带油压助力的线控制动系统及其控制方法与流程

本发明属于汽车制动系统的技术领域。更具体地，本发明涉及带油压助力的线控制动系统。另外，本发明还涉及上述制动系统的控制方法。

背景技术：

传统的汽车制动系统的助力是利用发动机工作产生的真空、或是电子真空泵工作产生的真空，在真空助力器里实现制动建压助力。如图22所示，序号4是所述的真空助力器。驾驶员制动时踩动制动踏板6，驱动制动主缸3经过电控调压单元ABS/ESC2，对制动器1进行建压产生制动液压力；这个过程中需要真空助力器来对踏板力进行比例放大，让驾驶员在合适的踏板感觉力下实现符合整车制动需求的制动力。

随着汽车新能源技术和制动技术的发展，对无真空助力的制动系统产生了越来越大的需求。主要体现在两个方面：一是新能源汽车的发展，例如电动汽车的发展，使得整车上没有给真空助力器进行抽真空动力源—发动机，必须外接一个电子真空泵，其缺点是耗用电能、噪音明显；二是主动安全制动技术的发展，例如车辆在搭配雷达波或是视觉传感器后能识别出预期的危险，对车辆进行主动建压制动或是紧急制动避撞。因此油压助力制动系统技术得到了一些发展，下面通过检索相关专利文献来对现有技术进行分析：

如图23所示，专利申请号为US2013175851A1的专利文献公布了一种油压助力器的技术方案，利用油泵7a进行增压，将油压加压至助力腔3b，推动助力活塞3c来驱动主缸活塞2a。当有制动需求时，驾驶员踩动制动踏板1，同时电机7b在ECU5的控制下起动驱动油泵7a，输出的液压油与储油器7c共同给油压助力模块3进行增压，产生的液压力作用在助力活塞3c进行制动过程助力。制动主缸前后活塞2a在油压助力推动下，把腔内制动液输出至管路15，经过电控调压单元30,给制动器4进行增压制动。

技术实现要素：

本发明提供几种带油压助力的线控制动系统，其目的是降低生产成本且使结构更加紧凑。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：

技术方案一：

本发明的一种带油压助力的线控制动系统，包括机械动作单元、电控助力与压力调节单元、电子控制单元及车轮制动器；所述的机械动作单元包括制动踏板、制动主缸和油壶；所述电控助力与压力调节单元设有电机驱动的液压泵；

所述的制动主缸从其活塞至活塞杆的方向依次设有Ⅱ腔、Ⅰ腔和Ⅲ腔；所述的Ⅲ腔为活塞杆所在的油腔；

所述的制动主缸的Ⅰ腔与Ⅲ腔之间设置一个连通管路，在该管路上设置一个单向阀，所述的单向阀的导通方向是从Ⅲ腔至所述的Ⅰ腔；

所述的油壶与所述的Ⅲ腔之间设置一个连通管路，在该管路上设置一个单向阀，所述的单向阀的导通方向是从所述的油壶至所述的Ⅲ腔；

所述电控助力与压力调节单元设有若干电磁阀，其数量不超过九个；所述的电磁阀至少有一个是线性调压阀，所述的线性调压阀与所述的油壶连接；

所述液压泵的出油管路与每个制动器各通过一个电磁阀连接；

所述制动主缸的两个油腔分别通过一个电磁阀与一个制动器连接；

所述液压泵的出油管路还通过电磁调压阀与油壶连接；

所述液压泵的出油管路与所述的Ⅲ腔之间通过一个电磁阀连接；

所述电机及各个电磁阀的电控线路均与电子控制单元连接。

所述的机械动作单元设有制动踏板传感器，所述制动踏板传感器通过电信号线路与电子控制单元进行数据对接。

所述的制动踏板传感器采用位移传感器，或者采用角度传感器，或者采用压力传感器。

所述的油壶具有三个油室，分别连接所述的Ⅰ腔、Ⅱ腔和液压泵吸油口管路。

所述的车轮制动器包括四个制动器；所述液压泵的出油管路与所述的制动器连接的电磁阀中，两个为常开电磁阀，两个为常闭电磁阀。

所述的电磁调压阀采用常开调压阀。

所述的车轮制动器包括四个制动器；所述液压泵的出油管路与所述的制动器连接的电磁阀均采用常开电磁阀；所述制动主缸的两个油腔分别通过一个常开电磁阀与液压泵的出油管路连通；所述的电磁调压阀采用常闭调压阀；在所述的液压泵的出油管路上设置常闭电磁阀；该常闭电磁阀的一端与两个制动器及一个制动主缸油腔连接，另一端与另外两个制动器及制动主缸的另一腔连接。

技术方案二：

本发明的一种带油压助力的线控制动系统，包括机械动作单元、电子控制单元及制动器；所述的制动器的数量为四个；所述的机械动作单元包括制动踏板、制动主缸和油壶；

所述的带油压助力的线控制动系统设置电控压力发生与调节单元，所述电控助力与压力调节单元设有两个常闭调压阀；

所述的液压泵的两端设置一个常闭调压阀，该常闭调压阀用于调节控制泵出油管路上的液压；

所述的油壶与制动器之间设置一个常闭调压阀，该常闭调压阀与制动器之间通过常开电磁阀连接，每个制动器接一个电磁阀，用以调节制动器管路内的液压；

所述的制动主缸包括Ⅰ腔、Ⅱ腔，所述的Ⅰ腔、Ⅱ腔分别通过一个电磁阀各与一个制动器连接，其中的一个制动器与泵出油管路连接。

所述液压泵的出油管路与制动器连接的电磁阀均采用常开电磁阀；所述制动主缸包括Ⅰ腔和Ⅱ腔；其中，Ⅰ腔通过一个常开电磁阀与液压泵的出油管路连通；Ⅱ腔通过一个常开电磁阀与制动器连接；所述的电磁调压阀采用常闭调压阀；在所述的液压泵的两端设置常闭调压阀，该常闭调压阀用以调节控制泵出油管路上的液压；所述的油壶与制动器之间设置一个常闭调压阀，用以调节制动器管路内的液压。

技术方案三：

本发明的一种带油压助力的线控制动系统，包括机械动作单元、电子控制单元及制动器；所述的制动器的数量为四个；所述的机械动作单元包括制动踏板、制动主缸和油壶；

所述的带油压助力的线控制动系统设置电控助力与压力调节单元，所述电控助力与压力调节单元设有两个液压泵；

所述两个液压泵的出油管路各与两个制动器分别通过一个电磁阀连接；

所述制动主缸包括Ⅰ腔、Ⅱ腔和Ⅲ腔；所述的Ⅰ腔和Ⅱ腔分别通过一个电磁阀与一个制动器连接，这两个制动器分别与不同的液压泵连接；

所述两个液压泵的出油管路各通过一个常闭调压阀与油壶连接；

所述液压泵的出油管路与制动主缸的Ⅲ腔采用常开电磁阀连接；

所述液压泵的出油管路与制动器连接的电磁阀均采用常开电磁阀；所述制动主缸的两个油腔分别通过一个电磁阀与一个液压泵和两个制动器连接。

为了实现与以上技术方案相同的发明目的，本发明还提供了以上所述的带油压助力的线控制动系统的控制方法，其技术方案是：

技术方案四：

所述的制动主缸的踏板活塞杆在主缸内的两腔分别为无杆腔和有杆腔；在驾驶员踩动制动踏板时，利用活塞杆在两腔的作用面积的差异来产生一定的制动踏板反作用力，给予驾驶员踏板反馈感觉。

技术方案五：

通过制动主缸的制动踏板传感器，将驾驶员踩动制动踏板强度的信号反馈给电控单元，电控单元控制调压阀按P＝f(S)为增函数的要求来确定满足制动需求的调压目标值，其中，P为制动压力，S为踏板行程。

技术方案六：

所述的液压泵在电机的驱动下连续旋转，从油壶中不断地吸入制动液，电控单元控制调压阀的节流大小，精确调压出制动压力来符合驾驶员的制动意图。

两个液压泵的系统分别在两个液压泵的出油口各接一个压力传感器。

两个液压泵的系统分别在两个液压泵的出油口各接一个高压蓄能器组件；高压蓄能器的高压油液辅助系统实现加压。

六种技术方案可采用压力传感器或接高压蓄能器，也可以压力传感器、高压蓄能器均采用。

本发明采用上述技术方案，取消了传统助力器和制动主缸，将助力器、制动主缸和油壶集成到一个液压控制单元中，降低了生产成本且体积更小，有利于在车辆上安装与布置；通过电子控制单元(ECU)控制电机、阀等动作，可以实现常态下制动；配合ABS/ESC单元可以完成ABS动作、TCS动作、ESC动作等各种制动系统所具备的功能；在电动车上使用时可以实现再生制动功能的压力调节；在与雷达、摄像头等传感器信号交互后可以实现AEB、ACC功能；整套系统没有需求在几毫秒内切换正反转的电机系统，只通过质量很轻的电磁阀芯的动作便可以实现快速增压、减压、调压控制，调节响应快，对电机-泵系统的响应要求、电机与ECU功率要求远低于需要电机快速正反转的方案；本发明取消真空助力器，系统结构更紧凑，整套制动系统的成本较低。

附图说明

附图所示内容及图中标记简要说明如下：

图1为本发明的线控制动系统的示意图；

图2至图8为本发明的线控液压制动系统原理图中的各液压元件图，其中：

图2为常开电磁阀的示意图；

图3为常闭电磁阀的示意图；

图4为常闭电磁调压阀的示意图；

图5为常开电磁调压阀的示意图；

图6为单向阀的示意图；

图7为电机—泵系统的示意图；

图8为液压蓄能器的示意图；

图9为本发明的油壶三腔分隔结构图；

图10是本发明线控制动系统正常工作时增压(包括增压后调压)回路图；

图11是本发明线控液压制动系统正常工作时减压回路图；

图12和图13是本发明线控液压制动系统四轮独立控制时列举两轮加压的液压回路图；

图14是本发明油压助力制动系统正常加压过程中突然断电的液压回路图；

图15是本发明线控液压制动系统断电失效后的制动增压回路图；

图16是本发明线控液压制动系统断电失效后的制动减压回路图；

图17是本发明的四个车轮均采用常开电磁阀的液压回路图；

图18及图19是本发明采用两个常闭调压阀进行控制的示意图；

图20及图21是本发明采用两个泵回路系统进行增压的示意图；

图22是现有技术中传统的汽车制动系统的结构示意图；

图23是现有技术中的一种油压助力器的专利结构示意图。

图24是带压力传感器的代表方案液压回路图；

图25是压力传感器安装位置的示意图；

图26是高压蓄能器所安装位置的示意图。

图中的标记为：

A、机械动作单元，B、电控助力与压力调节单元，C、电子控制单元，D、车轮制动器；

01、制动踏板，02、制动主缸，03、单向阀，04、油壶，05、液压泵，06、电机，07、液压泵，08、常开电磁阀，09、常开电磁阀，10、常闭电磁阀，11、单向阀，12a、线性调压阀，12b、电磁调压阀，12c、常闭调压阀，12d、电磁调压阀，13b、常闭电磁阀，13c、常闭调压阀，13d、电磁调压阀，14a、常闭电磁阀，14b、常开电磁阀，15a、常开电磁阀，15b、常开电磁阀，16a、常闭电磁阀，16b、常开电磁阀，17a、常开电磁阀，17b、常开电磁阀，18、制动器，19、制动器，20、制动器，21、制动器，22、压力传感器，23、高压蓄能器，021、踏板活塞杆，022、制动踏板传感器，023，密封圈，024、Ⅰ腔回位弹簧，025、活塞，026、Ⅱ腔回位弹簧，231、开关电磁阀。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

一、本发明的总体结构：

1、图1为本发明线控液压制动系统的结构示意图。图2至图8为油压助力制动系统原理图(图1)中的各液压元件图例的定义。油壶三腔分隔结构如图9所示。

图1中所示的线控液压制动系统方案的具体结构为：

由一个连续旋转的电机06驱动一个液压泵05工作来给系统增压；

图中包括八个电磁阀，其中一个电磁阀为线性调压阀，用以对整个系统的压力进行精确调节；

所述的Ⅲ腔与Ⅰ腔间还通过一个回油单向阀11连接，所述回油单向阀的导通方向是从所述的Ⅲ腔至Ⅰ腔；

所述的油壶04与所述的Ⅲ腔之间设置一个连通管路，在该管路上设置一个单向阀03，所述的单向阀03的导通方向是从所述的油壶04至所述的Ⅲ腔；

所述的制动器的数量为四个，分别为制动器18、制动器19、制动器20和制动器21。四个电磁阀对四个轮缸制动器分别进行压力调节控制，每一个回路对应一个电磁阀，可以通过电磁阀顺序动作、或是分时动作来实现各回路的压力调节与控制；

所述的常闭电磁阀10用于连通泵出油管路与主缸的Ⅲ腔；

所述的制动器是整车上的结构，本发明不限制制动器的布置形式，如交叉布置、平行布置等。

2、本发明的线控液压制动系统的具体工作方式如下；

所述的制动主缸02由踏板活塞杆021、踏板传感器022、密封圈023、活塞025、Ⅰ腔回位弹簧024、Ⅱ腔回位弹簧025组成。

踏板活塞杆021用于传递驾驶员输出踏板力；踏板传感器022用以获得驾驶员的制动意图；密封圈023用于保障踏板活塞杆021往复运动时与制动主缸02缸体间的密封；Ⅰ腔回路弹簧024、Ⅱ腔回位弹簧025用于驾驶员撤去踏板力时，使活塞杆021、活塞025回位，完成系统泄压动作。制动主缸02可分为三个油腔，其中Ⅲ腔为进油腔，可通过增大该腔的液压来推动踏板活塞杆021向前运动以实现助力；

所述的单向阀03可使油壶04与制动主缸02的Ⅲ腔之间实现油液的单向流动；在系统断电情况下进行制动增压时，可使油壶04内的油液补充到制动主缸的Ⅲ腔内。

当制动器任意一个管路出现泄漏失效时，通过油壶的三腔分隔来维持失效后其他管路能继续有效制动，确保因泄漏失效的制动器无制动时，至少还剩两个以上的制动器可以制动；三腔的设计能确保制动器管路泄漏时，助力腔不会发生连带失效。

所述的电机06驱动泵05工作来给系统增压；

所述的常开电磁阀08、常开电磁阀09用以控制制动主缸02与制动器18、制动器20的通断。

所述的一个线性常闭型调压阀12a用以对管路压力的精确调节控制，该线性调压阀选用常闭型电磁阀可在车辆行驶至长下坡路段时，压力调节至理想压力后，调压阀、电机和液压泵可以停止工作，车辆仍然可以保持一定的制动减速度，该方案大大提高了线圈、电机和泵的使用寿命。

所述液压泵05的出油管路与制动器连接的电磁阀为两个常开电磁阀(常开电磁阀15a，常开电磁阀17a)和两个常闭电磁阀(常闭电磁阀14a，常闭电磁阀16a)；所述制动主缸02的Ⅰ腔通过常开电磁阀09与制动器18连接，Ⅱ腔通过常开电磁阀08与制动器20连接；Ⅲ腔与油壶04间通过单向阀03连接；所述的电磁调压阀12a为常闭调压阀；在所述的液压泵05的出油管路上设置常开电磁阀10；该常闭电磁阀10的另一端与制动主缸02的Ⅲ腔及单向阀11连接。

二、本发明的技术方案的具体分析：

1、图10是本发明线控制动系统正常工作时增压(包括增压后调压)回路图。

驾驶员踩下制动踏板01后，踏板传感器022将信号传送到电子控制单元C中，电子控制单元C驱动电机06和液压泵05工作，制动液经过常开电磁阀15a和常开电磁阀17a流入制动器19和制动器21中，同时经过常闭电磁阀10流入制动主缸02的Ⅲ腔内，推动踏板活塞杆021向左运动实现助力。制动主缸02的Ⅰ腔和Ⅱ腔输出的液压通过两个常开隔断阀(即常开电磁阀08、常开电磁阀09)流入到制动器18和制动器20中，通过控制线性调压阀12a的阀口开度来精确调压，获得所需的理想制动压力。

2、图11是本发明线控液压制动系统正常工作时减压回路图。

驾驶员松开制动踏板01时，制动踏板传感器022将信号传送到电子控制单元C中，电子控制单元C控制电机06停止工作，制动器18和制动器20内的制动液通过两个常开隔断阀(即常开电磁阀08、常开电磁阀09)流回制动主缸02的Ⅰ腔和Ⅱ腔，进入油壶04中。制动器19和制动器21内的制动液经过常开电磁阀15a和常开电磁阀17a与制动主缸02的Ⅲ腔内制动液经常闭电磁阀10一起通过线性调压阀12a流回油壶04中。

3、图12和图13是本发明线控液压制动系统四轮独立控制时列举两轮加压的液压回路图。

当在做TCS动作时，需要对回路驱动轮制动器增压；或是做ESC动作时需要对回路某制动器增压；或是做ABS动作时需要对回路某制动器增压、降压、保压，本发明线控液压制动系统可以对四个制动器独立进行控制。

图12与图13分别列举了两个制动器，独立控制的方式是采用顺序控制或是分时控制的策略，实现对其中一个车轮制动器的增压，或是保压，或是泄压。

在做ABS、TCS、ESC功能动作时，需要对四个轮子进行加压、降压等调压控制，本发明方案采用的是对四个轮子顺序控制或是分时控制的策略来实现的。

图12和图13举例：先对制动器21进行压力控制，然后把制动器21关闭压力输入后对制动器18进行压力控制。压力控制过程不需要液压泵09往复运动，也不需要电机10正反转，仅通过质量非常轻的电磁阀中的阀芯动作便可以实现。

4、图14是本发明线控制动系统正常加压过程中突然断电的液压回路图。

供电失效会导致电子控制单元无法工作，电机06和液压泵05停止工作，电磁阀处于常态位置。本发明方案在系统正常加压过程中突然断电时，线性调压阀12a处于关闭状态，油壶04与系统的连通管路被单向阀03和线性调压阀12a隔断，系统仍然可以保持助力，不会出现踏板顶脚的失效而造成驾驶员恐慌，车辆依然可以实现制动。

5、图15是本发明线控制动系统断电失效后的制动增压回路图。

断电失效会导致电子控制单元(ECU)无法工作，电机06和液压泵05停止工作，电磁阀处于常态位置。本发明方案在断电失效时仍可以实现制动，且制动后还可实现泄压，确保整车安全性。

驾驶员踩下制动踏板01后，踏板活塞杆021向左移动，制动主缸02的Ⅰ腔和Ⅱ腔被压缩从而产生压力，制动液从制动主缸02经过常开电磁阀08、常开电磁阀09，最终流入制动器18和制动器20的轮缸内。与此同时，制动主缸02的Ⅲ腔内因踏板活塞杆021向左移动形成真空，通过大气压与Ⅲ腔内的压差力推开单向阀03，使油壶04内的制动液补充到制动主缸02的Ⅲ腔内，产生制动力。

6、图16是本发明油压助力制动系统断电失效后的制动减压回路图。

当驾驶员松开踏板时，制动器18和制动器20内制动液经过常开电磁阀08、常开电磁阀09，进入制动主缸02的Ⅰ腔和Ⅱ腔内，推动踏板活塞杆021向右移动，制动主缸02的Ⅲ腔内压力升高，制动液压推开单向阀11进入制动主缸02的Ⅰ腔内，最终进入油壶04中。

三、本发明的拓展技术方案：

上述内容介绍的是本发明线控制动系统专利中的一种方案，在实现这些功能时本发明的液压方案可以进行改变，来适应不同的车型或用户需求：

1、如图17所示，本发明的四个车轮均采用常开电磁阀的液压回路图。

所述的制动器的数量为四个，所述液压泵05的出油管路与制动器连接的电磁阀均采用常开电磁阀；所述制动主缸02的Ⅰ腔和Ⅱ腔分别通过一个常开电磁阀与液压泵05的出油管路连通，Ⅲ腔通过一个常开电磁阀10与泵05的出油管路连通；所述的电磁调压阀12b为常闭调压阀；在所述的液压泵05的出油管路上设置常闭电磁阀13b；该常闭电磁阀13b的两个通口分别与两个制动器及一个制动主缸02油腔连接。

本发明所述的四个轮子制动器接四个电磁阀，每一个车轮接一个电磁阀，四个电磁阀在图10中采用的是两个常开电磁阀和两个常闭电磁阀，本发明也可以采用四个常开电磁阀来实现。

工作过程与图10的技术方案是一样的：电子控制单元C控制常闭电磁阀13b通电开启，驱动电机06和液压泵05工作，制动液经过常闭电磁阀13b和四个常开电磁阀(常开电磁阀14b、常开电磁阀15b、常开电磁阀16b、常开电磁阀17b)流入四个制动器(制动器18、制动器19、制动器20、制动器21)中，同时制动液经过常开电磁阀10流入制动主缸02的Ⅲ腔内，推动踏板活塞杆02向左运动实现助力。制动主缸02的Ⅰ腔和Ⅱ腔输出的液压通过两常开电磁阀(常开电磁阀08、常开电磁阀09)流入四个制动器(制动器18、制动器19、制动器20、制动器21)中，通过控制电磁调压阀12b的阀口开度来精确调压，获得所需的理想制动压力。

四个电磁阀接四个制动器(每个制动器回路接一个电磁阀)通过顺序或是分时控制策略来对四个制动器进行独立压力控制实现ABS、TCS、ESC功能需求。

如图18及图19所示，是本发明采用两个常闭调压阀进行控制的示意图。

本发明还提供了一种线控液压制动系统，其目的与上述技术方案相同。其技术方案是：

所述线控液压制动系统设有一个液压泵05；

所述的液压泵05的出油管路仅与两个制动器(制动器18，制动器19)通过常开电磁阀连接，每个制动器接一个电磁阀；

所述的液压泵05的出油管路与制动主缸02的Ⅲ腔通过一个常开电磁阀连接；

所述的线控液压制动系统设有两个常闭调压阀；

所述的液压泵05的两端设置一个常闭调压阀，该常闭调压阀用以调节控制泵05出油管路上的液压；

所述的油壶04与制动器(制动器20，制动器21)之间设置一个常闭调压阀，该常闭调压阀与制动器(制动器20，制动器21)之间通过常开电磁阀连接，每个制动器接一个电磁阀，用以调节控制制动器管路内的液压；

所述的制动主缸02的两个油腔(Ⅰ腔，Ⅱ腔)分别通过一个电磁阀与一个制动器连接，其中制动器19与泵05出油管路连接。

3、如图20及图21所示，是本发明采用两个泵回路系统进行增压的示意图。本发明还提供了一种线控液压制动系统，其目的与上述技术方案相同。其技术方案是：

所述的线控液压制动系统设有两个液压泵05、液压泵07；

所述两个液压泵05、液压泵07的出油管路各与两个制动器分别通过一个电磁阀连接；

所述制动主缸02的两个油腔(Ⅰ腔，Ⅱ腔)分别通过一个电磁阀与一个制动器连接，这两个制动器分别与不同的液压泵05、液压泵07连接；

所述两个液压泵05、液压泵07的出油管路各通过一个电磁调压阀与油壶4连接；

所述液压泵05的出油管路与制动主缸02的Ⅲ腔采用常开电磁阀连接；

所述液压泵05、液压泵07的出油管路与制动器连接的电磁阀中，均为常开电磁阀。

所述的电磁调压阀为常闭调压阀。

4、泵的出口接压力传感器22，压力传感器记录回路的压力值P，与踏板传感器022的位置值形成压力P-行程X曲线。

5、泵的出口接高压蓄能器及与高压蓄能器23匹配的开关电磁阀231。蓄能器中存储高压油液；在增压过程中，蓄能器进行辅助增压或是代替泵进行增压。

本发明的液压发生是通过电机-泵系统达成的，本发明不限制用一个回路或是多个回路来实现。本发明可以采用两个泵回路系统进行增压，在增加一些成本后，可增加系统的可靠性，技术方案如图20及图21所示。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。