一种电子液压制动系统的制作方法

本实用新型属于汽车制动技术领域，尤其涉及一种电子液压制动系统。

背景技术：

汽车制动系统，作为汽车的重要组成部分之一，自其产生以来就扮演着极为重要的角色，并且随着人们对制动性能的要求越来越高，原有的制动系统由于在结构和原理方面的限制对制动性能的提高潜力有限，因而，急需有一种新型的制动系统来满足其新的需求。汽车线控制动系统（Brake-By-Wire System，简称BBW）便是在这种背景下发展起来的。

线控制动系统，结合了传统汽车制动系统和线控技术，能较好地满足现代汽车制动系统发展的新需求，是新时代汽车制动系统发展的方向。汽车线控制动系统可分为电子液压制动系统（Electro-Hydraulic Brake System，简称EHB）和电子机械制动系统（Electro-Mechanical Brake System，简称EMB）两种类型。其中，EMB系统，其液压系统被电子机械系统完全取代，并且取消了机械式或液压式后备系统，普遍被当作是线控制动系统的最终发展方向。但由于取消了后备系统，可靠性就更值得重视；并且，由于其执行机构需要具备有足够的能量来维持高效的制动效能，现在有的车载12V电源已不能满足其要求，这就需要重新建立新的42V的车载电源高压系统，而因此引起的安全技术问题仍待解决。而EHB系统，是从传统制动系统到EMB系统转变过程的过渡产物，仍保留了传统的液压制动功能，可靠性相对较好；同时，作为一种新的制动系统，它将传统制动系统中的部分机械元件用电子元件来替代，弥补了传统设计和原理的不足之处，可以极大限度地提高汽车制动性能。此外，EHB系统仍可利用现有的12V车载电源，不需要建立新的电路系统。

现在流行的电子液压制动系统大多采用电机、高压蓄能器和泵作为动力源，但高压蓄能器存在氮气泄漏的危险，可靠性和安全性仍有待提高。

在现行的电子液压制动系统中用电机和减速机构来代替泵、高压蓄能器，也能实现其控制调节功能，而且用电机驱动机构来作用于制动主缸，并不存在高压蓄能器等所存在的安全隐患。与流行的电子液压制动系统相比，这种制动系统结构简单，降低了成本，可靠性和安全性更高，并且通过ECU的直接控制，可以实现ABS、ESP、TCS、ACC等功能，其发展空间巨大，是未来制动系统的发展方向。

中国专利授权公告号CN103754210A公开了“一种电机驱动的电子液压制动系统”，该系统以蜗杆蜗轮+齿轮齿条机构为运动转换单元，正常模式下，ECU接受踏板模拟器的信息后传递给电机，电机再驱动运动转换单元使制动主缸工作产生液压制动力，从而作用于车轮制动轮缸实现制动；失效模式下，制动踏板推杆直接推动齿条使制动主缸工作，从而实现制动。由于蜗杆蜗轮传动机构有传动效率低下、工作时发热量较大、齿面易磨损、生产成本高的缺点，本发明采用锥齿轮传动+齿轮齿条机构作为运动转换单元，与蜗杆蜗轮传动机构相比，锥齿轮传动机构具有使用寿命长、能承受高载荷工作状态、耐腐蚀、成本低、效率高等优点；失效模式下，制动踏板推杆直接作用于次级主缸产生液压制动力，从而作用于轮缸实现制动。

技术实现要素：

鉴于以上问题，本实用新型的目的在于提供一种电子液压制动系统，该系统具有回收制动能量、提高响应时间、精确控制制动力的功能，能够很好地将制动力反馈给驾驶员，实现液压力和踏板力的主动控制。

本实用新型一种电子液压制动系统包括电子控制单元ECU、电池、电控直线运动模块、推杆、制动主缸第一活塞、制动主缸第一工作腔、储液罐、制动主缸第二活塞、制动主缸第二工作腔、制动主缸、ABS/ESP模块、开关阀、踏板模拟器、线控电磁阀、液压力传感器1、液压力传感器2、模式切换阀、次级主缸、踏板推杆、踏板位移传感器、制动踏板。

电子控制单元ECU，根据位移信号计算出所需的总制动力，再根据电机、电池的状态计算出再生制动力，总制动力减去再生制动力即可得制动系统所需产生的制动力；电控直线运动模块包括旋转电机和运动转换单元，运动转换单元包括锥齿轮啮合传动机构和齿轮齿条啮合传动机构，锥齿轮啮合传动机构将电机的旋转运动转换成齿轮齿条啮合传动机构的直线运动，从而推动推杆使制动主缸开始工作，且通过位移信号来实现对电机的控制，并将电机的旋转运动转换成推杆的直线运动，从而对制动压力进行控制；推杆，用于推动制动主缸的活塞；储液罐，用于储存及回收液压管路中的油液；制动主缸，包括制动主缸第一腔和制动主缸第二腔，用于将来自踏板的机械能转换为液压能。

制动主缸第一工作腔与制动主缸第二工作腔分别通过液压管路和开关阀连接；ABS/ESP模块，由四个二位二通电磁阀组成，用于调节各轮缸的制动力；开关阀为常闭式，正常制动时防止油液倒流，影响制动效果，失效模式下，与模式切换阀共同作用，模式切换阀进行切换，开关阀打开，踩下制动踏板，次级主缸直接作用于各车轮制动轮缸，实现制动；踏板模拟器，用于模拟踏板的制动反馈力；线控电磁阀，用于调节阻尼、对踏板力进行主动控制；液压力传感器，用于判断驾驶员的制动意图；模式切换阀，用于正常模式和失效模式之间的切换；次级主缸，正常制动模式下用于踏板感觉模拟，失效模式下直接用于制动；踏板位移传感器，用于获取制动踏板的位移信息并将其反馈给ECU；制动踏板，用于获取驾驶员的制动信息。

模式切换阀位于在次级主缸跟踏板模拟器之间的制动管路上，该电磁阀为两位三通电磁阀；而模式切换阀与踏板模拟器之间的制动管路上还装有一个液压力传感器，测量该回路的液压力，来识别驾驶员的制动意图并进行踏板感觉模拟的反馈控制。在踏板模拟器与储液罐之间的管路上还布置了一个线控电磁阀，该电磁阀为二位二通阀，可以主动调节模拟踏板力。

次级主缸、踏板模拟器、液压力传感器和线控电磁阀共同进行制动踏板感觉的模拟，调节线控电磁阀的流量可对踏板力进行主动控制。

其次，故障诊断系统与电子控制单元ECU通信连接，当某个制动零部件发生故障无法正常工作时能将故障信息传递给电子控制单元ECU；故障诊断系统诊断出制动系统某个地方出现故障时，报警系统会第一时间提醒驾驶员。

与现有的电子液压制动系统相比，本实用新型具有以下明显优点。

次级主缸通过电磁阀与各车轮制动轮缸连接，当旋转电机失效时，次级主缸直接作用于车轮制动轮缸，实现制动。

ABS/ESP模块使用四个电磁阀代替传统的由十二个电磁阀，即每个电磁阀控制一个车轮制动轮缸的液压力，结构简单，成本降低。

附图说明

图1为本实用新型整体结构的示意图。

图2为锥齿轮啮合传动机构的示意图。

图3为齿轮齿条啮合传动机构的示意图。

图中，1-电子控制单元ECU；2-电池；3-旋转电机；4-锥齿轮啮合传动机构；5-齿轮；6-齿条；7-推杆；8-制动主缸第一活塞；9-制动主缸第一工作腔；10-储液罐；11-制动主缸第二活塞；12-制动主缸第二工作腔；13-制动主缸；14-ABS/ESP模块；15-开关阀；16-踏板模拟器；17-线控电磁阀；18-液压力传感器1；19-液压力传感器2；20-模式切换阀；21-次级主缸；22-踏板推杆；23-踏板位移传感器；24-制动踏板。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和技术效果更加清楚，下面结合附图1～图3对本实用新型作进一步地的详细描述。

当驾驶员踩下制动踏板（24）时，模式切换阀（20）、开关阀（15）、线控电磁阀（17）均处于工作状态，踏板位移传感器（23）获得位移信息并传递给电子控制单元ECU（1），电子控制单元ECU（1）接收到信息后根据旋转电机（3）的工作特性及电池工作状态计算出驱动旋转电机（3）的再生制动力的大小，通过总的制动力减去再生制动力，可得到此次制动所需的液压制动力大小，并将电信号传递给旋转电机（3），然后旋转电机（3）根据电子控制单元ECU（1）的指令驱动电控直线运动模块推动与推杆（7）相连的制动主缸第一活塞（8），在制动主缸第一活塞（8）挡住第一补偿孔时制动主缸第一工作腔（9）开始建压，从而通过弹簧顶杆推动制动主缸第二活塞（11），而当制动主缸第二活塞（11）挡住第二补偿孔时制动主缸第二工作腔（12）也开始建压，此时制动液经过液压管路流向ABS/ESP模块（14），向各制动轮缸传递制动力。

在本实用新型中，电控直线运动模块包括旋转电机（3）、锥齿轮啮合传动机构（4）、齿轮（5）齿条（6）啮合传动机构。旋转电机（3）通过线路与电子控制单元ECU（1）连接，根据电子控制单元ECU（1）传递的旋转电机（3）力矩信号驱动直线运动机构。制动主缸（13）包括制动主缸第一活塞（8）、制动主缸第一工作腔（9）、制动主缸第二活塞（11）、制动主缸第二工作腔（12），制动主缸第一工作腔（9）和制动主缸第二工作腔（12）被制动主缸第二活塞（11）隔开，并且都通过补偿孔与储液罐（10）连接。制动主缸第一工作腔（9）和制动主缸第二工作腔（12）分别通过液压管路与ABS/ESP模块（14）相连，而ABS/ESP模块（14）也经液压管路与车辆各制动器相连。

当旋转电机（3）因故障而无法提供制动力矩或电控直线运动模块损坏以至于无法传递制动力时，故障诊断系统诊断出故障信息并传递给电子控制单元ECU（1），电子控制单元ECU（1）立刻使整个制动系统处于非工作状态，模式切换阀（20）、开关阀（15）均不工作后，次级主缸（21）与ABS/ESP模块（14）直接连接，踩下制动踏板（24），制动液由次级主缸（21）直接流向ABS/ESP模块（14），从而产生制动力，对车辆实现制动。