CN211308527U - 一种简便可靠的电子液压制动系统及车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种简便可靠的电子液压制动系统及车辆，所述电子液压制动系统主要包括二位三通电磁阀（6）、高压蓄能器（14）、第一常闭电磁阀（15）和第二常闭电磁阀（16），所述动力活塞（1）连接踏板，制动主缸（8）连接电子稳定控制系统ESC（10），电机（12）、液压泵（11）、高压蓄能器（14）为系统提供助力高压源，电子控制单元ECU连接二位三通电磁阀（6）、第一常闭电磁阀（15）和第二常闭电磁阀（16）。本实用新型的简便可靠的由蓄能器提供助力的电子液压制动系统是一种一种摆脱传统真空助力，满足智能驾驶制动需求，具有运行平稳、可靠性高、车辆匹配简易、踏板可定制、体积小巧便于布置等优点的适用于大吨位车辆的电子液压制动系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车制动系统技术领域，具体涉及一种简便可靠的由蓄能器提供助力的电子液压制动系统及具有该简便可靠的由蓄能器提供助力的电子液压制动系统的车辆。
背景技术
随着法规要求更高的减速度更多的安全功能以及环保要求，车辆向电动化、智能化发展。与传统汽车相比，更多车辆由电机驱动，无发动机提供真空源，造就传统真空助力制动系统无法使用，目前虽有电子真空泵，但无法实现再生制动、线控制动，也无法满足智能驾驶的制动需求。
公开号为CN109532810A的中国发明专利公开了一种电子液压制动系统装置，包括电机、壳体、制动主缸活塞和行星齿轮机构，电机直联驱动行星齿轮机构大传动比减速运行，增大传动扭矩，行星齿轮机构包括太阳轮、行星架、行星架齿轮和齿圈，行星架推动制动主缸活塞建立液压制动，并布置有位置传感器时时反馈位置信号至电机控制器，通过算法控制电机运行，具有小电流传递大扭矩特点，并且行星机构传动轴均为轴心位置，运行平稳。
目前汽车行业对线控电子制动系统的要求越来越高，其发展方向主要有液压助力和电机助力两个方向。当然发展的最终目标是实现全部机械制动，无任何油液的参与。但是在应用广泛性和安全性等考虑，液压助力的电子液压制动系统EHB有很大优势，在很长时间内电子液压制动系统EHB会是电子线控制动系统的主流。
如今市场上各类机电伺服助力机构ibooster及智能刹车系统ebooster产品，更多的是针对3T以下车型开发，不仅结构复杂控制逻辑繁琐，且对于大吨位车辆为满足系统排量及制动压力需求，主缸需要加大，电机需要加大，MOS管、电容、电感等电子元器件均需要加大，成本上升较大；如果不做调整，制动响应会变慢，排量不足还会导致系统安全余量不足，制动效果变差。
实用新型内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种简便可靠的由蓄能器提供助力的电子液压制动系统及具有该简便可靠的由蓄能器提供助力的电子液压制动系统的车辆。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。
本实用新型首先提供一种简便可靠的电子液压制动系统，包括动力活塞、制动主缸、电机液压泵和电子控制单元ECU，还包括二位三通电磁阀、电子稳定控制系统ESC、高压蓄能器、第一常闭电磁阀和第二常闭电磁阀；所述动力活塞连接踏板，所述制动主缸连接电子稳定控制系统ESC，所述电机、液压泵、高压蓄能器为系统提供助力高压源，所述电子控制单元ECU连接二位三通电磁阀、第一常闭电磁阀和第二常闭电磁阀。
优选的是，还包括行程传感器、踏板模拟器、制动器。
在上述任一技术方案中优选的是，所述踏板模拟器连接二位三通电磁阀。
所述制动器连接电子稳定控制系统ESC。
在上述任一技术方案中优选的是，所述行程传感器设置于动力活塞端，将动力活塞位移信号传递至电子控制单元ECU。
在上述任一技术方案中优选的是，所述制动主缸包括主缸第一活塞、助力腔和动力腔。
在上述任一技术方案中优选的是，所述主缸第一活塞与动力活塞接触。
在上述任一技术方案中优选的是，所述助力腔设置有第一压力传感器。
在上述任一技术方案中优选的是，所述动力腔设置有第二压力传感器。
在上述任一技术方案中优选的是，所述高压蓄能器设置有第三压力传感器。
在上述任一技术方案中优选的是，所述制动主缸上部设置有油壶。
基于上述电子液压制动系统，本实用新型还提供了一种简便可靠的由蓄能器提供助力的电子液压制动控制方法，根据如上任一项所述的简便可靠的电子液压制动系统的制动控制方法包括：
纯液压制动模式，当驾驶员踩下制动踏板，踏板带动动力活塞运动，此时行程传感器感应动力活塞的位移，将位移信号传递到系统电子控制单元ECU，电子控制单元ECU判断驾驶意图控制二位三通电磁阀通电连通踏板模拟器，第一常闭电磁阀通电打开，第二常闭电磁阀的常态关闭，将高压蓄能器的高压油经过第一常闭电磁阀输入助力腔，推动主缸第一活塞运动使制动主缸建压进入电子稳定控制系统ESC，最后通过电子稳定控制系统ESC的调节使制动器获得需要的制动力，动力活塞向前运动推动助力腔的制动液通过二位三通电磁阀进入踏板模拟器，踏板模拟器为驾驶员提供踏板反馈，模拟踏板力和行程，此时，动力腔为中压，助力腔为高压，制动主缸为高压；
线控制动模式，ADAS系统（Advanced Driving Assistant System，高级驾驶辅助系统）根据路况分析需要进行紧急制动，向电子液压制动系统EHB发出外部制动请求，在驾驶员未踩下踏板情况下，系统电子控制单元ECU控制二位三通电磁阀通电连通踏板模拟器，第一常闭电磁阀通电打开，第二常闭电磁阀的常态关闭，将高压蓄能器的高压油经过第一常闭电磁阀输入助力腔，推动主缸第一活塞运动使制动主缸建压进入电子稳定控制系统ESC，最后通过电子稳定控制系统ESC的调节使制动器获得需要的制动力，此时动力腔为常压，助力腔为高压，制动主缸为高压；
电子失效模式，电磁阀均处于常态，当驾驶员踩下制动踏板时，直接带动动力活塞运动，使动力腔建立压力，通过二位三通电磁阀进入助力腔，进而推动主缸第一活塞运动，使制动主缸建压进入电子稳定控制系统ESC，最后通过电子稳定控制系统ESC的调节使制动器获得需要的制动力，此时，动力腔为中压，助力腔为中压，制动主缸为中压；
机械失效模式，助力腔失效，包括与助力相关的一个或多个零部件失效，此时制动系统失去助力，当驾驶员踩下制动踏板时，直接带动动力活塞运动，需要消除解耦间隙才能推动主缸第一活塞运动，在动力活塞接触主缸第一活塞前，系统无制动，在动力活塞接触主缸第一活塞后，主缸第一活塞推动制动主缸建压，高压制动液进入电子稳定控制系统ESC，最后通过电子稳定控制系统ESC的调节使制动器获得需要的制动力，此时制动系统无任何助力，此时，动力腔为常压，助力腔为常压，制动主缸为中压；
纯电机回馈制动模式，系统电子控制单元ECU控制二位三通电磁阀通电连通踏板模拟器，第一常闭电磁阀常态关闭，第二常闭电磁阀的常态关闭，驾驶员踩踏板带动动力活塞向前运动，推动助力腔的制动液通过二位三通电磁阀进入踏板模拟器，此时踏板模拟器为驾驶员提供踏板反馈，模拟踏板力和行程，制动力由车辆驱动电机提供，整个制动过程解耦间隙会不断减少但不消失，此时，动力腔为中压，助力腔为常压，制动主缸为常压。
本实用新型还提供一种车辆，它包括如上任一项所述的简便可靠的电子液压制动系统。
与现有技术相比，本实用新型的上述技术方案具有如下有益效果：
本实用新型的电子液压制动系统，主要由动力活塞、二位三通电磁阀、制动主缸、电子稳定控制系统ESC、液压泵、电机、电子控制单元ECU、高压蓄能器、第一常闭电磁阀、第二常闭电磁阀（16）组成，是一种简便可靠的的由蓄能器提供助力的电子液压制动系统。本实用新型采用大功率电机+多泵结构建立蓄能器的高压，来满足大吨位车辆的制动需要；用换向阀代替两个电磁阀，使用尽可能少的电磁阀控制各油路的通断实现助力和制动，结构简单；通过踏板模拟器为驾驶员提供踏板反馈，模拟踏板力和行程；解耦设计，满足能量回收等线控制动的基本要求。
本实用新型在传统液压制动系统基础上以电子元件替代部分机械元件，用一个换向阀+两个常闭阀控制系统油路，结构简单。此外，解耦设计使制动踏板不在与制动轮缸直接相连，驾驶员的操作由传感器采集作为控制意图，完全由液压执行器来完成制动操作，在制动控制过程中，通过踏板模拟器为驾驶员提供踏板反馈，模拟踏板力和行程。除此之外，这种解耦设计使得踏板可定制化，根据不同车型的需要实现不同的踏板感。
本实用新型提供了一种摆脱传统真空助力，满足智能驾驶制动需求，具有运行平稳、可靠性高、车辆匹配简易、踏板可定制、体积小巧便于布置等优点的适用于大吨位车辆的简便可靠的电子液压制动系统。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为按照本实用新型的简便可靠的电子液压制动系统的一优选实施例的系统结构示意图；
图2为按照图1所示的简便可靠的电子液压制动系统的纯液压制动与线控制动控制过程的原理图；
图3为按照图1所示的简便可靠的电子液压制动系统的电子失效制动控制过程的原理图；
图4为按照图1所示的简便可靠的电子液压制动系统的机械失效制动控制过程的原理图；
图5为按照图1所示的简便可靠的电子液压制动系统的纯电机回馈制动控制过程的原理图。
附图标记：1、动力活塞，2、行程传感器，3、主缸第一活塞，4、第一压力传感器，5、第二压力传感器，6、二位三通电磁阀，7、踏板模拟器，8、制动主缸，9、制动器，10、电子稳定控制系统ESC，11、液压泵，12、电机，13、第三压力传感器，14、高压蓄能器，15、第一常闭电磁阀，16、第二常闭电磁阀，17、油壶，18、助力腔，19、动力腔。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
针对大吨位车辆在现有技术中存在的系统安全性、制动效果等技术缺陷，本实用新型实施例提出一种简便可靠的由蓄能器提供助力的电子液压制动系统，能够摆脱传统真空助力，满足智能驾驶制动需求，具有运行平稳、可靠性高、车辆匹配简易、踏板可定制、体积小巧便于布置等优点，适用于大吨位车辆。本实施例还同时提供了根据简便可靠的由蓄能器提供助力的电子液压制动系统的制动控制方法，以及具有简便可靠的由蓄能器提供助力的电子液压制动系统的大吨位车辆。
如图1所示，本实施例所述的简便可靠的电子液压制动系统，包括动力活塞1、行程传感器2、二位三通电磁阀6、踏板模拟器7、制动主缸8、制动器9、电子稳定控制系统ESC 10、电机12、液压泵11、高压蓄能器14、第一常闭电磁阀15、第二常闭电磁阀16和电子控制单元ECU，动力活塞1连接踏板，制动主缸8连接电子稳定控制系统ESC 10，电机12、液压泵11、高压蓄能器14为系统提供助力高压源，电子控制单元ECU连接二位三通电磁阀6、第一常闭电磁阀15和第二常闭电磁阀16，踏板模拟器7连接二位三通电磁阀6，制动器9连接电子稳定控制系统ESC 10，行程传感器2设置于动力活塞1端，将动力活塞1位移信号传递至电子控制单元ECU。
本实施例的简便可靠的电子液压制动系统，如图1所示，制动主缸8包括主缸第一活塞3、助力腔18和动力腔19，主缸第一活塞3与动力活塞1接触，助力腔18设置有第一压力传感器4，动力腔19设置有第二压力传感器5。
本实施例的简便可靠的电子液压制动系统，如图1所示，高压蓄能器14设置有第三压力传感器13。
本实施例的简便可靠的电子液压制动系统，如图1所示，制动主缸8上部设置有油壶17。
具有上述结构的电子液压制动系统，工作原理：驾驶员踩下制动踏板，踏板带动动力活塞1运动，在解耦间隙未消除前，动力活塞1与主缸第一活塞3相互独立运动。此时行程传感器2感应动力活塞1的位移，将信号传递到电子控制单元ECU，电子控制单元ECU控制二位三通电磁阀6、第一常闭电磁阀15、第二常闭电磁阀16一共三个电磁阀的通断电，将高压蓄能器14的高压油输入助力腔18，推动主缸第一活塞3运动使制动主缸8建压进入电子稳定控制系统ESC 10，最后通过电子稳定控制系统ESC 10的调节使制动器9获得需要的制动力。动力活塞1向前运动推动助力腔19的制动液通过二位三通电磁阀6进入踏板模拟器7。踏板模拟器7为驾驶员提供踏板反馈，模拟踏板力和行程。高压蓄能器14的高压油，是通过电机12、液压泵11工作进行补充的。油壶17为无压力制动液，为系统存储和补充制动液。
上述结构的电子液压制动系统是一种简便可靠的由蓄能器提供助力的电子液压制动系统，将该系统应用于大吨位车辆，大功率电机+多泵结构建立蓄能器的高压，满足了大吨位车辆的制动需要；用换向阀代替两个电磁阀，使用尽可能少的电磁阀控制各油路的通断实现助力和制动，结构简单；通过踏板模拟器为驾驶员提供踏板反馈，模拟踏板力和行程；解耦设计，满足能量回收等线控制动的基本要求。
根据上述的简便可靠的电子液压制动系统的制动控制方法，在常态下：如图1所示，电机12、液压泵11、高压蓄能器14为系统提供助力高压源；二位三通电磁阀6控制动力腔19与踏板模拟器7和助力腔18的连通；第一常闭电磁阀15控制高压蓄能器14与助力腔18的通断，负责系统增压助力；第二常闭电磁阀16控制系统减压；第三压力传感器13监测高压蓄能器14压力；第一压力传感器4监测助力腔18压力；第二压力传感器5监测动力腔19压力；行程传感器2检测采集踏板行程位移。
本实施例的制动控制方法包括纯液压制动、线控制动、电子失效、机械失效、纯电机回馈制动五种制动控制模式，以下结合图2至5具体说明制动控制过程。
纯液压制动：如图2所示，当驾驶员踩下制动踏板，踏板带动动力活塞1运动（此制动模式下，解耦间隙未消除始终存在），此时行程传感器2感应动力活塞1的位移，将位移信号传递到系统电子控制单元ECU，电子控制单元ECU判断驾驶意图控制二位三通电磁阀6通电连通踏板模拟器7，第一常闭电磁阀15通电打开，第二常闭电磁阀16的常态关闭，将高压蓄能器14的高压油经过第一常闭电磁阀15输入助力腔18，推动主缸第一活塞3运动使制动主缸8建压进入电子稳定控制系统ESC 10，最后通过电子稳定控制系统ESC 10的调节使制动器9获得需要的制动力，动力活塞1向前运动推动助力腔19的制动液通过二位三通电磁阀6进入踏板模拟器7，踏板模拟器7为驾驶员提供踏板反馈，模拟踏板力和行程，此时，动力腔19为中压，助力腔18为高压，制动主缸8为高压。
线控制动：ADAS系统根据路况分析需要进行紧急制动，向电子液压制动系统EHB发出外部制动请求，如图2所示，车辆系统检测到紧急制动信号，在驾驶员未踩下踏板情况下，系统电子控制单元ECU控制二位三通电磁阀6通电连通踏板模拟器7，第一常闭电磁阀15通电打开，第二常闭电磁阀16的常态关闭，将高压蓄能器14的高压油经过第一常闭电磁阀15输入助力腔18，推动主缸第一活塞3运动使制动主缸8建压进入电子稳定控制系统ESC 10，最后通过电子稳定控制系统ESC 10的调节使制动器9获得需要的制动力，此时动力腔19为常压（无压力），助力腔18为高压，制动主缸8为高压。
电子失效：此时电磁阀均处于常态，如图3所示，当驾驶员踩下制动踏板时，会直接带动动力活塞1运动，使动力腔19建立压力（此制动模式下，解耦间隙未消除始终存在），通过二位三通电磁阀6进入助力腔18，进而推动主缸第一活塞3运动，使制动主缸8建压进入电子稳定控制系统ESC 10，最后通过电子稳定控制系统ESC 10的调节使制动器9获得需要的制动力，此时，动力腔19为中压，助力腔18为中压，制动主缸8为中压。
机械失效：助力腔18失效，包括与助力相关的一个或多个零部件失效，此时制动系统失去助力。如图4所示，当驾驶员踩下制动踏板时，会直接带动动力活塞1运动，需要消除解耦间隙才能推动主缸第一活塞3运动，在动力活塞1接触主缸第一活塞3前，系统无制动。在动力活塞1接触主缸第一活塞3后，主缸第一活塞3推动制动主缸8建压，高压制动液进入电子稳定控制系统ESC 10，最后通过电子稳定控制系统ESC 10的调节使制动器9获得需要的制动力，此时制动系统无任何助力。此时，动力腔19为常压（无压力），助力腔18为常压（无压力），制动主缸8为高压。
纯电机回馈制动：如图5所示，系统电子控制单元ECU控制二位三通电磁阀6通电连通踏板模拟器7，第一常闭电磁阀15常态关闭，第二常闭电磁阀16的常态关闭，驾驶员踩踏板带动动力活塞1向前运动，推动助力腔19的制动液通过二位三通电磁阀6进入踏板模拟器7，此时踏板模拟器7为驾驶员提供踏板反馈，模拟踏板力和行程，制动力由车辆驱动电机提供，整个制动过程解耦间隙会不断减少但不消失，此时，动力腔19为中压，助力腔18为常压（无压力），制动主缸8为常压（无压力）。
本实施例的电子液压制动系统及其制动控制方法，是在传统液压制动系统基础上以电子元件替代部分机械元件，用一个换向阀+两个常闭阀控制系统油路，结构简单。解耦设计使制动踏板不在与制动轮缸直接相连，驾驶员的操作由传感器采集作为控制意图，完全由液压执行器来完成制动操作，在制动控制过程中，通过踏板模拟器为驾驶员提供踏板反馈，模拟踏板力和行程。除此之外，这种解耦设计使得踏板可定制化，根据不同车型的需要实现不同的踏板感。
以上所述仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非是对本实用新型的范围进行限定；以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围；在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的任何修改、等同替换、改进等，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (12)
1.一种简便可靠的电子液压制动系统，包括动力活塞（1）、制动主缸（8）、电机（12）、液压泵（11）和电子控制单元ECU，其特征在于，还包括二位三通电磁阀（6）、电子稳定控制系统ESC（10）、高压蓄能器（14）、第一常闭电磁阀（15）和第二常闭电磁阀（16），所述动力活塞（1）连接踏板，所述制动主缸（8）连接电子稳定控制系统ESC（10），所述电机（12）、液压泵（11）、高压蓄能器（14）为系统提供助力高压源，所述电子控制单元ECU连接二位三通电磁阀（6）、第一常闭电磁阀（15）和第二常闭电磁阀（16）。
2.如权利要求1所述的简便可靠的电子液压制动系统，其特征在于，还包括行程传感器（2）、踏板模拟器（7）、制动器（9）。
3.如权利要求2所述的简便可靠的电子液压制动系统，其特征在于，所述踏板模拟器（7）连接二位三通电磁阀（6）。
4.如权利要求2所述的简便可靠的电子液压制动系统，其特征在于，所述制动器（9）连接电子稳定控制系统ESC（10）。
5.如权利要求2所述的简便可靠的电子液压制动系统，其特征在于，所述行程传感器（2）设置于动力活塞（1）端，将动力活塞（1）位移信号传递至电子控制单元ECU。
6.如权利要求1所述的简便可靠的电子液压制动系统，其特征在于，所述制动主缸（8）包括主缸第一活塞（3）、助力腔（18）和动力腔（19）。
7.如权利要求6所述的简便可靠的电子液压制动系统，其特征在于，所述主缸第一活塞（3）与动力活塞（1）接触。
8.如权利要求6所述的简便可靠的电子液压制动系统，其特征在于，所述助力腔（18）设置有第一压力传感器（4）。
9.如权利要求6所述的简便可靠的电子液压制动系统，其特征在于，所述动力腔（19）设置有第二压力传感器（5）。
10.如权利要求1所述的简便可靠的电子液压制动系统，其特征在于，所述高压蓄能器（14）设置有第三压力传感器（13）。
11.如权利要求1所述的简便可靠的电子液压制动系统，其特征在于，所述制动主缸（8）上部设置有油壶（17）。
12.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1至11中任一项所述的简便可靠的电子液压制动系统。
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2019
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Cited By (2)
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| CN115009247A (zh) * | 2022-07-08 | 2022-09-06 | 燕山大学 | 一种具有冗余功能的ehb线控制动系统 |
| CN115009247B (zh) * | 2022-07-08 | 2023-09-26 | 燕山大学 | 一种具有冗余功能的ehb线控制动系统 |
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