双作用电控气压制动阀及车辆制动系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及车辆制动【技术领域】，具体的说是一种双作用电控气压制动阀及车辆制动装置，设有阀体，阀体上开设有阀芯腔，阀芯腔中设有阀芯，阀体上还开设与阀芯腔相对应的进气口和送气口，阀芯的控制端分别经连杆机构与制动踏板末端相连接，其特征在于阀芯控制端与制动踏板之间还设有电控机构，所述电控机构包括传动杆、传动弹簧、衔铁以及电磁线圈，其中传动杆经传动弹簧与衔铁相连接，电磁线圈位于衔铁下方并作用于衔铁，本发明与现有技术相比，能够实现在电控制动的作用下有效提高电动商用车制动能量回收率，而且在电气故障的情况下仍然可以实现原有的机械制动，保障制动安全性。
【专利说明】双作用电控气压制动阀及车辆制动系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆制动【技术领域】，具体的说是一种可以与传统气压制动系统完全兼容，不仅能够实现在电控制动的作用下有效提高电动商用车制动能量回收率，而且在电气故障的情况下仍然可以实现原有的机械制动，保障制动安全性的双作用电控气压制动阀及车辆制动系统。
【背景技术】
[0002]众所周知，目前车辆的制动主要采用气压式制动系统，此类制动系统主要包括两大部分:一是气源部分，包括空气压缩机、调压机构、贮气筒、气压表和安全阀等，二是控制部分，包括制动踏板、气压制动阀、控制管路、制动气室等，其中气压制动阀可以为双腔气压制动阀，双腔气压制动阀的阀体上设有两个阀芯腔，并对应开设两组进气口和送气口，阀芯腔内设有阀芯，阀芯的控制端经连杆机构与制动踏板相连接。工作时空气压缩机由发动机通过皮带轮或齿轮驱动，将空气压入贮气筒，贮气筒内气压利用调压机构保持在一定压力范围内，并通过气压表显示，贮气筒通过气压制动阀和管路与前、后制动气室联通，并通过制动踏板末端控制气压制动阀，制动时，在制动气室内建立的气压应与踏板行程成正比，通过小的踏板压力和行程控制大的制动力，完成制动。
[0003]电动汽车，是指全部或部分用电能驱动电动机作为动力系统的汽车。20世纪末，随着能源和环境问题的日益突出，电动汽车以其清洁无污染、能量效率高及能量来源多样化、结构简单和维修方便等优点成为汽车发展的新热点。但是续驶里程短和售价昂贵这两个问题严重地阻碍了电动汽车的商品化。
[0004]再生制动技术利用了原本被消耗于摩擦制动的能量，可降低电动汽车的能耗，改善汽车的经济性能，因此，在目前的电动汽车技术研究中，再生制动已成为一种降低能耗、提高续驶里程的重要技术手段。再生制动技术又称再生回馈制动，其原理是在制动时将汽车行驶的惯性能量通过传动系统传递给电机，由于电机具有可逆性，即电动机在特定的条件下可以转变成发电机运行，因此可以在制动时采用回馈制动的办法，使电机运行在发电状态，以发电方式工作，为动力电池充电，实现制动能量的再生利用，这样就可以回收一部分可观的惯性能量。与此同时，产生的电机制动力矩又可通过传动系统对驱动轮施加制动，产生制动力。
[0005]传统的车辆气压制动系统米用制动阀控制制动压力。制动阀的控制阀心与制动踏板采用机械方式相连，制动阀输出的制动气压与踏板力成固定函数关系，当驾驶员踩下制动踏板时，所有车轮将产生机械摩擦制动力，汽车的动能在摩擦中转化为热能而耗散掉。
【发明内容】
[0006]本发明针对现有技术存在的缺点和不足，提出了一种可以与传统气压制动系统完全兼容，不仅能够实现在电控制动的作用下有效提高电动商用车制动能量回收率，而且在电气故障的情况下仍然可以实现原有的机械制动，保障制动安全性的双作用电控气压制动阀及车辆制动系统。
[0007]本发明可以通过以下措施达到:
一种双作用电控气压制动阀，设有阀体，阀体上开设有阀芯腔，阀芯腔中设有阀芯，阀体上还开设与阀芯腔相对应的进气口和送气口，阀芯的控制端分别经连杆机构与制动踏板末端相连接，其特征在于阀芯控制端与制动踏板之间还设有电控机构，所述电控机构包括传动杆、传动弹簧、衔铁以及电磁线圈，其中传动杆经传动弹簧与衔铁相连接，电磁线圈位于衔铁下方并作用于衔铁。
[0008]本发明中与阀芯的控制端和制动踏板末端相连接的连杆机构包括上传动杆、上传动弹簧以及杠杆，其中上传动杆经上传弹簧与杠杆相连接，上传动杆的上端与制动踏板末端相连接，杠杆末端与阀芯控制端相连接。
[0009]本发明所述阀体上可以开设并列的两个阀芯腔，阀芯腔中均设有阀芯，两个阀芯的控制端经连杆机构与制动踏板末端相连接，其中连杆机构中的杠杆采用分力杠杆，分力杠杆的末端分别与两个阀芯控制端相连，分力杠杆的前端经上传动弹簧与上传动杆相连接；对应设有分别两组位于两个阀芯控制端与制动踏板之间的电控机构。
[0010]本发明设有连接在制动踏板末端的踏板位移传感器。
[0011]本发明还提出一种车辆制动系统，设有控制器，其特征在于设有上述双作用电控气压制动阀，控制器中设有与双作用电控气压制动阀中电控机构相连接的电磁线圈控制电路，与电磁线圈控制电路相连接的处理器。
[0012]本发明所述控制器内还设有与双作用电控气压制动阀上的踏板位移传感器相连接的踏板位移信号采集电路。
[0013]本发明在使用时，双作用电控气压制动阀接入车辆制动系统，当驾驶员踩下制动踏板时，控制器根据踏板位移传感器的信号大小分别计算出整车制动所需的驱动轮和非驱动轮制动力，同时通过CAN总线从电动商用车电驱动系统获得驱动轮上已经施加的再生制动力矩的大小，根据驱动轮所需的总制动力与再生制动力的差值控制两个比例电磁铁中磁铁线圈的电流，使气压制动阀的两个送气口 A、B输出不同的气压，通向驱动轮的B 口输出气压降低，而通向非驱动轮的A 口输出气压不变，从而使得驱动轮上的电机再生制动力与气压机械制动力之和满足整车制动要求；
当出现电气系统故障或信号干扰时，线圈的电磁力丧失，驾驶员通过深踩制动踏板，踏板力将通过传动杆、弹簧和衔铁逐级传递到制动阀阀芯上，从而操作制动阀，完成制动气压的输出控制。整个过程与传统制动阀基本相同，微小的影响仅仅是传动部分的刚度减小，输出同样的制动压力需要的踏板位移增加。
[0014]本发明与现有技术相比，具有以下优点:(1)可根据不同的控制条件实现机械制动和电控制动两种功能，电控制动过程中，电子控制器根据踏板位置传感器的信号大小控制电磁线圈的电流，从而控制作用于减压阀芯上的电磁力；(2)驾驶员踏板力通过机械作用端及其弹簧可以作用在减压阀芯上直接控制A 口的输出气压，与此同时，比例电磁线圈和衔铁可以将电磁力作用在制动阀阀芯上，从而实现双作用的阀芯控制，双作用力的合力决定了气压输出的大小；(3)在电控模块和适当的控制方法控制下，可以方便的独立控制驱动轮的气压制动力，为具备再生制动能力的新能源汽车制动能量回收预留制动力，提高制动能量回收率，(4)除此之外，当电气系统故障时，仅采用驾驶员的踏板进行机械操作制动，车辆气压制动系统仍能够正常工作。
[0015]【专利附图】
【附图说明】:
附图1是本发明中双作用电控气压制动阀的结构示意图。
[0016]附图2是本发明中车辆制动系统的结构示意图。
[0017]附图标记:制动踏板1、踏板位移传感器2、上传动杆3、上传动弹簧4、杠杆5、传动杆6、传动弹簧7、衔铁8、电磁线圈9、阀芯控制端10、阀体11、控制器12、电动机13、高压气罐14、动力电池15、电动机控制器16。
[0018]【具体实施方式】:
下面结合附图，对本发明作进一步的说明。
[0019]如附图1所示，本发明提出了一种双作用电控气压制动阀，设有阀体11，阀体上开设有阀芯腔，阀芯腔中设有阀芯，阀体11上还开设与阀芯腔相对应的进气口和送气口，阀芯的控制端分别经连杆机构与制动踏板I末端相连接，其特征在于阀芯控制端10与制动踏板I之间还设有电控机构，所述电控机构包括传动杆6、传动弹簧7、衔铁8以及电磁线圈9，其中传动杆6经传动弹簧7与衔铁8相连接，电磁线圈9位于衔铁8下方并作用于衔铁8。
[0020]本发明中与阀芯控制端10和制动踏板I末端相连接的连杆机构包括上传动杆3、上传动弹簧4以及杠杆5，其中上传动杆3经上传弹簧4与杠杆5相连接，上传动杆3的上端与制动踏板I末端相连接，杠杆5末端与阀芯控制端10相连接。
[0021]本发明所述阀体11上可以开设并列的两个阀芯腔，阀芯腔中均设有阀芯，两个阀芯的控制端经连杆机构与制动踏板I末端相连接，其中连杆机构中的杠杆5采用分力杠杆5，分力杠杆5的末端分别与两个阀芯控制端10相连，分力杠杆5的前端经上传动弹簧4与上传动杆3相连接；对应设有分别两组位于两个阀芯控制端与制动踏板I之间的电控机构。
[0022]本发明设有连接在制动踏板I末端的踏板位移传感器2。
[0023]如附图2所示，本发明还提出一种车辆制动系统，设有控制器12，其特征在于设有上述双作用电控气压制动阀，控制器12中设有与双作用电控气压制动阀中电控机构相连接的电磁线圈控制电路，与电磁线圈控制电路相连接的处理器。
[0024]本发明所述控制器12内还设有与双作用电控气压制动阀上的踏板位移传感器2相连接的踏板位移信号采集电路。
[0025]本发明在使用时，双作用电控气压制动阀接入车辆制动系统，当驾驶员踩下制动踏板I时，控制器根据踏板位移传感器2的信号大小分别计算出整车制动所需的驱动轮和非驱动轮制动力，同时通过CAN总线从电动商用车电驱动系统获得驱动轮上已经施加的再生制动力矩的大小，根据驱动轮所需的总制动力与再生制动力的差值控制两个比例电磁铁中磁铁线圈的电流，使气压制动阀的两个送气口 A、B输出不同的气压，通向驱动轮的B 口输出气压降低，而通向非驱动轮的A 口输出气压不变，从而使得驱动轮上的电机再生制动力与气压机械制动力之和满足整车制动要求；
当出现电气系统故障或信号干扰时，线圈的电磁力丧失，驾驶员通过深踩制动踏板，踏板力将通过传动杆、弹簧和衔铁逐级传递到制动阀阀芯上，从而操作制动阀，完成制动气压的输出控制。整个过程与传统制动阀基本相同，微小的影响仅仅是传动部分的刚度减小，输出同样的制动压力需要的踏板位移增加。
[0026]本发明与现有技术相比，具有以下优点:(1)可根据不同的控制条件实现机械制动和电控制动两种功能，电控制动过程中，电子控制器根据踏板位置传感器的信号大小控制电磁线圈的电流，从而控制作用于减压阀芯上的电磁力；(2)驾驶员踏板力通过机械作用端及其弹簧可以作用在减压阀芯上直接控制A 口的输出气压，与此同时，比例电磁线圈和衔铁可以将电磁力作用在制动阀阀芯上，从而实现双作用的阀芯控制，双作用力的合力决定了气压输出的大小；(3)在电控模块和适当的控制方法控制下，可以方便的独立控制驱动轮的气压制动力，为具备再生制动能力的新能源汽车制动能量回收预留制动力，提高制动能量回收率，(4)除此之外，当电气系统故障时，仅采用驾驶员的踏板进行机械操作制动，车辆气压制动系统仍能够正常工作。
【权利要求】
1.一种双作用电控气压制动阀，设有阀体，阀体上开设有阀芯腔，阀芯腔中设有阀芯，阀体上还开设与阀芯腔相对应的进气口和送气口，阀芯的控制端分别经连杆机构与制动踏板末端相连接，其特征在于阀芯控制端与制动踏板之间还设有电控机构，所述电控机构包括传动杆、传动弹簧、衔铁以及电磁线圈，其中传动杆经传动弹簧与衔铁相连接，电磁线圈位于衔铁下方并作用于衔铁。
2.根据权利要求1所述的一种双作用电控气压制动阀，其特征在于与阀芯的控制端和制动踏板末端相连接的连杆机构包括上传动杆、上传动弹簧以及杠杆，其中上传动杆经上传弹簧与杠杆相连接，上传动杆的上端与制动踏板末端相连接，杠杆末端与阀芯控制端相连接。
3.根据权利要求1所述的一种双作用电控气压制动阀，其特征在于所述阀体上开设并列的两个阀芯腔，阀芯腔中均设有阀芯，两个阀芯的控制端经连杆机构与制动踏板末端相连接，其中连杆机构中的杠杆采用分力杠杆，分力杠杆的末端分别与两个阀芯控制端相连，分力杠杆的前端经上传动弹簧与上传动杆相连接；对应设有分别两组位于两个阀芯控制端与制动踏板之间的电控机构。
4.根据权利要求1所述的一种双作用电控气压制动阀，其特征在于设有连接在制动踏板末端的踏板位移传感器。
5.—种车辆制动系统,设有控制器,其特征在于设有如权利要求1-4中任意一项所述双作用电控气压制动阀，控制器中设有与双作用电控气压制动阀中电控机构相连接的电磁线圈控制电路，与电磁线圈控制电路相连接的处理器。
6.根据权利要求5所述的一种车辆制动系统，其特征在于所述控制器内还设有与双作用电控气压制动阀上的踏板位移传感器相连接的踏板位移信号采集电路。
【文档编号】B60T15/04GK104044572SQ201410285303
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月24日 优先权日:2014年6月24日
【发明者】刘清河, 赵立军, 王剑锋, 徐清阳, 杨涛 申请人:哈尔滨工业大学（威海）