正常工作时，两个助力电机41的作用是代替传统真空助力液压制动系统中的驾驶员和真空助力器，带动减速增扭装置42产生转动，减速增扭装置42的直齿轮422通过与齿条43的啮合，将助力电机41的转动转化为产生平动，齿条43与套筒44固连，推动主缸活塞推杆33运动，主缸活塞推杆33推动制动主缸1的主缸活塞12，从而产生制动液压。具体而言，当系统正常工作时，制动踏板8被踩下，踏板位移传感器72针对制动踏板8被踩下的程度产生相应信号，传递给中央控制器7。中央控制器7通过采集踏板位移传感器72的位移信号、压力传感器71的压力信号、液压控制单元2的制动压力信号以及路面状况识别信号，确定两个助力电机41目标输出扭矩的大小，并控制两个助力电机41的实际输出扭矩跟随两个助力电机41的目标输出扭矩，两个助力电机41与两个减速增扭装置42连接，再通过减速增扭装置42与齿条43的啮合，将两个助力电机41的转动转化为齿条43和套筒44的平动，套筒44与主缸活塞推杆33上的挡板331接触，推动主缸活塞推杆33运动，从而推动制动主缸1的两主缸活塞12，将两主缸活塞腔13中的制动液分别通过制动管路推入液压控制单元2，再通过与液压控制单元2相连的各个制动管路，推入各轮缸制动器，从而对车辆实施制动。
系统正常工作时，电磁阀61通电开放，电磁阀62通电关闭，增力室第一活塞腔37、增力室第二活塞腔38和踏板模拟器5液压腔之间的管路连通，与油壶6连接的制动管路被封塞；第一活塞腔37与增力室第二活塞腔38连通，制动踏板8在驾驶员踩踏力的驱动下，推动踏板推杆32，踏板推杆32推动增力室第一活塞35，并带动增力室第二活塞36将液体压入踏板模拟器5，推动模拟器活塞52平动，模拟器活塞52压缩模拟器弹簧53，产生驾驶员踏板力反作用力；当制动完成，信号控制结束时，电磁阀61断电关闭，电磁阀62断电通过，在增力室弹簧39的作用下，液体回流，液压增力机构3和踏板模拟器5各部件恢复原位。
本实用新型的主动增压可以由助力电机41实现，用于实现主动避撞、自适应巡航等控制功能。当液压控制单元2使用已有技术中的汽车稳定性控制液压控制单元时，也可以由液压控制单元2实现主动增压，从而实施汽车稳定性控制。
当所述液压控制单元2使用已有技术中的汽车稳定性控制液压控制单元时，若本实用新型所述系统的电机失效，而液压控制单元2可以正常工作，则此时常规制动、防抱制动、稳定性控制等功能的实现，均由液压控制单元2根据已有技术实施。
当本实用新型所述系统供电失效时，电磁阀61断电关闭，将增力室第一活塞腔37与增力室第二活塞腔38、踏板模拟器5之间的制动管路断开，电磁阀62断电开放，将增力室第二活塞腔38与油壶6之间的制动管路连通；驾驶员踩踏制动踏板8，制动踏板8推动踏板推杆32运动，踏板推杆32前端增力室第一活塞35、增力室第二活塞36推动主缸活塞推杆33，主缸活塞推杆33推动制动主缸1的两主缸活塞12，将两主缸活塞腔13中的制动液分别通过制动管路推入液压控制单元2，再通过与液压控制单元2相连的各个制动管路，推入各轮缸制动器，从而实施后备液压制动；增力室第一活塞35与增力室第二活塞36之间存在面积差，运用液压原理对驾驶员的制动力进行放大；增力室第二活塞腔38内的液体流回油壶6。
当本实用新型所述系统仅有一个助力电机41失效时，系统根据中央控制器7所收集信息，对电磁阀61、电磁阀62和另一个未失效的助力电机41发出指令；当未失效助力电机41可以满足系统制动力需求时，系统将对失效助力电机41断电，对电磁阀61、电磁阀62通电，系统所需制动力由未失效助力电机41提供，驾驶员制动感觉仍然由踏板模拟器5提供；当未失效助力电机41不能满足系统制动力需求时，系统将对失效助力电机41、电磁阀61、电磁阀62断电，对未失效助力电机41通电，系统所需制动力由未失效助力电机41和液压增力机构3提供。
本实用新型仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的，在本实用新型技术方案的基础上，凡根据本实用新型原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。
Claims (8)
1.一种全解耦双电机驱动的线控制动系统，其特征在于：包括制动主缸、液压控制单元和液压增力机构；所述主缸通过制动管路连接所述液压控制单元；
所述液压增力机构包括增力室壳体、踏板推杆和主缸活塞推杆；在所述增力室壳体的内部设置活塞缸，所述踏板推杆的后端与制动踏板转动连接，在所述踏板推杆的前端设置增力室第一活塞，在所述主缸活塞推杆的后端设置增力室第二活塞，所述增力室第一活塞和增力室第二活塞均滑动设置在所述活塞缸中，所述增力室第一活塞与所述增力室第二活塞之间形成增力室第一活塞腔，所述增力室第二活塞与所述活塞缸的封闭端之间形成增力室第二活塞腔，所述主缸活塞推杆的前伸入所述制动主缸。
2.如权利要求1所述的全解耦双电机驱动的线控制动系统，其特征在于：还包括双电机助力机构和中央控制器；
所述双电机助力机构包括助力电机、减速增扭装置、齿条和套筒；所述套筒套设在所述主缸活塞推杆上且与所述主缸活塞推杆留有间隙，在位于所述套筒前方的所述主缸活塞推杆上设置有挡板；所述助力电机、减速增扭装置、齿条均为两个且设置在所述套筒的两侧；每一所述助力电机的输出轴固定连接一所述减速增扭装置的输入端，所述减速增扭装置的输出端直齿轮与一所述齿条啮合，所述齿条与所述套筒固定连接；在所述套筒与所述增力室壳体之间设置有回位弹簧；
所述中央控制器与所述助力电机电连接。
3.如权利要求2所述的全解耦双电机驱动的线控制动系统，其特征在于：还包括踏板模拟器，所述踏板模拟器包括模拟器壳体，在所述模拟器壳体内滑动设置模拟器活塞，所述模拟器活塞通过模拟器弹簧与所述模拟器壳体连接；
所述增力室第二活塞腔通过制动管路与所述模拟器壳体的内部连接，所述增力室第一活塞腔通过第一电磁阀与位于所述踏板模拟器与所述增力室第二活塞腔之间的制动管路连接。
4.如权利要求3所述的全解耦双电机驱动的线控制动系统，其特征在于：还包括油壶，所述油壶通过第二电磁阀与位于所述踏板模拟器与所述增力室第二活塞腔之间的制动管路连接。
5.如权利要求3所述的全解耦双电机驱动的线控制动系统，其特征在于：在所述踏板推杆上设置踏板位移传感器，在位于所述第一电磁阀与所述增力室第一活塞腔之间的制动管路上设置压力传感器，所述踏板位移传感器、压力传感器均与所述中央控制器电连接。
6.如权利要求4所述的全解耦双电机驱动的线控制动系统，其特征在于：所述第一电磁阀采用常闭二位二通电磁阀，所述第二电磁阀采用常开二位二通电磁阀。
7.如权利要求1或2所述的全解耦双电机驱动的线控制动系统，其特征在于：所述制动主缸包括主缸壳体，在所述主缸壳体内间隔设置两主缸活塞，两所述主缸活塞之间以及所述主缸活塞与所述主缸壳体的封闭端之间分别形成主缸活塞腔，在两所述主缸活塞腔内分别设置活塞复位弹簧。
8.如权利要求1所述的全解耦双电机驱动的线控制动系统，其特征在于：在所述增力室第一活塞腔和增力室第二活塞腔内分别设置有增力室弹簧。
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