CN212289796U - 带驻车功能的压力可调节控制的分布式制动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及车辆制动控制系统技术领域，具体提供了带驻车功能的压力可调节控制的分布式制动系统，包括电源、制动控制器、制动主缸、主缸位移传感器、制动踏板、踏板位移传感器和电动助力装置，电动助力装置、主缸位移传感器、踏板位移传感器分别与制动控制器电连接。分布式复合制动系统还包括至少三个电动缸，至少三个电动缸分别与制动控制器电连接；制动主缸通过制动管路与至少三个电动缸联接；电动缸一一对应连接至汽车上的相同数量的车轮制动器，且每个电动缸与对应的一个车轮制动器形成一个制动回路。本实用新型的有益效果在于：控制灵活、制动响应快，制动压力控制精度高，使智能驾驶汽车在制动时运动平稳性好，可靠性高。

Description

带驻车功能的压力可调节控制的分布式制动系统

技术领域

本实用新型涉及车辆制动控制系统技术领域，特别涉及一种带驻车功能的压力可调节控制的分布式制动系统。

背景技术

汽车制动系统与汽车行车安全密切相关。传统汽车的液压制动系统都由驾驶人通过踩下制动踏板施加制动压力于各车轮制动器的车轮制动器，从而实现制动并使车辆减速。其液压制动系统主要由制动踏板、真空助力器、制动人力缸、液压管路、后轮制动器和前轮制动器等组成。

从制动助力方式上看，目前汽车液压制动系统大多仍采用真空助力，仅少数汽车采用电动助力等其它形式的助力。由于电动汽车上没有发动机提供真空源，此类汽车采用真空助力时需要另设真空泵和真空罐，其带来的缺点是工作噪声大、制动压力响应慢、结构不紧凑。随着电动汽车在汽车市场的比例增加以及智能汽车系统的日益发展，电动助力已经有替代真空助力的趋势。传统真空助力制动系统的另一个缺点是难以满足高级驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶系统(ADS)等智能汽车系统所要求的自主制动(所谓“自主制动”，是指在未踩下制动踏板的情况下对部分或全部车轮所施加的制动)。而对于无人物流配送车的发展，由于不再需要制动操纵装置，此方式不适用。并且现有的为ADS 开发的自主制动系统缺乏失效防护功能，安全性能较低。

为了提高制动的可靠性和行车安全性，汽车制动系统一般采用相互独立的多回路结构，以保证一个或多个回路发生故障而失效时其他正常回路仍能继续起制动作用。因此，专为ADS开发的自主制动系统不仅应考虑尽可能沿用传统的车轮制动器，还应考虑采用多回路冗余结构。而与传统的双回路制动系统相比，四轮独立制动的分布式制动系统相当于“四回路”系统，进一步提高了系统的可靠性。大多数行车制动工况，两前车轮、两后车轮分别要求制动压力一致，为了实现这一功能会额外增加控制难度，效果也大多不甚理想。

近年来，相继出现了叠加于真空助力的ESC HCU主动增压制动、电液伺服制动(EHB)以及集成电液制动，制动系统的功能和性能不断增强。特别是近几年出现的电液伺服制动和集成电液制动，前者单独或与ESC之HCU配合可以实现助力制动、自主制动以及支持制动能量回收的线控制动，而后者单独即具备所有这些功能。真空助力之后出现的这些制动系统，无一例外地采用电磁阀调节轮缸压力以满足ABS或ASR或ESC之压力控制需要。

但这些新型电液制动装置仍然存在不足。例如，ESC的液压单元存在电磁阀不适合长时间连续工作、柱塞泵的工作寿命难以得到满足、柱塞泵电机噪声较大等问题；EHB的高压蓄压器密封难度大、因压力较大存在安全隐患，且整个系统为了维持足够的常备压力需要频繁工作而消耗较多能量；某些电动助力装置本身是不解耦的，需要ESC液压单元配合才能实现制动踏板行程模拟和线控制动，增加了系统的复杂性。本质上而言，这些新型电液制动装置制动压力调节方式皆属于流通调节，其压力响应动态特性不如变容调节。

对于如何设计出具有结构紧凑、系统可靠性高、轴压力均衡、带驻车功能、成本较低、具有失效防护的制动系统是车辆自动驾驶系统亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的问题，提供一种具有失效防护功能、轴压力均衡、安全性能更高的带电动助力与驻车功能的具有轴压力均衡的压力可调节控制的多种工作模式分布式自主制动系统。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是，包括电源、制动控制器、制动主缸、主缸位移传感器、制动踏板、踏板位移传感器和电动助力装置；

电动助力装置、所述主缸位移传感器、所述踏板位移传感器分别与所述制动控制器电连接；

所述分布式制动系统还包括至少三个电动缸，所述至少三个电动缸分别与所述制动控制器电连接；所述制动主缸通过制动管路与所述至少三个电动缸联接；所述电动缸一一对应连接至汽车上的相同数量的车轮制动器，且每个所述电动缸与对应的一个车轮制动器形成一个制动回路；

同一轴两端的两个车轮制动器之间通过制动管路连通，所述制动管路上设置有电磁阀，所述电磁阀与所述制动控制器电连接。所述电磁阀为常开式电磁阀；

车辆的车轮电连接有车轮速度传感器，所述车轮速度传感器与所述制动控制器电连接。

进一步地，所述电动缸为四个，包括第一电动缸、第二电动缸、第三电动缸以及第四电动缸，所述车轮制动器包括右后车轮制动器、左后车轮制动器、右前车轮制动器和左前车轮制动器；所述电磁阀包括设置于所述左前制动器与所述右前制动器之间的制动管路上的前电磁阀，以及设置于所述右后制动器与所述左后制动器之间的制动管路上的后电磁阀；

所述第一电动缸和右后车轮制动器、所述第二电动缸和左后车轮制动器、所述第三电动缸和右前车轮制动器、所述第四电动缸和左前车轮制动器均分别通过制动管路连接。

进一步地，所述电动缸包括：

固定连接的传动壳体与主缸壳体、设置在所述传动壳体一侧的电动缸电机、滑动设置在所述主缸壳体内的活塞，所述的活塞包括后活塞及与所述后活塞相贴合的前活塞；

所述的传动壳体内位于所述前活塞与所述电动缸电机之间设有传动机构，所述的主缸壳体内位于所述后活塞与所述主缸壳体的内壁之间设有弹性复位件；

所述的传动机构包括设置在传动壳体内的丝杠副与螺杆副，其中，所述丝杠副由所述电动缸电机驱动的丝杠以及与所述丝杠相配合并仅可沿轴向平动设置的第一丝母；

所述螺杆副包括与所述丝杠沿同一中心轴线相固定的螺杆以及与所述螺杆相配合并仅可沿轴向平动设置的螺母；

所述螺杆的导程大于所述丝杠的导程；

所述传动机构具有初始位置和自锁位置，在初始位置时，所述第一丝母与所述前活塞相贴合；在自锁位置时，所述第一丝母与所述前活塞分离，所述螺母与所述前活塞相贴合。

进一步地，所述传动机构还包括转动限制元件，所述转动限制元件一端与所述壳体固定连接，另一端沿与所述同一中心轴线平行的方向活动穿过所述第一丝母与所述螺母；所述的转动限制元件为圆柱销。

进一步地，所述后活塞其中一个端面与所述主缸壳体的内壁之间形成第一腔体，所述后活塞与所述前活塞相贴处的外周面向内凹陷，使所述活塞与所述主缸壳体的内壁之间形成第二腔体，所述的弹性复位件设置在第一腔体内，所述弹性复位件的两端分别与所述后活塞以及所述主缸壳体的内壁抵靠；

所述的主缸壳体上开设有供液孔以及排液孔，其中，所述供液孔连通所述第二腔体，所述排液孔连通所述第一腔体，所述的后活塞上设有第一皮碗，在所述弹性复位件的预压状态下，所述第一皮碗轴向位于所述供液孔和排液孔之间；

所述的前活塞上设有第二皮碗，所述第二腔体位于所述第一皮碗和所述第二皮碗之间。

进一步地，所述电动助力装置包括：

端盖，所述端盖内设有踏板推杆，所述踏板推杆设有的齿条与第一传感器齿轮啮合，所述踏板位移传感器用于检测所述第一传感器齿轮的转动，所述踏板推杆通过联接装置与所述制动踏板联接；

壳体，所述壳体内部设有挤压装置并且所述壳体与所述制动主缸固定联接，所述挤压装置包括顶杆、反应盘、小推杆和安装于滚珠丝杠中的托盘，所述顶杆、反应盘和所述小推杆均设置在所述托盘内，所述小推杆通过第一螺母与所述踏板推杆联接；所述托盘与所述壳体之间设有第一弹簧；

电机，其与设置在所述壳体内的小齿轮固定联接，所述小齿轮通过双联齿轮与大齿轮形成二级传动，所述大齿轮通过键与丝母联接，所述丝母安装于所述滚珠丝杠上；

所述主缸位移传感器用于检测与所述大齿轮啮合的第二传感器齿轮。

进一步地，所述滚珠丝杠沿轴向开设有通孔，所述托盘具有活动穿入所述滚珠丝杠的通孔中的滑套部，所述滑套部中开设有穿孔，所述小推杆一端活动配合穿过所述穿孔与所述踏板推杆联接，另一端与所述反应盘联接。

进一步地，所述托盘在远离所述滑套部的另一端开设有直径大于所述穿孔的圆孔，所述反应盘活动设置在所述圆孔中；所述小推杆的直径小于所述踏板推杆且所述踏板推杆与所述滑套部之间设有间隔。

进一步地，所述制动控制器还与车辆的其它电控系统相连，用于接收其它电控系统的制动请求。

进一步地，本实用新型还包括以下几种制动模式及压力调节模式：

自主制动模式：当所述制动控制器检测到制动请求时，所述制动控制器控制所述电动缸产生制动压力并通过制动管路传至相应车轮制动器，实现自主制动；且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。

助力制动模式：当驾驶员踩下所述制动踏板时，所述制动控制器根据所述踏板位移传感器测得的数据，以及所述主缸位移传感器反馈的数据，来驱动所述电动助力装置工作，推动所述制动主缸产生制动压力，该压力经制动管路传至电动缸与相应车轮制动器，实现助力制动；且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。

若所述电动助力装置的电控部分失效，助力制动通过所述电动缸来实现，所述踏板位移传感器检测到踏板位移，驱动相应电动缸工作，工作过程同自主制动的过程，实现助力制动；且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。

失效防护制动模式：所述制动控制器检测到系统出现一个或多个制动回路失效时，通过控制未失效制动回路的电动缸实施失效防护制动；所述制动控制器根据踏板位移传感器信号或来自其它电控系统的制动请求首先计算目标制动力，将其分配给未失效制动回路的各车轮制动器，再控制未失效制动回路的电动缸输出转矩，实现失效防护制动；且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。

失效备份人力制动模式：当所述制动控制器和所述电源发生故障线控制动回路失效时，仍可通过人力制动保证一定的制动能力；驾驶员踩下所述制动踏板后，踏板力作用于所述制动主缸上产生制动压力，输出制动压力经制动管路至相应车轮制动器，实施人力备份制动；且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。

ABS或ASR制动压力调节模式：在自主制动模式、失效防护制动模式下，当所述制动控制器接收到ABS或ASR信号时，进入制动压力调节模式以对各车轮制动器的压力进行调节；所述压力调节包括增压、保压和减压3种工作状态，进入何种工作状态由ABS或ASR控制器决定；当所述制动控制器接收到ABS或 ASR控制器的减压请求时，令相应制动回路中电动缸减小制动压力输出；当所述制动控制器接收到保压请求时，保持相应制动回路中电动缸的输出压力不变，使对应车轮制动器中的制动压力保持不变，即处于保压状态；当需要增大某车轮制动器的压力时，加大对应所述制动回路中电动缸的输出压力，以实施车轮制动器增压控制；且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。

ESC制动干预模式：当汽车中的ESC系统发出制动干预请求时，要求在一侧的一个车轮或两个车轮施加制动力矩；此时，利用分布式制动对需要实施制动的车轮制动器进行制动，通过整车VCU(整车控制器)根据车辆横摆角速度或侧向加速度传感器、反映驾驶员转向意图的方向盘转角传感器以及车速信号，可以做出判断车辆出现过多或不足转向，通过控制分布式制动系统中相应电动缸输出转矩最终将制动压力传递至相应的车轮制动器，分布式制动系统中单个车轮的制动由每个相对应的电动缸进行自主制动。且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。

由于采用上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型既具有控制灵活、制动响应快、制动压力动态特性好的优点，又具有人力制动系统的高可靠性；

2.本实用新型无需另设专门的线控制动失效备份装置，即使电机失效，驾驶员仍可通过对制动踏板的操作完成人力备份制动；

3.本实用新型与其它电动助力系统相比，本实用新型无需通过复杂的助力控制算法即可获得良好的制动踏板力感觉；

4.本实用新型的四个制动回路相互独立又互为冗余，故制动的可靠性高、失效防护性强；

5.本实用新型采用分布式四轮独立制动极大提高了汽车动力学制动控制的灵活性，从而可获得更优越的整车动力学性能。一方面，制动压力建立时间短使得制动距离缩短。另一方面，四轮制动压力独立控制以及良好的制动压力初始响应和动态响应特性可以大幅提高极限工况下的ABS或ASR或ESC性能，满足智能驾驶汽车控制要求；

6.本实用新型因采用两个相互独立的电磁阀，可通过电磁阀的通断控制同一轴上的制动器的制动压力的均衡与否，故制动系统的可靠性高、制动过程更加稳定；

7.本实用新型的所有车轮制动力可以独立控制和调节，车轮的制动力控制灵活，控制压力精度高。

附图说明

图1为本实用新型中X型回路的原理示意图；

图2为本实用新型中H型回路的原理示意图；

图3为本实用新型中电动缸的结构示意图；

图4为本实用新型中电动助力装置的结构示意图；

图5为本实用新型中ESC工作过程中左转过多情况的示意图；

图6为本实用新型中ESC工作过程中左转不足情况的示意图；

图7为本发明中的双腔电动缸的缸体部分的结构示意图。

图中各部件标号为：1-制动踏板；2-支撑销；3-电动助力装置；4-主缸位移传感器；5-储液罐；6-制动主缸；7-踏板位移传感器；8a-第一电动缸；8b- 第二电动缸；8c-第三电动缸；8d-第四电动缸；9-电源；10-制动控制器；11- 右后车轮制动器；12-左后车轮制动器；13-右前车轮制动器；14-左前车轮制动器；15a-前电磁阀；15b-后电磁阀；16a-右后车轮速度传感器；16b-左后车轮速度传感器；

201-电动缸电机；202-第一卡簧；203-轴承；204-第二卡簧；205-圆柱销； 206-第一丝母；207-丝杠；208-螺杆；209-螺母；210-传动壳体；211-密封圈； 212-第二皮碗；213-前活塞；214-第一皮碗；215-复位弹簧；216-主缸壳体； 217-后活塞；A-第二腔体；B-供液孔；D-第一腔体；E-排液孔。

301-第一弹簧；302-顶杆；303-托盘；304-小推杆；305-第一螺母；306- 第二传感器齿轮；307-大齿轮；308-键；309-滚珠丝杠；310-端盖；311-第一传感器齿轮；312-圆锥弹簧；313-踏板推杆；314-第二锁紧螺母；315-第二螺母；316-球头；317-U型铰链；318-第一锁紧螺母；319-盖板；320-丝母；321- 第一轴承；322-轴套；323-卡簧；324-第二轴承；325-双联齿轮；326-小齿轮； 327-电机；328-反应盘；329-壳体；330-第三轴承；331-轴；332-滑套部；

412-第一活塞；413-第三皮碗；414-连接件；415-第一储液罐；416-第一弹性件；417-电动缸缸体；418-第四皮碗；419-第二活塞；420-第二弹性件； 421-限位销；422-限位孔；414a-横杆；414b-隔板；A1-第三腔体；B1-第一供液孔；B2-第二供液孔；D1-第四腔体；D2-第五腔体；E1-第一排液孔；E2-第二排液孔

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型带驻车功能的压力可调节控制的分布式制动系统，包括制动踏板1、支撑销2、电动助力装置3、主缸位移传感器4、储液罐5、制动主缸6、踏板位移传感器7、第一电动缸8a、第二电动缸8b、第三电动缸8c、第四电动缸8d、电源9、制动控制器10、右后车轮制动器11、左后车轮制动器12、右前车轮制动器13、左前车轮制动器14以及信号线、电源线及制动管路。还包括与电动缸连接的车轮制动器以及设置于车轮制动器之间的制动管路上的电磁阀。

电动助力装置3与电动缸的连接方式有多种。参照图1，作为其中一种方式，电动助力装置3其中一回路与汽车的右前车轮制动器13和左后车轮制动器12所联接的电动缸连接，电动助力装置3的另一回路与汽车的左前车轮制动器14和右后车轮制动器11所联接的电动缸连接，即X型回路。参照图2，作为第二种方式，电动助力装置3其中一回路与汽车的两个前轮制动器所联接的电动缸连接，电动助力装置的另一回路与汽车的两个后轮制动器所联接的电动缸连接，即形成H型回路。这两种形式的回路均可达到本实用新型的目的。

电动缸一一对应连接至汽车上的相同数量的车轮制动器，且每个电动缸与对应的一个车轮制动器形成一个制动回路；本实用新型中电动缸的个数与相应的车轮制动器的个数是一一对应，如三个车轮制动器则有相应的三个电动缸，这种情况为类似于三轮车这种形式；四个车轮制动器则有相应的四个电动缸，或者六轮车对于六个电动缸等。在本实施例中，以四个车轮制动器对应四个电动缸的形式。

制动踏板1通过支承销2与电动助力装置3联接；如图1所示第二电动缸8b、第一电动缸8a、第四电动缸8d和第三电动缸8c分别与左后车轮制动器12、右后车轮制动器11、左前车轮制动器14和右前车轮制动器13通过制动管路联接。主缸位移传感器4用来测量主缸的位移，踏板位移传感器7用来测量踏板的位移，它们通过信号线与制动控制器10联接。制动控制器10通过电源线与电动缸电机 201联接，制动控制器10通过制动管路与电源9联接。制动控制器10还通过信号线与图1或图2中所示的右后车轮速度传感器16a与左后车轮速度传感器16b以及其它电控系统联接。在本实施例中，共设置了两个车轮速度传感器，分别位于左后车轮与右后车轮，于其他实施例中，可以将两个车轮速度传感器设置在左前车轮与右前车轮，还可以设置四个车轮速度传感器，分别位于左后车轮、右后车轮、左前车轮以及右前车轮，以及将两个车轮速度传感器分别设置于左前车轮与右后车轮或者右前车轮与左后车轮等，都应在本实用新型的保护范围之内。

同一轴两端的两个车轮制动器之间通过制动管路连通，该制动管路上设置有电磁阀，且电磁阀与所述制动控制器10电连接。第一电动缸8a与右后制动器 11之间的制动管路上以及第二电动缸8b与左后制动器12之间的制动管路上连接有后电磁阀10b，第三电动缸8c与左前制动器14之间的制动管路上以及第四电动缸8d与右前制动器13之间的制动管路上连接有前电磁阀15a。前电磁阀15a及后电磁阀15b均与所述制动控制器10电连接。参照图1或图2所示，通过对前电磁阀 15a及后电磁阀15b的开启和关闭，可以实现对相应车轮制动器及与其连接管道内液压的平衡调节。

如图3所示的电动缸结构图中，包括固定连接的传动壳体210与主缸壳体216 以及设置在传动壳体210一侧的电动缸电机201。本实施例中，电动缸电机201为伺服电机。传动壳体210与主缸壳体216通过紧固件紧固，在传动壳体210与主缸壳体216之间还设有密封圈211使其密封。在本实施例中，紧固件为螺栓。电动缸电机201设置在传动壳体210上远离主缸壳体216的一侧。在传动壳体210内设有多个传动装置。

在本实施例中，传动壳体210内部有螺旋传动装置，主要包括一个螺杆副传动机构与一个丝杠副传动机构，本实施例中的螺杆副机构为单头螺杆副机构(单头螺杆副的自锁作用为常规技术手段，这里就不详细说明)，包括螺杆208与螺母209；丝杠副传动机构包括与电动缸电机201相联接的丝杠207与仅可沿轴向平动的第一丝母206。

在本实施例中，丝杠207左端上有一个“一”字型凹槽，螺杆208右端有“一”字型凸起，螺杆208的“一”字型凸起插入至丝杠207的“一”字型凹槽内，本实施例中的“一”型凸起与“一”字型凹槽为过盈连接，如果采用焊接、螺栓连接、键销连接等其他的固定连接方式也应在本实用新型的保护范围之内。丝杠207通过一对轴承203支撑，并且丝杠207与电动缸电机201的输出轴一字联接。第一卡簧202与第二卡簧204用于轴承203的轴向定位并限制丝杠207的轴向移动。

在本实施例中，第一丝母206与螺母209上设有转动限制元件圆柱销205，圆柱销205与丝杠207、螺杆208的轴线均为水平设置，圆柱销205一端与传动壳体 210的孔固定连接，在本实施例中，圆柱销205一端与传动壳体210的孔为过盈连接，如果采用焊接、螺栓连接、键销连接等其他的固定连接方式也应在本实用新型的保护范围之内。圆柱销205不仅可以限制第一丝母206与螺母209的转动，使它们只能平动，而且还对第一丝母206与螺母209的轴向移动起到了导向作用。

在本实施例中，在主缸壳体216内滑动设置有活塞，活塞包括后活塞217与前活塞213，在初始状态下，后活塞217的右端面与前活塞213的左端面相贴合，后活塞217的左端面与主缸壳体216内壁之间形成第一腔体D；后活塞217与前活塞213连接处的外周面向内凹陷，其凹陷面与主缸壳体216内壁之间形成第二腔体A；位于后活塞217与主缸壳体216内壁之间还设有弹性复位件，在本实施例中，该弹性复位件为复位弹簧215。于本实施例中，前后活塞相贴合的端面与活塞轴向相垂直；于其他实施例中，该相贴合的端面与活塞轴向不垂直。

在本实施例中，在主缸壳体216上开设有供液孔B以及排液孔E。其中，供液孔B连通第二腔体A，排液孔E连通第一腔体D与相应车轮制动器。在后活塞217上位于第一腔体D与第二腔体A之间的环形台阶上设有第一皮碗214。第一皮碗214 随着后活塞217的移动。起始状态下，前活塞213的右端面与第一丝母206的左端面接触，第一丝母206的右端面靠在传动壳体限位凸台上，第一丝母206与复位弹簧215共同作用使第一皮碗214轴向位于排液孔E和供液孔B之间。

在本实施例中，在前活塞213上设有第二皮碗212，第二腔体A位于第一皮碗214和第二皮碗212之间。该第二皮碗212起到密封的作用，防止第二腔体A内的液体流入到传动壳体210内。

本实用新型所采用的电动缸具有驻车功能，其工作原理为：

第一丝母206将电动缸电机201转动转换成推力，推动前活塞213向左移动，同时带动后活塞217向左移动。丝杠207与螺杆208相同转速，螺杆副机构的导程比丝杠副机构大，螺母209移动的速度比第一丝母206移动的速度快，活塞产生的压力到达指定值时，螺母209克服行程△x与前活塞213的右端面贴合。此时电动缸电机201断电，制动压力通过前活塞213作用在螺母209上，由于螺杆副为单头螺杆副，而单头螺杆副具有自锁作用，会维持活塞位置不变，保持电动缸输出压力，实现驻车。

如图4所示的电动助力装置3，其设有U型铰链317，铰链317一端通过支撑销 2与制动踏板1联接，另一端通过第一锁紧螺母318与盖板319联接。盖板319与第二螺母315通过球头316联接，第二螺母315通过第二紧锁螺母314固定在踏板推杆313上。另有圆锥弹簧312一端安装于端盖310上，另一端安装于第二螺母315 上。端盖310内设有第一传感器齿轮311，第一传感器齿轮311与踏板推杆313上的齿条啮合。当踏板推杆313移动时，第一传感器齿轮311转动，踏板位移传感器7通过霍尔效应测量第一传感器齿轮311的转动，测量踏板行程。上述一系列装置用以将人力转化为制动推力传导至电动助力装置3中。

电动助力装置3中设有中心开孔的滚珠丝杠309，滚珠丝杠309一端顶向托盘303，托盘303直径较大一端装有反应盘328，直径较小一端安装于滚珠丝杠 309孔内。小推杆304一端安装于托盘303直径较小一端内通过第一螺母305与踏板推杆313联接并在滚珠丝杠309孔中活动，另一端顶向反应盘328，该套推杆机构用来传递踏板力和电动助力推力。托盘303与壳体329之间设有第一弹簧301。

制动控制器10将电信号传导至电机327，电机327和小齿轮326固连，通过双联齿轮325和大齿轮307形成一个二级传动。大齿轮307通过键308与丝母320联接，丝母320被第一轴承321和第三轴承330固定在壳体329和端盖310之间。电机 327的转矩通过该传动装置传动到滚珠丝杠309上，滚珠丝杠309对托盘303施力并推动反应盘328。

反应盘328与顶杆302联接，当反应盘328受到小推杆304和托盘303传导的推力时，推动顶杆302对制动主缸6施压产生制动效果。

第二传感器齿轮306与大齿轮307配合，滚珠丝杠309的直线运动通过丝母 320、大齿轮307的转动传递给第二传感器齿轮306，主缸位移传感器4通过霍尔效应测量第二传感器齿轮306的转动，通过换算测量出丝杠行程。

本实用新型的工作原理是：在电动缸电机201的作用下，活塞会受到一个向左的力，第一腔体D内建立高压，第二腔体A内建立低压，通过排液孔E将油液排出对汽车进行制动。

且电动缸电机201的正反转输出一个压力波动，使得制动管路内的油液压力会出现相对的高压与低压，即电动缸电机201正转时，制动管路内形成高压油液，而电动缸电机201反转时，制动管路内形成低压油液。在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡；某些特定情况不需要维持该液压平衡时，例如转弯等状态下则制动控制器10接收到电信号并控制电磁阀关闭，则同一轴两端的两个车轮制动器之间的制动管路断开，两个车轮制动器内的液压不再维持平衡。

若某一个制动回路发生故障时，则与其连接的相应的制动管路上的电磁阀接收到制动控制器10的电信号使电磁阀断电则电磁阀油路关闭，如此与该电磁阀连接的正常制动回路仍可以继续参与制动而不受影响。

电动助力装置3在回路中能够实现自主制动模式、助力制动模式和具有失效备份人力制动的功能。而电动缸在回路中主要是实现自主制动和失效防护制动的模式。该混合制动系统能够实现自主制动模式，助力制动模式、失效防护制动模式以及失效备份人力制动功能。下面对各功能进行详细说明。

1、自主制动模式

当制动控制器10检测到车辆的其它电控系统有制动请求时，则选择自主制动模式，自主制动模式主要是制动控制器10控制电动缸对4回路实施自主制动。

该模式下，制动控制器10根据电控系统请求的制动力矩控制电动缸电机201 输出转矩，驱动丝杠副推动活塞运动；第一腔体D建立起压力，该压力经电动缸排液孔E和制动管路传至车轮制动器，车轮产生制动力矩，实现自主制动。且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。

2、助力制动模式

当驾驶员踩下制动踏板1时，踏板力经踏板臂放大后推动踏板推杆313向前移动，制动控制器10根据踏板位移传感器7测得的数据，以及主缸位移传感器4 反馈的数据，通过事先测得的PV特性曲线，将其换算为电机327的目标转矩和目标电流，来驱动电机327工作，并带动电动助力装置3的传动装置工作，与踏板推杆313一起推动制动主缸6产生制动压力，该压力经制动管路传至电动缸的第二腔体A，推动活塞向左移动，开始挤压第一腔体D的制动液，让其从排液孔E输出制动压力，实现助力制动。

若电动助力装置3的电控部分失效，本实用新型仍可实现助力制动。助力制动通过4个电动缸来实现，踏板位移传感器7检测到踏板位移，根据事先设定的助力比计算出各电动缸电动机之目标电流，并驱动该电动机工作，工作过程同自主制动的过程，实现助力制动。且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。

3、失效防护制动模式

当一个制动回路出现故障时，系统工作于失效防护制动模式。

制动控制器10检测到系统出现一个或多个制动回路失效时，通过对未失效制动回路的电机施加比系统正常工作时更大的目标转矩以实施失效防护制动；此时，制动控制器10根据踏板行程传感器信号或来自其它电控系统的制动请求首先计算目标制动力，将其分配给未失效制动回路的各制动器，再控制未失效制动回路的电动缸输出转矩，实现失效防护制动。且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。

4、失效备份人力制动模式

当制动控制器10和电源9发生故障线控制动回路失效时，仍可通过人力制动保证一定的制动能力。驾驶员踩下制动踏板1后，通过踏板推杆313、小推杆304、反应盘328、顶杆302作用力于制动主缸6上产生制动压力，使高压油从供液孔B 进入第二腔体A，由于前活塞213的右端面与第一丝母206的左端面贴合，高压油无法推动向右前活塞213，因此高压油将推动后活塞217向左移动，开始挤压第一腔体D的制动液，让其从排液孔E输出制动压力，实施人力备份制动。且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。

5、ABS(Anti-lock Braking System汽车防抱死制动系统)或ASR (AccelerationSlip Regulation牵引力控制系统)制动压力调节模式下的工作过程

在助力制动、自主制动和失效防护制动三种工作模式下，当制动控制器10 接收到ABS或ASR信号时，进入制动压力调节模式以对各车轮制动器压力进行调节。车轮制动器压力调节包括增压、保压和减压3种工作状态，进入何种工作状态由ABS或ASR控制器决定。

当制动控制器10接收到ABS或ASR控制器(现有技术，其内部结构与连接方式不再赘述)对某轮缸的减压请求时，令对应的电机201减小扭矩输出；必要时，可以令该电动缸电机201产生反向扭矩，以迅速减小轮缸压力；当制动控制器10 接收到保压请求时，保持相应电动缸电机201的目标电流不变，使对应车轮制动器中的制动压力保持不变，即处于保压状态；当需要增大某车轮制动器压力时，加大对应电动缸电机201的工作电流，以实施车轮制动器增压控制。且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。

6、ESC(Electronic Stability Control电子稳定控制系统)制动干预模式

汽车中的ESC系统发出制动干预请求时，会要求在一侧的一个车轮施加制动力矩。此时，利用分布式制动对需要实施制动的车轮制动器进行制动即可，即控制与相应车轮制动器对应的电动缸的电动缸电机201工作以产生所请求的制动扭矩，而其它电动缸电机201不工作。且在制动过程中，两个电磁阀常开，以维持同轴两端的车轮制动器与相应制动管路内的液压平衡。

其中ABS与ASR制动压力调节模式工作原理：

ABS系统工作时，ECU(Electronic Control Unit电子控制单元)不断从右后车轮速度传感器16a与左后车轮速度传感器16b获取相应车轮的速度信号并加以处理，进而判断车轮是否即将被抱死。当分布式制动系统中的某个车轮抱死时，ECU控制相应制动回路中的电动缸，控制其电机201减小扭矩输出，必要时输出反向扭矩，使车轮制动器的油压迅速降低，减少制动力，以避免车轮抱死出现拖滑状态，影响行车安全。

在两侧车轮的附着系数差别较大的对开路面上，ABS也能维持制动时的方向稳定性。例如采用“低选”控制策略时左、右两后轮的制动力相等，即使两个车轮的制动力都限制在附着力较小的水平，使两个后轮的制动力始终保持平衡，保证汽车在各种条件下制动时都具有良好的方向稳定性。实际当中一般前轮采用“修正的独立控制”、后轮采用“独立控制”，即通过ABS控制器与制动控制器等控制两个后轮的制动力；还通过ABS控制器与相应的车轮速度传感器检测两个后轮的行驶状态，并通过制动控制器10将ABS控制器计算分析后的修正信号转化为目标电流，控制第三电动缸8c与第四电动缸8d中的电机减小输出扭矩或输出反向扭矩，实现对两个前轮制动力的控制。通过四个车轮四个制动回路的分布式制动，使得这样在对开路面上既能维持制动时的方向稳定性，也最大程度地缩短制动距离。

电动缸能够及时响应ABS系统发出的制动压力降低的请求，从而保证汽车在各种路面附着条件下车轮制动力与路面附着力尽快地相适应。特别是在低附着路面或对接路面上，电动缸可以迅速降低制动压力以使得制动力与路面附着力快速匹配，从而缩短制动距离并更好地维持制动时的方向稳定性。

ASR系统工作时，ECU不断从右后车轮速度传感器16a与左后车轮速度传感器 16b获取驱动轮的速度信号并加以处理，判断出驱动轮是否打滑，ECU控制分布式制动系统中相应的电动缸单独对打滑的驱动轮进行制动。ASR系统可以提高车辆行驶方向的稳定性，特别是防止在非对称路面或转弯时驱动轮的空转。本实用新型中，ABS系统与ASR系统同时控制车轮和路面的滑移率，以使车轮和地面的附着力不下降，被结合在一起使用，作为一起开发。

ESC制动干预模式工作原理：

通过整车VCU(整车控制器)根据车辆横摆角速度或侧向加速度传感器、反映驾驶员转向意图的方向盘转角传感器(上述两个传感器均为现有技术，其内部结构与连接方式不再赘述)以及车速信号，可以做出判断车辆出现过多或不足转向。分布式制动系统中可实现单个车轮的制动由每个相对应的电动缸进行自主制动，达到ESC所需的车辆横摆力矩，使汽车遵循驾驶员的转向意图行驶，提高车辆的操纵稳定性。

如图5所示，当实际的横摆角速度大于由方向盘转角决定的目标横摆角速度时，说明出现了过多转向。此时通过在外侧前轮(通过相对应的第三电动缸8c 或第四电动缸8d中的电机201输出转矩最终将制动压力传递至相应的车轮制动器)施加一制动力矩，该车轮所产生的制动力形成的横摆力矩可以减少转向过多。当车辆出现左转过多时，VCU接受到横摆角速度或侧向加速度传感器、反映驾驶员转向意图的方向盘转角传感器以及车速信号后，将信号反馈到制动控制器10，然后第三电动缸8c输出转矩，使右前车轮制动器13输出制动压力(图1中右前车轮制动器13上的箭头方向为此时作用于右前车轮上的制动力方向)。

如图6所示，不足转向时在内侧后轮(通过相对应的第一电动缸8a或第二电动缸8b中的电机201输出转矩最终将制动压力传递至相应的车轮制动器)施加一制动力矩，该制动力形成的横摆力矩可以减少转向不足。如图6所示，当车辆出现左转不足时，VCU接受到横摆角速度或侧向加速度传感器、反映驾驶员转向意图的方向盘转角传感器以及车速信号后，将信号反馈到制动控制器10，然后第二电动缸8b输出转矩，使左后车轮制动器12输出制动压力(图2中左后车轮制动器12上的箭头方向为此时作用于右前车轮上的制动力方向)。如果在汽车紧急避让转向后行驶的左车道上反向转向，汽车会有转向过度的危险，过大的横摆角速度导致车尾甩向左侧。这时ESC控制器将制动信号通过制动控制器10传递至第四电动缸8d的电机201输出转矩，最终将制动压力传至左前车轮制动器14实现左前轮制动，所产生的附加横摆力矩就会减小过多转向，使得汽车顺利转向。

其他方向转向过度的ESC干预制动模式均以此类推。电动缸可以作为ESC系统的主动增压部件，能够及时响应ESC系统发出的主动增压请求，并根据车辆当前状态，通过电动缸对四个车轮进行单独的制动力分配控制，实现车辆稳定转向。

实施例二

实施例一中的电动缸还可以设置为本实施例中的双腔电动缸；双腔电动缸缸体417部分如图7所示，其它部分与实施例一一致。

活塞组件包括沿其滑动方向设置的第一活塞412与第二活塞419以及用于连接第一活塞412与第二活塞419的连接件414，第一活塞412、电动缸缸体417的内壁及连接件414之间形成第四腔体D1，第二活塞419与电动缸缸体417的内壁形成第五腔体D2。

电动缸缸体417内设置有第一弹性件416和第二弹性件420，第一弹性件416 设置在连接件414与第一活塞412之间，第二弹性件420设置在电动缸缸体417与第二活塞419之间，第一活塞412与连接件414滑动连接；

连接件414、第二活塞419及电动缸缸体417的内壁之间形成第三腔体A1，连接件414包括用于隔离第四腔体D1与第五腔体D2的隔板414b以及沿隔板414b的两侧向外延伸且连接至第一活塞412与第二活塞419的横杆414a。

隔板414b的规格应当与电动缸缸体417的规格适配，即不能有油液通过，在本实施例中，在隔板414b上也增设有皮碗。横杆414a贯穿隔板414b且其一端与第二活塞419螺纹联接，另一端与第一活塞412滑动联接。第一活塞412上设置有第三皮碗413，第二活塞419上设置有第四皮碗418。

电动缸缸体417上开设有：连通第一储液罐415的第一供液孔B1，连通第四腔体D1的第一排液孔E1，连通第一储液罐415与第三腔体A1的第二供液孔B2，连通第五腔体D2的第二排液孔E2；

第一弹性件416处于预压状态时，第三皮碗413轴向位于第一供液孔B1和第一排液孔E1之间，第二弹性件420处于预压状态下时，第四皮碗418位于第二供液孔B2和第二排液孔E2之间。

采用上述结构后的工作原理为：在电动缸电机201的作用下，第一活塞412 会受到一个向左的力，第一弹性件416与第二弹性件420的压力始终处于平衡状态。第一弹性件416与第二弹性件420在力的作用下，活塞组件向左运动时，第一弹性件416会再次压缩，反作用力也会增大，第二弹性件420也会随着压缩。

在本实施例中，第一弹性件416的弹性系数大于第二弹性件420的弹性系数。第一弹性件416的弹性系数大于第二弹性件420的弹性系数，在初始阶段，第一活塞412与第二活塞419均会在力的作用下一起向左运动，压缩第二弹性件420，第一弹性件416不会因力作用而进一步压缩；第二弹性件420的压缩过程中，其弹力会渐渐变大，直至大于第一弹性件416形变所需的力，第一弹性件416便会进行压缩，继续持续上述工作，第一弹性件416与第二弹性件420一直处于平衡状态，第四腔体D1腔与第五腔体D2内建立高压，通过第一排液孔E1与第二排液孔E2将油液排出对汽车进行制动。

在本实施例中，第一活塞412上设置有限位销421，横杆414a上开设有与限位销421配合的限位孔422，限位销421与限位孔422均是沿水平方向设置，沿活塞组件的滑动方向设置。第一活塞412通过限位销421和限位孔422与横杆414a滑动连接。当压缩第一弹性件416的力小于压缩第二弹性件420的力时，限位销421 会在第一活塞412的带动下沿限位孔422向左运动，第二活塞419不动；当压缩第一弹性件416的力小于压缩第二弹性件420的力时，整个活塞组件同时向左运动。

于本实施例中，第一活塞412与实施例一中的丝母7及螺母9相抵靠配合，即第一活塞412可在丝母及螺母的推动下轴向移动。

于本实施例中，第一排液孔E1与第二排液孔E2于电动缸缸体417外部与同一制动管路连通，如图1与图2所示该制动管路分别对应的车轮制动器连通。

于本实施例中的行车制动工况、驻车制动工况、自主制动、助力制动、失效防护制动、ABS或ASR制动压力调节模式ESC制动压力干预模式中，需要输出或加大制动压力时，最终均通过第一丝母206或螺母209推动第一活塞412与第二活塞419，第四腔体D1腔与第五腔体D2内建立高压，通过第一排液孔E1与第二排液孔E2将油液排出实现制动压力的输出或增大；且其中助力制动和失效人力备份制动模式下，踏板力通过制动主缸6、制动管路、第一供液孔B1及第二供液孔B2 最终作用于第一活塞412与第二活塞419，第四腔体D1腔与第五腔体D2内建立高压，通过第一排液孔E1与第二排液孔E2将油液排出，实现助力制动或失效人力备份制动。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带驻车功能的压力可调节控制的分布式制动系统，包括电源(9)、制动控制器(10)、制动主缸(6)、主缸位移传感器(4)、制动踏板(1)、踏板位移传感器(7)和电动助力装置(3)，其特征在于：

电动助力装置(3)、所述主缸位移传感器(4)、所述踏板位移传感器(7)分别与所述制动控制器(10)电连接；

所述分布式制动系统还包括至少三个带驻车功能的电动缸，所述至少三个电动缸分别与所述制动控制器电连接；所述制动主缸通过制动管路与所述至少三个电动缸联接；所述电动缸一一对应连接至汽车上的相同数量的车轮制动器，且每个所述电动缸与对应的一个车轮制动器形成一个制动回路；

同一轴两端的两个车轮制动器之间通过制动管路连通，所述制动管路上设置有电磁阀，所述电磁阀与所述制动控制器(10)电连接；

车辆的车轮电连接有车轮速度传感器，所述车轮速度传感器与所述制动控制器(10)电连接。

2.根据权利要求1所述的带驻车功能的压力可调节控制的分布式制动系统，其特征在于：所述电动缸为四个，包括第一电动缸(8a)、第二电动缸(8b)、第三电动缸(8c)以及第四电动缸(8d)，所述车轮制动器包括右后车轮制动器(11)、左后车轮制动器(12)、右前车轮制动器(13)和左前车轮制动器(14)；所述电磁阀包括设置于所述左前制动器(14)与所述右前制动器(13)之间的制动管路上的前电磁阀(15a)，以及设置于所述右后制动器(11)与所述左后制动器(12)之间的制动管路上的后电磁阀(15b)；

所述第一电动缸(8a)和右后车轮制动器(11)、所述第二电动缸(8b)和左后车轮制动器(12)、所述第三电动缸(8c)和右前车轮制动器(13)、所述第四电动缸(8d)和左前车轮制动器(14)均分别通过制动管路连接。

3.根据权利要求1所述的带驻车功能的压力可调节控制的分布式制动系统，其特征在于，所述电动缸包括：

固定连接的传动壳体(210)与主缸壳体(216)、设置在所述传动壳体(210)一侧的电动缸电机(201)、滑动设置在所述主缸壳体(216)内的活塞，所述的活塞包括后活塞(217)及与所述后活塞(217)相贴合的前活塞(213)；

所述的传动壳体(210)内位于所述前活塞(213)与所述电动缸电机(201)之间设有传动机构，所述的主缸壳体(216)内位于所述后活塞(217)与所述主缸壳体(216)内壁之间设有弹性复位件；

所述的传动机构包括设置在传动壳体(210)内的丝杠副与螺杆副，其中，所述丝杠副由所述电动缸电机(201)驱动的丝杠(207)以及与所述丝杠(207)相配合并仅可沿轴向平动设置的第一丝母(206)；

所述螺杆副包括与所述丝杠(207)沿同一中心轴线相固定的螺杆(208)以及与所述螺杆(208)相配合并仅可沿轴向平动设置的螺母(209)；

所述螺杆(208)的导程大于所述丝杠(207)的导程；

所述传动机构具有初始位置和自锁位置，在初始位置时，所述第一丝母(206)与所述前活塞(213)相贴合；在自锁位置时，所述第一丝母(206)与所述前活塞(213)分离，所述螺母(209)与所述前活塞(213)相贴合。

4.根据权利要求3所述的带驻车功能的压力可调节控制的分布式制动系统，其特征在于：所述传动机构还包括转动限制元件，所述转动限制元件一端与所述壳体固定连接，另一端沿与所述同一中心轴线平行的方向活动穿过所述第一丝母(206)与所述螺母(209)，所述的转动限制元件为圆柱销(205)。

5.根据权利要求3所述的带驻车功能的压力可调节控制的分布式制动系统，其特征在于：所述后活塞(217)其中一个端面与所述主缸壳体(216)的内壁之间形成第一腔体(D)，所述后活塞(217)与所述前活塞(213)相贴处的外周面向内凹陷，使所述活塞与所述主缸壳体(216)内壁之间形成第二腔体(A)，所述的弹性复位件设置在第一腔体(D)内，所述弹性复位件的两端分别与所述后活塞(217)以及所述主缸壳体(216)的内壁抵靠；

所述的主缸壳体(216)上开设有供液孔(B)以及排液孔(E)，其中，所述供液孔(B)连通所述第二腔体(A)，所述排液孔(E)连通所述第一腔体(D)，所述的后活塞(217)上设有第一皮碗(214)，在所述弹性复位件的预压状态下，所述第一皮碗(214)轴向位于所述供液孔(B)和排液孔(E)之间。

6.根据权利要求5所述的带驻车功能的压力可调节控制的分布式制动系统，其特征在于，所述前活塞(213)上设有第二皮碗(212)，所述第二腔体(A)位于所述第一皮碗(214)和所述第二皮碗(212)之间。

7.根据权利要求1所述的带驻车功能的压力可调节控制的分布式制动系统，其特征在于，所述电动助力装置(3)包括：

端盖(310)，所述端盖(310)内设有踏板推杆(313)，所述踏板推杆(313) 设有的齿条与第一传感器齿轮(311)啮合，所述踏板位移传感器(7)用于检测所述第一传感器齿轮(311)的转动，所述踏板推杆(313)通过联接装置与所述制动踏板(1)联接；

壳体(329)，所述壳体(329)内部设有挤压装置并且所述壳体(329)与所述制动主缸(6)固定联接，所述挤压装置包括顶杆(302)、反应盘(328)、小推杆(304)和安装于滚珠丝杠(309)中的托盘(303)，所述顶杆(302)、反应盘(328)和所述小推杆(304)均设置在所述托盘(303)内，所述小推杆(304)通过第一螺母(305)与所述踏板推杆(313)联接；所述托盘(303)与所述壳体(329)之间设有第一弹簧(301)；

电机(327)，其与设置在所述壳体(329)内的小齿轮(326)固定联接，所述小齿轮(326)通过双联齿轮(325)与大齿轮(307)形成二级传动，所述大齿轮(307)通过键(308)与丝母(320)联接，所述丝母(320)安装于所述滚珠丝杠(309)上；

所述主缸位移传感器(4)用于检测与所述大齿轮(307)啮合的第二传感器齿轮(306)。

8.根据权利要求7所述的带驻车功能的压力可调节控制的分布式制动系统，其特征在于：所述滚珠丝杠(309)沿轴向开设有通孔，所述托盘(303)具有活动穿入所述滚珠丝杠(309)的通孔中的滑套部(332)，所述滑套部(332)中开设有穿孔，所述小推杆(304)一端活动配合穿过所述穿孔与所述踏板推杆(313)联接，另一端与所述反应盘(328)联接。

9.根据权利要求8所述的带驻车功能的压力可调节控制的分布式制动系统，其特征在于：所述托盘(303)在远离所述滑套部(332)的另一端开设有直径大于所述穿孔的圆孔，所述反应盘(328)活动设置在所述圆孔中；所述小推杆(304)的直径小于所述踏板推杆(313)且所述踏板推杆(313)与所述滑套部(332)之间设有间隔。

Images