一种前轮EHB后轮EMB的混合线控制动系统的制作方法

本发明属于制动系统领域，具体的说是一种前轮EHB后轮EMB的混合线控制动系统。

背景技术：

随着新能源汽车和智能汽车地不断发展，人们对制动系统提出了新的要求。一方面既希望制动系统能够实现踏板力和车轮制动力之间的解耦，保持良好的踏板感觉来实现制动能量回收的需求，又希望实现高精度、快响应的汽车四轮制动力独立调节的目的；另一方面，需要制动系统具备主动制动功能，以适应紧急制动等智能辅助驾驶系统的需求。

现有新能源汽车的制动系统主要是采用真空助力器和电动真空泵结合的，这种形式的制动系统未能良好地实现踏板力与车辆制动力之间的解耦，不能很好的实现制动能量回收的功能。同时，电动真空泵和真空储能机构体积，噪声较大，且难以和其他底盘电子控制系统集成。因此，近年来各汽车厂商陆续推出了电动助力制动系统，如日本日立公司推出的e-ACT和博世公司推出的iBooster等，这类制动系统具备变助力比功能，能提供较好的驾驶感受，同时也能够实现部分能量回收和主动制动功能。然而，该类制动系统仍然无法实现踏板力与车辆制动力之间的解耦及单轮制动力调节，要实现上述功能，需要额外添加器件，增加系统的复杂度。

线控制动系统作为未来汽车制动系统的发展方向，能够很好地解决上述问题，目前它主要包括电子液压制动Electronic Hydraulic Brake，EHB和电子机械制动Electronic Mechanical Brake，EMB。这两种制动系统各有优势，也都有各自的缺点。二者相比较，EMB是更优的方案，它不以制动液为工作介质，控制响应更加迅速精确，但是其制动力能力依赖于较大的驱动功率，必须配备42V电源系统，更为关键的是，EMB系统不能满足现行法规对制动系统失效备份的需求，因此,虽然国内外企业与高校均研发的样机，如博世、阿基波罗、汉阳大学等，但还不具备进入市场的条件。而EHB制动系统虽仍然保留了制动液，系统布置复杂，连续制动时，由于高压蓄能器压力的衰减，维持响应速度与精度能力均不及EMB，但它基于传统液压制动系统，易于实现失效备份。

技术实现要素：

本发明提供了一种将EHB和EMB的制动系统组合形成一种比较理想混合线控制动系统，在前轴采用EHB系统，后轴采用EMB系统，可以有效发挥两种制动系统的优势的前轮EHB后轮EMB的混合线控制动系统，解决了现有制动系统的上述不足。

本发明技术方案结合附图说明如下：

一种前轮EHB后轮EMB的混合线控制动系统，该系统包括制动系统部分、液压线控制动部分和纯机械线控制部分；所述的液压线控制动部分中的液压调节单元HCU9的三个进液口分别通过制动管路4与制动系统部分中的储液壶3、制动主缸5和踏板感觉模拟器6的出液口相连；所述的液压调节单元HCU9的两个出液口分别通过制动管路4与制动系统部分中的前左制动器11和前右制动器13的进液口相连；所述的纯机械线控制部分安装在后轮制动器上。

所述的制动系统部分还包括制动系统底座1、制动踏板7、横向连接板8、前左制动器11、前右制动器13、后左EMB执行机构15、后右EMB执行机构17和液压管路；所述的制动系统底座1放置在水平地面上；所述的前左制动器11、前右制动器13、后左EMB执行机构15、后右EMB执行机构17分别安装在前左制动器支架12、前右制动器支架14、后左EMB执行机构支架16、后右EMB执行机构支架18上；所述的前左制动器支架12、前右制动器支架14、后左EMB执行机构支架16、后右EMB执行机构支架18分别设置在制动系统底座1的四个角上；所述的横向连接板8设置在制动系统底座1的横梁和后左EMB执行机构支架16与后右EMB执行机构支架18之间的纵梁上；所述的制动主缸5、踏板感觉模拟器6、制动踏板7设置在横向连接板8上；所述的前左制动器支架12、前右制动器支架14、后左EMB执行机构支架16、后右EMB执行机构支架18分别设置在制动系统底座1的四个角上；所述的制动系统底座1底部中心的两根横梁上设置有液压调节单元支架上10；所述的液压调节单元支架上10上安装有液压调节单元HCU9；所述的制动主缸5两侧的输出孔通过制动管路4分别与踏板感觉模拟器6和液压调节单元HCU9的接口连接；所述的制动主缸5顶部的两个输入孔通过制动管路4与储液壶3的输出孔连接；所述的储液壶3安装在储液壶支架2上；所述的储液壶支架2设置在前右制动器13和后右EMB执行机构17之间，安装在制动系统底座1上的横梁上；所述的储液壶3底部的输出孔通过管路与液压调节单元HCU9上的接口连接；所述的液压调节单元HCU9的两个输出孔通过制动管路4分别与前左制动器11、前右制动器13上的制动液接入孔相连接。

所述的液压线控制动部分还包括高压蓄能器19、泵电机20、泵21、前左常开隔离阀22、前右常开隔离阀23、前左常闭增压阀24、前右常闭增压阀25、前左常闭减压阀26、前右常闭减压阀27；所述的前左常开隔离阀22、前右常开隔离阀23、前左差关闭增压阀24、前右常闭增压阀25、前左常闭减压阀26、前右常闭减压阀27均安装在液压调节单元HCU9上；所述的前左常开隔离阀22、前右常开隔离阀23与制动主缸5之间设有主缸第一腔压力传感器28和主缸第二腔压力传感器29；所述的制动主缸5与踏板感觉模拟器6之间通过制动管路4和一个常闭电磁阀相连接；所述的前左常开隔离阀22、前右常开隔离阀23与前左制动器11、前右制动器13之间设置有左轮缸压力传感器31和前右轮缸压力传感器32；所述的泵21的出入孔与储液壶3底部的输出孔通过制动管路4相连接；所述的泵21与泵电机20连接；所述的高压蓄能器19与泵21通过带有单向阀的制动管路相连接；所述的高压蓄能器19分别与前左常闭增压阀24的输入孔和前右常闭增压阀25的输入孔通过带有高压蓄能器压力传感器30的制动管路4相连接；所述的前左制动器11和前右制动器13分别通过制动管路4与前左常闭增压阀24的输出孔和前右常闭增压阀25的输出孔连接；所述的前左制动器11和前右制动器13分别通过制动管路4与前左常闭减压阀26的输入孔与前右常闭减压阀27的输入孔连接；所述的前左常闭减压阀26和前右常闭减压阀27的输出孔通过制动管路4与储液壶3连接。

所述的纯机械线控制部分包括光电编码器33、BLDC电机34、双极行星齿轮35、滚珠丝杠轴36、滚珠丝杠螺母37、制动衬块39、制动盘40和制动钳体41；所述的BLDC电机34一端装配光电编码器33，另一端的电机输出轴与双级行星齿轮35的输入端连接；所述的双级行星齿轮35的输出端与滚珠丝杠螺母37连接；所述的滚珠丝杠螺母37通过滚珠与滚珠丝杠轴36连接；所述的滚珠丝杠轴36与制动衬块39之间设置有个夹紧力传感器38；所述的制动钳体41固定在壳体处，并且与制动盘40通过制动衬块39相连接。

本发明的有益效果为：

1、本发明前轴EHB，在汽车电控系统失效时，驾驶员可以通过人力踩制动踏板推动主缸活塞产生一定的制动力，具备制动失效安全备份，满足制动法规对制动系统的要求。

2、本发明考虑到汽车轴和转移时后轴所需的制动力较小，因此此时后轴可以配备12V汽车常用电源，相比于常规EMB配备42V电源系统降低了系统的开发难度和可靠安全性。

3、本发明后轴EMB取消了后轴制动管路复杂的布置方式，可以缩减制动管路的长度，消除压力控制过程中由于管路过长带来的不确定性。

4、本发明后轴采用EMB能够方便的集成汽车EPB功能。

5、本发明能够实现主动制动，满足现代汽车对制动系统主动安全性的要求。

6、本发明能够对汽车单轮进行压力的精确控制，快速响应汽车制动时的不同需求。

7、本发明能够完全解耦驾驶员踏板力和车轮制动力，实现制动能量回收。

8、本发明实现制动能量回收的同时，采用踏板感觉模拟器，保持驾驶员良好的踏板感觉。

附图说明

图1为本发明中制动系统部分的结构示意图；

图2为本发明中液压管路部分的结构示意图；

图3为本发明中纯机械线控制部分的结构示意图。

图中：1、制动系统底座；2、储液壶支架；3、储液壶；4、制动管路；5、制动主缸；6、踏板感觉模拟器；7、制动踏板；8、横向连接板；9、液压调节单元HCU；10、液压调节单元支架；11、前左制动器；12、前左制动器支架；13、前右制动器；14、前右制动器支架；15、后左EMB执行机构；16、后左EMB执行机构支架；17、后右EMB执行机构；18、后右EMB执行机构支架；19、高压蓄能器；20、泵电机；21、泵；22、前左常开隔离阀；23、前右常开隔离阀；24、前左常闭增压阀；25、前右常闭增压阀；26、前左常闭减压阀；27、前右常闭减压阀；28、主缸第一腔压力传感器；29、主缸第二腔压力传感器；30、高压蓄能器压力传感器；31、左轮缸压力传感器；32、前右轮缸压力传感器；33、光电编码器；34、BLDC电机；35、双极行星齿轮；36、滚珠丝杠轴；37、滚珠丝杠螺母；38、夹紧力传感器；39、制动衬块；40、制动盘；41、制动钳体。

具体实施方式

一种前轮EHB后轮EMB的混合线控制动系统，该系统包括制动系统部分、液压线控制动部分和纯机械线控制部分；液压线控制动部分的液压调节单元HCU9上端口出有三个进液口，一个进液口通过制动管路4与制动系统部分的储液壶3的底部出液口相接通，一个进液口通过制动管路4与制动系统部分的制动主缸5后端出液口相接通，一个进液口通过制动管路4与制动系统部分的踏板感觉模拟器6一端出液口相接通。液压线控制动部分的液压调节单元HCU9上端口出有两个出液口，一个出液口通过制动管路4与制动系统部分的前左制动器11进液口相接通，一个出液口通过制动管路4与制动系统部分的前右制动器13进液口相接通。纯机械线控制动部分采用一体化设计，直接集成装配在后轮制动器上。

参阅图1，所述的制动系统部分包括制动系统底座1、储液壶3、制动主缸5、踏板感觉模拟器6、制动踏板7、横向连接板8、前左制动器11、前右制动器13、后左EMB执行机构15、后右EMB执行机构17和液压管路；所述的制动系统底座1放置在水平地面上；所述的前左制动器11、前右制动器13、后左EMB执行机构15、后右EMB执行机构17分别安装在前左制动器支架12、前右制动器支架14、后左EMB执行机构支架16、后右EMB执行机构支架18上；所述的前左制动器支架12、前右制动器支架14、后左EMB执行机构支架16、后右EMB执行机构支架18分别设置在制动系统底座1的四个角上；所述的横向连接板8设置在制动系统底座1的横梁和后左EMB执行机构支架16与后右EMB执行机构支架18之间的纵梁上；所述的制动主缸5、踏板感觉模拟器6、制动踏板7设置在横向连接板8上；所述的前左制动器支架12、前右制动器支架14、后左EMB执行机构支架16、后右EMB执行机构支架18分别设置在制动系统底座1的四个角上；所述的制动系统底座1底部中心的两根横梁上设置有液压调节单元支架上10；所述的液压调节单元支架上10上安装有液压调节单元HCU9；所述的制动主缸5两侧的输出孔通过制动管路4分别与踏板感觉模拟器6和液压调节单元HCU9的接口连接；所述的制动主缸5顶部的两个输入孔通过制动管路4与储液壶3的输出孔连接；所述的储液壶3安装在储液壶支架2上；所述的储液壶支架2设置在前右制动器13和后右EMB执行机构17之间，安装在制动系统底座1上的横梁上；所述的储液壶3底部的输出孔通过管路与液压调节单元HCU9上的接口连接；所述的液压调节单元HCU9的两个输出孔通过制动管路4分别与前左制动器11、前右制动器13上的制动液接入孔相连接。

参阅图2，所述的液压管路部分包括液压调节单元HCU9、高压蓄能器19、泵电机20、泵21、前左常开隔离阀22、前右常开隔离阀23、前左常闭增压阀24、前右常闭增压阀25、前左常闭减压阀26、前右常闭减压阀27；所述的前左常开隔离阀22、前右常开隔离阀23、前左常闭增压阀24、前右常闭增压阀25、前左常闭减压阀26、前右常闭减压阀27均安装在液压调节单元HCU9上；所述的前左常开隔离阀22、前右常开隔离阀23与制动主缸5之间设有主缸第一腔压力传感器28和主缸第二腔压力传感器29；所述的制动主缸5与踏板感觉模拟器6之间通过制动管路4和一个常闭电磁阀相连接；所述的前左常开隔离阀22、前右常开隔离阀23与前左制动器11、前右制动器13之间设置有左轮缸压力传感器31和前右轮缸压力传感器32；所述的泵21的出入孔与储液壶3底部的输出孔通过制动管路4相连接；所述的泵21与泵电机20连接；所述的高压蓄能器19与泵21通过带有单向阀的制动管路相连接；所述的高压蓄能器19分别与前左常闭增压阀24的输入孔和前右常闭增压阀25的输入孔通过带有高压蓄能器压力传感器30的制动管路4相连接；所述的前左制动器11和前右制动器13分别通过制动管路4与前左常闭增压阀24的输出孔和前右常闭增压阀25的输出孔连接；所述的前左制动器11和前右制动器13分别通过制动管路4与前左常闭减压阀26的输入孔与前右常闭减压阀27的输入孔连接；所述的前左常闭减压阀26和前右常闭减压阀27的输出孔通过制动管路4与储液壶3连接。

参阅图3，所述的纯机械线控制部分包括光电编码器33、BLDC电机34、双极行星齿轮35、滚珠丝杠轴36、滚珠丝杠螺母37、制动衬块39、制动盘40和制动钳体41；所述的BLDC电机34一端装配光电编码器33，另一端的电机输出轴与双级行星齿轮35的输入端连接；所述的双级行星齿轮35的输出端与滚珠丝杠螺母37连接；所述的滚珠丝杠螺母37通过滚珠与滚珠丝杠轴36连接；所述的滚珠丝杠轴36与制动衬块39之间设置有个夹紧力传感器38；所述的制动钳体41固定在壳体处，并且与制动盘40通过制动衬块39相连接。

本发明的工作原理为：

1、电控系统失效安全备份工况

处于电控系统失效安全备份工况下，后轮EMB制动系统不参与工作，前轮EHB制动系统不参与工作同时EHB系统所有电磁阀恢复断电开关状态，前左常开隔离阀22、前右常开隔离阀23打开，制动踏板感觉模拟器6前的电磁阀、前左常闭增压阀24、前右常闭增压阀25、前左常闭减压阀26、前右常闭减压阀27关闭。驾驶员踩下制动踏板7，制动踏板7通过主缸主缸输入轴推动制动主缸5。制动主缸5中第一腔和第二腔的制动液分别通过制动管路4经过主缸第一腔压力传感器28和主缸第二腔压力传感器29、前左常开隔离阀22和前右常开隔离阀23、前左轮缸压力传感器31和前右轮缸压力传感器32流入底层前左制动器11和前右制动器13。在前左制动器11和前右制动器13的轮缸出形成制动压力，完成电控系统失效安全备份的传统摩擦制动功能。

2、电控系统正常制动工况

处于电控系统正常制动工况下，前轮EHB制动系统、后轮EMB制动系统均参与制动。开始工作前，制动系统ECU控制前轮EHB制动系统，前左常开隔离阀22、前右常开隔离阀23关闭，控制前左常闭增压阀24、前右常闭增压阀25、前左常闭减压阀26、前右常闭减压阀27关闭，控制制动踏板感觉模拟器6前的电磁阀打开，泵电机20开始转动带动泵21工作，利用制动管路4抽取储液壶3中的制动液流入高压蓄能器19并保持一定压力。当高压蓄能器压力传感器30检测到高压蓄能器19内压力高于设定门限值时，停止泵电机20带动泵21工作；当高压蓄能器压力传感器30检测到高压蓄能器19内压力低于设定门限值时，控制泵电机20带动泵21工作；

驾驶员踩下制动踏板7，制动踏板7通过主缸输入轴推动制动主缸5。制动主缸5中制动液分别通过制动管路4经过主缸第二腔压力传感器29流入踏板感觉模拟器6中，模拟传统汽车制动过程中驾驶员的制动感受。制动系统ECU根据制动踏板7的位移传感器、主缸第一腔压力传感器28和主缸第二腔压力传感器29来估算驾驶员的制动意图。电控制动系统ECU根据驾驶员的制动意图控制前左常闭增压阀24、前右常闭增压阀25、前左常闭减压阀26、前右常闭减压阀27开启和关闭，根据前左轮缸压力传感器31和前右轮缸压力传感器32所采集的值控制由高压蓄能器19流入前左制动器11和前右制动器13的制动液，在前左制动器11和前右制动器13处形成目标制动压力。电控制动系统ECU根据驾驶员的制动意图通过采集后轮光电编码器33和夹紧力传感器38的值控制后左EMB执行机构15、后右EMB执行机构17上带有光电编码器33的BLDC电机34转动，BLDC电机34通过电机输出轴带动双级行星齿轮35转动，双级行星齿轮35带动滚珠丝杠螺母37转动，滚珠丝杠螺母37在通过滚珠带动滚珠丝杠轴36平动，滚珠丝杠轴36通过夹紧力传感器38推动制动衬块39挤压制动盘40，在后左EMB执行机构15和右左EMB执行机构17的制动盘出处形成目标制动压力。

3、主动制动工况

处于主动制动工况下，前轮EHB制动系统、后轮EMB制动系统均参与制动。开始工作前，制动系统ECU控制前轮EHB制动系统，前左常开隔离阀22、前右常开隔离阀23关闭，控制前左常闭增压阀24、前右常闭增压阀25、前左常闭减压阀26、前右常闭减压阀27关闭，控制制动踏板感觉模拟器6前的电磁阀打开，泵电机20开始转动带动泵21工作，利用制动管路4抽取储液壶3中的制动液流入高压蓄能器19并保持一定压力。当高压蓄能器压力传感器30检测到高压蓄能器19内压力高于设定门限值时，停止泵电机20带动泵21工作；当高压蓄能器压力传感器30检测到高压蓄能器19内压力低于设定门限值时，控制泵电机20带动泵21工作；制动系统ECU根据实际工况决策出处于主动制动状态下制动系统前轴所需的制动力，控制前左常闭增压阀24、前右常闭增压阀25、前左常闭减压阀26、前右常闭减压阀27开启和关闭，根据前左轮缸压力传感器31和前右轮缸压力传感器32所采集的值控制由高压蓄能器19流入前左制动器11和前右制动器13的制动液，在前左制动器11和前右制动器13处形成目标制动压力。电控系统ECU根据实际工况决策出处于主动制动状态下制动系统后轴所需的制动力，通过采集后轮光电编码器33和夹紧力传感器38的值控制后左EMB执行机构15、后右EMB执行机构17上带有光电编码器33的BLDC电机34转动，BLDC电机34通过电机输出轴带动双级行星齿轮35转动，双级行星齿轮35带动滚珠丝杠螺母37转动，滚珠丝杠螺母37在通过滚珠带动滚珠丝杠轴36平动，滚珠丝杠轴36通过夹紧力传感器38推动制动衬块39挤压制动盘40，在后左EMB执行机构15和右左EMB执行机构17的制动盘出处形成目标制动压力。

4、摩擦制动与电机回馈制动解耦工况

处于摩擦制动与电机回馈制动解耦下，前轮EHB制动系统、后轮EMB制动系统均参与制动。开始工作前，制动系统ECU控制前轮EHB制动系统，前左常开隔离阀22、前右常开隔离阀23关闭，控制前左常闭增压阀24、前右常闭增压阀25、前左常闭减压阀26、前右常闭减压阀27关闭，控制制动踏板感觉模拟器6前的电磁阀打开，泵电机20开始转动带动泵21工作，利用制动管路4抽取储液壶3中的制动液流入高压蓄能器19并保持一定压力。当高压蓄能器压力传感器30检测到高压蓄能器19内压力高于设定门限值时，停止泵电机20带动泵21工作；当高压蓄能器压力传感器30检测到高压蓄能器19内压力低于设定门限值时，控制泵电机20带动泵21工作；制动系统ECU根据实际工况决策出需要解耦的制动力大小，在达到目标再生制动力之前，以前驱车为例，利用驱动轮反拖汽车的驱动电机将生成的再生制动能量储存在汽车的电池中；在达到目标再生制动力之后，制动系统ECU控制前左常闭增压阀24、前右常闭增压阀25、前左常闭减压阀26、前右常闭减压阀27开启和关闭，根据前左轮缸压力传感器31和前右轮缸压力传感器32所采集的值控制由高压蓄能器19流入前左制动器11和前右制动器13的制动液，在前左制动器11和前右制动器13处形成目标制动压力，与驱动轮的再生制动力共同参与前轮制动。电控系统ECU通过采集后轮光电编码器33和夹紧力传感器38的值控制后左EMB执行机构15、后右EMB执行机构17上带有光电编码器33的BLDC电机34转动，BLDC电机34通过电机输出轴带动双级行星齿轮35转动，双级行星齿轮35带动滚珠丝杠螺母37转动，滚珠丝杠螺母37在通过滚珠带动滚珠丝杠轴36平动，滚珠丝杠轴36通过夹紧力传感器38推动制动衬块39挤压制动盘40，在后左EMB执行机构15和右左EMB执行机构17的制动盘出处形成目标制动压力。

本发明在前轴采用EHB系统，后轴采用EMB系统，可以有效发挥两种制动系统的优势。前轮采用EHB系统可以实现前轮单轮制动力调节，同时靠装备于前轴的EHB实现制动失效备份以满足现行法规要求；后轮采用EMB可以缩减制动管路的长度，消除压力控制过程中由于管路过长带来的不确定性,同时能够方便的实现电子驻车制动(Electrical Park Brake，EPB)。