CN2827802Y - 车辆制动设备 - Google Patents

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CN2827802Y
CN2827802Y CNU2003201039928U CN200320103992U CN2827802Y CN 2827802 Y CN2827802 Y CN 2827802Y CN U2003201039928 U CNU2003201039928 U CN U2003201039928U CN 200320103992 U CN200320103992 U CN 200320103992U CN 2827802 Y CN2827802 Y CN 2827802Y
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Abstract

本实用新型公开了一种车辆制动设备,用于解决现有技术中再生获得的电力不能被用于制动,及需要更大容量的电池的问题。其基本上包括一液压制动设备、一电制动设备、以及一再生制动设备,液压制动设备,该液压制动设备向至少一个受一第一制动系统作用的第一车轮施加液压制动力。电制动设备向至少一个受一第二制动系统作用的第二车轮施加电制动力,其中的第二制动系统不同于第一制动系统。再生制动设备向受第一、第二制动系统之一作用的、对应的第一或第二车轮施加再生制动力。该车辆制动设备用于使为电制动设备所设置的电池变得更为紧凑,同时还可用再生获得的电能来执行制动。

Description

车辆制动设备
技术领域
本实用新型涉及一种车辆制动设备,其可向车辆的车轮施加制动力。
背景技术
在特开平5-161211号日本专利公报中公开了常规车用制动设备的一种实例,该设备为一电动车辆采用了两种不同类型的制动装置。具体来讲,该专利公报公开了这样的内容:采用一液压制动设备,其具有四个液压制动装置,用于向车辆的各个车轮施加制动力,且还采用了一电驱动马达,其作为再生制动设备,用于向车辆的后轮施加一制动力。在这种常规的车辆制动设备中,一控制器根据车辆的工作状况选择性地对液压制动装置、以及电动马达的再生制动进行操作。因而,液压制动设备选择性地作用在所有的四个车轮上,而再生制动却仅作用于后轮。
在第2002-067909号日本专利公报中公开了常规车辆制动设备的另一种实例,该制动设备采用了两种不同类型、但并行工作的制动装置。具体来讲,该专利公报公开了这样的技术方案:采用一液压制动装置,用于向车辆的一对前轮施加制动力,并采用一电制动装置,用于向车辆的一对后轮施加制动力。在这种常规的车辆制动设备中,采用了与电制动装置并行工作的液压制动装置,液压制动装置用于对前轮施加作用,其受一第一系统的作用,电制动装置则是为后轮设置的,其受到一第二系统的作用,该第二系统与第一系统是不同的。
考虑到上述的情况,本领域技术人员从本文所公开的内容可很显然地意识到:现有技术中存在着改进车辆制动设备的需求。本实用新型针对于本技术领域内的这一需求、以及本领域技术人员从本文可显然看出的其它方面的要求。
已经发现,在液压制动与再生制动平行工作的普通车辆制动设备中,再生获得的电功率不能用于执行制动。具体来讲,液压制动装置可作用在非驱动轮一侧和驱动轮一侧,而再生制动设备则只作用于驱动轮一侧。因而,再生获得的电力可被用来进行驱动,而不能用于制动。在另一方面,在采用了一对液压制动装置、以及一对并行的电制动装置的常规车辆制动设备中,液压制动装置用于对前轮施加作用,其受一第一系统的作用,电制动装置是为后轮而设置的,其受一第二系统的作用,第二系统与第一系统是不同的。因而,这种结构需要另外设置专用电池、或使用比现有电池更大的电池,以便于提供电制动所消耗的电能。另外,在对电池进行充电和放电的过程中,也会出现能量损失。这些与能效相关的损耗将浪费电力(能量),这将导致需要更大容量的电池,以便于能抵消这些能量损失。
实用新型内容
因此,为了能有利地解决上述的问题、且从采取措施来促进环保和提高燃料经济性的角度考虑,本实用新型的一个目的是设计一种车辆制动设备,其可减小执行电制动所需的电池的尺寸,且可使用再生获得的电力进行制动。
考虑到上述的目的,本实用新型的车辆制动设备被设置成这样:其基本上是由一液压制动设备、一电制动设备、以及一再生制动设备组成的。液压制动设备包括一第一液压制动装置,该装置与至少一个受一第一制动系统作用的第一车轮相连,向该第一车轮施加液压制动力。电制动设备包括一第一电制动装置,该第一电制动装置与至少一个受一第二制动系统作用的第二车轮相连,向该第二车轮施加电制动力,其中的第二制动系统不同于第一制动系统。再生制动设备包括一第一再生制动装置,其与受第一、第二制动系统之一作用的、对应的第一或第二车轮相连,向所述第一或第二车轮施加再生制动力。
本实用新型的车辆制动设备,其包括:与至少一个受一第一制动系统作用的第一车轮相连并向其施加液压制动力的液压制动装置;与至少一个受一第二制动系统作用的第二车轮相连并向其施加电制动力的电制动装置,其中的第二制动系统不同于第一制动系统;以及与受第一、第二制动系统之一作用的第一或第二车轮相连并向其施加再生制动力的再生制动装置。
本领域工程人员从下文结合附图所作的详细描述,可很清楚地理解本实用新型这些内容以及其它的目的、特征、方面以及优点,附图表示了本实用新型的一种优选实施方式。
附图说明
下面将参照附图进行描述,附图构成了原始公开范围的一部分,在附图中:
图1是一个示意性的原理框图,表示了装备有根据本实用新型第一实施方式的机动车制动设备的车辆;
图2是一个局部放大的示意图,表示了本实用新型第一实施方式中的、设置有电制动器的闭锁机构;
图3中示意性的原理框图表示了装备有根据本实用新型第二实施方式的机动车制动设备的车辆;
图4是一个局部放大的示意图,表示了本实用新型第二实施方式中的、设置有电制动器的闭锁机构;
图5中示意性的原理框图表示了装备有根据本实用新型第三实施方式的机动车制动设备的车辆;
图6中示意性的原理框图表示了装备有根据本实用新型第四实施方式的机动车制动设备的车辆;
图7是一个解释性的视图,表示了根据本实用新型的一种安装结构的实施例,该安装结构用于将机动车制动设备的再生制动器安装到驱动轮上;
图8是一个解释性的视图,表示了根据本实用新型的安装结构的另一实施例,该安装结构用于将机动车制动设备的再生制动器安装到驱动轮上;
图9中示意性的原理框图表示了装备有根据本实用新型第五实施方式的机动车制动设备的车辆;以及
图10中示意性的原理框图表示了装备有根据本实用新型第六实施方式的机动车制动设备的车辆。
具体实施方式
下文将参照附图对本实用新型一些选定的实施方式进行介绍。本领域技术人员从本文所公开内容可很显然地意识到:下文对本实用新型实施方式的描述仅是为了进行示例说明,而并非用于对本实用新型进行限定,本实用新型的范围应当由附带的权利要求及其等效表达形式进行限定。
首先参见图1,图中示意性地表示了根据本实用新型第一实施方式的机动车制动设备1。图1是一个系统框图,表示了一机动车2,其带有根据本实用新型第一实施例的机动车制动设备1。
优选地是,该实施例的机动车制动设备1被安装在一种车辆2(发动机前置、前轮驱动车辆)中,该车辆为前轮驱动车辆,在该车辆中,两个前轮FRW和FLW仅由一台汽油发动机ENG驱动。机动车制动设备通过利用多种制动系统向多个车轮FRW、FLW、RRW和RLW(在此处为四个车轮)施加制动力,可使机动车2停车、或使其速度减慢。机动车制动设备1包括一对液压制动器3、一对电制动器4、一再生制动器5以及一液压促动器6,其中的液压促动器向液压制动器3提供液压压力。
在该实施方式中,液压制动器3形成了一液压制动设备中的一部分,该液压制动设备构成了第一制动系统S1。电制动器4形成了一电制动设备中的一部分,电制动设备成为第二制动系统S2的一部分。再生制动器5形成了一再生制动设备的一个部分,而再生制动设备则构是第二制动系统S2的一部分。因而,电制动器4和再生制动器5是同一制动系统S2的组成部分。制动系统S1和S2是独立的系统,它们可相互独立地工作。但是,制动系统S1和S2的工作方式是这样的:使二者S1和S2各自制动力的总和与驾驶员所需要的制动力(总制动力)相等。本文中所谓的“制动系统”是指向同一车轮施加制动力的一个或多个制动装置或制动设备。
液压制动器3被可动作地连接到前轮FRW和FLW上,用于对两前轮FRW和FLW实施制动。因而,前轮FRW和FLW受上述多个制动系统之中第一制动系统S1的作用,并利用液压压力而获得制动力。
电制动器4被可动作地连接到后轮RRW和RLW上,用于对两后轮RRW、RLW实施制动。因而,后轮RRW和RLW受电制动器4的作用,而电制动器4则是上述多个制动系统中第二制动系统S2的组成部分。第二制动系统S2与第一制动系统S1是不同的,其通过电促动器而获得制动力。
再生制动器5被可动作地连接到后轮RRW和RLW上,用于对两后轮RRW、RLW实施制动,其利用动力再生而获得制动力。因而,后轮RRW和RLW受到再生制动器5的作用,再生制动器5是上述多个制动系统中第二制动系统S2的组成部分。
在本技术领域中,液压制动器3是公知的常规构件。由于液压制动器在本领域中是公知的,所以在本文中将不对液压制动器3作详细的讨论和表示。类似地,电制动器4在本技术领域也属于常见构件。由于电制动器4在本技术领域是公知的,下文也不对其作详细的讨论和描述。优选地是,液压制动器3和电制动器4如下文将要讨论的盘制动器。
此外,再生制动器5在本领域中也较为常见。由于再生制动器5在本领域中是公知的,下文将不对之作详细的描述和讨论。优选地是再生制动器5使用了一台电动机,其构造和设置位置被设计成:通过向后轮RRW和RLW施加载荷而起到一发电机的作用。优选地是,再生制动器5具有换流器,当执行制动时,该换流器可将施加在后轮RRW和RLW上的载荷转换为电流。作为备选方案,在该实施方式中,在车辆处于四轮驱动模式时,如果再生制动器5被选择为以电动机的形式进行工作,则其可向后轮RRW和RLW提供旋转驱动力。但是,在通常情况下,后轮RRW、RLW是非驱动轮,再生制动器5仅是用于向后轮RLW和RRW施加载荷。
另外,如图2所示,本实施方式中的机动车制动设备1包括:一制动控制器BCL、多个(三个)电机控制器MC1、MC2和MC3;以及一驻车制动控制器PKBC(下文将对这些器件进行讨论)。制动控制器BCL作为机动车制动设备1的控制单元。优选地是:制动控制器BCL包括一带有控制程序的微计算机,其可如下文讨论的那样对制动操作实施控制。制动控制器BCL还可包括其它的常见构件—例如输入接口电路、输出接口电路、以及ROM(只读存储器)器件和RAM(随机访问存储器)器件等的储存器件。本领域技术人员从本文披露的内容可很显然地领会到:制动控制器BCL的确切构造和算法可以是硬件与软件的任意组合,只要这样的组合能完成本实用新型的功能即可。换言之,在说明书和权利要求书中所采用的“装置+功能”的款项应当包括任意的硬件和/或算法或软件,只要这些软/硬件可被用来执行“装置+功能”款项中的功能限定即可。
制动控制器BCL在各个输入信息的基础上执行一控制程序,并确定出:再生制动装置应当产生的再生制动力(力矩)目标值、应当由液压制动装置产生的液压制动力(力矩)目标值、以及应当由电制动装置产生的电制动力(力矩)目标值。这些目标制动力是根据整个车辆所需的制动力来确定出的,车辆所需的总制动力是基于制动踏板BP的踩踏量而确定出的。这样,这些目标制动力的总和就能与整个车辆所需的制动力相等。因而,通过制动控制器BCL对由制动器3、4、5输出的所需制动力进行控制,就可以获得整车所需的制动力。
在本实用新型的第一实施方式中,液压制动器3被可动作地连接到左右两个前轮FRW和FLW上,这两个车轮为驱动轮。液压制动器3通过使夹钳(图中未示出)动作,而将刹车垫片(图中未示出)紧压到盘形转子DR上,由此对左右两个前轮FRW和FLW施加制动力,其中,夹钳是响应于液压促动器6的液压压力而动作的。另外,设置在右前轮FRW和左前轮FLW上的液压制动器3分别通过一对液压回路OC1和OC2与液压促动器6相连接。此外,液压压力是从一主缸7泵送给此处的液压促动器6的,其中的主缸7与一制动踏板BP联接。所产生的液压压力取决于制动踏板BP的踩踏量,且通过一控制线路CC1向制动控制器BCL发送一个代表所产生液压压力的信号。另外,制动踏板BP上设置有一个行程传感器SS,其构造和设置位置被设计成可测量制动踏板BP的动作量。被行程传感器SS检测到的制动踏板BP的踩踏量被从控制线路CC2发送给制动控制器BCL。
再生制动器5被可动作地设置到一非驱动轴9上,非驱动轴9与右后轮RRW和左后轮RLW相联接。再生制动器5通过一差速齿轮10与非驱动轴9相联接,差速齿轮10构成了一齿轮系,该齿轮系中包括一减速齿轮。再生制动器5是由上述的电机控制器MC1进行控制的。另外,一控制线路CC3将电机控制器MC1与制动控制器BCL连接起来。由此,从制动控制器BCL传来的、与制动踏板BP踩踏量相对应的信号经控制线路CC3发送给用于控制再生制动器5的电机控制器MC1。
每个电制动器4都包括一夹钳4a、一对刹车垫片4b、以及一根电驱动的螺杆轴4c(在图2中只表示出了其中的一个电制动器4)。因而,电制动器4的电机由电机控制器MC2和MC3控制着而对夹钳4a施加作用,并电动地驱动着螺杆轴4c。螺杆轴4c将刹车垫片压紧到盘形转子DR上,从而响应于夹钳4a的动作、以及螺杆轴4c的电动操作而获得所需的制动力。另外,图2所示电制动器4的结构被设置在左右两后轮RRW和RLW中,两后轮为随动轮或非驱动轮。此外,如图1所示,设置了两控制线路CC4和CC5,它们将后轮RRW、RLW的电机控制器MC2和MC3与制动控制器BCL相连接。因此,从制动控制器BCL传出的、对应于制动踏板BP踩踏量的信号可经控制线路CC4、CC5发送给分属于右后轮RRW和左后轮RLW的电机控制器MC2和MC3。
此外,各个电制动器4还被设计为带有一套闭锁机构8,其可作为驻车制动装置。优选地是,闭锁机构8可将螺杆轴4c锁止,从而可保持刹车垫片对盘形转子DR的夹压率。驻车制动控制器PKBC以电控的方式对闭锁机构8的工作进行控制。
如果驻车制动控制器PKBC检测到执行了驻车制动(例如由驾驶员执行的驻车制动、或者除驾驶员执行操作(图2中的A)之外的车辆状况(图2中的B)—例如电制动器4出现故障(图2中的C)等),则驻车制动控制器PKBC就根据检测到的信号而向闭锁机构8发出一控制信号。
此外,为再生制动器5设置的电机控制器MC1、以及左右后轮RRW和RLW电制动器4的电机控制器MC2和MC3通过多条电路EC1、EC2、EC3、EC4和EC5而实行互联。电路EC1、EC2、EC3、EC4以及EC5将电机控制器MC1、MC2和MC3连接到一台交流发电机ALT和一电池BT上。如图1中的箭头A1所示,这些电路中的电路EC3、EC4和EC5组成了一条用于输送再生电力的通路(即电路EC3→EC4→EC5),以便于将再生制动器5产生的电力直接输送给电制动器4。
如果上文讨论的第一实施方式的机动车制动设备1中的制动踏板BP被踩下,则与制动踏板BP相联接的主缸7就向制动促动器6输送一液压压力。然后,产生出与制动踏板BP的踩踏量相对应的液压压力。另外,行程传感器SS检测到驾驶员通过踩压制动踏板BP而使其具有的动作量(踩踏量)。行程传感器SS输出一个信号,其代表所检测到的踩踏量,该信号经控制线路CC2从行程传感器SS传送到制动控制器BCL。
在上述的各个操作中,由液压促动器6产生的液压压力经液压回路OC1和OC2传递给设置在右前轮FRW和左前轮FLW中的各个液压制动器3。刹车垫片(图中未示出)被液压促动器6的液压压力紧压到盘形转子DR上,从而向右前轮FRW和左前轮FLW(驱动轮)施加了制动力。
此外,在上述的各个操作中,有关制动踏板BP踩踏量检测值的信号除了被发送给制动控制器BCL之外,还经控制线路CC3、CC4和CC5传送给用于控制再生制动器5的电机控制器MC1、以及用于控制电制动器4的电机控制器MC2和MC3。另外,再生制动器5的工作受接收到该信号的电机控制器MC1的控制,且在执行制动时,该制动器5的工作将对右后轮RRW和左后轮RLW(非驱动轮)施加制动力,并产生再生电力。如图1中的箭头A所示,由再生制动器5利用再生效果产生的电力经电路EC3、EC4和EC5输送给电机控制器MC2和MC3。由此,电机控制器MC2和MC3通过根据其从制动控制器BCL接收到的信号对电力进行控制,就可操作电制动器4,从而向右后轮RRW和左后轮RLW(非驱动轮)施加制动力。另外,如果通过操作加速踏板(图中未示出),而释放作用在加速踏板上的压力,则自然会施加由发动机阻力而产生的制动力。
换言之,按照该实施方式的机动车制动设备1,在执行制动时,电制动器4由于产生动作而消耗电力。与此同时,再生制动器5在执行制动时会由于工作而产生电力。因此,再生制动器5所产生的电力被从电路EC3、EC4、EC5(即用于输送再生电力的通路)输送给电制动器4。如果再生制动器5所产生的电力超过了电制动器4所需的电量,则再生制动器5就向电池BT充电。
因而,再生制动器5所产生的电力可被用于执行制动,并能避免与电池BT的充/放电效率相关的能量损失。由此,可有效地利用再生获得的电力,且可将电制动器4中的电池BT设计得较为紧凑。另外,由于电制动器4和再生制动器5的结构和位置被设计成用于对受同一套第二制动系统S2作用的左、右后轮RRW和RLW(非驱动轮)实施制动,所以可简化电制动器4与再生制动器5之间的管线布置,同时还可降低电能损耗。
另外,当电制动器4工作时,如果电制动器4的电能消耗小于再生制动器5获得的再生电力,则多余的电力就被储存起来、或被其它的用电负载消耗掉。在另一方面,如果电制动器4所消耗的电功率大于再生制动器5所产生的再生电力,则再生电力的空缺部分就由电池BT或交流发电机ALT提供。另外,在电制动器4并未工作的状况中,如果再生制动器5进行工作,则其所产生的再生电力就被存储到电池BT等部件中、或者被其它用电负载消耗掉。
因而,由于在电制动器4与再生制动器5之间建立其一个电能供—求关系,所以可降低充电—放电时的能量损失,且能有效地利用再生出的电力。
另外,上述该实施方式的机动车制动设备1被设置有一条用于输送再生电力的通路(电路EC3→EC4→EC5),以便于可将再生制动器5产生的电力直接输送给电制动器4。这样,当在执行制动时,再生制动器5输出的电力就能被输送给(仿佛如此)电制动器4。因而,例如通过用线束将电制动器4与再生制动器5直接连接起来,就可将再生出的电力直接输送给电制动器4,而并非首先是将再生出的电能储存到电池BT中,然后再使用,其中的线束构成了用于输送再生电力的通路。因此,可降低由于电池BT而产生的损耗,使电池可被制得更为紧凑,因而还可能实现无电池设计。
另外,在本实施方式的机动车制动设备1中,电制动器4上设置有闭锁机构8,其可保持制动力。因此,可利用制动控制器BCL对闭锁机构8与电制动器4的工作一道执行电控制,因而可实现各种类型的驻车制动控制,例如,当车辆在从坡道停车的情况下起步时,该制动设备可提供助力作用。另外,该电控制可根据车辆的行驶状态而对闭锁机构8的工作进行控制。例如,如果驾驶员忘记了释放驻车制动,则驻车制动控制器PKBC则就对车辆状态(例如:档位、加速踏板踩踏量)进行检测,并执行控制,使闭锁机构8对螺杆轴4c的锁止被自动释放,从而可控制闭锁机构8的发热。
另外,驻车制动控制器PKBC与电制动器4的电机控制器MC2以及电制动器4的电机控制器MC3可被制成一个整体控制单元,从而可节省空间、并降低成本。
此外,在本实施方式的机动车制动设备1中,为左右后轮RRW、RLW(非驱动轮)而设置的再生制动器5与一非驱动轴9相联接。因而,不再需要为再生制动器5的安装设置新的设备—例如无需设置一个离合器、用于使再生制动器5与发动机ENG相互连接或脱离开。另外,在该实施方式中,再生制动器5与非驱动轴9之间是通过差速齿轮10而连接起来的。因而,可将再生制动器5转速特性与机动车2轮胎半径之间形成的关系调整到合适的特性关系。
另外,在本实施方式的机动车制动设备1中,液压制动器3用于对左右两个前轮FRW、FLW执行制动,因而,在电制动器4与液压制动器3中,液压制动器3的输出无需增大制动器尺寸就能获得提高,所以可以使整个系统制得更为紧凑。
另外,即使电控系统出现了故障,液压制动器3也不会受到影响。由于在制动时作用在前轮上的载荷较大,所以通过将液压制动器3设置在前轮FRW和FLW上、而并非设置在后轮RRW和RLW上,就可以获得较大的制动力。这样的设计对安全角度的考虑而言是有利的。
第二实施方式
下面参见图3和图4对根据本实用新型第二实施方式的车辆制动设备21进行解释。考虑到第一、第二实施方式之间的相似性,第二实施方式中与第一实施方式完全相同的部件将用与第一实施方式中部件相同的附图标号指代。因而,为了简明起见,将略去对第二实施方式中那些与第一实施方式中部件完全相同部件的描述。
图3是一个系统框图,表示了一种根据本实用新型车辆制动设备第二实施方式而设计的机动车制动设备21。第一实施方式中的机动车制动设备1被设计成:为左/右后轮RRW和RLW共同地设置单个再生制动器5,该再生制动器5与差速齿轮10相联接。但是,第二实施方式中的机动车制动设备21则是通过独立地设置两个再生制动器5而构成的,其中一个再生制动器5被设置到右后轮RRW,而另一再生制动器5则位于左后轮RLW上。
换言之,第二实施方式采用了两个再生制动器5,且它们由同一轮轴(非驱动轴9,图中未示出)支撑着,分别用于向右后轮RRW和左后轮RLW(均为非驱动轮)施加再生制动力。如图4所示,盘形转子DR和再生制动器5被直接联接到右后轮RRW和左后轮RLW上。另外,为右后轮RRW和左后轮RLW设置了两个电制动器4,这些制动器受上述第二系统S2作用。它们的构造与上述第一实施方式中的结构相同。另外,第二实施方式中的机动车制动设备21上设置有两个电机控制器MC5和MC6,以取代第一实施方式中的三个电机控制器MC1、MC2、MC3。与第一实施方式类似,第二实施方式中的机动车制动设备21上设置有用作控制设备的制动控制器BCL、以及驻车制动控制器PKBC。
在第二实施方式中,利用上述的电机控制器MC5、MC6对为左右后轮RRW和RLW而设置的电制动器4和再生制动器5执行控制。控制线路CC6与CC7将这些电机控制器MC5与MC6与制动控制器BCL连接起来。由此,从制动控制器BCL发出的、对应于制动踏板BP踩踏量的信号被经过控制线路CC6、CC7而被发送给电机控制器MC2和MC3,两电机控制器分别用于对左右后轮RRW和RLW的电制动器4和再生制动器5进行控制。
此外,如图4所示,第二实施方式中的电制动器4都设置有一个作为驻车制动装置的闭锁机构8,其与先前第一实施方式中所用的电制动器4是相同的。在此处,闭锁机构8将螺杆轴4c锁止,用于通过设置在夹钳中的刹车垫片4b来保持盘形转子DR的受压状态。闭锁机构8被电机控制器MC5和MC6、以及驻车制动控制器PKBC的工作实施电控制,其中的驻车制动控制器被设置到控制设备中(在图4中,A表示驾驶员操作,B表示车辆状况,C表示电制动器故障)。
另外,如图3所示,利用电路EC1、EC6和EC7连接了交流发电机ALT、电池BT以及电机控制器MC5和MC6。如图4中的箭头A2所示,这些电机控制器MC5、MC6构成了一路再生电力输送通路,用于直接输送由再生制动器5在执行制动时所产生的再生电力,将电力从再生制动器5输送给电制动器4。
按照上述第二实施方式的机动车制动设备21,在左后轮RLW和右后轮RRW中分别设置了独立的再生制动器5,从而能单独地控制右后轮RRW和左后轮RLW各自由再生效果而产生的制动力。因而,通过根据两后轮RRW和RLW各自的滑移率独立地控制它们的再生制动力、从而使所产生的再生制动力小于驾驶员的动作量,使再生制动器5可基于车辆的状态对制动力进行控制。因而,除了可获得与上述第一实施方式相同的效果之外,再生制动器5可基于车辆的状态完成各种类型的制动控制,例如,如果在执行制动时产生了大量的滑移,则可实现制动防抱死系统(ABS)的功能和车辆动态控制(VDC)。
作为基于上述车辆状态而对制动力进行控制的一个实施例,可执行对车辆的行驶姿态控制,例如,如果车辆的行驶姿态已经出现偏移,则通过响应于驾驶员对制动踏板BP的操作而改变再生制动力。因此,作为不同于上述控制方法的一种实施例,可利用这样一种系统来实施与电子制动力分配(EBD)控制、以及所谓的有限滑差(LSD)制动具有相同效果的制动力控制:即使制动力很小的情况下,其中的两轮轴也是被单独控制着的,在其中的LSD方法中,通过向一对驱动轴施加一个制动力差,而利用限制性的制动完成了控制。另外,由于在执行这种制动力控制的同时,可获得再生电力,所以还可提高燃油经济性。
第三实施方式
下面参见图5对根据一第三实施方式的车辆制动设备31进行解释。考虑到第三实施方式与先前其它实施方式之间的相似性,第三实施方式中与先前实施方式完全相同的部件将用与先前实施方式中部件相同的附图标号指代。另外,为了简明起见,将略去对第三实施方式中那些与先前实施方式中部件完全相同部件的描述。
图5是一个系统框图,表示了一种根据本实用新型车辆制动设备第三实施方式而设计的机动车制动设备31。第三实施方式中的机动车制动设备31具有第一实施方式中机动车制动设备1的所有特征,区别仅在于:用一个后再生制动器5a和一个前再生制动器5b来取代单个的再生制动器5。后再生制动器5a基本上与图1中的再生制动器5相对应。后再生制动器5a被可动作地联接到非驱动轴9上,而前再生制动器5b则被可动作地联接到驱动轴11上。后再生制动器5a和前再生制动器5b作为独立的再生制动设备,可利用再生力来施加制动力。前再生制动器5b被用来对受第一制动系统S1作用的左右前轮FRW和FLW实施制动。后再生制动器5a被用于对受第二制动系统S2作用的左/右后轮RRW和RLW实施制动。
上述的前再生制动器5b被可脱开地连接在驱动轴11与发动机ENG之间。优选地是,后再生制动器5b通过一差速齿轮12与驱动轴11相联接,其设置有一个离合器2,该离合器可将再生制动器5b的电机轴与驱动轴11联接到一起、或使二者脱开。另外,一控制线路CC8将后车轮RRW、RLW的电机控制器MC7与制动控制器BCL连接起来。由此,从制动控制器BCL发出的、与制动踏板BP的踩踏量相对应的的信号经控制电路CC8输送给再生制动器5b的电机控制器MC7,其中的前再生制动器5b用于对两前轮FRW和FLW执行制动。另外,电机控制器MC7借助于一电路EC8而与电路EC2相连接。
除了能获得与上述第一实施方式的构造相同的效果之外,如图5中的箭头A1和A3所示,当利用后、前两个再生制动器5a和5b的工作来实施制动时,上文讨论的第三实施方式中的机动车制动设备31可将电力输送给电制动器4,该制动器4用于对右后轮RRW和左后轮RLW施加制动力,其中的电力来自于后再生制动器5a(与非驱动轴9相联接)所产生的再生电力、以及由前再生制动器5b(与驱动轴11相联接)所产生的再生电能。因此,相比于第一实施方式,可提高后、前两个再生制动器5a、5b产生的电能量。
另外,在该实施方式中,当需要在前轮FRW和FLW(驱动轮)上施加制动力时,前再生制动器5b则就通过差速齿轮12与驱动轴11连接起来,而不是与发动机ENG直接相联接,其中的差速齿轮12起到一减速齿轮的作用。因而,则就可防止这样的情况出现:如果制动器是与发动机ENG直接相联的,则电力再生能力在怠速范围内会出现不良损失,从而,对于本实用新型,即使在很低的速度上,也可利用前再生制动器5b产生出电力。另外,如上述讨论的那样,前再生制动器5b与发动机ENG的连接是可脱开的,且优选地是在驱动轴11一侧进行联接。再生制动器5b与发动机ENG的连接也可以是直接联接,例如,其通过差速齿轮12联接到驱动轴11的端部上。
顺便提及,如果再生制动器15被直接连接到发动机ENG上,则在车行速度很低时,为了防止发动机熄火,就不能执行再生制动。另外,考虑到再生制动器的电机特性,在低转速时所能产生的力矩(制动力)要大于在高转速时的力矩。另外,这也就意味着:速度越低,由再生制动所能产生的减速度范围越大(制动力范围越大)。另外,公知的是:如果车辆在城区行驶,则以较低速度行驶的几率是很高的。因而,当在城区行驶时,如果再生制动器是与发动机ENG直接相联的,则由于再生制动器无法利用再生制动回收大部分能量,所以效率会出现不良恶化。
与此相反,如上文讨论的那样,按照本实用新型第三实施方式的结构设计,前再生制动器5b是通过差速齿轮12与驱动轴11相连接的,而并非与发动机ENG直接相联。因而,直到机动车就要停止之前,再生制动器5一直可利用再生制动效应产生制动力,且可高效地回收大量的再生电力。另外,差速齿轮12具有一离合器,其可使驱动轴11与再生制动器5b的电机轴连接上、或相互脱开。因而,可将再生制动器5b转速特性与车辆轮胎半径之间的关系调整为合适的特性。由此,可根据机动车2的行驶状况(最大速度、速度分布等)来调整电机力的再生特性和再生电力。
另外,由于前再生制动器5b与驱动轴11被联接到一起,因而,即使在非常低的速度下,直到机动车2即将停止时为止,也可利用再生制动器5在反方向上产生一个力矩(制动力)而形成制动力。由此,由于在该实施方式中,液压制动器3和前再生制动器5b都作用在驱动轴11的车轮上,所以可降低液压制动器3和电制动器4的负载。因而,可使整套设备的结构更紧凑、重量更轻。
另外,在该实施方式中,再生制动器5和驱动轴11通过与差速齿轮12相接合而被联接到一起,因而不需要牺牲加速性能或增大燃油消耗率。
换言之,没有必要将前再生制动器5b与驱动轴11始终联接一起,且在较低的速度上—甚至在联接着发动机ENG和前再生制动器5b的情况下(与发动机ENG减速时的停油控制相兼容),也足以获得再生电力。因而,并不会增大发动机的燃油消耗。上述效果的原因还在于:如果前再生制动器5b被直接联接到驱动轴11上,则即使在加速过程中,由于惯性质量的影响,车辆的加速性能和燃油消耗率也将恶化。因而,在较低速度时,前再生制动器5b和驱动轴11应当处于联接状态。
此外,除了在本实施方式中提供的方法、以及在再生制动器5b和驱动轴11之间设置一离合器来对二者进行连接和断开之外,本实施方式的目的也可用其它的措施来达到,例如,甚至可利用一转换机构来连接或断开发动机ENG与驱动轴11之间的联接,其中的转换机构例如是一个离合器。此外,本实施方式的目的甚至可借助于这样的机构得以实现:其通过利用一楔面效应使齿轮相啮合而将轮轴设定为接合状态,这样的机构只有在执行制动时才接合驱动轴11,而不受车速的影响。
第四实施方式
下面将参照图6对根据第四实施方式的车辆制动设备41进行介绍。考虑到第四实施方式与先前其它实施方式之间的相似性,第四实施方式中与先前实施方式完全相同的部件将用与先前实施方式中部件相同的附图标号指代。另外,为了简明起见,将略去对第四实施方式中那些与先前实施方式中部件完全相同部件的描述。
图6是一个系统框图,表示了根据本实用新型车辆制动设备第四实施方式的机动车制动设备41。该实施方式中的机动车制动设备41与先前在图3中表示的、第二实施方式的机动车制动设备21类似,区别在于用一对后再生制动器5a和一对前再生制动器5b来取代原先的再生制动器5。在图6所示的实施方式中,再生制动器5a被可动作地联接到非驱动轴9上,再生制动器5b被可动作地连接到驱动轴11上。
再生制动器5b作为一再生制动设备,可通过能量再生而获得制动力。再生制动器5b被用于对受第一制动系统S1作用的左右前轮FRW、FLW施加制动。再生制动器5b的构造和设置位置被设计成:两再生制动器5b的工作是独立的,以便于能独立地向对应的右前轮FRW和左前轮FLW施加制动力。
在该实施方式中,电机控制器MC7、MC8对分别用于对左、右前轮FLW、FRW实施制动的两个再生制动器5b进行控制。另外,控制线路CC9、CC10将这些电机控制器MC7与MC8与制动控制器BCL连接起来。由此,从制动控制器BCL发出的、对应于制动踏板BP踩踏量的信号经控制线路CC9和CC10传递到电机控制器MC7和MC8,这两个电机控制器分别用于对右前轮FRW和左前轮FLW的制动器5b执行控制。另外,电机控制器MC7和MC8通过电路EC9与电路EC6相连接。
此外,在本实施方式中,电路EC1、EC6、EC7、EC9将如下的各个部件连接起来:交流发电机ALT、电池BT、为右前轮FRW和左前轮FLW的再生制动器5b所设置的电机控制器MC7和MC8、以及为设置在右后轮RRW和左后轮RLW中的电制动器4和再生制动器5a而设的电机控制器MC5和MC6。如图6中的箭头A5所示,在这些电路中,电路EC9、EC6、EC7构成了一条用于输送再生电力的通路(即电路EC9→EC6→EC7),用于将再生制动器5b产生的电力直接从再生制动器5b输送给电制动器4。
下面参见图7,该示意图表示了安装结构的一种实施例,该安装结构用于将第四实施方式中机动车制动设备41所设置的再生制动器5b安装到左、右前轮FLW和FRW(驱动轮)中对应的车轮上。该安装结构被设计成这样:使再生制动器5b被直接联接到驱动轴11上,驱动轴11与前轮FRW和FLW(驱动轮)相联接。换言之,盘形转子DR优选地被连接到驱动轴11上。每一轴箱13都被驱动轴11通过轴承14可转动地支撑着。再生制动器5b的电动机M被驱动轴11支撑着,其可随着前轮FRW和FLW的转动而再生出电力。
按照第四实施方式的机动车制动设备41,两再生制动器5b被独立地设置在右前轮FRW和左前轮FLW(驱动轮)中。因而,除了能获得上述第二实施方式的效果之外,无需由驾驶员执行制动操作,也能产生再生制动力。例如,如果发生了驱动滑转,则常规的牵引力控制系统(TCS)将开始工作,在此过程中,对各个再生制动器5b独立地进行操作就可控制滑差率。另外,一般的情况为:如果车辆的行驶姿态发生了偏移,可通过响应于驾驶员对制动踏板BP的操作改变再生制动力来实现通常的车辆姿态控制。作为除上述控制方法之外的其它控制方法的实施例,可利用这样的系统来实现制动力控制:如同执行电子制动力分配(EBD)控制和所谓的有限滑差率(LSD)制动一样,其中的一对轮轴被独立地控制着—即使制动力很小,在有限滑差率制动中,通过向一对驱动轴施加有差异的制动力而限制制动,从而执行控制。另外,由于在执行该制动力控制的同时,可获得再生电力,所以还可提高燃油经济性。
另外,如果再生制动器5b被直接联接到发动机ENG上,则在怠速转速范围内,将不再能产生出电力,而本实用新型中再生制动器5则被联接到驱动轴11上,因而即使在低速范围(怠速范围)内,也能获得再生电力。
另外,如图8所示,在该实施方式中,各个再生制动器5这样的安装结构也是可以接受的:利用行星齿轮传动箱15将驱动轴11与再生制动器5b的电机M联接起来,其中的行星齿轮传动箱15可起到一变速器的作用。按照这样的安装结构,在经过位于驱动轴11与再生制动器5b的再生电机M之间的行星齿轮箱15之后,再生制动器5转速特性与机动车2轮胎半径之间形成的关系可被调整为合适的特性关系。
第五实施方式
下面将参照图9对根据第五实施方式的车辆制动设备51进行介绍。考虑到第五实施方式与先前其它实施方式之间的相似性,第五实施方式中与先前实施方式完全相同的部件将用与先前实施方式中部件相同的附图标号指代。另外,为了简明起见,将略去对第五实施方式中那些与先前实施方式中部件完全相同部件的描述。
图9是一个系统框图,表示了根据本实用新型车辆制动设备第五实施方式的机动车制动设备51。第五实施方式的机动车制动设备51具有为对左右前轮FLW和FRW执行制动而设置的电制动器4,两前轮受第一制动系统S1的作用。电制动器4起到电制动设备的作用,其利用电动促动器而获得制动力。液压制动器3的结构和位置被设计成用于对受第二制动系统S2作用的左/右后轮RLW和RRW执行制动。液压制动器3作为液压制动设备,利用液压压力而获得制动力。再生制动器5被设计成对后轮RRW、RLW提供制动,其作为再生制动设备,通过再生出能量来施加制动力。
与上述的第一实施方式类似,第五实施方式的液压制动器3被可动作地联接到左右后轮RLW和RRW(非驱动轮)上,以便于通过响应于夹钳(图中未示出)的动作而将刹车垫片(图中未示出)紧压到盘形转子DR上,而对车轮施加制动力,其中,夹钳的动作是由液压促动器6的液压压力产生的。另外,液压回路OC3、OC4分别将设置在左右后轮RLW和RRW中的液压制动器3与液压促动器6连接起来。
此外,电机控制器MC9和MC10对该实施方式中的电制动器4进行控制。另外,控制电路CC11和CC12将这些电机控制器MC9与MC10与制动控制器BCL连接起来。因此,由制动控制器BCL发出的、与制动踏板BP的踩踏量相对应的信号经控制电路CC11和CC12发送给分别用于控制左右前轮FLW和FRW的电制动器4的电机控制器MC9和MC10。
另外,电路EC1、EC10、EC11将如下的各个部件连接起来:交流发电机ALT、电池BT、再生制动器5的电机控制器MC1、以及用于对设置在右前轮FRW和左前轮FLW中的电制动器4进行控制的电机控制器MC9和MC10。如图9中的箭头A5所示,在这些电路中,电路EC10和EC11构成了一条用于输送再生电力的通路(电路EC11→EC10),用于将再生制动器5产生的电力直接从再生制动器5输送给电制动器4。
按照上述第五实施方式的机动车制动设备51,与先前第一实施方式中的方式相同,可使为电制动器4所设置的电池BT变得更为紧凑。此外,考虑到交流发电机ALT、电池BT、电制动器4、以及再生制动器5在车辆上的安装位置,并考虑到对用于连接这些构件的线束等进行布线等因素,本实施方式的结构设置可降低电能损耗。因而,可提高布置交流发电机ALT、电池BT等构件的自由度,以及对连接这些构件的导线进行布线时的自由度,因而使布线引起的电能损耗较小。
第六实施方式
下面将参照图10对根据第六实施方式的车辆制动设备61进行介绍。考虑到第六实施方式与先前其它实施方式之间的相似性,第六实施方式中与先前实施方式完全相同的部件将用与先前实施方式中部件相同的附图标号指代。另外,为了简明起见,将略去对第六实施方式中那些与先前实施方式中部件完全相同部件的描述。
图10是一个系统框图,表示了根据本实用新型车辆制动设备第六实施方式的机动车制动设备61。该实施方式中的机动车制动设备61与上述第五实施方式中机动车制动设备51基本上相同。机动车制动设备61包括一对轮内电机型再生制动器5,相对于各个后轮RRW和RLW,两再生制动器5是可以独立进行控制的。再生制动器5与设置在前述第二实施方式机动车制动设备21中左右后轮RLW和RRW内的再生制动器相同。另外,与上述第五实施方式的工作方式相同,机动车制动设备61的制动控制器BCL也起到控制单元的作用。机动车制动设备61的制动控制器BCL包括四个电机控制器MC9、MC10、MC11和MC12,这些控制器受制动控制器BCL的控制。
另外,上述的电机控制器MC11、MC12对设置在左右后轮RLW、RRW中的再生制动器5进行控制。控制电路CC13、CC14将这些电机控制器MC11、MC12与制动控制器BCL连接起来。因而,由制动控制器BCL发出的、与制动踏板BP的踩踏量相对应的信号经控制电路CC13和CC14发送给分别用于控制左右后轮RLW和RRW的再生制动器5的电机控制器MC11和MC12。
另外,电路EC1、EC10、EC12以及EC13将如下的各个部件连接起来:交流发电机ALT;电池BT;以及电机控制器MC1、MC10、MC11和MC12。如图10中的箭头A6所示,在这些电路中,电路EC10、EC12和EC13构成了一条用于输送再生电力的通路(电路EC13→EC12→EC10),用于将再生制动器5产生的电力直接从再生制动器5输送给电制动器4。
按照上述第六实施方式的机动车制动设备61,左右后轮RRW、RLW(非驱动轮)是由电机控制器MC11和MC12根据从制动控制器BCL经控制电路CC13、CC14传递来的信号独立地进行控制的。因而,与第二实施方式的工作方式类似,除了能获得与第五实施方式相同的效果之外,该实施方式中的再生制动器5可基于车辆的状态实现多种类型的制动力控制。
尽管上文的解释是基于所展示的实施例进行的,但本实用新型并不仅限于上述的这些实施方式。例如,上文的实施方式是针对前轮驱动的机动车进行描述。但是,本实用新型的车辆制动设备也适用于后轮驱动的车辆或四轮驱动的车辆,如此等等。另外,车轮的数目也并不一定必须为四个,即使在车辆所具有的车轮多余四个的情况下,本实用新型自然也是适用的。此外,尽管上述实施方式所采用的电制动器4和再生制动器5为盘制动器的形式,但很显然:鼓式制动器也适用于本实用新型的车辆制动设备。
在本文的语境中,下列的方向性词语:“向前、向后、上方、向下、垂直、水平、下方、横向”以及其它类似的方向性术语是指装备有本实用新型制动设备的车辆的方向,因而,应当参照应用了本实用新型的车辆来理解此处用来介绍本实用新型的这些术语。
文中的“设计为”被用来描述某个构件、某一装置的部分或部件,其带有硬件和/或软件,软硬件被设计成和/或编制成可完成所需的功能。
另外,权利要求书中被表达为“装置+功能”的词语应当包括任意的结构,可利用该结构来完成本实用新型这一部件的功能。
本文中所采用的“基本上”、“大致”、“近似于”等这些程度词语意味着对其所修饰的词语的偏差是合情合理,从而不会显著地改变最终的结果。例如,这些词语可被理解为对所修饰词语有±5%的偏差—如果这一偏差量不会影响其所修饰词语的含义。
本申请要求享有第2002-325432号日本专利申请的优先权。该专利申请的全部公开内容都被结合到本文中作为参考资料。
尽管上文中只选出了几种实施方式对本实用新型进行描述,但对于本领域技术人员很显然的是:在不悖离本实用新型保护范围的前提下,可从所公开的内容出发,作出多种形式的改动和变型,其中,本实用新型的范围被限定在附带的权利要求书中。另外,上文对根据本实用新型的实施方式的描述仅是示例性的,并非为了对由权利要求及其等效表达形式限定的本实用新型作出限制。因而,本实用新型的范围并不仅限于所公开的这些实施方式。

Claims (22)

1.一种车辆制动设备,其包括:
一液压制动设备,其包括一第一液压制动装置,该装置向至少一个受一第一制动系统作用的第一车轮施加第一液压制动力;
一电制动设备,其包括一第一电制动装置,该装置向至少一个受一第二制动系统作用的第二车轮施加第一电制动力,其中的第二制动系统不同于第一制动系统;以及
一再生制动设备,其包括一第一再生制动装置,该第一再生制动装置向受第一、第二制动系统之一作用的、对应的第一或第二车轮施加第一再生制动力。
2.根据权利要求1所述的车辆制动设备,其特征在于:第一再生制动装置与受第二制动系统作用的第二车轮相连,并向第二车轮施加第一再生制动力。
3.根据权利要求1所述的车辆制动设备,其特征在于:第一再生制动装置与受第一制动系统作用的第一车轮相连,并向第一车轮施加第一再生制动力。
4.根据权利要求2所述的车辆制动设备,其特征在于:再生制动设备包括一第二再生制动装置,该第二再生制动装置与受第一制动系统作用的第一车轮相连,并向第一车轮施加第二再生制动力。
5.根据权利要求4所述的车辆制动设备,其特征在于:
液压制动设备包括一第一液压制动装置,该装置与受第一制动系统作用的另外一个第一车轮相连,并向该另外一个第二车轮施加第二液压制动力;
电制动设备包括一第二电制动装置,该装置与受第二制动系统作用的另外一个第二车轮相连,并向该另外一个第二车轮施加第二电制动力;以及
再生制动设备包括一第三再生制动装置,该第三再生制动装置向另外的第一车轮施加一个第三再生制动力,并包括一第四再生制动装置,该第四再生制动装置向另外的第二车轮施加一个第四再生制动力。
6.根据权利要求1所述的车辆制动设备,其特征在于还包括:一再生能量输送通路,该再生能量输送通路将再生制动设备与电制动设备连接起来,将再生制动设备产生的能量直接输送给电制动设备。
7.根据权利要求1所述的车辆制动设备,其特征在于:电制动设备包括一驻车制动装置,该驻车制动装置保持一驻车制动力。
8.根据权利要求1所述的车辆制动设备,其特征在于:再生制动设备包括一第二再生制动装置,该第二再生制动装置独立于第一再生制动装置地进行工作,与受第一、第二制动系统之一作用的第一或第二车轮相连并向该车轮施加一第二再生制动力。
9.根据权利要求1所述的车辆制动设备,其特征在于:再生制动设备被可动作地联接到第一或第二车轮上,该车轮被可脱离地连接到发动机一侧的一驱动轴上。
10.根据权利要求1所述的车辆制动设备,其特征在于:再生制动设备被可动作地联接到与一非驱动轴相连的第一或第二车轮上。
11.根据权利要求1所述的车辆制动设备,其特征在于:液压制动设备包括一第二液压制动装置,该第二液压制动装置可动作地联接到另外一个第一车轮上,且第一车轮为前轮。
12.根据权利要求11所述的车辆制动设备,其特征在于:电制动设备包括一第二电制动装置,该第二电制动装置可动作地联接到另外一个第二车轮上,且第二车轮为后轮。
13.根据权利要求12所述的车辆制动设备,其特征在于:第一再生制动装置与两后轮相连,向所述两后轮施加第一再生制动力。
14.根据权利要求13所述的车辆制动设备,其特征在于:再生制动设备包括一第二再生制动装置,所述第二再生制动装置与两前轮相连,向所述两前轮施加一第二再生制动力。
15.根据权利要求12所述的车辆制动设备,其特征在于:再生制动设备包括一第二再生制动装置,所述第二再生制动装置与其中一个后轮相连,向所述其中一个后轮施加一第二再生制动力,第一再生制动装置与另一个后轮相连,向所述另一后轮施加第一再生制动力。
16.根据权利要求12所述的车辆制动设备,其特征在于:再生制动设备包括一第二再生制动装置,所述第二再生制动装置与两后轮相连,向所述两后轮施加第二再生制动力。
17.根据权利要求15所述的车辆制动设备,其特征在于:再生制动设备包括一第三再生制动装置,所述第三再生制动装置与其中一个前轮相连,向所述其中一个前轮施加一个第三再生制动力,并包括一第四再生制动装置,所述第四再生制动装置与另一个前轮相连,向所述另一个前轮施加一个第四再生制动力。
18.根据权利要求1所述的车辆制动设备,其特征在于:液压制动设备包括一第二液压制动装置,该装置可动作地联接到另外一个第一车轮上,且第一车轮为后轮。
19.根据权利要求18所述的车辆制动设备,其特征在于:电制动设备包括一第二电制动装置,该装置可动作地联接到另外一个第二车轮上,且第二车轮为前轮。
20.根据权利要求19所述的车辆制动设备,其特征在于:第一再生制动装置向两后轮施加第一再生制动力。
21.根据权利要求19所述的车辆制动设备,其特征在于:再生制动设备包括一第二再生制动装置,该装置向其中一个后轮施加一第二再生制动力;第一再生制动装置,该装置向另一后轮施加第一再生制动力。
22.一种车辆制动设备,其包括:
向至少一个受一第一制动系统作用的第一车轮施加液压制动力的液压制动装置;
向至少一个受一第二制动系统作用的第二车轮施加电制动力的电制动装置,其中的第二制动系统不同于第一制动系统;以及
向受第一、第二制动系统之一作用的第一或第二车轮施加再生制动力的再生制动装置。
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