一种双回路电液混合制动系统及其制动控制方法与流程

文档序号:17701374发布日期:2019-05-17 22:33阅读:468来源:国知局
一种双回路电液混合制动系统及其制动控制方法与流程

本发明涉及汽车制动系统技术领域,特别涉及一种双回路电液混合制动系统及制动控制方法。



背景技术:

汽车制动系统与汽车行车安全密切相关。汽车制动系统一般采用双回路结构,以提高行车制动的可靠性。传统的双回路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。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)。

线控制动系统因取消了传统制动系统的机械连接,具有结构更简单、控制更灵活、响应时间更短、制动性能更好、维护简单等优点。目前已经提出的线控制动系统主要包括电子液压制动系统(ehb)和电子机械式制动系统(emb)等。从功能上看,线控制动系统一方面可以灵活地协调摩擦制动与回馈制动,以支持电动汽车在不影响制动踏板感觉的前提下尽可能多地回收制动能量;另一方面,还可方便地实现自主制动,以满足智能汽车系统对制动的要求。

为提高失效防护功能,线控制动系统的电子控制系统一般都具有较传统制动系统更为严格的故障诊断和容错功能,这增加了其开发难度并一定程度上限制了其推广应用。



技术实现要素:

本发明的目的是克服现有技术的缺陷,提供一种制动力分配合理、高可靠性且制动响应快的双回路电液控制系统及制动控制方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是,一种双回路电液混合制动系统,包括人力制动回路以及线控制动回路,所述人力制动回路包括制动踏板、人力缸、联接所述制动踏板与人力缸的推杆以及与所述人力缸液压连接的第一制动器组;

所述线控制动回路包括用于获取所述制动踏板的行程信号的制动踏板行程传感器、与所述制动踏板行程传感器电连接的制动控制器、与所述制动控制器电连接的电动缸以及与所述电动缸液压连接的第二制动器组。

在一些实施例中,所述人力缸包括缸体、设置于所述缸体内的活塞组件以及设置于所述推杆上随所述推杆做轴向移动的齿条,所述人力缸还包括与所述齿条啮合的齿轮,所述制动踏板行程传感器用于检测所述齿轮的转动角度以获取所述制动踏板的行程信号。

在一些实施例中,所述缸体上设置有与所述活塞组件相配合的限位销以及复位件,所述活塞组件位于所述限位销与复位件之间;

所述活塞组件包括相联接的前活塞与后活塞,所述后活塞与所述限位销配合,所述复位件与所述前活塞联接;

所述前活塞与后活塞上分别设置有前皮碗与后皮碗;所述缸体还连接有储液罐,所述缸体上还开设有与所述储液罐连通的补偿孔和供液孔以及与所述第一制动器组连通的排液孔;

所述复位件处于预压状态下时,所述后活塞与所述限位销抵接,且所述前皮碗位于所述补偿孔与供液孔之间。

在一些实施例中,所述电动缸包括电机、电动缸缸体以及与所述电动缸缸体连接的电动缸储液罐,所述电动缸缸体内设置有电动缸活塞以及与所述电动缸活塞联接的滚珠丝杆副,所述滚珠丝杆副通过联轴器与所述电机的输出轴联接。

在一些实施例中,所述电动缸缸体上设置有与所述电动缸活塞相配合的导向销及回位件,所述电动缸活塞设置于所述导向销与回位件之间;

所述电动缸活塞上设置有电动缸皮碗,所述电动缸缸体上还开设有与所述电动缸储液罐相连通的电动缸补偿孔、电动缸供液孔以及电动缸排液孔;

所述回位件处于预压状态下时,所述电动缸活塞与所述导向销抵接,且所述电动缸皮碗位于所述电动缸补偿孔与电动缸供液孔之间。

在一些实施例中,所述线控制动回路还包括用于获取所述制动踏板的制动信号的制动灯开关,所述制动灯开关与所述制动控制器电连接。

在一些实施例中,所述第一制动器组为两个后轮的制动器,所述第二制动器组为两个前轮的制动器,所述第一制动器组为两个后轮的制动器,所述第二制动器组为两个前轮的制动器,或所述第一制动器组为两个前轮的制动器,所述第二制动器组为两个后轮的制动器,或所述第一制动器组为左前车轮和右后车轮的制动器,所述第二制动器组为右前车轮和左后车轮的制动器,或所述第一制动器组为右前车轮和左后车轮的制动器,所述第二制动器组为左前车轮和右后车轮的制动器。

在一些实施例中,所述制动控制器还与其它至少一个可以发出自主制动请求的汽车电控系统连接。

本发明还提供了一种双回路电液混合制动系统的制动控制方法,包括以下制动模式:

混合制动模式:踩下制动踏板,通过推杆实现人力缸工作,使得第一制动器组产生制动力矩,完成人力制动;制动踏板行程传感器将检测到的制动踏板的行程数据传输至制动控制器,制动控制器根据制动踏板行程计算出第二制动器组的制动力矩;制动控制器将计算出的第二制动器组的制动力矩换算为电动缸内的电机目标转矩与目标电流,再驱动电动缸工作,使得第二制动器组产生期望制动力矩,完成线控制动。

在一些实施例中,还包括以下制动模式:

自主制动模式:当制动控制器连接有其它汽车电控系统并收到自主制动请求时,制动控制器根据收到的制动请求,驱动电动缸工作,使得第二制动器组产生制动力矩,实现自主制动;

失效防护制动模式:当系统检测到仅制动踏板行程传感器失效而系统的其它部分正常时,进入失效防护制动模式;该模式下,当系统检测到制动踏板产生了行程时,制动控制器工作,驱动电动缸工作,使得第二制动器组产生制动力矩,实现失效防护制动;

失效备份人力制动模式:当制动控制器与为制动控制器供电的电源至少其中之一发生故障时,通过第一制动器组进行人力制动。

本发明的有益效果在于:

1.双回路电液混合制动系统既具有线控制动系统所具有的控制灵活、制动响应快的优点,又具有人力制动系统的高可靠性。

2.双回路混合制动系统可以通过制动控制器实现理想的制动力分配,从而在保证良好的制动方向稳定性前提下充分发挥利用地面的附着率。

3.与其它电动助力系统相比,本发明双回路混合制动系统通过对制动踏板的行程来确定线控制动回路的制动力,无需采用复杂的助力控制算法,降低了开发难度。

附图说明

图1为本发明实施例双回路电液混合制动系统的结构示意图;

图2为本发明实施例双回路电液混合制动系统中人力缸与制动踏板的配合结构示意图;

图3为本发明实施例双回路电液混合制动系统中电动缸的结构示意图。

以上各图中,1—制动踏板;2—推杆;3—制动灯开关;4—人力缸;5—电动缸;6—电源;7—制动控制器;8—左后制动器;9—右后制动器;10—制动踏板行程传感器;11—右前制动器;12—左前制动器;401—齿条;402—端盖;403—齿轮;404—后活塞;405—后皮碗;406—缸体;407—限位销;408—前活塞;409—前皮碗;410—供液孔;411—储液罐;412—补偿孔;413—复位件;414—排液孔;501—电机;502—联轴器;503—滚丝螺母;504—轴承;505—挡圈;506—钢球;507—丝杆;508—壳体;509—o型圈;510—导向销;511—密封圈;512—电动缸活塞;513—电动缸皮碗;514—螺栓;515—电动缸储液罐;516—回位件;517—电动缸缸体;a—低压腔;b—电动缸供液孔;c—电动缸补偿孔;d—高压腔;e—电动缸排液孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步描述。

参照图1,一种双回路电液混合制动系统,包括人力制动回路以及线控制动回路,所述人力制动回路包括制动踏板1、人力缸4、联接所述制动踏板1与人力缸4的推杆2以及与所述人力缸4液压连接的第一制动器组;人力缸4与第一制动器组通过制动管路连接,具体的,与第一制动器组中的两个轮缸液压连接。

所述线控制动回路包括制动踏板行程传感器10、与所述制动踏板行程传感器10电连接的制动控制器7、与所述制动控制器7电连接的电动缸5以及与所述电动缸5液压连接的第二制动器组。制动踏板行程传感器10与制动控制器7、制动控制器7与电动缸5均为电连接,电动缸5与第二制动器组通过制动管路连接,具体的,与第二制动器组中的两个轮缸液压连接。

参照图2,所述人力缸4包括缸体406、设置于所述缸体406内的活塞组件以及控制所述活塞组件滑动的齿条401,所述推杆2与所述齿条401抵连,推杆2通过对齿条401施力,可以推动齿条401运动,从而带动活塞组件的运动。

所述人力缸4还包括与所述齿条401啮合的齿轮403,在齿条401运动的过程中,齿轮403随着齿条401转动。所述制动踏板行程传感器10用于检测所述齿轮403的转动角度以获得制动踏板1的行程信号。

所述缸体406上设置有与所述活塞组件相配合的限位销407以及复位件413,所述活塞组件位于所述限位销407与复位件413之间。在本实施例中,复位件413为圆锥回位弹簧,复位件413的一端与缸体406的最左侧内壁抵连,另一端与活塞组件的最左侧抵连。

具体的,所述活塞组件包括相联接的前活塞408与后活塞404,在本实施例中,后活塞404左端较细部分设置有外螺纹,拧入前活塞408的中心螺纹孔之后组成活塞组件并位于缸体406的内孔中,所述后活塞404与所述限位销407配合,所述复位件413与所述前活塞408抵连;

所述前活塞408与后活塞404上分别设置有前皮碗409与后皮碗405;所述缸体406还连接有储液罐411,所述缸体406上还开设有与所述储液罐411连通的补偿孔412和供液孔410以及与所述第一制动器组液压连通的排液孔414;

所述前皮碗409、后皮碗405、补偿孔412以及供液孔410均位于同一轴线上;所述复位件413在人力缸4组装之后即处于预压状态,使得所述前活塞408与所述限位销407抵接,且所述前皮碗405位于所述补偿孔412与供液孔410之间,这里的预压状态是指在推杆2无向左的推力时,复位件413的压缩状态。

参照图3,所述电动缸5包括电机501、电动缸缸体517以及与所述电动缸缸体517连接的电动缸储液罐515,所述电动缸缸体517内设置有电动缸活塞512以及与所述电动缸活塞512联接的滚珠丝杆副,所述滚珠丝杆副通过联轴器502与所述电机501联接。

具体的,电动缸5外部设有壳体508,壳体508的内部为圆柱形中空结构,类似于内径依次增大的第一圆柱面、第二圆柱面和第三圆柱面;所述第一圆柱面与第二圆柱面之间的内壁沿径向向内延伸形成带中心孔的隔断,第三圆柱面紧邻第二圆柱面处形成轴肩,第三圆柱面上安装有挡圈505。

滚珠丝杆副包括滚珠螺母503、丝杆507和钢球506,电机501与滚丝螺母503通过联轴器502联接,滚珠丝杆副由一对轴承504支承在壳体508内。电动缸缸体517与壳体508采用螺栓联接,电动缸缸体517与壳体508之间还设置有起密封作用的密封圈511;

电动缸缸体517上设置有导向销510,导向销510的一端固定在壳体508一径向孔中,另一端插入丝杆507的导向槽内,使得丝杆507只能沿轴向平动而不能绕轴向转动;电动缸活塞512通过一螺栓514与丝杆507固定联接。电动缸活塞512的最左端与电动缸缸体517最左端的内壁之间设置有回位件516,处于预压状态的回位件516使得丝杆507的导向槽靠近电动缸活塞512的一端压靠在导向销510上。电动缸活塞512上设置有电动缸皮碗513,在此状态下,皮碗513轴向位于电动缸补偿孔c和电动缸供液孔b之间;

电动缸缸体517与电动缸储液罐515之间开设有电动缸补偿孔c与电动缸供液孔b,电动缸刚缸体517的下部开设有电动缸排液孔e。回位件516所在的电动缸工作腔为高压腔d,电动缸活塞512的另一侧电动缸工作腔为低压腔a;

未踩下踏板时电动缸补偿孔c连通电动缸高压腔d和电动缸储液罐515,而电动缸供液孔b连通电动缸低压腔a与电动缸储液罐515;电动缸排液孔e将电动缸高压腔d通过制动管路与第二制动器组的两个轮缸连通;电动缸缸体517内还设置有用于轴承504轴向定位并限制滚丝螺母503的轴向移动的挡圈505。并且在壳体508的隔断处的内环槽中安装o形圈进行密封。

另外,所述缸体406上套设有端盖402,所述齿条401与齿轮403均位于所述端盖402内。具体的,端盖402内开设有中心孔,齿条401位于端盖402的中心孔中,其侧面开齿与同样支承于端盖402内的齿轮403啮合。

所述线控制动回路还包括与所述制动踏板1连接的制动灯开关3,所述制动灯开关3还与所述制动控制器7电连接。这种方式可以起到失效防护作用,例如当系统检测到行程传感器10失效而其它部分正常时,制动控制器7根据制动灯开关3的信号判断出驾驶员是否已踩下制动踏板1,从而做出判断是否驱动电动缸5工作。失效防护制动模式下具体的目标制动减速度,可以根据具体的实施例并参照相关法规的要求确定。

对于人力制动回路与线控制动回路的配置方式分为两种形式,即h型双回路配置以及x型双回路配置。

h型双回路配置的方式分为两种:

(1)人力制动回路用于两个后轮的制动器,线控制动回路用于两个前轮的制动器;

(2)人力制动回路用于两个前轮的制动器,线控制动回路用于两个后轮的制动器;

x型双回路配置的方式也分为两种:

(1)人力制动回路用于左前车轮和右后车轮的制动器,线控制动回路用于右前车轮和左后车轮的制动器;

(2)人力制动回路用于右前车轮和左后车轮的制动器,线控制动回路用于左前车轮和右后车轮的制动器。

由于大多数四轮汽车的前轮制动力要大于后轮的制动力,因此,在本实施例中,优选h型回路中的(1),人力制动回路用于制动力要求较小的后轮制动器,而线控制动回路则用于制动力要求较大的前轮制动器,即所述第一制动器组为两个后轮的制动器,包括左后制动器8与右后制动器9,所述第二制动器组为两个前轮的制动器,包括左前制动器12与右前制动器11。

所述制动控制器7还连接有至少一个可以发出自主制动请求的电控系统,参照图1中制动控制器7最下端的连接线,及用于连接可以发出自主制动请求的电控系统。可以发出自主制动请求的电控系统可以是acc电子主动巡航控制、eba紧急制动辅助装置等。

针对上述实施例,下面提供四种情况下的双回路电液混合控制系统的制动控制方法:

1.混合制动模式下的制动控制方法和工作过程

当驾驶员踩下制动踏板1时,踏板力经踏板臂放大后推动推杆2向前移动。推杆2推动齿条401、齿条401推动由前活塞408和后活塞404等组成的活塞组件依次向左轴向移动。随前活塞408移动的前皮碗409将补偿孔412完全覆盖住之后,压力经排液孔414和制动管路传至左后制动器8和右后制动器9的轮缸,从而两后轮制动器产生制动力矩实现后轮人力制动。

在驾驶员踩下制动踏板1对后轮施加人力制动的同时,向前移动的齿条401带动与其啮合的齿轮403转动,制动踏板行程传感器10测得反映踏板行程的齿轮403转角的信号被制动控制器7接收。制动控制器7接收到该转角信号后换算成踏板行程,然后根据该踏板行程和人力制动回路pv特性,即反映制动踏板行程与人力制动回路制动压力关系的特性曲线,计算出后轮制动力;进一步地,根据理想的制动力分配曲线,即使得前、后轮同时制动抱死的前、后轮制动力关系曲线,并依据计算出的后轮制动力计算前轮期望制动力矩,这里的期望制动力矩是指根据理想的制动力分配曲线在获得后轮的制动力矩后得到的前轮制动力矩。然后将其换算为电机501的目标转矩和目标电流;制动控制器7驱动电机501工作,并带动滚珠丝杆副推动活塞512运动;当随活塞512一同运动的皮碗513将电动缸补偿孔c完全覆盖住之后高压腔d建立起压力,该压力经电动缸排液孔e和制动管路传至左前制动器12和右前制动器11的轮缸,从而两前轮制动器产生制动力矩实现前轮线控制动。

2.自主制动模式下的制动控制方法和工作过程

当制动控制器7检测到车辆的其它电控系统有自主制动请求时,则选择自主制动模式。例如,当制动控制器7接收到acc的制动请求时,可以选择自主制动模式并对第二制动器组的轮缸进行制动。

该模式下,制动控制器7根据其它电控系统请求的制动力矩控制电机501输出转矩,驱动滚珠丝杆副推动电动缸活塞512运动;当随电动缸活塞512一同运动的皮碗513将电动缸补偿孔c完全覆盖住之后高压腔d建立起压力,该压力经电动缸排液孔e和制动管路传至左前制动器12和右前制动器11的轮缸,从而两前轮制动器产生制动力矩,并以前轮线控制动的方式实现自主制动。

3.失效防护制动模式下的制动控制方法和工作过程

若系统检测到仅制动踏板行程传感器10失效而系统的其它部分正常,则进入失效防护制动模式。该模式下,若制动控制器7根据制动灯开关3的信号判断出驾驶员已踩下制动踏板1,则可以驱动电动缸5工作令前轮制动,以产生一定的制动减速度。失效防护制动模式下具体的目标制动减速度,可以根据具体的实施例并参照相关法规的要求确定。失效防护制动模式下比较典型的目标制动减速度值是0.3g(g为重力加速度)。

系统工作于上述失效防护制动模式时不影响车辆的其它电控系统请求的自主制动实施。

当人力制动回路失效譬如人力制动回路出现制动液泄漏且系统未检测到任何部分失效时,系统仍然可以通过线控制动回路对车辆实施部分制动。取决于是否踩下制动踏板1,由人力制动回路失效引起的制动模式在形式上仍为混合制动模式或自主制动模式。

4.失效备份人力制动模式

当所述双回路电液混合制动系统中的制动控制器7和电源6等发生故障使得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。

采用上述实施例,本发明具有以下优点

(1)双回路混合制动系统既具有线控制动系统所具有的控制灵活、制动响应快的优点,又具有人力制动系统的高可靠性。

(2)双回路混合制动系统可以通过制动控制实现理想的制动力分配,从而在保证良好的制动方向稳定性前提下充分发挥利用地面的附着率。

(3)双回路混合制动系统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。

(4)双回路混合制动系统,通过后轮无助力和前轮全助力的助力方式获得了比其它电动助力系统更简单的结构和更低的成本。

(5)与其它电动助力系统相比,本发明双回路混合制动系统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。

(6)本实施例中,双回路混合制动系统,因自主制动时被施加制动的是前轮,所以可获得最大至约0.5g的制动减速度,完全满足自适应巡航(acc)的自主制动要求;对于采用后轮驱动的电动汽车,利用前轮自主制动和后轮再生制动甚至可以获得aeb全力制动所需的制动力。

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

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