车辆制动系统中液压流体的控制和输送的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种混合动力车辆中的制动系统。具体为车辆制动系统中液压流体的控制和输送。该制动系统包括主缸，主缸具有第一出口、第二出口的和设置在主缸中的活塞，并且活塞可响应于制动踏板位移而从近端移动到远端。制动储液器将液压流体供应到主缸。第一流体回路将主缸的第一出口连接到制动储液器。第二流体回路将主缸的第二出口连接到车轮制动器并响应于制动踏板位移而将来自主缸的液压流体供应到车轮制动器。主缸的第一出口设置在第二出口和主缸的近端之间，使得初始制动踏板位移使来自主缸的制动流体输送到储液器以在再生制动期间禁止液压制动。
【专利说明】车辆制动系统中液压流体的控制和输送
【技术领域】
[0001]本公开总体上涉及车辆的制动系统，更具体地讲，涉及车辆的制动系统中的主缸和制动流体排放。
【背景技术】
[0002]再生制动用于各种车辆(例如，混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)和电池电动车辆(BEV))是本领域公知的。在再生制动事件过程中，电动机/发电机将旋转动能转变为能够储存在高压牵引电池中的电能。摩擦制动在配备有再生制动的车辆中通常也是可用的。液压制动系统公知为实施摩擦制动的一种形式，其中，被加压的制动流体被传递到车轮制动器以对车轮施加摩擦。还可在液压制动系统中设置真空助力器以辅助踏板运动的传递。
[0003]下面的情况可指示利用摩擦制动代替再生制动。例如，如果高压牵引电池的荷电状态相对高，则车辆控制器可禁用再生制动，替代的是，响应于车辆的操作者踩下制动踏板而命令摩擦制动。
[0004]在制动事件过程中，在制动踏板的初始运动过程中仅命令再生制动而没有液压制动的辅助可能是有益的。例如，在第7，232，192号美国专利中教导了公知的死区位移范围，所述死区位移范围定义为:在将制动踏板连接到液压制动系统的连杆之间断开。在死区位移范围内的制动踏板运动导致再生制动激活而不激活摩擦制动。虽然制动系统中的死区位移范围在本领域中是公知的，但是它可能不期望存在于所有的车辆中。
【发明内容】
[0005]根据一个实施例，混合动力车辆中的制动系统包括制动踏板。主缸具有近端和与近端分隔开的远端以在近端和远端之间限定流体腔。在主缸的所述腔中限定第一出口和第二出口，并且所述第二出口位于第一出口和远端之间。在主缸中设置有活塞，并且活塞响应于制动踏板位移从近端朝向远端移动。制动储液器与主缸流体连通。第一流体回路将主缸的第一出口连接到制动储液器。第二流体回路将主缸的第二出口连接到车轮制动器，并响应于活塞移动的长度大于近端和第一出口之间的距离，而将来自主缸的液压流体供应到车轮制动器。初始制动踏板位移使活塞在近纟而和弟一出口之间移动，并将来自王缸的制动流体输送到储液器以在再生制动期间禁止液压制动。
[0006]根据一个或更多个实施例，阀设置在第一流体回路中。所述阀被偏向于关闭以阻止流体通过第一流体回路返回到制动储液器，进而使得流体被排出到第二流体回路而流向车轮制动器。
[0007]根据另一个实施例，混合动力车辆包括具有相关联的制动储液器的主缸。第一流体回路将主缸流体地连接到制动储液器。在制动事件过程中，响应于制动踏板运动，第一流体回路将来自主缸的制动流体输送到储液器而不是输送到车轮制动器。第二流体回路与第一流体回路隔离并将主缸流体地连接到车轮制动器。
[0008]根据另一个实施例，混合动力车辆包括制动踏板和机械地结合到制动踏板的主缸。主缸具有第一流体回路，第一流体回路响应于制动踏板的初始位移而选择性地输送液压流体以不供应到车辆制动器。主缸还具有第二流体回路，第二流体回路响应于制动踏板位移超过初始位移而将液压流体输送到车辆制动器。
[0009]根据另一个实施例，一种混合动力车辆中的制动系统包括:制动踏板；主缸，具有流体腔的近端和远端，主缸还具有第一出口、位于第一出口和远端之间的第二出口和设置在主缸中的活塞，活塞响应于制动踏板位移从近端朝向远端移动；制动储液器；第一流体回路，将主缸的第一出口连接到制动储液器；以及第二流体回路，将主缸的第二出口连接到车轮制动器，并响应于活塞移动的长度大于近端和第一出口之间的距离而将来自主缸的制动流体供应到车轮制动器，其中，初始制动踏板位移使活塞在近端和第一出口之间移动，并将来自主缸的制动流体输送到储液器以在再生制动期间禁止液压制动。
[0010]所述制动系统还包括设置在第一流体回路中的阀。所述阀被偏向于关闭以阻止流体返回到制动储液器。
[0011]所述制动系统还包括至少一个控制器，所述至少一个控制器被配置为响应于牵引电池的荷电状态而打开所述阀。
[0012]所述制动系统还包括至少一个控制器，所述至少一个控制器被配置为响应于制动踏板位置而打开所述阀。
[0013]所述第一流体回路和第二流体回路彼此隔离。
[0014]所述主缸包括具有近端和远端的第二流体腔以及设置在主缸中的第二活塞，其中，第二流体腔限定第三流体回路和第四流体回路，第三流体回路将第二流体腔的第三出口连接到储液器，第四流体回路将第二流体腔的第四出口连接到车轮制动器。
[0015]第一腔的近端和第一出口之间的距离定义为第一距离，第二腔的近端和第三出口之间的距离定义为第二距离，其中，第一距离和第二距离不相等。
[0016]根据另一个实施例，一种混合动力车辆包括:主缸，具有相关联的制动储液器；第一流体回路，将主缸流体地连接到制动储液器，以在制动事件过程中，响应于初始制动踏板位移，将来自主缸的制动流体输送至储液器而是不输送至车轮制动器；以及第二流体回路，与第一流体回路隔离并将主缸流体地连接到车轮制动器。
[0017]所述混合动力车辆还包括设置在主缸中并可操作地连接到制动踏板的活塞，其中，所述活塞朝向主缸的近端偏置并朝向远端移动。
[0018]所述主缸限定第一流体出口和第二流体出口，第一流体出口将主缸连接到第一流体回路，第二流体出口将主缸连接到第二流体回路，其中，第二流体出口位于第一流体出口和主缸的近端之间。
[0019]所述混合动力车辆还包括阀，所述阀设置在第一流体回路中以选择性地使来自主缸的液体不能够通过第一流体回路流到制动储液器。
[0020]所述混合动力车辆还包括至少一个控制器，所述至少一个控制器被配置为响应于牵引电池的荷电状态而打开所述阀。
[0021]所述混合动力车辆还包括至少一个控制器，所述至少一个控制器被配置为响应于制动踏板位置而打开所述阀。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是根据至少一个实施例的制动系统的示意图；
[0023]图2是制动系统中串联式主缸的剖视图；
[0024]图3是示出通过控制制动系统的控制器执行的示例性算法的流程图；以及
[0025]图4是示出通过控制制动系统的控制器执行的另一示例性算法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]本公开的实施例被描述于此。然而，应该理解的是，公开的实施例仅是示例，其他实施例能够采用各种和替代的形式。附图不一定按照比例绘制，为了显示具体组件的细节，可能会夸大或缩小一些特征。因此，在此公开的具体结构和功能的细节不应当被解释为限制，而仅作为用于教导本领域的技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的，参照任一附图描述和示出的各种特征能够与在一个或更多个其它附图中示出的特征结合以产生没有明确示出或描述的实施例。所示出的特征的组合为典型应用提供代表性的实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种结合和修改能够被期望用于特定的应用或实施。
[0027]参照图1，示意性地示出根据本公开的一个或更多个实施例的车辆10。车辆10可以是HEV，包括均能够为车辆10提供驱动力的发动机和电动机。车辆10还可以是BEV，不包括内燃发动机而通过高压牵引电池向电动机提供电力以驱动车辆。车辆10还可以是PHEV，包括发动机和能够连接到用于为电池充电的外部电源的高压牵引电池。存在其它的车辆构造并且其它的车辆构造也被考虑。
[0028]车辆10由于再生制动和由于摩擦制动而能够停止。在再生制动过程中，动能通过车辆10的动力传动系被吸收并作为电能储存在高压电池中。在摩擦制动过程中，压力施加到车轮制动器以在车轮上提供摩擦，并且车辆的动能转换为热量。
[0029]车辆10中的摩擦制动的一个示例是液压制动系统,如制动系统12所示。制动系统12接收来自操作者踩下制动踏板14的制动命令。制动踏板位移使可操作地连接到串联式主缸(TMC) 18中的一对活塞(未不出)的杆16 (例如,制动助力器杆)线性地移动。真空助力器20可被设置为辅助杆16的运动，因此，减小了需要操作者施加以使TMC18中的活塞运动的踏板力的量。
[0030]液压流体或制动流体从储液器24供应到TMC18。在制动事件过程中，TMC18中的活塞通过第一流体回路26和/或第二流体回路28排出流体。第一流体回路26将TMC18的一个或更多个第一出口 30、31流体地连接到储液器。第二流体回路28根据液压制动系统中公知的流体线路将TMC18流体地连接到车轮制动器，其中，流体被加压、流出第二出口32,33并被朝向摩擦制动器输送。第一流体回路26和第二流体回路28彼此隔离，使得流体回路不会共用任何一个相同的管道或流动路径。下面将参照图2进一步讨论第一流体回路26和第二流体回路28的其它细节。
[0031]制动控制模块(BCM) 36被设置为控制制动系统12的各个方面。例如，BCM36可以可操作地控制沿着TCM18和储液器24之间的第一流体回路26设置的阀38。BCM36包括基于从车辆10上的各个位置接收的信号来打开和关闭阀38的一个或更多个控制器。例如，BCM36可基于从设置在踏板14处或设置在踏板14附近的制动踏板位置传感器39接收的信号来操作阀38。参照图3提供阀38的控制的其它细节。BCM36还可以与液压制动系统(包括车轮制动器)中的各种阀和硬件通信。此外，BCM36可与车辆的其它控制器(例如，车辆系统控制器(VSC))通信。在下文中涉及的“控制器”意在指示车辆中能够控制制动系统12动作的BCM或任何其它控制器。
[0032]参照图2，说明TMC18的其它细节。制动助力器输出杆或杆16用作第一流体加压器。杆16接收来自制动踏板14的力并使第一活塞40线性地移动通过TMC18中的第一腔42。第一弹簧44抵抗第一活塞40的运动,使得第一活塞偏向其不移动的位置,如图2中所示。与第一活塞40类似，第二活塞46对第二腔48中的流体施加压力。第二弹簧50抵抗第二活塞46的运动。
[0033]如前面图1中所示，第二出口 32、33被限定在TMC18中以设置从TMC18到第二流体回路28的液体流动路径。液体从储液器24中被供应到第一腔42和第二腔48。在制动事件过程中，第一腔42和第二腔48中的液体被加压并朝向车轮供应以致动摩擦制动器。
[0034]除了摩擦制动或液压制动之外，诸如HEV、BEV和PHEV的车辆还可包括再生制动系统。再生制动系统利用电动机/发电机将车辆的动能转换为储存在牵引电池中的电能，随后电能能够用于(例如)驱动车辆或为车辆中的附件提供能量。
[0035]在包括液压制动和再生制动的车辆中，在制动请求相对低的制动事件初期，在制动踏板运动的初始范围内，仅提供再生制动可能是令人满意的。实现这个目的的一种方法是:提供死区位移范围，其中，制动踏板的初始运动不会总是使TMC中的第一活塞产生线性移动。例如，可在制动踏板和第一活塞之间的杆的机械连接之间设置间隙或空间。例如，杆之间的间隙可长10_。在制动踏板行程的初始阶段过程中，命令再生制动，直到制动踏板运动使一根杆线性地移动通过所述间隙，并且输入杆和TMC产生接触以启动液压制动。
[0036]根据本公开的各种实施例，制动系统12被设置为:消除需要的间隙同时在初始踏板运动过程中仍然允许再生制动而且可控地阻止液压制动。
[0037]再次参照图2，第一流体出口 30、31被限定在TMC18的流体腔42、48中。第一流体出口 30、31将流体腔42、48分别流体地连接到第一流体回路26。
[0038]针对第一腔42，在制动事件开始时在初始制动踏板运动过程中，输入杆16使第一活塞40线性地移动。第一活塞40的运动迫使第一腔42中的流体通过第一出口 30进入第一流体回路26。然后，至少一些液压流体通过第一流体回路26循环回储液器24而不会经过第二流体回路28来启动摩擦制动器。因此，初始制动踏板运动将来自TMC18的流体有效地输送到储液器24，并且液压制动至少部分地被禁止。在初始踏板运动期间由于活塞40运动初始位移距离LI (限定为腔42的近端和第一出口 30之间的距离)而可能出现这种情况。在初始制动踏板运动过程中，可通过控制器命令再生制动以使车辆减速。
[0039]在继续踩下制动踏板14之后，输入杆16将迫使第一活塞40运动距离LI并经过第一出口 30。一旦活塞40经过第一出口 30，第一出口 30被堵住并且第一腔42中的流体不再能够流出第一出口 30。相反，第一腔42中的流体被迫流出位于第一腔远端附近的第二出口 32，由此启动液压制动器。
[0040]由于TMC18包括两个共线的活塞和腔，在第二腔48中可进行相同或相似的布置，使得第二腔48中的流体流出第一出口 31，直到第二活塞46运动初始位移距离L2并经过第一出口 31。距离L2可基于制动系统12的计时而与LI不同。
[0041]考虑第一腔42中的多个出口 30、32的其它构造以使液体输送到腔42外而不将流体输送到车轮制动器。例如，第一出口 30可限定在第一腔42中的任何位置，并且可利用第一流体回路26中的可控的阀。在这个实施例中，当阀被关闭时，第一流体回路26与第一腔42隔离，使得流体被迫进入第二流体回路。在考虑的另一实施例中，没有设置第一流体出口30，更确切地说，流体能够通过一个管道或孔进入或流出储液器24。应该理解的是，还考虑在初始制动踏板运动期间输送液压流体或以其它方式禁止液压流体流向车轮制动器的其它实施例和布置。
[0042]参照图1和图2，如之前的描述，阀38可包括在第一流体回路26的沿线。BCM36能够电连接到螺线管以可操作地打开和关闭阀38。阀38可以是常闭阀，这样，阀38被偏置或以其它方式保持关闭直到被BCM36命令而打开。当阀38关闭时，流体被阻止或禁止通过第一流体回路26返回到储液器24，因此，活塞40、46的移动迫使流体流过第二流体回路28并流向车轮制动器。如果阀38打开，阀38作为旁路阀，并允许TMC18中的流体从TMC18被排出而绕过第二流体回路28。
[0043]由于阀38是常闭阀，所以如果在控制器和阀38之间存在电力丢失或其它通信中断，则在初始制动踏板运动过程中，阀38将保持关闭并且将命令摩擦制动。这对于不偏置的或不可控的阀来说提供了显著的益处，其原因是，在不能操作阀38的事件中，如果事实上期望摩擦制动，阀38将不会保持打开以通过第一流体回路26持续地使流体循环进入储液器24。此外，如果阀38卡住而难以打开，一旦活塞40、46经过它们各自的第一出口 30、31,则将确保液压制动可用。
[0044]参照图3，示出用于控制阀38的算法100的示例性实施例。算法100可被编程在车辆10中的BCM36或其它控制器中。在操作102处，控制器确定阀38是打开还是关闭。
[0045]如果阀38关闭，那么在操作104处，控制器确定车辆10的操作者的制动请求是否大于阈值。例如，这能够通过制动踏板位置传感器确定。
[0046]如果存在制动踏板请求，那么在操作106处，控制器确定再生制动是否启用。这可通过与车辆10中的其它控制器通信而确定，或通过确定流过车辆中的电动机/发电机的能量流而确定。
[0047]如果再生制动启用，那么在操作108处，控制器确定在制动事件过程中期望是摩擦制动还是液压制动。这可通过多个因素确定。例如，如果车辆10中的牵引电池的荷电状态在预定阈值以上，则可禁用再生制动，并且可命令摩擦制动以防止电池过度充电。类似地，响应于指示制动请求的制动踏板位置，可禁用再生制动并可命令摩擦制动。如本领域的普通技术人员显而易见的，在制动事件过程中，考虑其它因素以使控制器能够确定是否期望取代摩擦制动或增加再生制动。在108处，如果不期望摩擦制动，那么在110处，控制器控制阀38打开。
[0048]参照图4，示出用于控制阀38的算法200的另一示例性实施例。在操作202处，算法通过确定阀38是打开还是关闭而开始。在操作204处，如果确定阀38关闭，则方法在操作206处返回。
[0049]如果阀38打开，则在操作208处，控制器确定是否存在指示操作者请求的制动事件的制动踏板输入。在操作210处，根据之前描述的方法，控制器确定需要多大与期望的总的制动力成比例的再生制动。在操作212处，控制器确定是否存在再生制动请求。如果没有再生制动，则全部制动请求通过液压制动完成，并且在操作214处，阀38关闭。然而，如果期望再生制动，则在操作216处，阀可保持打开，并且方法返回到操作210以持续检测期望的再生制动的量。
[0050]根据以上所述的本公开的一个或更多个实施例，应该理解的是，可对结构进行修改来获得各种益处(例如，减少部件)。例如，虽然已经描述了流体回路，但是应该理解的是，能够使用流体管路或没有流体管路而直接连接。对于本领域普通技术人员，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行其它这样的修改。
[0051]在此公开的过程、方法或算法能够传送到处理装置、控制器或计算机/通过处理装置、控制器或计算机执行，所述过程、方法或算法可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述过程、方法或算法能够以多种形式被存储为可通过控制器或计算机执行的数据和指令，其包括(但不限于)永久存储在不可写存储介质上(例如ROM装置)上的信息和可变地存储在可写存储介质(例如，软盘、磁带器、CD、RAM装置以及其它磁性介质和光学介质)上的信息。所述过程、方法或算法也能够以软件可执行对象被实施。或者，所述过程、方法或算法可全部或部分地使用合适的硬件组件(例如，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGA)，状态机，控制器或任何其他硬件组件或装置)、或硬件、软件和固件组件的组合来实施。
[0052]虽然以上描述了示例性实施例，但是这些实施例不是意在描述权利要求包含的所有可能的形式。在说明书中使用的词是描述性的词不是限制性的词，应该理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。如前面所描述的，可以对各种实施例的特征进行组合以形成本发明的可能没有明确描述和说明的进一步的实施例。虽然关于一个或更多个期望的特性，各种实施例已经被描述为提供有优点或优于其他实施例或现有技术的实施方式，但本领域的普通技术人员认识到，可以牺牲一个或更多个特点或特性，以实现期望的整体系统属性，这取决于具体的应用和实施。这些特性可包括但不局限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、维修保养方便性、重量、可制造性、易组装性等。这样，关于一个或更多个特性，被描述为不如其它实施例或现有技术的实施方式理想的实施例并不在本公开的范围之外，并且可以期望用于特定的应用。
【权利要求】
1.一种混合动力车辆，包括: 制动踏板； 主缸，机械地结合到制动踏板并具有第一流体回路和第二流体回路，第一流体回路响应于制动踏板的初始位移而选择性地输送液压流体以不供应到车辆制动器，第二流体回路响应于制动踏板位移超过初始位移而将液压流体输送到车辆制动器。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆，所述混合动力车辆还包括控制器，所述控制器被配置为在制动踏板的初始位移期间，将再生制动力施加到车轮。
3.根据权利要求2所述的混合动力车辆，所述混合动力车辆还包括阀，所述阀与控制器通信，并在制动踏板的第一位移期间可操作为选择性地禁止第一流体回路中的液压流体的输送。
4.根据权利要求3所述的混合动力车辆，其中，所述阀为常闭阀。
5.根据权利要求3所述的混合动力车辆，其中，所述控制器还被配置为响应于牵引电池的荷电状态来操作所述阀。
6.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其中，所述第一流体回路与第二流体回路隔离。
【文档编号】B60L7/24GK104210370SQ201410242744
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年6月3日 优先权日:2013年5月31日
【发明者】阿迪力·可汗, 斯蒂文·奥蒂斯·伯特, 皮特·佛朗西斯·沃雷尔, 克莱蒙特·纽曼·萨根 申请人:福特全球技术公司