专利名称：集成踏板位移测量的踏板解耦式电液复合制动系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车制动系统，尤其是涉及一种集成踏板位移测量的踏板解耦式电液复合制动系统。
背景技术：
汽车的制动系统在工作过程中，制动踏板位移反应了司机制动操纵意图，为此，传动汽车电动化改装或电动汽车研发过程中，均需安装制动踏板位移传感器。制动踏板力和制动踏板行程构成的踏板力-行程踏板特性，是评价制动系统制动感觉的重要指标。纯电动、混合动力和燃料电池电动汽车等电动汽车突出的优点之一是能够实现再生制动能量回收，即在制动时将汽车行驶的部分动能通过传动系统传递给电机，电机以发电方式工作，为电池 充电，实现制动能量的再生利用。电动汽车采用再生制动可获得以下几方面的好处:1)有效回收车辆制动时原本以热能消耗的能量，对提高整车经济性，延长电动汽车的续驶里程起到积极的作用；2)在能量回收的过程中，电机以发电方式工作可产生车辆制动时所需的部分制动力，在低制动强度下，可以仅靠再生制动力进行制动；3)减少摩擦片的使用频率，延长机械制动系统的使用寿命。由于电动机回馈制动转矩受到电机外特性和蓄电池充电特性限制，在较高附着系数路面或高速紧急制动时，无法满足车辆制动需求。与机械摩擦制动相结合构成的电液复合制动系统，可充分发挥两者的优势。电液复合制动系统提高了整车制动系统的响应速度和控制精度，有利于保证车辆制动安全。制动踏板感觉是电液复合制动系统核心内容之一，它直接关系到车辆制动安全和驾驶舒适度。传统制动系统中，驾驶员脚踩制动踏板的作用力直接反映在制动钳或制动蹄上；电液复合制动系统中，制动信号不同于传统液压气动制动系统，驾驶员制动信号与制动执行机构之间不存在机械或液压形式的连接，取而代之的是安装在制动踏板上的传感器。引入回馈制动后，如何保证车辆制动效能、保持原有制动感觉是电液复合制动系统解决的首要问题。回馈制动力和机械制动力协调控制，回馈制动与车辆稳定性集成控制等策略研究亦与电液复合制动系统结构有关。电液复合制动系统制动能量回收能力和控制策略制定主要受电气系统和液压控制系统的影响，其中，电气系统受到电机外特性和电池充电功率限制。随着研究投入和技术发展，应用于电液复合制动的动力总成系统中电机及蓄电池选型、匹配和控制技术相对成熟，满足上述需求的液压制动系统将成为电液复合制动系统设计的重点和难点。国外大多由汽车生产厂商和制动安全零部件供应商在其现有制动系统基础进行改造和升级，并成功用于新能源汽车，如MANDO基于高级ESC提出了可用于混合动力电动汽车的电控液压制动系统解决方案，该系统由ESC液压控制单元、真空管理模块、传动制动主缸和助力器等组成，在对驱动电机、线性电磁阀和液压泵等特性研究基础上，通过前馈-反馈控制技术实现了液压制动和能量回馈制动的协调控制，具备良好的制动踏板感觉和较好的NVH特性，当电气失效时还具备传统液压制动备份功能；Toyota在车身稳定性控制系统VSC基础上开发了可与液压制动协调控制的电子控制制动系统ECB，成功应用于Prius车型，并随Prius车型换代而不断升级改进；Honda开发了具备制动踏板感觉模拟和主缸压力调节功能的集成式制动主缸，其中，制动踏板感觉模拟器由柱形橡胶和弹簧构成，压力调节功能由高压源、调节阀和4个电磁阀等组成，已应用于混合动力车Civic Hybrid ;Nissan设计了具有电动助力功能的制动主缸，助力机构由电机及减速机构、滚珠丝杠和轴承，通过控制电机的旋转方向和速度实现主缸压力的控制，同时基于该制动主缸设计了摩擦力制动系统，并设计了与电机回馈制动协调控制流程。上述系统在传统制动系统结构基础上进行修改，以满足电液复合制动系统要求，并已经应用于新能源汽车。但上述方案中，均利用传统的制动踏板位移传感器来识别司机操作意图，不便于传统制动系统改装，且有的改进后结构较为复杂，对制造工艺要求极高；有的系统要求控制逻辑复杂，实现成本较高；有的仍然保留真空助力器，但需要额外增加真空泵。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种集成踏板位移测量的，具备主、被动助力的，并能够实现液压制动和电机回馈制动协调控制的踏板解耦式汽车电液复合制动系统。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:集成踏板位移测量的踏板解耦式电液复合制动系统，包括复合制动控制单元、液压制动子系统及电机回馈制动子系统，所述的液压制动子系统由集成式制动主缸总成和液压控制单元组成，所述的集成式制动主缸总成由集成式制动主缸和高压油源组成，其特征在于，所述的集成式制动主缸包括制动踏板、压力传感器、缸体、制动主缸推杆、助力活塞、弹簧止回阀、踏板感觉模拟器、主缸第一活塞、主缸第二活塞、主缸第一回位弹簧、主缸第二回位弹簧及储油室；所述的制动踏板安装在所述的制动主缸推杆上，该制动主缸推杆位于初始位置处的缸体上设有与储油室连接的第一通孔；所述的制动主缸推杆与助力活塞在缸体内组成被动助力腔，该被动助力腔通过缸体上开设的第二通孔经常关型开关电磁阀与所述的踏板感觉模拟器连接；所述的弹簧止回阀的前端与踏板感觉模拟器入口连接，后端与缸体上开设的第二通孔连接，第二通孔与弹簧止回阀间安装有压力传感器；所述的助力活塞和主缸第一活塞在缸体内组成主动助力腔，该主动助力腔上开设有第三通孔；所述的主缸第一活塞与所述的主缸第二活塞在缸体内组成主缸后腔，该主缸后腔通过开设的第四通孔与储油室连接，并通过在缸体上开设的第五通孔与液压控制单元相连，所述的主缸第一回 位弹簧固定在主缸第一活塞和主缸第二活塞端面上；所述的主缸第二活塞与缸体的侧壁组成主缸前腔，该主缸前腔通过开设的第六通孔与储油室连通，并通过缸体上开设的第七通孔与液压调节单元连接，所述的主缸第二回位弹簧固定在主缸第二活塞的端面和缸体的侧壁上。
该复合制动系统通过与第二通孔相连的压力传感器检测被动助力腔的压力，结合被动助力腔的截面积得到被动助力腔内的制动液作用力，根据踏板感觉模拟器模拟制动踏板行程与制动液作用力关系计算得到当前制动力下的踏板位移。所述的高压油源包括电动泵、高压蓄能器、第一单向阀、第二单向阀、液压传感器和常开型开关电磁阀，第三通孔分别与液压传感器、高压蓄能器和常开型开关电磁阀的入口连接，常开型开关电磁阀的出口连接储油室，电动泵的入口通过第一单向阀与储油室相连，电动泵的出口通过第二单向阀与高压蓄能器相连。所述的液压调节单元设有两个输入口，分别连接主缸后腔的第五通孔和主缸前腔的第七通孔，每个输入口对应设置有两个输出口，四个输出口分别连接四个制动轮缸，形成四条独立的控制支路，控制四个车轮的运行，每个车轮各自设有轮速传感器。所述的液压控制单元包括用于控制轮缸压力的开关组件和液压组件，
所述的液压组件包括两个液压泵及回油电机，液压泵的两侧各有一个单向阀，液压泵经回油电机驱动，所述的开关组件包括常开型开关电磁阀和常关型电磁阀，每个输入口对应的两条控制支路共用一组液压组件，每条控制支路均设有开关组件。所述的电机回馈控制子系统由电池组及电池管理系统、电机及电机控制器和整车控制器组成。所述的复合制动控制单元具备数据采集接口、驱动输出接口和通讯接口，所述的数据采集接口与压力传感器、液压传感器、轮速传感器相连， 所述的驱动输出接口与电动泵和集成式制动主缸总成中的电磁阀相连，所述的通讯接口至少包含两个，一个通讯接口与电机回馈子系统中的整车控制器连接，另一个通讯接口与液压控制单元连接。该复合制动系统包括初始准备状态、正常工作状态和失效状态三种工作状态。复合制动系统处于正常工作状态时包括常规制动模式、ABS控制模式和ASR控制模式三种控制模式。复合制动系统处于常规制动模式包括纯回馈制动、纯液压制动、电液复合制动三种模式，复合制动系统处于ABS控制模式的控制方法包括两种:当ABS进入控制时，回馈制动立即退出；当ABS进入控制时，回馈制动力参与ABS控制。与现有技术相比，本发明具有以下优点:I)集成式制动主缸总成集成了制动踏板位移测量功能，集成度高，便于传统车辆进行电动化改装成本和难度，并保证了制动系统踏板位移测量的一致性；2)集成式制动主缸总成集成了踏板感觉模拟、主被动液压助力功能，踏板感觉模拟器可与模拟执行器非同轴布置，有效降低轴向长度，结构紧凑、安装灵活；3)较传统真空助力系统和电机机构助力的复合制动系统相比，集成式制动主缸总成结构简单，控制精确，便于实现，成本较低；4)保证了制动踏板感觉一致性，车辆电液复合制动系统处于何种工作状态，都能够提供良好的制动踏板感觉，制动踏板感觉可根据目标车辆类型通过改变制动踏板感觉模拟器而灵活更改；5)制动过程中，高压油源能够持续的提供主动液压助力，提高了制动响应速度，有利于精确控制轮缸压力和提高制动效能，在失效状态下具备被动液压助力，能够实现紧急制动；6)可以采用传统ABS系统的液压控制组件，沿用传统制动系统的主缸、储油室等零部件，生产工艺简单、成本较低；7)扩展性和适用性好，复合制动控制单元经扩展后可具备ESP、自适应巡航等功能，不仅可用于传统车辆线控制动系统，还可以广泛应用电纯动汽车、混合动力汽车及燃料电池汽车。
图1为本发明的结构示意图；图2为踏板感觉模拟器的结构示意图。图1中，10为集成式制动主缸总成；101为储油室；102为单向阀；103为电动泵；104为单向阀；105为高压蓄能器；106为液压传感器；107为常开型开关电磁阀；108为常关型开关电磁阀；109为踏板感觉模拟器；110为弹簧止回阀；111为压力传感器；201为制动踏板；202为制动踏板安装轴；203为第一通孔；204为第二通孔；205为第三通孔；206为第四通孔；207为第六通孔；208为第七通孔；209为主缸前腔；210为主缸第二回位弹簧；211为主缸第二活塞；212为第五通孔；213为主缸第一回位弹簧；214为主缸后腔；215为主缸第一活塞；216为主动助 力腔；217为助力活塞；218为被动助力腔；219为制动主缸推杆；220为缸体；30为液压控制单元；301为常开型开关电磁阀；303为常开型开关电磁阀；314为常开型开关电磁阀；316为常开型开关电磁阀；302为常关型开关电磁阀；304为常关型开关电磁阀；315为常关型开关电磁阀；318为常关型开关电磁阀；305为单向阀；307为单向阀；311为单向阀；313为单向阀；306为液压泵；312为液压泵；308为低压蓄能器；310为低压蓄能器；309为回油电机；401为左前轮制动轮缸；402为右后轮制动轮缸；403为右前轮制动轮缸；404为左后轮制动轮缸；405为轮速传感器；406为轮速传感器；407为轮速传感器；408为轮速传感器；RBS为电液复合制动控制单元；VMS为整车控制器；MCU为电机控制器；BMS为电池管理系统。图2中，1091为壳体；1092为制动液入口 ；1093为液压腔；1094、为密封圈；1095为活塞；1096为第一弹簧；1097为排气孔；1098为第二弹簧。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。实施例一种集成踏板位移测量的踏板解耦式电液复合制动系统，其结构如图1所示，包括复合制动控制单元RBS、液压制动子系统和电机回馈制动子系统，电机回馈子系统由整车控制器VMS、电机控制器MCU和电池管理系统BMS组成，液压制动子系统由集成式制动主缸总成10和液压控制单元30组成，集成式制动主缸总成10由集成式制动主缸和高压油源组成。
集成踏板位移测量的踏板解耦式电液复合制动系统的基本工作原理如下:复合制动控制单元RBS采集压力传感器111获取司机制动操作意图，计算得到司机所需制动力；通过采集轮速传感器405、轮速传感器406、轮速传感器407、轮速传感器408得到车辆行驶状态，通过采集液压传感器106控制电动泵103和电磁阀107为集成式制动主缸提供主动液压助力，通过CAN总线和电机回馈子系统进行通讯获得车辆当前最大可回馈制动力，根据车辆当前状态和道路工况，确定控制模式，合理分配电回馈制动力和液压制动力。复合制动控制单元RBS通过CAN总线控制液压控制单元30对各轮缸压力及其变化进行控制。由于电驱动车辆一般为前轮驱动，所以下面以前轮驱动的电驱动车辆为实施例，进一步说明一种集成踏板位移测量的踏板解耦式电液复合制动系统工作状态及其控制模式的工作过程。一、初始准备状态在车辆制动系统未上电时，电液复合制动系统处于初始状态，此时，未踩下安装于制动踏板安装轴202的制动踏板201，电动泵103未工作，常开型开关电磁阀107打开，高压蓄能器105未建立高压，助力活塞217、主缸第一活塞215和主缸第二活塞211分别主缸第一回位弹簧213和主缸第二回位弹簧210作用下处于缸体220各自运动行程的最右边，即初始位置；被动助力腔218充满常压制动液，制动踏板推杆219处于被动助力腔218最右边，与缸体220侧壁接触，踏板感觉模拟器109处于初始状态，常关型开关电磁阀108关闭，被动助力腔218与踏板感觉模拟器109连接断开；主动助力腔216通过打开的常开型开关电磁阀107与储油室相通；制动主缸前腔209、制动主缸后腔214分别通过第六通孔207和第四通孔206与储油室相通，制动主缸前腔209、制动主缸后腔214分别通过第七通孔208和第五通孔212与液压控制单元相通；常开型开关电磁阀301、常开型开关电磁阀303、常开型开关电磁阀314、常开型开关电磁阀316打开，常关型开关电磁阀302、常关型开关电磁阀304、常关型开关电磁阀315、常关型开关电磁阀318关闭，回油电机309未工作；整个液压制动子系统各处压力均为零。电液复合制动系统上电后，系统进入准备状态，此阶段持续时间较短，常开型开关电磁阀301、常开型开关电磁阀303、常开型开关电磁阀314、常开型开关电磁阀316关闭，常关型开关电磁阀302、常关型开关电磁阀304、常关型开关电磁阀315、常关型开关电磁阀318保持关闭，回油电机309不工作；常开型开关电磁阀107关闭，电动泵103经单向阀102后从储油室101抽取制动液并经单向阀104后泵入高压蓄能器105、主动助力腔216，制动主缸第一活塞215和主缸第二活塞211在主动助力腔216作用下左移，分别封闭第四通孔206和第六通孔207，主缸后腔214和主缸前腔209与储油室101断开，并建立起高压；复合制动控制单元RBS通过采集液压传感器106信号，通过控制电动泵103维持压力的稳定，为之后的制动动作提供主动助力；常关型开关电磁阀108打开，连接踏板感觉模拟器109和被动助力腔218。二、正常工作状态图2是本发明踏板感觉模拟器实施例示意图。踏板感觉模拟器109有充气式、弹簧压入式等方案，本发明专利以包含有两个弹簧的踏板感觉模拟器为实施例，对踏板感觉模拟器作用进行描述。结合图1和图2， 对电液复合制动系统正常工作状态进行详细阐述。电液复合制动系统正常工作时，当驾驶员踩下制动踏板201时，常关型开关电磁阀108已经打开，制动主缸推杆219在制动踏板201作用下左移，被动助力腔218内制动液在制动主缸推杆219作用下通过常关型开关电磁阀108经制动液入口 1092进入踏板感觉模拟器109的液压腔1093，踏板感觉模拟器排气孔1097与大气相通，活塞1095在液压腔1093制动液作用下左移，依次压缩第二弹簧1098和第一弹簧1096，第二弹簧1098和第一弹簧1096提供反作用力，作用于制动主缸推杆219，提供良好的制动踏板感觉；由于主动助力腔216内已经建立起高压，制动主缸推杆219左移时，助力活塞217不会左移，储油室101中的制动液从第一通孔203流入制动主缸推杆219右侧和缸体220间的空隙。电液复合制动系统正常工作工程中，电动泵103和高压蓄能器105持续地为四个制动轮缸的压力调节提供高压制动液。活塞1095上安装有密封圈1094，与壳体1091对液压腔1093进行密封，避免制动
液泄露。复合制动控制单元RBS通过采集压力传感器111信息，可以得到司机制动操作意图和制动需求，制动踏板反馈力由制动踏板感觉模拟器109提供，而制动轮缸压力通过液压控制单元30进行调节，即制动踏板操作与制动管路压力实现了解耦，不论车辆电液复合制动系统处于何种工作状态，都能够提供良好的制动踏板感觉。更改制动踏板感觉模拟器109的设计，可为不同目标车型提供不同的制动踏板感觉。下面对制动操作意图识别进行详细阐述:第一弹簧1096和第二弹簧1098的刚度和初始自由长度、活塞1095直径、被动助力腔218直径、活塞1095和壳体1091的摩擦系数、制动踏板推杆219和缸体220的摩擦系数等参数选择影响制动踏板行程s和踏板力的F的F-s特性。踩下制动踏板201时，通过液压传感器111测出被动助力腔218内压力P和压力变化率Λ p，根据被动助力腔218截面积Α，经修正后得到当前的踏板力F，并根据F-s特性得到当前的制动踏板行程s和制动踏板行程变化率As，进而得到当前司机制动需求。
与制动踏板位移传感器相比，压力传感器111体积小、价格低廉，不存在机械磨损问题，可靠性高，便于安装，可集成于集成式制动主缸。在传统车辆电动化改装或电动汽车制动系统安装过程中，极大简化了安装程序，降低了对安装空间需求，提高了制动位移测量信号输出的一致性，为制动系统可靠运行和制动能量的高效回收奠定了基础。电液复合制动系统处于正常工作状态时，复合制动控制单元RBS根据车辆状态和道路工况确定电液复合制动系统的控制模式，具有常规制动模式、ABS控制模式和ASR控制模式，下面分别进行阐述:I常规制动模式复合制动控制单元RBS通过和轮速传感器405、轮速传感器406、轮速传感器407、轮速传感器408的信号，当驾驶员存在制动需求且车辆未有抱死趋势时，电液复合制动系统进入常规制动模式，包括纯回馈制动、纯液压制动和电液复合制动三种控制方式。当驾驶员踩下制动踏板201时，从压力传感器111的输出信号中解释出驾驶员的制动意图和制动需求，整车控制器VMS通过CAN总线从电机控制器MCU和电池管理系统BMS获取驱动电机和动力电池等车辆动力总成信息，计算驱动电机当前所能提供的最大回馈力矩值Τ0，并将最大回馈力矩值TO通过CAN总线发送到电液复合制动控制器RBS。常规制动模式的基本工作流程:电液复合制动控制器RBS根据轮速传感器405、轮速传感器406、轮速传感器407、轮速传感器408和液压传感器106，按照制动法规分配前、后轴制动力分别为Ml、M2，结合电机回馈子系统确定的最大回馈力矩值TO，对前轴的电机回馈制动力和液压制动力进行分配，得到当前的电机回馈制动力Tl和液压制动力T2，将当前电机回馈制动力Tl通过CAN总线发送给整车控制器VMS，整车控制器将电机回馈制动力Tl指令通过CAN总线发送给电机控制器MCU以控制驱动电机发出回馈制动力矩；电液复合制动控制器RBS将前轴液压制动力T2和后轴液压制动力M2指令通过CAN总线发送给液压控制单元30。液压控制单元30根据前轴液压制动力T2和后轴液压制动力M2指令变化，通过对左前轮制动轮缸401、右后轮制动轮缸402、右前轮制动轮缸403、左后轮制动轮缸404支路的常开型开关电磁阀301、常开型开关电磁阀303、常开型开关电磁阀314、常开型开关电磁阀316和常关型开关电磁阀302、常关型开关电磁阀304、常关型开关电磁阀315、常关型开关电磁阀318进行控制，通过脉宽调制实现左前轮制动轮缸401、右后轮制动轮缸402、右前轮制动轮缸403、左后轮制动轮缸404的增压、保压和减压。当车速降低到某一值时，驱动电机转速随之下降到某一较低值，驱动电机所能提供的回馈力矩迅速变小降为零(这是由驱动电机本身特性决定的)。电液复合制动控制单元分配电机回馈制动力Tl和液压制动力T2时，将逐渐减小电机回馈制动力Tl并增大液压制动力T2,逐渐切换至纯液压制动，以满足总制动需求。当制动过程结束时，撤掉作用于制动踏板201的踏板力，制动踏板感觉模拟器109推动制动液作用于制动踏板推杆219，制动踏板推杆219回到初始位置；常开型开关电磁阀301、常开型开关电磁阀303、常开型开关电磁阀314、常开型开关电磁阀316和常关型开关电磁阀302、常关型开关电磁阀304、常关型开关电磁阀315、常关型开关电磁阀318均关闭，回油电机309带动回油泵306、312工作，将制动过程中排在低压蓄能器308、310中制动液通过制动管路回到制动主缸后腔214和制动主缸前腔209。2ABS控制模式此控制模式的控制方 法包括两种，分别为:(I)当ABS进入控制时，回馈制动立即退出当电液复合制动控制单元RBS监测到需要进行ABS控制时，通过CAN总线与整车控制器VMS进行通讯，整车控制器VMS控制电机控制器MCU按照一定策略将回馈制动力矩减为零，退出制动能量回馈制动。当ABS控制退出时，电液复合制动控制单元RBS通过CAN总线发送整车控制器VMS恢复制动能量回馈制动，整车控制器VMS发送当前应该施加到车轮的电机回馈制动力矩命令值Tl发送给电机控制器MCU，采用上述在制动能量回路控制模式的控制方法进行回馈制动。当ABS进入控制时，回馈制动立即退出后，ABS制动控制完全由液压制动力来实现。当电液复合制动控制单元RBS监测到有车轮抱死趋势，假设该车轮为左前轮，此时，关闭常开型开关电磁阀301，按照一定控制脉宽打开常关型开关电磁阀302，使左前轮制动轮缸压力401内制动液回去低压蓄能器308，制动轮缸压力401压力降低。压力降低速率可通过控制常关型开关电磁阀302的调制脉宽实现。通过对关闭常开型开关电磁阀301和常关型开关电磁阀302控制，可以实现ABS控制模式中左前轮制动轮缸压力401的保压和增压。(2)当ABS进入控制时，回馈制动力参与ABS控制
当电液复合制动控制单元RBS监测到需要进行ABS控制时，电液复合制动控制单元RBS通过CAN总线与整车控制器VMS进行通讯，立即进入ABS控制，整车控制器VMS通知电机控制器MCU立即进入ABS控制，电液复合制动控制单元RBS根据相应控制策略对调整回馈制动力和液压制动力，实现ABS与回馈制动的一体化控制。当ABS控制退出时，电液复合制动控制单元RBS通知整车控制器VMS恢复回馈制动，采用上述在制动能量回馈控制模式的控制方法进行回馈制动。当ABS进入控制时，电机回馈制动力和液压制动力同时作用于车轮，在完成ABS制动过程中，实现了能量的回收。3ASR控制模式ASR称为驱动防滑控制，又称为TCS，当车辆在低附着路面上行驶时，驾驶员猛踩加速踏板时，驱动轮会发生滑转，此时进入ASR控制模式。ASR控制模式可以通过对滑转轮实施制动从而减小其滑转程度。当某个驱动轮发生滑转时，以左前轮为例，关闭常关型开关电磁阀302，按照一定调制脉宽打开常开型开关电磁阀301，使左前轮制动轮缸压力401压力升高，降低滑转程度。压力升高速率可通过控制常开型开关电磁阀301的调制脉宽实现。通过对关闭常开型开关电磁阀301和常关型开关电磁阀302控制，可以实现ASR控制模式中左前轮制动轮缸压力401的保压和降压。当存在ESP传感器或控制单元时，可通过与电液复合制动控制单元RBS可根据ESP信息，对某一车轮施加制动力控制，以调整车辆运行姿态。三、失效状态若电气系统失效(如突然掉电)或高压源不能建立高压(如高压蓄能器泄露)时，电液复合制动系统进入失效状态。常开型开关电磁阀301、常开型开关电磁阀303、常开型开关电磁阀314、常开型开关电磁阀316打开，常关型开关电磁阀302、常关型开关电磁阀304、常关型开关电磁阀315、常关型开关电磁阀318关闭；电动泵103停止工作，常开型开关电磁阀107打开，高压蓄能器 105不能提供高压，主动助力腔216通过打开的常开型开关电磁阀107与储油室101相通，不能够再提供主动助力；常关型开关电磁阀108关闭，被动助力腔218与踏板感觉模拟器109连接断开，助力活塞217、主缸第一活塞215和主缸第二活塞211分别主缸第一回位弹簧213和主缸第二回位弹簧210作用下回到初始位置，制动主缸前腔209、制动主缸后腔214分别通过第六通孔207和第四通孔206与储油室相通。当驾驶员有制动需求时，通过深踩制动踏板201，常关型开关电磁阀108关闭，被动助力腔218内原来流入制动踏板感觉模拟器109的制动液，在制动主缸推杆219下推动直接作用于助力活塞217，并作用于主缸第一活塞215，在制动主缸前腔209和制动主缸后腔214同时建立起高压，制动主缸前腔209和制动主缸后腔214内制动液流向四个制动轮缸，保证四个制动轮缸的制动压力，实现了失效状态下的紧急制动。当助力活塞217左移后，制动踏板力在被动助力腔218液压助力作用下实现了放大，即在失效状态下能够实现制动踏板的被动助力。当在正常制动过程中，踩下制动踏板201并被动助力腔218内制动液经常关型开关电磁阀108压入制动踏板感觉模拟器109，若此时电液复合制动系统进入失效状态，常关型开关电磁阀108关闭，抬起制动踏板201时，制动踏板感觉模拟器109内制动液经过弹簧止回阀110流回被动助力腔218，此后，可以深踩制动踏板201进行紧急制动。任何在本发明的基础上简单变换后的结构均属于本发明的保护范围。
权利要求
1.集成踏板位移测量的踏板解耦式电液复合制动系统， 包括复合制动控制单兀(RBS)、液压制动子系统及电机回馈制动子系统， 所述的液压制动子系统由集成式制动主缸总成(10)和液压控制单元(30)组成， 所述的集成式制动主缸总成(10)由集成式制动主缸和高压油源组成， 其特征在于，所述的集成式制动主缸包括制动踏板(201)、压力传感器(111)、缸体(220)、制动主缸推杆(219)、助力活塞(217)、弹簧止回阀(110)、踏板感觉模拟器(109)、主缸第一活塞(215)、主缸第二活塞(211)、主缸第一回位弹簧(213)、主缸第二回位弹簧(210)及储油室(101)； 所述的制动踏板(201)安装在所述的制动主缸推杆(219)上，该制动主缸推杆(219)位于初始位置处的缸体(220)上设有与储油室(101)连接的第一通孔(203)； 所述的制动主缸推杆(219)与助力活塞(217)在缸体(220)内组成被动助力腔(218)，该被动助力腔(218)通过缸体(220)上开设的第二通孔(204)经常关型开关电磁阀(108)与所述的踏板感觉模拟器(109)连接； 所述的弹簧止回阀(110)的前端与踏板感觉模拟器(109)入口连接，后端与缸体(220)上开设的第二通孔(204)连接，第二通孔(204)与弹簧止回阀(110)间安装有压力传感器(111); 所述的助力活塞(217)和主缸第一活塞(215)在缸体(220)内组成主动助力腔(216)，该主动助力腔(216)上开设有第三通孔(205)； 所述的主缸第一活塞(215)与所述的主缸第二活塞(211)在缸体(220)内组成主缸后腔(214)，该主缸后腔(214)通过开设的第四通孔(206)与储油室(101)连接，并通过在缸体(220)上开设的第五通孔(212)与液压控制单元(30)相连，所述的主缸第一回位弹簧(213)固定在主缸第一活塞(215)和主缸第二活塞(211)端面上； 所述的主缸第二活塞(211)与缸体(220)的侧壁组成主缸前腔(209)，该主缸前腔(209)通过开设的第六通孔(207)与储油室(101)连通，并通过缸体(220)上开设的第七通孔(208)与液压调节单元(30)连接，所述的主缸第二回位弹簧(210)固定在主缸第二活塞(211)的端面和缸体(220)的侧壁上。
2.根据权利要求I所述的集成踏板位移测量的踏板解耦式电液复合制动系统，其特征在于，该复合制动系统通过与第二通孔(204)相连的压力传感器(111)检测被动助力腔(218)的压力，结合被动助力腔(218)的截面积得到被动助力腔(218)内的制动液作用力，根据踏板感觉模拟器(109)模拟制动踏板(201)行程与制动液作用力关系计算得到当前制动力下的踏板位移。
3.根据权利要求I所述的集成踏板位移测量的踏板解耦式电液复合制动系统，其特征在于，所述的高压油源包括电动泵(103)、高压蓄能器(105)、第一单向阀(102)、第二单向阀(104)、液压传感器(106)和常开型开关电磁阀(107)，第三通孔(205)分别与液压传感器(106)、高压蓄能器(105)和常开型开关电磁阀(107)的入口连接，常开型开关电磁阀(107)的出口连接储油室(101)，电动泵(103)的入口通过第一单向阀(102)与储油室(101)相连，电动泵(103)的出口通过第二单向阀(104)与高压蓄能器(105)相连。
4.根据权利要求I所述的集成踏板位移测量的踏板解耦式电液复合制动系统，其特征在于，所述的液压调节单元(30)设有两个输入口，分别连接主缸后腔(214)的第五通孔(212)和主缸前腔(209)的第七通孔(208)，每个输入口对应设置有两个输出口，四个输出口分别连接四个制动轮缸(401，402，403，404)，形成四条独立的控制支路，控制四个车轮的运行，每个车轮各自设有轮速传感器(405，406,407,408)。
5.根据权利要求4所述的集成踏板位移测量的踏板解耦式电液复合制动系统，其特征在于，所述的液压控制单元(30)包括用于控制轮缸压力的开关组件和液压组件， 所述的液压组件包括两个液压泵(306，312)及回油电机(309)，液压泵(306，312)的两侧各有一个单向阀(305，307，311，313)，液压泵(306，312)经回油电机(309)驱动， 所述的开关组件包括常开型开关电磁阀(301，303，314，316)和常关型电磁阀(302，304,315,318)， 每个输入口对应的两条控制支路共用一组液压组件，每条控制支路均设有开关组件。
6.根据权利要求I所述的集成踏板位移测量的踏板解耦式电液复合制动系统，其特征在于，所述的电机回馈控制子系统由电池组及电池管理系统(BMS)、电机及电机控制器(MCU)和整车控制器(VMS)组成。
7.根据权利要求I所述的集成踏板位移测量的踏板解耦式电液复合制动系统，其特征在于，所述的复合制动控制单元(RBS)具备数据采集接口、驱动输出接口和通讯接口， 所述的数据采集接口与压力传感器(111)、液压传感器(106)、轮速传感器(405，406，407,408)相连， 所述的驱动输出接口与电动泵(103)和集成式制动主缸总成(10)中的电磁阀相连， 所述的通讯接口至少包含两个，一个通讯接口与电机回馈子系统中的整车控制器(VMS)连接，另一个通讯接口与液压控制单元(30)连接。
8.根据权利要求I所述的集成踏板位移测量的踏板解耦式电液复合制动系统，其特征在于，该复合制动系统包括初始准备状态、正常工作状态和失效状态三种工作状态。
9.根据权利要求8所述的集成踏板位移测量的踏板解耦式电液复合制动系统，其特征在于，复合制动系统处于正常工作状态时包括常规制动模式、ABS控制模式和ASR控制模式三种控制模式。
10.根据权利要求9所述的集成踏板位移测量的踏板解耦式电液复合制动系统，其特征在于， 复合制动系统处于常规制动模式包括纯回馈制动、纯液压制动、电液复合制动三种模式， 复合制动系统处于ABS控制模式的控制方法包括两种当ABS进入控制时，回馈制动立即退出；当ABS进入控制时，回馈制动力参与ABS控制。
全文摘要
本发明涉及集成踏板位移测量的踏板解耦式电液复合制动系统，包括液压制动子系统和电机回馈制动子系统，液压制动子系统的集成式制动主缸总成由集成式制动主缸和高压油源组成；集成式制动主缸集成了制动主缸压力产生、踏板感觉模拟和主被动液压助力功能；高压油源的高压油出口与集成式制动主缸连接，为制动过程提供稳定持续的制动能量。集成式制动主缸安装有压力传感器实现制动踏板位移的测量，实现了制动踏板解耦。本发明结构紧凑、实现简单，集成度高，改善了车辆制动踏板感觉，正常制动情况下具备主动液压助力功能，在失效情况下具备被动液压助力功能，有效地保证了车辆制动安全，不仅可应用于传统车辆线控制动系统，可广泛的适用于纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车。
文档编号B60L7/26GK103253146SQ201310169470
公开日2013年8月21日 申请日期2013年5月9日 优先权日2013年5月9日
发明者孙泽昌, 刘杨 申请人:同济大学