一种基于混合动力的全液压ABS制动系统的制作方法

本实用新型属于一种轮式车辆行车制动系统，适用于大吨位的混合动力轮式车辆。

背景技术：

目前，国内很多混合动力轮式车辆的制动系统，大多采用液压伺服助力驱动，来实现液压ABS的功能。如图1所示，该形式的液压装置——制动主缸1A主要采用真空助力或液助力，其制动过程为踩下制动踏板2A，主缸带的助力器1A产生较高的制动压力，通过ABS的压力调节装置3A进入各轮边的制动器9A实施制动，ABS功能由制动控制器4A依据轮速信号10A、压力信号8A和电机5A的反馈信号综合计算，得出各轮边需要实时调节的压力。当需要混合制动时，制动控制器4A接根据接受到的压力信号计算出所需的能量回收力矩，以电信号的形式发送给整车制动器6A，电机5A实现制动并将回收能量储存到电池7A，同时将结果反馈给制动控制器4A。带有ABS的混合动力车辆能够更好的实现能量回收以及液压制动的相互匹配，并充分利用附着力，防止车辆抱死。

但液压伺服助力制动系统的问题在于助力器的压力一般最高达10MPa左右，无法实现大吨位车辆液压制动器所需的制动压力，因此只能应用于小吨位的乘用车辆，而目前大多数的重型车辆一般采用气压制动，气制动的响应时间比液压制动慢0.2s～0.4s；ABS的压力调节装置一般为集成设计，布置在制动主缸附近，而离各轮边的制动器较远，因此制动器的响应时间会受到管路长度的影响。为了解决以上存在的问题，针对大吨位的轮式车辆开发一种全液压制动系统，以液压驱动的形式实现ABS系统，又能实现混合动力车辆的制动能量回收。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于实现ABS功能和制动能量回收的同时采用新型的液压驱动制动系统，取代传统的液压助力器，实现双回路功能，并减少系统的空间占用，提高整车制动系统的响应时间。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种基于混合动力的全液压ABS制动系统，所述系统包括蓄能器、充液阀、电子踏板、比例阀、制动控制器，所述蓄能器通过管路连接充液阀，所述管路上设置压力传感器，所述比例阀连接在蓄能器和充液阀之间的管路上，所述电子踏板连接制动控制器，所述制动控制器连接比例阀，所述比例阀连接轮边制动器。

作为优选，所述蓄能器是两个，分别是前桥蓄能器和后桥蓄能器，所述压力传感器分别为两个，分别用于测量前桥蓄能器和后桥蓄能器，所述比例阀为四个，分别连接前轮和后轮的轮边制动器。

作为优选，车轮设置速度传感器，所述速度传感器连接制动控制器。

作为优选，所述充液阀由包括主阀a、设定上下限压力的先导阀b、单向阀c和梭阀d组成 (图3所示)，所述先导阀连接主阀，所述单向阀连接主阀和梭阀，所述主阀、单向阀和先导阀的轴线互相平行，所述梭阀的轴线垂至于主阀的轴线，所述主阀垂至于轴线方向的两端分别设置O口和P口，单向阀沿着轴线的一端设置T口，单向阀垂至于轴线的一端设置A口，梭阀垂至于轴线的一端设置A口，充液阀的P口和A口在同一面，O口和A1口、A2口位于对立面，T 口在侧面，P口与油泵相连，T口与油箱相连，O口与其他动力系统相连，A口与低压报警开关或溢流阀相连，A1口和A2口分别与前桥蓄能器和后桥蓄能器相连。A口与A1口和A2口压力相等。

作为优选，主阀结构包括：阀体、主阀阀座、限位杆、主阀弹簧、螺塞以及密封圈，所述主阀阀座位于阀体的中部腔体内，两端设置螺塞和密封圈密封，限位杆位于右螺塞和主阀阀座之间，外部套有主阀弹簧，在P口压力作用下，主阀阀座压缩主阀弹簧直至阀座内孔端面与限位杆接触；主阀阀座和螺塞之间形成第一腔室和第二腔室，主阀阀座和阀体之间设置第三腔室和第四腔室，第三腔室和第四腔室的轴线与主阀阀座的轴线垂直，所述P口与第三腔室连通，所述O口设置在与P口相对的一侧，所述O口与第四腔室连通。主阀阀座上有节流孔，不充液时节流孔将主阀的第三腔室和第四腔室和第二腔室连通，达到压力平衡，即P口与O口的压力相等；主阀第一腔室的阀体上开有节流孔，所述节流孔与先导阀腔相通，使得蓄能器的油液可经由先导阀的腔进入主阀的第一腔室，推动主阀进行换向。主阀第三腔室的阀体上铸有通道与单向阀的左腔相通。

作为优选，先导阀的结构包括：上限阀杆、上限弹簧、上限单向阀阀芯、上限螺塞、第一阀芯、先导阀座、下限单向阀阀芯、下限阀杆、下限弹簧、卸压螺塞，第一阀芯位于腔体中部，在先导阀座中移动，所述先导阀座两端有密封圈密封；所述第一阀芯左侧有下限单向阀阀芯，与下限阀杆接触，下限弹簧套在下限单向阀阀芯的外部，两端由下限单向阀阀芯的端面和卸压螺塞实现定位；卸压螺塞安装在腔体孔的最左侧，可通过旋紧深度调节下限弹簧的预紧力；所述第一阀芯右侧有上限单向阀阀芯，与上限阀杆接触，上限弹簧套在上限阀芯的外部，两端由上限阀芯的的端面和上限螺塞定位，上限螺塞拧入腔体的最右侧，直至与先导阀阀座的右端面接触。A口与梭阀之间设置腔室c4,上限螺塞和上限单向阀阀芯之间形成腔室c3，上限螺塞上有通孔k3，使得蓄能器的油液可经由c4腔进入c3腔,将压力作用于上限单向阀阀芯上，所述c4腔与梭阀的中部腔c5相连，使得P口的油液可经单向阀流入梭阀的中部腔。先导阀座上分别有三个通孔，使得当上限单向阀或下限单向阀打开时，蓄能器的油液可经由上限单向阀芯、节流孔k2流入主阀b1腔或者经由下限单向阀流入先导阀的c2腔，先导阀的c2 腔通过卸压螺塞与回油口T口相通。

作为优选，单向阀用于当P口压力升高后，打开向蓄能器充液，充液完成后关闭，使蓄能器的压力保持。单向阀结构包括：滤芯、单向阀座、单向阀芯、回位弹簧和单向阀螺塞，单向阀座位于腔体中部，与左侧滤芯和右侧螺塞接触定位在腔体内，所述单向阀座有通孔k4与 c4腔相通；单向阀芯位于阀座内，通过压缩右侧回位弹簧在单向阀座中移动；单向阀左侧腔体内有通道与主阀b2腔相通，当主阀P口压力经由b2腔的通道进入单向阀，克服回位弹簧打开单向阀芯后，即可经过阀座的通孔k4、c4腔进入梭阀的c5腔，给A1口和A2口充液。

作为优选，梭阀包括两个完全对称的阀芯和单向阀弹簧、螺栓和梭阀阀座，梭阀阀座31 位于腔体中部，两个单向阀阀芯相对安装位于梭阀阀座中间，单向阀弹簧位于腔体两端定位，所述阀芯在单向阀弹簧和梭阀阀座之间移动；梭阀阀座上有3个通孔，中间通孔与阀体形成中部腔，中部腔和单向阀的腔和先导阀的腔相通，垂直于梭阀阀座的中心线。单向阀打开后的油液经过c4腔、c3腔、c5腔和梭阀阀座上的通孔k5，克服两端的弹簧力后，顶开两个单向阀，经由阀座两侧通孔k6分别进入两个蓄能器进行充液。如果一路蓄能器发生泄露，梭阀阀座在压差和弹簧的作用下会向压力低的一侧移动，直至关闭该侧的单向阀，另一路单向阀可不受影响继续打开充液。

作为优选，还包括整车控制器，所述整车控制器连接制动控制器，制动控制器接受轮速传感器、踏板电信号和压力传感器共同信号输入，驾驶员踩下制动踏板，电子踏板将踏板角度转换为电信号，计算出踏板转动的角度和速率，将采集的信号同时输入到制动控制器，识别驾驶员的制动意图，即所需的制动减速度的大小，所述减速度的大小的计算公式如下：

式中：

M：整车质量，单位kg；

a：整车减速度，单位m/s²；

n：车轮的数量；

K_i：制动力矩系数，由制动器结构决定，单位N.m.MPa^-1；

P_i(t)：制动轮缸等效压力曲线，根据系统结构选择的经验数据，单位MPa；

J_i：各个车轮的转动惯量，单位kg.m²；

各个车轮的角减速度，其中ω_i为车轮的转速，由轮速传感器测得，单位rad/s；

R：车轮滚动半径，单位m。

一种前面所述的制动系统和制动能量回收的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：当驾驶员踩下踏板后，电子踏板将踏板角度转换为电信号，计算出踏板转动的角度和速率，将采集的信号同时输入到制动控制器4A，识别驾驶员的制动意图，即所需的制动减速度的大小，所述减速度的大小的计算公式如下：

式中：

M：整车质量，单位kg；

a：整车减速度，单位m/s²；

n：车轮的数量；

K_i：制动力矩系数，由制动器结构决定，单位N.m.MPa^-1；

P_i(t)：制动轮缸等效压力曲线，根据系统结构选择的经验数据，单位MPa；

J_i：各个车轮的转动惯量，单位kg.m²；

各个车轮的角减速度，其中ω_i为车轮的转速，由轮速传感器测得，单位rad/s；

R：车轮滚动半径，单位m。

制动控制器计算的减速度来判断驾驶员的制动意图，其中，轻度制动的减速度 a<a_l＝1m/s²，中度制动的减速度a＝1～3m/s²，紧急制动的减速度a>a_h＝3m/s²；并依照汽车理论的制动分配计算各个车轮所需制动力矩的大小，将所需制动力矩的信息提交给整车控制器；

步骤二：整车控制器根据电池电压、电流、电池的SOC值以及电机转速等参数的具体情况进行分析计算，决定车轮制动力矩中能量回收力矩和液压力矩的比例分配关系，在驱动轮允许的制动力矩范围内最大限度的应用能量回收制动力矩；如果电机制动力仍不能满足驱动轮的制动力矩要求，那么其余制动力矩由液压制动力提供；当制动强度或电池的荷电状态大于控制器设定的门限值(优选制动强度＞0.8g或SOC＞80％)，完全采用液制动，比例阀的出口压力由ABS调节后确定；当制动强度小于控制器设定的门限值，电机制动力矩与液压制动力相互协调在确保安全性的前提下尽量回收制动能量；

步骤三：车辆在电机或液压制动力的作用下，速度不断减小至停驻。当驾驶员松开制动踏板，制动控制器向整车控制器发送撤销制动的信号，电机停止能量回收，比例阀出油口关闭，轮缸油液与回油口相通。车轮的制动力降为零，整个制动过程结束。

10.一种如权利要求9所述的制动系统和制动能量回收的控制方法，其特征在于，步骤二进一步包括：

电机模型的制动力计算公式：

电机输出转矩受电机电气时间常数影响，可以简化为一阶延迟环节。

式中：

T_m：电机的输出转矩，单位N.m；

T_e：期望的电机至轮边转矩(忽略传动过程的计算)，单位N.m；

t_e：为电机电气时间常数，由电机定子电感和电阻确定，优选20ms；

s：传函因子；

液压制动力模型计算公式：

比例阀的动作时间较短，可视为一阶延迟环节，由于比例阀的延迟相对于液压制动中的压力变化周期(几十毫秒)较短，因此，将液压制动系统视为一个较大的一阶惯性环节。

式中：

T_h：液压制动力矩，单位N.m；

t_h：整个液压制动系统的等效延迟时间，优选100ms；

s：传函因子；

整车控制器对于液压制动力和电机制动力的分配是由其控制策略决定的，在车轮不抱死的情况下，最大限度的先应用电机制动力，其余不够的再由液压制动力补充；

如果存在滑移情况，当ABS起作用时，初始状态的液压制动力矩较大，电机和液压制动力循环实施增压、减压调整车轮的滑移率保持在设定范围内，电机制动力随车速降低而不断增大，液压制动力随车速的下降而不断减小，其中电机和液压制动力矩的分配比例为：

T＝T_{m_max}·β+T_h

式中：

T：驾驶员需要的总制动力矩，单位N.m；

T_{m_max}：在某一转速下电机能提供的最大发电力矩，单位N.m；

β：电机制动的油门信号，为0～1之间的数值。

ABS是否参与工作是由滑移信号决定，滑移率s的计算如下式所示：

其中：

式中：

ω_i：车轮的转速，由轮速传感器测得，单位rad/s；

R：车轮滚动半径，单位m；

v：车速，单位km/h。

v₀：制动的初始车速，单位km/h；

a：车辆减速度，计算公式见前，单位m/s²。

ABS控制器采用的逻辑门限法控制过程描述如下：在制动初始，第1增压阶段至车轮加速度a<-a₀(加速度下门限值-a₀)，为使车辆避免在滑移率与附着系数的关系曲线的稳定区域进入减压阶段，还要比较车轮滑移率S，如果滑移率S<S_min，说明车辆的滑移率偏小，则继续增压以使车轮充分制动，直到S>S_min，确保进入滑移率的不稳定区域。然后进入第2减压阶段，车轮加速度a开始回升，当车轮加速度a>-a₀且滑移率S<S_max(滑移率上门限值 S_max)时，进入第3保压阶段至a>+a₀(加速度上门限值+a₀)，接着开始第4增压阶段至 a<-a₀且S>S_min，此后阶段2、3、4交替循环，直至车辆基本停止，ABS控制器关闭，用常规制动使车辆彻底停止。

与现有技术相比较，本实用新型具有如下的优点：

1)本实用新型的全液压制动系统是用蓄能器4B和充液阀1B取代液压助力器或真空助力器 1A，可实现助力器达不到系统压力，从而实现重型车辆的全液制动。

2)充液阀1B能实现较大范围的系统压力调节，并实现双回路独立制动功能，即一路压力发生泄漏后，另一路可以不受影响继续工作，保证了制动的安全性。

3)ABS的控制器与制动的控制器集成，比例阀3B既是制动系统的执行元件，又是ABS的压力调节器。减少了系统元件，使得整车布置更加简洁。相较于传统的ABS压力调节装置体积较大，需靠近主缸或控制器，比例阀3B可随意选择安装位置，一般靠近轮边制动器，使得响应更加快速。

4)比例阀3B即可以双回路控制，也可以实现各个轮边独立控制，这取决比例阀的安装数量和控制策略，使得各轴的制动力能得到最优分配，而不是只有前后回路的固定分配。因此可适用于多轮车辆，特别是轮毂电机驱动的混合动力车辆。

5)传统的伺服液压助力无法满足重型车的制动压力要求(液压助力目前一般为10MPa)，该系统则可根据不同的制动器要求实现较高压力制动压力(最高达16MPa)，因此在大吨位车辆上实现了响应速度更快的全液压制动；

6)可对液压制动力实时调节和主动控制，根据液压制动系统的结构设计实现自由分配比控制策略，即轮边各安装一个比例阀3B的独立控制输出压力。相比传统车辆可以更快地达到最大制动力矩，并能够最大化实现制动能量回收；比例阀3B可安装在靠近轮边制动器9A的位置，使得制动器的响应更加快速。

7)通过调整控制方案可形成多用途、多形式的制动系统。当配合ABS工作时，能够正确反映驾驶员的制动意图，提供最合理的压力变化特性，制动压力的大小始终与踏板行程保持一致，彻底解决了传统制动系统ABS工作时由于制动管路压力波动使制动踏板出现振动的问题。

附图说明

图1为传统混合动力行车制动系统图；

图2为全液驱动混合动力制动系统图；

图3为全液驱动混合动力制动系统原理图；

图4为充液阀的三维投影图；

图5为充液阀的二维平面图；

图6是充液阀主阀剖面图；

图7是充液阀先导阀剖面图；

图8是充液阀梭阀剖面图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

本文中，如果没有特殊说明，涉及公式的，“/”表示除法，“×”、“*”表示乘法。标记带下标和非下标表示同一个标记，例如k2和k₂表示同一个标记。

为解决现有技术的问题，本实用新型提供一种基于混合动力的全液压ABS制动系统，所述系统包括蓄能器4B、充液阀1B、电子踏板2B、比例阀3B、制动控制器4A，所述蓄能器4B通过管路连接充液阀1B，所述管路上设置压力传感器8A，所述比例阀3B连接在蓄能器4B和充液阀 1B之间的管路上，所述电子踏板2B连接制动控制器4A，所述制动控制器4A连接比例阀3B，所述比例阀3B连接轮边制动器9A。

本实用新型通过充液阀1B和蓄能器4B取代制动背景技术中的主缸1A，采用电子踏板2B取代机械制动踏板2A，采用ABS比例阀3B取代ABS压力调节装置3A，从而实现重型车辆的全液制动。本实用新型可以实现传统的伺服液压助力无法满足重型车的制动压力要求(液压助力目前一般为10MPa)，该系统则可根据不同的制动器要求实现较高压力制动压力(最高达16MPa)，因此在大吨位车辆上实现了响应速度更快的全液压制动。

本实用新型通过设置充液阀1B，相对于背景技术，能实现较大范围的系统压力调节。

所述系统的工作过程如下：液压泵输出的液压油通过充液阀1B向蓄能器4B供油，蓄能器 4B油压不断上升，当升至充液阀1B上限压力值时，充液阀1B停止充油，蓄能器4B保持这个压力不变，液压泵的油压经过充液阀O口去往其他动力系统。这时，如踩下电子踏板2B，蓄能器 4B内存储的高压油被释放并通过比例阀3B作用在制动器9A的液压缸活塞上，制动器实施制动。实际上，实施制动的过程就是蓄能器4B释放能量的过程。此时蓄能器4B内的液压油压力随之降低。连续踩下电子踏板2B，当压力降至充液阀1B下限压力值时，充液阀1B内的阀芯换向，液压油通过充液阀1B又开始向蓄能器4B充油，直至蓄能器4B再一次达到充液阀1B的充油上限压力。如此反复，蓄能器4B压力始终保持在充液阀1B充油的上、下限压力值之间，确保了制动的平稳可靠。

进一步优选，如图2、3所示，所述蓄能器4B、压力传感器8A分别为两个，比例阀3B为四个，所述两个蓄能器4B分别连接充液阀1B，所述四个比例阀3B分别连接前轮和后轮的轮边制动器9A。

本实用新型通过上述的设置，能够实现双回路独立制动功能，即一路压力发生泄漏后，另一路可以不受影响继续工作，保证了制动的安全性。

本实用新型通过设置比例阀3B的数量即可以实现双回路控制，也可以实现各个轮边独立控制。

作为优选，在汽车车轮设置速度传感器10A，所述速度传感器10A连接制动控制器4A。所述制动控制器4A接受速度传感器10A的信号，以得到汽车目前的行驶速度。

作为优选，所述系统还包括整车控制器6A，所述整车控制器6A连接制动控制器4A。能量回收制动力矩由整车控制器6A控制。当车轮发生滑移时，制动控制器的ABS控制部分对液压制动力矩进行动态调整，同时整车制动器6A也会根据车轮的滑移情况对能量回收制动力矩进行调整。整车控制器6A根据电机特性和电池的SOC计算得到可输出的再生制动力，根据总制动力需求与再生制动力之差，可知此次制动中液压制动所需的制动力，然后将信号传递给制动控制器4A，制动控制器4A驱动比例阀3B根据电流调整输出到制动器的液压力，配合驱动电机的再生制动力进行复合制动。

所述系统还包括电池7A、电机5A，所述电池7A与整车控制器4A和电机5A连接，电机5A连接车轮。当需要执行制动能量回收时，整车控制器6A接受来自电池7A的SOC值、电机5A的转速等信号，并根据制动强度计算出所需要的电机制动力，向电机5A发送制动指令，同时向电池 7A发送充电指令后，电机5A反转变为发电机，向车轮实施制动阻力，同时对电池7A进行充电，实现能量回收。

作为优选，所述充液阀1B由主阀、设定上下限压力的先导阀，一个单向阀和梭阀组成，如图5所示，主阀位于E-E截面，先导阀和单向阀位于F-F截面，梭阀位于G-G截面。主阀的右腔b1通过阀体上的节流孔k2与先导阀第一阀芯5所在的中腔c1相连，用以实现先导阀的油压对主阀换向的控制；主阀P口所在的腔体b2上铸有通道与单向阀左腔相连，用以实现主阀P口油压对单向阀的控制；单向阀阀座16的通孔k4和先导阀上限螺塞4的通孔k3、梭阀阀座31的中间通孔k5位于同一个通道截面，将单向阀右腔c4和先导阀的上限腔c3相通，用以实现A口压力对先导阀换向的控制，同时单向阀右腔c4又与梭阀中部腔c5相连，用于实现主阀的P口压力对梭阀的控制。主阀和先导阀都是两位三通阀。如图4所示，充液阀的P口和A口在同一面，O口和 A1口、A2口位于对立面，T口在侧面。P口与油泵相连，T口与油箱相连，O口与其他动力系统相连，A口与低压报警开关或溢流阀相连，A1口和A2口分别与前桥蓄能器和后桥蓄能器相连。 A口与A1口和A2口压力相等。

主阀结构包括：阀体、主阀阀座22、限位杆23、主阀弹簧24、螺塞25以及密封圈26，所述主阀阀座22位于阀体E-E截面的中部腔体内(图6)，两端各由1个螺塞25和密封圈26密封，限位杆23位于右螺塞25和主阀阀座22之间，外部套有主阀弹簧24，在P口压力作用下，主阀阀座22压缩主阀弹簧24直至阀座内孔端面与限位杆23接触。主阀阀座22和螺塞25之间形成腔室 b1和b4，主阀阀座22和阀体之间设置腔室b2和b3，腔室b2和b3的轴线与主阀阀座22的轴线垂直，所述P口与b2连通，所述O口设置在与P口相对的一侧，所述O口与b3连通。主阀阀座22上有节流孔k1，不充液时将主阀的b2腔、b3腔和b4腔连通，达到压力平衡，即P口与O口的压力相等。主阀b1腔的阀体上开有节流孔k2，所述节流孔k2位于E-E截面和F-F截面之间，与先导阀c1腔相通，使得蓄能器的油液可经由先导阀的c1腔进入主阀的b1腔，推动主阀进行换向。主阀b2腔的阀体上铸有通道与单向阀的左腔相通。

先导阀的结构包括：上限阀杆1、上限弹簧2、上限单向阀阀芯3、上限螺塞4、第一阀芯5、先导阀座6、下限单向阀阀芯7、下限阀杆8、下限弹簧9、卸压螺塞10，所有部件位于阀体F-F 截面的下部腔体内(图7)，与主阀的腔体中心线平行。第一阀芯5位于腔体中部，在先导阀座6中移动，所述先导阀座6两端有密封圈密封，与腔体内部的锥面定位。所述第一阀芯5左侧有下限单向阀阀芯7，与下限阀杆8接触，下限弹簧9套在下限单向阀阀芯7的外部，两端由下限单向阀阀芯7的端面和卸压螺塞10实现定位。卸压螺塞10安装在腔体孔的最左侧，可通过旋紧深度调节下限弹簧的预紧力。所述第一阀芯5右侧有上限单向阀阀芯3，与上限阀杆1接触，上限弹簧2套在上限阀芯3的外部，两端由上限阀芯3的的端面和上限螺塞4定位，上限螺塞4 拧入腔体的最右侧，直至与先导阀阀座6的右端面接触。A口与梭阀之间设置腔室c4,上限螺塞 4和上限单向阀阀芯3之间形成腔室c3，上限螺塞4上有通孔k3，使得蓄能器的油液可经由c4 腔进入c3腔,将压力作用于上限单向阀阀芯3上，所述c4腔与梭阀的中部腔c5相连，使得P口的油液可经单向阀流入梭阀的中部腔。先导阀座6上分别有三个通孔，使得当上限单向阀或下限单向阀打开时，蓄能器的油液可经由上限单向阀芯3、节流孔k2流入主阀b1腔或者经由下限单向阀流入先导阀的c2腔，先导阀的c2腔通过卸压螺塞10与回油口T口相通。

单向阀用于当P口压力升高后，打开向蓄能器充液，充液完成后关闭，使蓄能器的压力保持。单向阀结构包括：滤芯15、单向阀座16、单向阀芯17、回位弹簧18和单向阀螺塞19。单向阀位于阀体F-F截面的上部腔体内(图8)，单向阀座16位于腔体中部，与左侧滤芯15和右侧螺塞19接触定位在腔体内，所述单向阀座16有通孔k4与c4腔相通。单向阀芯17位于阀座1 内，通过压缩右侧回位弹簧18在单向阀座16中移动。单向阀左侧腔体内有通道与主阀b2腔相通，当主阀P口压力经由b2腔的通道进入单向阀，克服回位弹簧18打开单向阀芯17后，即可经过阀座的通孔k4、c4腔进入梭阀的c5腔，给A1口和A2口充液。

梭阀用于实现系统充液的双回路功能，由两个完全对称的阀芯32和单向阀弹簧33，螺栓 34和梭阀阀座31组成，位于阀体G-G截面的同一腔体内(图8)，与主阀和先导阀的腔体中心线垂直，与A1口和A2口在阀体中设置的腔室垂直相连。梭阀阀座31位于腔体中部，两个单向阀阀芯32相对安装位于梭阀阀座31中间，单向阀弹簧33位于腔体两端定位，所述阀芯32在单向阀弹簧33和梭阀阀座31之间移动。梭阀阀座31上有3个通孔，中间通孔k5与阀体形成中部腔 c5，和单向阀的c4腔和先导阀的c3腔相通，垂直于梭阀阀座31的中心线。单向阀打开后的油液经过c4腔、c3腔、c5腔和梭阀阀座31上的通孔k5，克服两端的弹簧力后，顶开两个单向阀，经由阀座两侧通孔k6分别进入两个蓄能器进行充液。如果一路蓄能器发生泄露，梭阀阀座31 在压差和弹簧的作用下会向压力低的一侧移动，直至关闭该侧的单向阀，另一路单向阀可不受影响继续打开充液。

作为优选，主阀右腔带主阀弹簧24，先导阀左腔带下限弹簧6，先导阀右腔带上限弹簧2，根据液压力与弹簧力成反比关系，下限弹簧力大于上限弹簧力。主阀和先导阀都是两位三通阀。充液阀的P口与油泵相连，T口与油箱相连，O口与其他动力系统相连，A口与溢流阀或低压报警开关相连，A1口和A2口分别与前桥蓄能器和后桥蓄能器相连。A口与A1口和A2口压力相等。当几次制动后，蓄能器中的压力油液被消耗，当任一蓄能器压力低于充液阀的下限设定值时充液阀以设定流量进行充液，从而形成充液、制动、充液的循环往复过程。以下具体说明充液过程。

1)当蓄能器压力在充液阀设定压力下限以上时，充液阀先导阀(图7)和主阀(图6)处于所示位置。主阀由主阀阀座22、限位杆23、主阀弹簧24、螺塞25和密封圈26等组成。单向阀和先导阀上下阀芯关闭，P口与油泵相连，由P口进入的压力油不向蓄能器供液，直接通过主阀b₃腔到O口全流量为下游系统供液。

2)先导阀由上限单向阀3、下限单向阀和第一阀芯5等组成。当蓄能器的压力低于充液阀设定的下限压力时，由于上限螺塞4上的通孔k3与A口的c4腔相通，所以作用在上限单向阀阀芯3上的液压力c3腔即蓄能器压力，当其低于下限单向阀阀芯7左端下限弹簧9的作用力，使单向阀右移关闭，同时推动第一阀芯5左移，上限单向阀阀芯3被打开，蓄能器的压力油分别经过从c4腔、c3腔、先导阀座6上的通孔和节流孔k2进入主阀b1腔，使主阀b1腔的压力升高，推动限位杆23和主阀芯22克服b2腔压力(即P口压力)向左移动，逐渐降低主阀开度，P与O口间的开度减小，节流作用造成P口压力升高，直至关闭O口。

3)P口的b2腔与单向阀的左腔之间铸有通道，b2腔压力升高后，油液通过滤芯15，克服单向阀弹簧18的力，顶开单向阀座16里的单向阀芯17，单向阀打开，由c4腔进入出油口的梭阀c5腔，向蓄能器供液。

4)出油口的梭阀是两个对称的单向阀(图8)，由一个梭阀阀座31，两个相同的阀芯32 和单向阀弹簧33，螺栓34组成。梭阀阀座31上有3个通孔，油液经过c5腔处于两个单向阀的中部，克服两端的弹簧力后，顶开两个单向阀，分别进入两个蓄能器进行充液。当两路管路无泄漏时，梭阀两端的压力相等，左右阀芯弹簧力互相平衡，通孔k5位于c5腔正中间，同时向两路供油。当某一蓄能器(如A2口)发生泄露，压力降低时，在压差和弹簧力的作用下，使得梭阀阀座31向压力低的一侧移动，并关闭该侧的单向阀，油液继续顶开压力高的一侧的单向阀，向工作正常蓄能器(A1口)充液。因此利用该结构使得两个蓄能器可独立工作，实现系统的双回路功能，即：当其中一路发生泄露时，泄露的一路被关闭。而且当动力源失效时利用蓄能器4B储存的液压能还可以制动若干次；如果需要多个蓄能器，如增加驻车制动回路，则可以采用回路中串联充液阀实现各回路的独立，保护蓄能器不会因为一个出故障导致其它蓄能器失效，使整车制动更安全可靠。

同时，A口还可加装低压报警开关或者溢流阀，如果充液阀内部故障，使得出油口压力过低或过高，即可实现油压报警和卸压。

5)当蓄能器压力达到上限时，作用在先导阀右端上限单向阀阀芯3的液压力大于了左端下限弹簧9的力，单向阀3关闭，第一阀芯5右移，使得下限单向阀打开、主阀b1腔的压力经过节流口k2、c1腔、先导阀座6的通孔，下限单向阀、卸压螺塞10与T口相通泄压，主阀b1腔压力降低后，P口压力又大于b1腔压力，使得主阀阀芯克服主阀弹簧24右移，P口O口全通，当P 口压力降至与O口相同(b3腔)，在回位弹簧18的作用下，P口与A口间的单向阀关闭，恢复全流量向下游系统供液，充液过程结束。

作为优选，制动控制器接受轮速传感器、踏板电信号和压力传感器共同信号输入，经如下公式来计算制动减速度。

式中：

M：整车质量，单位kg；

a：整车减速度，单位m/s²；

n：车轮的数量；

K_i：制动力矩系数，由制动器结构决定，单位N.m.MPa^-1；

P_i(t)：制动轮缸等效压力曲线，根据系统结构选择的经验数据，单位MPa；等效压力曲线是实际轮缸压力随时间变化的曲线，由已知的ABS系统测得的经验数据，把真实压力曲线滤波后拟合成较为平滑的曲线，因此称为等效压力。

J_i：各个车轮的转动惯量，单位kg.m²；

各个车轮的角减速度，其中ω_i为车轮的转速，由轮速传感器测得，单位rad/s；

R：车轮滚动半径，单位m。

制动控制器4A集成了电子制动和ABS系统的控制，接受轮速传感器10A、踏板电信号和压力传感器8A共同信号输入，经控制策略决定了比例阀3B的工作频率和响应，比例阀3B既能执行常规的液压制动功能(低频响应)，也能执行ABS的快速循环工作(高频响应)的功能。

ABS制动系统和制动能量回收的控制过程按照不同的制动情况描述如下：

步骤一：当驾驶员踩下踏板后，制动控制器根据电子踏板信号和减速度信号(计算公式见前)来判断驾驶员的制动意图(紧急制动、正常制动、轻度制动)，并依照汽车理论的制动分配计算各个车轮所需制动力矩的大小，将所需制动力矩的信息提交给整车控制器。

ABS控制器的主要控制参数包括：轻度制动减速度信号a_l、紧急制动减速度信号a_h、电池荷电状态SOC、加速度下门限值-a₀、加速度上门限值+a₀、以及参考滑移率下门限值S_min和滑移率上门限值S_max。SOC值由整车控制器确定，其他参数由ABS的制动控制器确定。

步骤二：整车控制器根据电池电压、电流、电池的SOC值以及电机转速等参数的具体情况进行分析计算，决定车轮制动力矩中能量回收力矩和液压力矩的比例分配关系，在驱动轮允许的制动力矩范围内最大限度的应用能量回收制动力矩。如果电机制动力仍不能满足驱动轮的制动力矩要求，那么其余制动力矩由液压制动力提供。当制动强度或电池的荷电状态大于控制器设定的门限值(优选制动强度＞0.8g或SOC＞80％)，为了安全起见，完全采用液制动，比例阀的出口压力由ABS调节后确定。当制动强度小于控制器4A设定的门限值，电机制动力矩与液压制动力相互协调在确保安全性的前提下尽量回收制动能量。

电机模型的制动力计算公式：

电机输出转矩受电机电气时间常数影响，可以简化为一阶延迟环节。

式中：

T_m：电机的输出转矩，单位N.m；

T_e：期望的电机至轮边转矩(忽略传动过程的计算)，单位N.m；

t_e：为电机电气时间常数，由电机定子电感和电阻确定，优选20ms；

s：传函因子；

液压制动力模型计算公式：

比例阀的动作时间较短，可视为一阶延迟环节，由于比例阀的延迟相对于液压制动中的压力变化周期(几十毫秒)较短，因此，将液压制动系统视为一个较大的一阶惯性环节。

式中：

T_h：液压制动力矩，单位N.m；

t_h：整个液压制动系统的等效延迟时间，优选100ms；

s：传函因子；

以上为电机控制和制动控制器的仿真模型设计公式，实际输出的电机转矩见下式，由整车控制器直接调节电机转矩的输出T_{m_max}·β，液压制动力则为总需求制动力减去电机转矩，该模型公式可用于验证控制器算法和参数设定的准确性。

整车控制器对于液压制动力和电机制动力的分配是由其控制策略决定的，在车轮不抱死的情况下，最大限度的先应用电机制动力，其余不够的再由液压制动力补充；如果存在滑移情况，当ABS起作用时，初始状态的液压制动力矩较大，电机和液压制动力循环实施增压、减压调整车轮的滑移率保持在设定范围内，电机制动力随车速降低而不断增大，液压制动力随车速的下降而不断减小。电机和液压制动力矩的分配比例为：

T＝T_{m_max}·β+T_h

式中：

T：驾驶员需要的总制动力矩，单位N.m；

T_{m_max}：在某一转速下电机能提供的最大发电力矩，单位N.m；

β：电机制动的油门信号，为0～1之间的数值。

ABS是否参与工作是由滑移信号决定，滑移率s的计算如下式所示：

其中：

式中：

ω_i：车轮的转速，由轮速传感器测得，单位rad/s；

R：车轮滚动半径，单位m；

v：车速，单位km/h。

v₀：制动的初始车速，单位km/h；

a：车辆减速度，计算公式见前，单位m/s²。

1)轻度制动(减速度a<a_l＝1m/s²)：缓慢制动如下长坡等，对制动力要求不大，制动力矩完全可以由电机制动来提供。因此，制动控制器关闭比例阀的出油口，由整车控制器对电机发出制动信号，电机反转变为发电机，对车轮实施电制动力，并同时向电池充电，实现制动能量回收。

2)中度制动(减速度a＝1～3m/s²)：踩下制动踏板，如果根据轮速信号计算结果滑移率在设定范围内，没有达到ABS的使用要求，整车控制器根据制动强度计算分别计算所需液压力和电机制动的大小，对电机发送制动指令，并向电池管理系统发送充电指令。同时制动控制器4发送信号控制比例阀执行常规制动，调节各回路比例阀的出口压力(属于低频响应)，由于电机制动力是不断变化的值，制动控制器必须提供相应变化的液压制动力，以保证制动效果和驾驶员良好的感觉。

3)紧急制动(减速度a>a_h＝3m/s²)：当制动控制器检测到滑移信号，ABS系统需要工作时，控制器内的ABS控制器将实时调节比例阀的出口压力，从而调节系统的控制参数始终位于合理的范围内，防止车轮抱死。

ABS控制器采用的逻辑门限法控制过程描述如下：在制动初始，第1增压阶段至车轮加速度a<-a₀(加速度下门限值-a₀)，为使车辆避免在滑移率与附着系数的关系曲线的稳定区域进入减压阶段，还要比较车轮滑移率S，如果滑移率S<S_min，说明车辆的滑移率偏小，则继续增压以使车轮充分制动，直到S>S_min，确保进入滑移率的不稳定区域。然后进入第2减压阶段，车轮加速度a开始回升，当车轮加速度a>-a₀且滑移率S<S_max(滑移率上门限值 S_max)时，进入第3保压阶段至a>+a₀(加速度上门限值+a₀)，接着开始第4增压阶段至 a<-a₀且S>S_min，此后阶段2、3、4交替循环，直至车辆基本停止，ABS控制器关闭，用常规制动使车辆彻底停止。

路面不同，车轮滑移率和路面附着系数的关系也不同，其防抱死控制特性不同，因而根据路面来确定合适的逻辑门限值。在第3阶段可以对路面进行识别，如果在(40ms左右)时间内车轮加速度不能达到上门限值+a₀，认为此时车轮处于低附着系数路面，反之如果车轮加速度达到上门限值+a₀，则认为车轮处于高附着系数路面。

步骤三：车辆在电机或液压制动力的作用下，速度不断减小至停驻。当驾驶员松开制动踏板，制动控制器向整车控制器发送撤销制动的信号，电机停止能量回收，比例阀出油口关闭，轮缸油液与回油口相通。车轮的制动力降为零，整个制动过程结束。

以上各式中参数如下表：

虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。