CN208897043U - 一种液压耦合的电子液压制动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液压耦合的电子液压制动系统。目的是解决目前电子液压制动系统存在的一些问题，本实用新型包括人力液压缸、助力液压缸、制动主缸、制动踏板、踏板行程传感器、助力电机、助力传动组件、常开电磁阀、常闭电磁阀、单向阀A、单向阀B、液压控制单元HCU、液压力传感器、电控单元ECU等结构，本实用新型具有常规制动、主动制动以及失效备份三种工作模式。本实用新型采用了一种新型的液压耦合的方案，取消了反应盘结构，驾驶员的踏板力和制动助力通过液压方式耦合，由于取消了反应盘结构，整个制动系统的控制算法得到了简化，便于控制。

Description

一种液压耦合的电子液压制动系统

技术领域

本实用新型涉及一种制动系统，特别涉及一种液压耦合的电子液压制动系统。

背景技术

随着汽车电动化技术和智能化技术的不断发展，传统的真空助力液压制动系统难以满足电动汽车和智能汽车对制动系统提出的要求。电动汽车要求制动系统具备一定的解耦能力，即制动踏板与液压制动力的解耦，使制动系统能够配合再生制动，最大限度的回收制动能量，提高电动车续航里程，并且在解耦状态下保证驾驶员的踏板感觉；智能化汽车要求制动系统要具有更快的响应速度和更精确的制动压力控制以及足够的主动制动能力，具备作为智能驾驶辅助系统底层执行器的能力。

近年来兴起的电子液压制动系统通过进行合理的结构设计能够实现一定程度的解耦，可以应用在电动汽车上实现制动能量回收；此外，电子液压制动系统虽然保留了液压增压结构，但是接近于线控化系统，响应速度以及压力控制精确程度相比于传统真空助力制动系统有显著提升，并且电子液压制动系统可以独立于驾驶员的制动动作主动建压，具备主动制动能力，能够作为智能驾驶辅助系统的底层执行器。电子液压制动系统已经成为汽车制动系统发展的主流方向。

但是目前的电子液压制动系统也存在一些问题，踏板力和制动助力通常通过反应盘进行耦合，编写控制算法时需要考虑反应盘内外圈形变等多种因素，控制算法复杂；在实现解耦时，需要借助踏板感觉模拟器，使制动系统零件数增加，结构复杂，且踏板感觉模拟器难以完全模拟出与传统真空助力制动系统相同的踏板感觉；很多电子液压制动系统采用完全解耦的方案，驾驶员在正常制动时只负责给出制动意图，不能充分利用驾驶员的踏板力，且由于驾驶员的踏板力不参与实际的建压过程，制动压力完全由助力电机建立，对电机性能要求很高，存在电机电流过大问题等。

发明内容

本实用新型所要解决的主要技术问题有：在目前的电子液压制动系统中，驾驶员踏板力和电动助力通常采用反应盘耦合，导致制动系统的控制算法复杂；系统解耦时常规踏板感觉模拟器结构复杂，制造成本高且踏板感模拟效果不好；完全解耦方案的电子液压制动系统不能充分利用驾驶员的踏板力，常规制动时完全由电机推动主缸建压，对于电机输出功率和输出扭矩要求较高，电机尺寸较大，布置困难，制造成本增加。因此提供一种液压耦合的电子液压制动系统。

本实用新型包括人力液压缸、助力液压缸、制动主缸、制动踏板、踏板行程传感器、助力电机、助力传动组件、常开电磁阀、常闭电磁阀、单向阀A、单向阀B、液压控制单元HCU、液压力传感器、电控单元ECU：

所述的人力液压缸的出液口通过液压管路与制动主缸的进液口相连，单向阀A设在人力液压缸和制动主缸之间的液压管路上，常开电磁阀通过液压管路与单向阀A并联，制动踏板通过踏板推杆与人力液压缸的活塞相连，踏板行程传感器设在踏板推杆上；单向阀A控制制动液从人力液压缸流向制动主缸方向。

所述的助力液压缸的出液口通过液压管路与制动主缸的进液口相连，单向阀B设在助力液压缸和制动主缸之间的液压管路上，常闭电磁阀通过液压管路与单向阀B并联，助力电机的输出轴通过助力传动组件与助力推杆相连，助力推杆另一端与助力液压缸的活塞相连；单向阀B控制制动液从助力液压缸流向制动主缸方向。

所述的制动主缸的出液口通过液压管路与液压控制单元HCU相连，液压力传感器设在制动主缸与液压控制单元HCU之间的液压管路上；

所述的电控单元ECU通过控制线路分别与踏板行程传感器、助力电机、常开电磁阀、常闭电磁阀、液压控制单元HCU和液压力传感器相连，电控单元ECU接收踏板行程传感器、液压力传感器和液压控制单元HCU发出的信号，发送控制信号给助力电机、常开电磁阀、常闭电磁阀、液压控制单元HCU。

所述的制动主缸由两个活塞将腔体分隔成前腔、第一工作腔和第二工作腔，前腔通过液压管路分别与人力液压缸和助力液压缸的出液口相连，第一工作腔和第二工作腔内分别设有回位弹簧，第一工作腔和第二工作腔的出液口通过液压管路分别与液压控制单元HCU的两个进液口相连。

所述的液压控制单元HCU设有四个出液口，分别通过液压管路与安装在车辆四个车轮上的四个盘式制动器轮缸的进液口相连。

所述的助力传动组件包括蜗杆、蜗轮、齿轮和齿条，蜗杆与助力电机的输出轴固连，蜗轮与蜗杆相啮合，构成减速增扭机构；齿轮与蜗轮同轴固连，齿条与齿轮相啮合，构成运动转化机构，且齿条与助力推杆固连。

所述的人力液压缸的活塞面积与助力液压缸的活塞面积之和等于制动主缸的活塞面积。

所述的踏板推杆上设有凸杆，凸杆两侧分别连接踏板感觉补偿弹簧，踏板感觉补偿弹簧两端固定在助力推杆上。

所述凸杆两侧的踏板感觉补偿弹簧刚度相同，均为K_f，制动主缸的两个回位弹簧和制动液刚度的等效总刚度为K_l，为了补偿由于再生制动参与而减小的液压反力，K_f和K_l应满足：其中A_as为助力液压缸活塞面积，A_in为人力液压缸活塞面积。

本实用新型的工作原理：

本实用新型所述的一种液压耦合的电子液压制动系统，具有常规制动、主动制动以及失效备份三种工作模式：

1、常规制动模式工作原理：

当系统处于常规制动模式时，系统处于部分解耦状态，即一次制动的总制动力由再生制动力和液压制动力组成，而液压制动力由驾驶员的踏板力和助力电机的助力共同产生。

当系统处于常规制动增压时，驾驶员踩下制动踏板，通过踏板推杆推动人力液压缸活塞将人力液压缸中的制动液通过液压管路送入制动主缸的前腔；在驾驶员踩下制动踏板的同时，踏板行程传感器测量驾驶员的踏板行程，并将踏板行程信息通过控制线路传递到电控单元ECU，电控单元ECU根据驾驶员的踏板行程判断本次制动所需的总制动力F，电控单元ECU分析此时动力电机以及蓄电池的工作状态计算出本次制动所能产生的再生制动力F_R,则本次制动所需要的液压制动力F_H为：

F_H＝F-F_R

液压制动力F_H由驾驶员的踏板力和助力电机的助力共同产生，设驾驶员通过踩下制动踏板产生的液压制动力为F_H1,助力电机产生液压制动力为F_H2，则：

F_H2＝F_H-F_H1

电控单元ECU根据驾驶员的踏板行程信息计算得到F_H1,进而计算得到F_H2，并根据F_H2通过控制线路发出控制信号给助力电机，助力电机经过蜗轮、蜗杆以及齿轮、齿条的传动，通过助力推杆推动助力液压缸活塞将相应体积的制动液推入制动主缸的前腔。常规制动模式下，制动力由再生制动力、助力液压缸提供的液压制动力和人力液压缸提供的液压制动力共同产生。

在常规制动模式增压时，电控单元ECU控制常闭电磁阀断电关闭，控制常开电磁阀通电关闭，同时由于设置了单向阀A和单向阀B，使相应管路的液体只能沿一个方向流动，因此助力液压缸和人力液压缸中的制动液均全部进入制动主缸的前腔，推动制动主缸建压。

在常规制动模式减压时，电控单元ECU通过踏板行程传感器检测到驾驶员有松开制动踏板的动作，电控单元ECU立即控制常闭电磁阀通电打开，控制常开电磁阀断电打开，使制动主缸前腔中的制动液分别通过常闭电磁阀和常开电磁阀流回助力液压缸和人力液压缸，完成减压过程。

设制动主缸的活塞面积为A_out，助力液压缸活塞面积为A_as，人力液压缸活塞面积为A_in，则系统满足A_out＝A_in+A_as。根据帕斯卡原理，由于制动主缸前腔、助力液压缸以及人力液压缸三者在常规制动模式下处于连通状态，因此三腔压力相等，制动助力比n为：

电控单元ECU可以根据此时车辆再生制动能力，通过控制助力电机来调节助力液压缸的液压制动力大小，使液压制动力和再生制动力之和等于驾驶员的目标制动力，从而最大程度的发挥出汽车的再生制动能力，最大限度的回收制动能量，提高续航里程。

2、主动制动模式工作原理：

在驾驶员没有踩下制动踏板时，如果电控单元ECU通过其他车载传感器(如雷达、摄像头、测速传感器、测距传感器等)传递的信息判断此时需主动实施制动力或者其他控制装置(如紧急制动系统、自动驾驶系统等)发出主动制动请求时，制动系统即进入主动制动模式。

在主动制动模式增压时，电控单元ECU分析判断其他车载传感器通过控制线路传递的信号，判断车辆所需产生的主动制动力，通过控制线路发送信号给助力电机，助力电机通过蜗轮、蜗杆和齿轮、齿条传动推动助力推杆，进而推动助力液压缸的活塞将制动液推入制动主缸的前腔，推动制动主缸活塞建立液压制动力。电控单元ECU控制常闭电磁阀断电关闭，常开电磁阀通电关闭，因此助力液压缸中推出的制动液会全部进入制动主缸的前腔，不会进入人力液压缸中而影响主动制动的制动效能。

在主动制动模式减压时，电控单元ECU判定主动制动结束，电控单元ECU控制常闭电磁阀通电打开，常开电磁阀仍然通电关闭，使制动主缸前腔中的制动液通过常闭电磁阀流回助力液压缸，主动制动结束。在主动制动模式下，一旦电控单元ECU检测到驾驶员踩下制动踏板，则立即将系统切换为常规制动模式。

3、失效备份模式工作原理：

当制动系统出现故障失效时，驾驶员仍能通过踩下制动踏板，依靠机械和液压结构在制动主缸建立起足够的制动压力，保证系统工作的安全性和可靠性。

在失效备份模式增压时，电控单元ECU检测到助力电机或者其他部件故障失效，电控单元ECU立即控制常闭电磁阀断电关闭，控制常开电磁阀通电关闭，这时驾驶员踩下制动踏板，通过踏板推杆推动人力液压缸活塞，将人力液压缸中的制动液推入制动主缸前腔，推动制动主缸活塞建压。由于常闭电磁阀受电控单元ECU控制断电关闭，且单向阀B使该段管路中的制动液只能沿助力液压缸向制动主缸方向流动，因此人力液压缸中排出的制动液不会进入助力液压缸中而影响失效备份的制动效能，制动液会全部进入制动主缸前腔，推动制动主缸活塞建立液压制动力。

失效备份模式减压时，电控单元ECU通过踏板行程传感器检测到驾驶员有松开制动踏板的动作，电控单元ECU控制常闭电磁阀断电关闭，控制常开电磁阀断电打开，制动液从制动主缸前腔中通过常开电磁阀流回人力液压缸，从而完成失效备份的减压过程。

当电控单元ECU也出现故障无法控制电磁阀时或者整个制动系统掉电时，失效备份的增、减压过程仍可正常运行。此时常闭电磁阀掉电关闭，常开电磁阀掉电打开，制动液流向与电控单元ECU正常工作时完全相同，人力液压缸中的制动液通过单向阀A进入制动主缸前腔建压；减压时，制动主缸前腔中制动液仍可通过常开电磁阀流回人力液压缸，完成失效备份减压过程。

踏板解耦以及踏板力补偿工作原理：

在常规制动模式下，由于再生制动的介入，相比于没有再生制动功能的汽车，在踏板行程相同即总制动力相同的情况下，液压制动力要减少一部分，从而导致作用在驾驶员制动踏板上的液压反力要减小相同的量，为了补偿这部分踏板感觉，本系统设置了踏板感觉补偿弹簧，两弹簧刚度相同，均为K_f，设制动主缸的两个回位弹簧和制动液刚度的等效总刚度为K_l，则为了补偿由于再生制动参与而减小的液压反力，K_f和K_l应满足一定的关系。

设再生制动介入后，助力液压缸为了减小液压制动力而减小的助力液压缸活塞行程为ΔS_as，则制动主缸活塞行程的减小量ΔS_out为：

则制动系统液压制动力的减小量ΔF_H为：

由于制动系统液压制动力的减小，则作用在人力液压缸活塞上的液压反力的减小量ΔF_H1为：

ΔF_H1将造成作用在驾驶员制动踏板上的反力减小，影响踏板感觉，因此必须通过踏板感觉补偿弹簧来补偿ΔF_H1。由于助力液压缸活塞行程即助力推杆行程减小了ΔS_as，因此踏板推杆和助力推杆之间的行程差即为ΔS_as。这段行程差ΔS_as将使一侧踏板感觉补偿弹簧被压缩，另一侧踏板感觉补偿弹簧被拉伸，则两侧踏板感觉补偿弹簧产生的总弹性反力ΔF_f为：

ΔF_f＝2K_fΔS_as

因此为了补偿由于再生制动介入而改变的踏板感觉，应使弹性反力ΔF_f的大小与作用在人力液压缸活塞即踏板推杆上的液压反力减小量ΔF_H1相等，即满足：

ΔF_H1＝ΔF_f

将ΔF_H1和ΔF_f的表达式带入解得：

因此，通过合理选择合适刚度的踏板感觉补偿弹簧，可在解耦状态下使驾驶员获得良好的踏板感觉，且不需要采用踏板感觉模拟器，减少了制动系统零件数。

本实用新型的有益效果：

1、采用了一种新型的液压耦合的方案，取消了反应盘结构，驾驶员的踏板力和制动助力通过液压方式耦合，由于取消了反应盘结构，整个制动系统的控制算法得到了简化，便于控制。

2、驾驶员的制动踏板直接推动人力液压缸，因此不需要额外设置踏板感觉模拟器来模拟驾驶员的踏板感觉，通过踏板感觉补偿弹簧即可补偿再生制动介入时减小的液压反力，结构简化，并能够使驾驶员获得更好的踏板感觉。

3、驾驶员的制动踏板力和制动助力通过液压方式耦合，与助力电机共同推动制动主缸建压，能够充分利用驾驶员踏板力，对于电机输出功率和输出扭矩要求降低，减小了电机尺寸，便于布置并降低了开发制造成本。

4、能够通过控制助力电机不断调节液压制动力以配合再生制动，充分发挥电动汽车的再生制动能力，提高电动汽车续航里程。

5、能够实现线控化的主动制动，响应速度快，压力控制精确，具备作为智能驾驶辅助系统底层执行器的能力。

6、提供了三级失效备份保护，分别是除电控单元ECU以外其他部件出现故障、电控单元ECU出现故障、整个制动系统掉电的失效备份保护。在这三种级别的失效工况下，驾驶员均可踩下制动踏板通过机械和液压结构建立足够的制动压力，提升了系统工作的安全性和可靠性。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图。

图2为本实用新型助力传动组件结构示意图。

图3为本实用新型在常规制动模式下增压时的电磁阀开闭情况以及制动液流向示意图。

图4为本实用新型在常规制动模式下减压时的电磁阀开闭情况以及制动液流向示意图。

图5为本实用新型在主动制动模式下增压时的电磁阀开闭情况以及制动液流向示意图。

图6为本实用新型在主动制动模式下减压时的电磁阀开闭情况以及制动液流向示意图。

图7为本实用新型在失效备份模式下增压时的电磁阀开闭情况以及制动液流向示意图。

图8为本实用新型在失效备份模式下减压时的电磁阀开闭情况以及制动液流向示意图。

1、人力液压缸 2、助力液压缸 3、制动主缸 4、制动踏板

5、踏板行程传感器 6、助力电机 7、助力传动组件 8、常开电磁阀

9、常闭电磁阀 10、单向阀A 11、单向阀B 12、液压控制单元HCU

13、液压力传感器 14、电控单元ECU 15、踏板推杆 16、助力推杆

17、回位弹簧 18、盘式制动器轮缸 19、蜗杆 20、蜗轮 21、齿轮

22、齿条 23、凸杆 24、踏板感觉补偿弹簧 25、储液罐 26、前腔

27、第一工作腔 28、第二工作腔。

具体实施方式

请参阅图1至图8所示：

本实用新型包括人力液压缸1、助力液压缸2、制动主缸3、制动踏板4、踏板行程传感器5、助力电机6、助力传动组件7、常开电磁阀8、常闭电磁阀9、单向阀A10、单向阀B11、液压控制单元HCU12、液压力传感器13、电控单元ECU14：

所述的人力液压缸1的出液口通过液压管路与制动主缸3的进液口相连，单向阀A10设在人力液压缸1和制动主缸3之间的液压管路上，常开电磁阀8通过液压管路与单向阀A10并联，制动踏板4通过踏板推杆15与人力液压缸1的活塞相连，踏板行程传感器5设在踏板推杆15上；单向阀A10的流向为人力液压缸1向制动主缸3方向。

所述的助力液压缸2的出液口通过液压管路与制动主缸3的进液口相连，单向阀B11设在助力液压缸2和制动主缸3之间的液压管路上，常闭电磁阀9通过液压管路与单向阀B11并联，助力电机6的输出轴通过助力传动组件7与助力推杆16相连，助力推杆16另一端与助力液压缸2的活塞相连；单向阀B11的流向为助力液压缸2向制动主缸3方向。

所述的制动主缸3的出液口通过液压管路与液压控制单元HCU12相连，液压力传感器13设在制动主缸3与液压控制单元HCU12之间的液压管路上，用于测量制动管路中的液压力，并通过控制线路将压力信息送往电控单元ECU14；

所述的电控单元ECU14通过控制线路分别与踏板行程传感器5、助力电机6、常开电磁阀8、常闭电磁阀9、液压控制单元HCU12和液压力传感器13相连。

所述的制动主缸3由两个活塞将腔体分隔成前腔26、第一工作腔27和第二工作腔28，前腔26通过液压管路分别与人力液压缸1和助力液压缸2的出液口相连，第一工作腔27和第二工作腔28内分别设有回位弹簧17，第一工作腔27和第二工作腔28的出液口通过液压管路分别与液压控制单元HCU12的两个进液口相连。

所述的液压控制单元HCU12设有四个出液口，分别通过液压管路与安装在车辆四个车轮上的四个盘式制动器轮缸18的进液口相连，液压控制单元HCU12包含ESP以及ABS功能，能够调节各车轮盘式制动器轮缸18的制动压力。

所述的助力传动组件7包括蜗杆19、蜗轮20、齿轮21和齿条22，蜗杆19与助力电机6的输出轴固连，所述的蜗轮20与蜗杆19相啮合，构成减速增扭机构；齿轮21与蜗轮20同轴固连，所述的齿条22与齿轮21相啮合，构成运动转化机构，将旋转运动转化为直线运动，且齿条22与助力推杆16固连。

所述的人力液压缸1的活塞面积与助力液压缸2的活塞面积之和等于制动主缸3的活塞面积。

所述的踏板推杆15上设有凸杆23，凸杆23两侧分别连接踏板感觉补偿弹簧24，踏板感觉补偿弹簧24两端固定在助力推杆16上。

所述凸杆23两侧的踏板感觉补偿弹簧24刚度相同，均为K_f，制动主缸3的两个回位弹簧17和制动液刚度的等效总刚度为K_l，为了补偿由于再生制动参与而减小的液压反力，K_f和K_l应满足：其中A_as为助力液压缸2活塞面积，A_in为人力液压缸1活塞面积。

本系统还包括储液罐25，所述的储液罐25通过液压管路分别与人力液压缸1的液压腔、助力液压缸2的液压腔以及制动主缸3的第一工作腔27和第二工作腔28相连，用于补充人力液压缸1、助力液压缸2和制动主缸3的流失消耗的制动液。

本实用新型的工作原理：

本实用新型所述的一种液压耦合的电子液压制动系统，具有常规制动、主动制动以及失效备份三种工作模式：

1、常规制动模式工作原理：

当系统处于常规制动模式时，系统处于部分解耦状态，即一次制动的总制动力由再生制动力和液压制动力组成，而液压制动力由驾驶员的踏板力和助力电机6的助力共同产生。

当系统处于常规制动增压时，驾驶员踩下制动踏板4，通过踏板推杆15推动人力液压缸1活塞将人力液压缸1中的制动液通过液压管路送入制动主缸3的前腔26；在驾驶员踩下制动踏板4的同时，踏板行程传感器5测量驾驶员的踏板行程，并将踏板行程信息通过控制线路传递到电控单元ECU14，电控单元ECU14根据驾驶员的踏板行程判断本次制动所需的总制动力F，电控单元ECU14分析此时动力电机以及蓄电池的工作状态计算出本次制动所能产生的再生制动力F_R,则本次制动所需要的液压制动力F_H为：

F_H＝F-F_R

液压制动力F_H由驾驶员的踏板力和助力电机6的助力共同产生，设驾驶员产生的踏板制动力为F_H1,助力电机6产生液压制动力为F_H2，则：

F_H2＝F_H-F_H1

电控单元ECU14根据计算得到的F_H2，通过控制线路发出控制信号给助力电机6，助力电机6经过蜗轮20、蜗杆19以及齿轮21、齿条22的传动，通过助力推杆16推动助力液压缸2活塞将相应体积的制动液推入制动主缸3的前腔26。常规制动模式下，制动力由再生制动力、助力液压缸2提供的液压制动力和人力液压缸1提供的液压制动力共同产生。

在常规制动模式增压时，电控单元ECU14控制常闭电磁阀9断电关闭，控制常开电磁阀8通电关闭，同时由于设置了单向阀A10和单向阀B11，使相应管路的液体只能沿一个方向流动，因此助力液压缸2和人力液压缸1中的制动液均全部进入制动主缸3的前腔26，推动制动主缸3建压。

在常规制动模式减压时，电控单元ECU14通过踏板行程传感器5检测到驾驶员有松开制动踏板4的动作，电控单元ECU14立即控制常闭电磁阀9通电打开，控制常开电磁阀8断电打开，使制动主缸3前腔26中的制动液分别通过常闭电磁阀9和常开电磁阀8所在的液压管路流回助力液压缸2和人力液压缸1，完成减压过程。

设制动主缸3的活塞面积为A_out，助力液压缸2活塞面积为A_as，人力液压缸1活塞面积为A_in，则系统满足A_out＝A_in+A_as。根据帕斯卡原理，由于制动主缸3前腔26、助力液压缸2以及人力液压缸1三者在常规制动模式下处于连通状态，因此三腔压力相等，制动助力比n为：

电控单元ECU14可以根据此时车辆再生制动能力，通过控制助力电机6来调节助力液压缸2的液压制动力大小，使液压制动力和再生制动力之和等于驾驶员的目标制动力，从而最大程度的发挥出汽车的再生制动能力，最大限度的回收制动能量，提高续航里程。

2、主动制动模式工作原理：

在驾驶员没有踩下制动踏板4时，如果电控单元ECU14通过其他车载传感器(如雷达、摄像头、测速传感器、测距传感器等)传递的信息判断此时需主动实施制动力或者其他控制装置(如紧急制动系统、自动驾驶系统等)发出主动制动请求时，制动系统即进入主动制动模式。

在主动制动模式增压时，电控单元ECU14分析判断其他车载传感器通过控制线路传递的信号，判断车辆所需产生的主动制动力，通过控制线路发送信号给助力电机6，助力电机6通过蜗杆19、蜗轮20和齿轮21、齿条22传动推动助力推杆16，进而推动助力液压缸2的活塞将制动液推入制动主缸3的前腔26，推动制动主缸3活塞建立液压制动力。电控单元ECU14控制常闭电磁阀9断电关闭，常开电磁阀8通电关闭，且单向阀A10使该段管路中的制动液只能沿人力液压缸1向制动主缸3方向流动，因此助力液压缸2中推出的制动液会全部进入制动主缸3的前腔26，不会进入人力液压缸1中而影响主动制动的制动效能。

在主动制动模式减压时，电控单元ECU14判定主动制动结束，电控单元ECU14控制常闭电磁阀9通电打开，常开电磁阀8仍然通电关闭，使制动主缸3前腔26中的制动液通过常闭电磁阀9所在液压管路流回助力液压缸2，主动制动结束。在主动制动模式下，一旦电控单元ECU14检测到驾驶员踩下制动踏板4，则立即将系统切换为常规制动模式。

3、失效备份模式工作原理：

当制动系统出现故障失效时，驾驶员仍能通过踩下制动踏板4，依靠机械和液压结构在制动主缸3建立起足够的制动压力，保证系统工作的安全性和可靠性。

在失效备份模式增压时，电控单元ECU14检测到助力电机6或者其他部件故障失效，电控单元ECU14立即控制常闭电磁阀9断电关闭，控制常开电磁阀8通电关闭，这时驾驶员踩下制动踏板4，通过踏板推杆15推动人力液压缸1活塞，将人力液压缸1中的制动液推入制动主缸3前腔26，推动制动主缸3活塞建压。由于常闭电磁阀9受电控单元ECU控制断电关闭，且单向阀B11使该段管路中的制动液只能沿助力液压缸2向制动主缸3方向流动，因此人力液压缸1中排出的制动液不会进入助力液压缸2中而影响失效备份的制动效能，制动液会全部进入制动主缸3前腔26，推动制动主缸3活塞建立液压制动力。

失效备份模式减压时，电控单元ECU14通过踏板行程传感器5检测到驾驶员有松开制动踏板4的动作，电控单元ECU14控制常闭电磁阀9断电关闭，控制常开电磁阀8断电打开，制动液从制动主缸3前腔26中通过常开电磁阀8所在的液压管路流回人力液压缸1，从而完成失效备份的减压过程。

当电控单元ECU14也出现故障无法控制电磁阀时或者整个制动系统掉电时，失效备份增、减压过程仍可正常运行，此时常闭电磁阀9掉电关闭，常开电磁阀8掉电打开，增压时，人力液压缸中的制动液通过单向阀A10进入制动主缸3前腔26建压，制动液流向与电控单元ECU14正常工作时完全相同；减压时，制动主缸3前腔26中的制动液仍可通过常开电磁阀8所在的液压管路流回人力液压缸1，完成失效备份减压过程。

Claims (9)

1.一种液压耦合的电子液压制动系统，其特征在于：包括人力液压缸、助力液压缸、制动主缸、制动踏板、踏板行程传感器、助力电机、助力传动组件、常开电磁阀、常闭电磁阀、单向阀A、单向阀B、液压控制单元HCU和电控单元ECU：

所述的人力液压缸的出液口通过液压管路与制动主缸的前腔相连，单向阀A设在人力液压缸和制动主缸之间的液压管路上，常开电磁阀通过液压管路与单向阀A并联，制动踏板通过踏板推杆与人力液压缸的活塞相连，踏板行程传感器设在踏板推杆上；

所述的助力液压缸的出液口通过液压管路与制动主缸的前腔相连，单向阀B设在助力液压缸和制动主缸之间的液压管路上，常闭电磁阀通过液压管路与单向阀B并联，助力电机的输出轴通过助力传动组件与助力推杆相连，助力推杆另一端与助力液压缸的活塞相连；

所述的制动主缸的出液口通过液压管路与液压控制单元HCU相连；

所述的电控单元ECU通过控制线路分别与踏板行程传感器、助力电机、常开电磁阀、常闭电磁阀、液压控制单元HCU和液压力传感器相连。

2.根据权利要求1所述的一种液压耦合的电子液压制动系统，其特征在于：所述的制动主缸由两个活塞将腔体分隔成前腔、第一工作腔和第二工作腔，前腔通过液压管路分别与人力液压缸和助力液压缸的出液口相连，第一工作腔和第二工作腔内分别设有回位弹簧，第一工作腔和第二工作腔的出液口通过液压管路分别与液压控制单元HCU的两个进液口相连。

3.根据权利要求1所述的一种液压耦合的电子液压制动系统，其特征在于：所述的液压控制单元HCU设有四个出液口，分别通过液压管路与安装在车辆四个车轮上的四个盘式制动器轮缸的进液口相连。

4.根据权利要求1所述的一种液压耦合的电子液压制动系统，其特征在于：所述的助力传动组件包括蜗杆、蜗轮、齿轮和齿条，蜗杆与助力电机的输出轴固连，蜗轮与蜗杆相啮合，构成减速增扭机构；齿轮与蜗轮同轴固连，齿条与齿轮相啮合，构成运动转化机构，且齿条与助力推杆固连。

5.根据权利要求1所述的一种液压耦合的电子液压制动系统，其特征在于：所述的人力液压缸的活塞面积与助力液压缸的活塞面积之和等于制动主缸的活塞面积。

6.根据权利要求1所述的一种液压耦合的电子液压制动系统，其特征在于：所述的踏板推杆上设有凸杆，凸杆两侧分别连接踏板感觉补偿弹簧，踏板感觉补偿弹簧两端固定在助力推杆上。

7.根据权利要求6所述的一种液压耦合的电子液压制动系统，其特征在于：所述凸杆两侧的踏板感觉补偿弹簧刚度相同，均为K_f，制动主缸的两个回位弹簧和制动液刚度的等效总刚度为K_l，为了补偿由于再生制动参与而减小的液压反力，K_f和K_l应满足：其中A_as为助力液压缸活塞面积，A_in为人力液压缸活塞面积。

8.根据权利要求1所述的一种液压耦合的电子液压制动系统，其特征在于：所述制动主缸与液压控制单元HCU之间的液压管路上设有液压力传感器，液压力传感器通过控制线路与电控单元ECU相连。

9.根据权利要求1所述的一种液压耦合的电子液压制动系统，其特征在于：所述的单向阀A控制制动液从人力液压缸流向制动主缸方向，单向阀B控制制动液从助力液压缸流向制动主缸方向。