部分与完全解耦的复合式电动助力制动系统的制作方法

文档序号:14933810发布日期:2018-07-13 18:51阅读:2309来源:国知局

本发明涉及一种汽车制动系统,具体地说,本发明涉及一种具有部分解耦与完全解耦功能的复合式电动助力制动系统。



背景技术:

随着汽车领域技术的发展,传统的液压制动系统已不能满足人们对高安全性、高舒适性的汽车性能的要求。尤其是近些年来随着汽车电动化和智能化的发展趋势,对汽车制动系统提出了更高要求。对于电动化汽车,为了增加续航里程,要求制动系统必须具备再生制动能力;对于智能化汽车,要求汽车必须具备主动制动的功能。显然,传统的液压制动系统已无法满足上述要求。在这种大背景下,线控制动技术和电动助力制动系统应运而生。

和传统制动系统相比,线控制动的本质是取消了制动踏板和执行器间的物理连接,转而用传感器和电机取代。驾驶员踩踏板时实际上踩得是传感器,传感器将驾驶员意图转化为电信号发送给ecu从而驱动电机产生制动力。线控制动系统的这一本质特点,使得它受到了汽车工程师的注意。以电动汽车为例,对于电动汽车来说,制动能量回收是一项关键技术,而制动能量回收又涉及到制动系统的解耦。对于传统制动系统而言,由于制动踏板和执行器间的物理连接,使得解耦难以实现。换而言之,在实现制动能量回收时,对于传统的制动系统,驾驶员踩下制动踏板,此时制动器制动力不仅取决于踏板力,而且和电机的制动力矩相关,而电机的制动力矩又和转速(车速)相关。如此说来,在相同的踏板力下,产生的制动器制动力却并不相同,这对驾驶员而言是极不友好的。鉴于上述这种情况,线控制动应运而生。由于踏板和执行器之间的“柔性”连接,使得制动系统的解耦问题得以解决。线控制动技术目前主要包括两种形式:电子液压制动系统(ehb)和电子机械制动系统(emb)。

虽然说线控制动技术解决了解耦的问题,但是其本身存在的缺陷却制约了自身的发展。emb是线控制动技术的一种形式,它具有高集成度、高机电化程度的优点,可是现在并没有真正的批量生产,只是在某些概念车上有所展示。这是因为:emb需要四套独立的执行电机,成本很高;emb的四套执行电机长时间工作在堵转工况下,对电机的性能要求特别高。特别是前轴电机,由于制动时轴荷前移,需要较大的转矩,故对车载电源的电压要求较高,通常为42v;根据法规,emb需要额外的失效备份机构,这就意味着,在原本没有任何液压系统的线控制动系统中,需要重新布置液压系统,大大增加了系统的复杂度。

作为线控制动系统的另一种形式,ehb已经实现了批量生产,可是其本身存在的缺陷也是很明显的:ehb的制动压力由高压蓄能器提供,而蓄能器压力的建立需要一定的时间,在长时间、高强度的制动工况下,容易出现制动压力不足的状况;失效备份机构虽然比emb稍简单,可是总体上还是很复杂,增加了系统的成本。

和线控制动系统相比,电动助力制动系统在市场上占据了主流位置。目前市场上出现的电动助力制动系统主要分为两类,一类是自身不能实现解耦功能,需要配合其它机构方能进行解耦,成本昂贵,如博世的ibooster;另一类是能自身实现解耦,但结构复杂,且解耦时只能实现部分解耦,不能进行完全解耦或者部分解耦与完全解耦两者兼顾,如日立的e-act系统。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的制动系统难以解耦、解耦成本昂贵、踏板感保持不好的问题,提供了一种部分与完全解耦的复合式电动助力制动系统。

为解决上述技术问题,本发明是采用如下技术方案实现的:所述的部分与完全解耦的复合式电动助力制动系统包括制动意图产生单元、电动助力总成、助力电机总成、制动踏板与制动力解耦部件、制动主缸总成、hcu(23)与电子控制单元(30);

所述的制动意图产生单元包括制动踏板推杆;

所述的电动助力总成包括助力推杆、螺杆、耦合推杆;

所述的助力电机总成包括pmsm电机与减速机构;

所述的制动踏板与制动力解耦部件包括解耦缸;

所述的制动主缸总成包括主缸与主缸推杆;

所述的制动意图产生单元通过制动踏板推杆装入助力推杆内与电动助力总成相连接,电动助力总成通过螺杆与下方的减速机构啮合连接和助力电机总成相连接,pmsm电机输出端与减速机构输入端采用联轴器连接,制动踏板与制动力解耦部件通过解耦缸与耦合推杆连接和电动助力总成相连接,制动主缸总成通过主缸推杆与解耦缸连接和制动踏板与制动力解耦部件相连接,制动主缸总成中的主缸采用管路与hcu连接,电子控制单元和制动意图产生单元、助力电机总成、制动踏板与制动力解耦部件与hcu采用信号线连接。

技术方案中所述的制动意图产生单元包括制动踏板、踏板行程传感器与空行程调节螺杆;所述的踏板行程传感器安装在采用销轴安装制动踏板的支架上,制动踏板推杆的右端通过铰链和制动踏板上端相连接,制动踏板推杆的左端沿轴向加工出内螺纹孔,空行程调节螺杆的右端加工出外螺纹,制动踏板推杆的左端与空行程调节螺杆的右端通过螺纹连接,连接后的空行程调节螺杆与制动踏板推杆装入助力推杆右端的推杆盲孔中,空行程调节螺杆的左端面与助力推杆的推杆盲孔的孔底面之间预留有间隙。

技术方案中所述的电动助力总成还包括推杆回位弹簧、丝杠、助力总成外壳、缓冲盘、丝杠回位弹簧与耦合推杆回位弹簧;所述的助力推杆安装在丝杠的中心孔内,推杆回位弹簧安装在助力推杆右端的推杆盲孔内,推杆回位弹簧的左端固定在助力推杆的推杆盲孔的孔底面上,推杆回位弹簧的右端与制动意图产生单元中的制动踏板推杆的左端接触连接,助力推杆的推杆盲孔的孔底面与制动意图产生单元中的空行程调节螺杆右端面之间留有5-7mm的间隙,螺杆套装在丝杠上,螺杆与丝杠之间滚道内安装有滚珠,耦合推杆放置在助力推杆的左侧,助力推杆、丝杠、螺杆与耦合推杆的右端安装在助力总成外壳内,耦合推杆的左端位于助力总成外壳左侧外壳壁的外面,耦合推杆右端推盘的右端面的周边与丝杠的左端面接触连接,缓冲盘采用焊接方式固定在耦合推杆右端推盘上的凹槽中,缓冲盘的右端面与助力推杆的左端面接触连接;耦合推杆回位弹簧与丝杠回位弹簧里外套装并同轴布置,耦合推杆回位弹簧与丝杠回位弹簧的左端均固定在助力总成外壳的左内壁面上,耦合推杆回位弹簧的右端作用在耦合推杆右端推盘的左端面上,丝杠回位弹簧的右端面与丝杠的左端面接触连接;丝杠回位弹簧的刚度大于耦合推杆回位弹簧的刚度。

技术方案中所述的耦合推杆由左端解耦缸活塞、中间推杆与右端推盘组成,左端解耦缸活塞与右端推盘为圆盘类结构件,中间推杆为等圆横截面的直杆类结构件,左端解耦缸活塞、中间推杆与右端推盘依次连成一体,左端解耦缸活塞、中间推杆与右端推盘的回转轴线共线,左端解耦缸活塞的直径与解耦缸的内径相等,左端解耦缸活塞装入解耦缸内成滑动连接,右端推盘的右端面上加工出一个圆柱形的凹槽,圆柱形的凹槽与右端推盘的回转轴线共线,圆柱形的凹槽深度与电动助力总成中的缓冲盘的厚度相等。

技术方案中所述的助力推杆为圆柱形结构件,助力推杆的右端沿轴线加工有推杆盲孔,推杆盲孔的回转轴线与助力推杆的回转轴线共线,助力推杆的直径与丝杠中心孔的直径相等,助力推杆的长度与丝杠中心孔的长度相等;

所述的螺杆为两段式阶梯轴类结构件,螺杆的回转轴线处加工有螺杆通孔,螺杆通孔的内孔面上设置有与丝杠上的外螺旋槽配合在一起成为滚珠滚动的螺旋滚道的内螺旋槽;螺杆左段的直径大于右段的直径,螺杆左段的周边设置有与减速机构啮合连接的轮齿。

技术方案中所述的制动踏板与制动力解耦部件还包括完全解耦贮液室、二位二通电磁阀、主缸推杆回位弹簧、单向阀、比例压力控制阀、部分解耦蓄能器与液压力传感器;所述的解耦缸的右端套装在耦合推杆的左端解耦缸活塞上,解耦缸的左端套装在主缸推杆的右端解耦缸活塞上,主缸推杆回位弹簧套装在主缸推杆的推杆上,主缸推杆回位弹簧的左端固定在解耦缸左缸壁的内端面上,主缸推杆回位弹簧的右端与主缸推杆右端解耦缸活塞的左端面接触连接,完全解耦贮液室通过液压管路与解耦缸的上端相连接,在完全解耦贮液室与解耦缸的液压管路间设置有二位二通电磁阀;部分解耦蓄能器通过液压管路与解耦缸的下端连接,在部分解耦蓄能器与解耦缸的液压管路间以并联方式设置有比例压力控制阀与单向阀,单向阀的进液口与部分解耦蓄能器的进出液口连接,比例压力控制阀的出液口与部分解耦时蓄能器的进出液口连接,在部分解耦蓄能器的进出液口与比例压力控制阀的出液口之间的液压管路上设置有液压力传感器。

技术方案中所述的制动主缸总成包括储液室、第二活塞回位弹簧、第二活塞与第一活塞回位弹簧;所述的第二活塞安装在主缸中,把主缸分成左腔和右腔,第一活塞回位弹簧处在右腔中,第一活塞回位弹簧的右端与主缸推杆中的第一活塞的左端面接触连接,第一活塞回位弹簧的左端与第二活塞的右端面接触连接,第二活塞回位弹簧安装在左腔中,第二活塞回位弹簧的右端与第二活塞的左端面接触连接,第二活塞回位弹簧的左端作用在主缸左缸壁的内端面上,主缸的左、右腔采用液压管路与储液室连接,主缸的左、右腔的下端采用液压管路与液压控制单元连接。

技术方案中所述的主缸推杆由左端的第一活塞、推杆与右端解耦缸活塞组成,第一活塞与右端解耦缸活塞为圆盘类结构件,推杆为等圆横截面的直杆类结构件,第一活塞、推杆与右端解耦缸活塞依次连成一体,第一活塞、推杆与右端解耦缸活塞的回转轴线共线,第一活塞的直径与主缸的内径相等,右端解耦缸活塞直径与解耦缸的内径相等;主缸推杆的右端解耦缸活塞装入解耦缸内成滑动连接,主缸推杆的第一活塞装入主缸的右腔中成滑动连接。

技术方案中所述的电子控制单元和制动意图产生单元、助力电机总成、制动踏板与制动力解耦部件及hcu采用信号线连接是指:电子控制单元通过线束和踏板行程传感器、二位二通电磁阀、hcu、比例压力控制阀、液压力传感器与pmsm电机的信号端连接。

与现有技术相比本发明的有益效果是:

1.本发明所述的部分与完全解耦的复合式电动助力制动系统对于电动汽车而言,在制动力需求较小时,可以实现制动踏板与摩擦制动力的完全解耦,电动助力制动系统所需制动力完全由能量回收装置所产生的制动力提供,从而最大程度的回收能量,提高电动汽车续航里程;

2.本发明所述的部分与完全解耦的复合式电动助力制动系统对于电动汽车而言,当制动能量回收装置所能提供的制动力不能满足总制动力需求时,可以实现制动踏板与摩擦制动力的部分解耦,电动助力制动系统所需制动力一部分由摩擦制动力提供,另一部分由再生制动力提供,从而实现摩擦制动与再生制动的协调配合,在满足制动需求的同时,回收制动能量,提高汽车的续航里程;

3.本发明所述的部分与完全解耦的复合式电动助力制动系统无论是工作在部分解耦还是完全解耦状态,电动助力制动系统所产生的总制动力曲线均和不解耦时产生的制动力曲线完全吻合,电动助力制动系统的动态特性良好;

4.本发明所述的部分与完全解耦的复合式电动助力制动系统由于解耦部件和制动踏板间没有直接相连,即使解耦部件出现了压力的少许波动,通过对助力电机的控制,也可以保证制动系统工作在解耦状态时的踏板感和非解耦状态的踏板感相同,从而丝毫不影响驾驶员的路感;

5.本发明所述的部分与完全解耦的复合式电动助力制动系统当工作在失效状态时,踏板推杆只需克服耦合推杆回位弹簧的阻力便可推动主缸推杆,而不用克服丝杠回位弹簧的阻力带动包括丝杠副、减速机构以及pmsm电机在内的所有元件一起运动,从而减少了踏板阻力,一定程度上减轻了驾驶员在制动系统失效时制动的制动负担;

6.本发明所述的部分与完全解耦的复合式电动助力制动系统可以对踏板空行程进行调节,从而满足不同车辆对制动增跳点的要求,或是同一型号车辆不同舒适度的调校,适应性好;

7.本发明所述的部分与完全解耦的复合式电动助力制动系统,通过设置的缓冲盘可以一定程度上过滤掉通过助力推杆传递给制动踏板的反馈波动力,从而提高制动时的舒适感。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明:

图1为本发明所述的部分与完全解耦的复合式电动助力制动系统结构组成的示意图;

图中:1.制动踏板,2.踏板行程传感器,3.制动踏板推杆,4.空行程调节螺杆,5.推杆回位弹簧,6.助力推杆,7.螺杆,8.丝杠,9.助力总成外壳,10.缓冲盘,11.耦合推杆,12.丝杠回位弹簧,13.耦合推杆回位弹簧,14.完全解耦贮液室,15.二位二通电磁阀,16.解耦缸,17.主缸推杆回位弹簧,18.储液室,19.主缸,20.第二活塞回位弹簧;21.第二活塞;22.第一活塞回位弹簧;23.hcu;24.主缸推杆,25.单向阀,26.比例压力控制阀,27.部分解耦蓄能器,28.液压力传感器,29.pmsm电机,30.电子控制单元,31.减速机构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述:

所述的部分和完全解耦的复合式电动助力制动系统包括制动意图产生单元、电动助力总成、助力电机总成、制动踏板与制动力解耦部件、制动主缸总成、hcu23与电子控制单元30。

所述的制动意图产生单元包括制动踏板1、踏板行程传感器2、制动踏板推杆3与空行程调节螺杆4。

所述的踏板行程传感器2采用的是霍尔式角度传感器,属于标准件。所述的制动踏板推杆3为圆柱形结构件,左端沿轴向设置有内螺纹盲孔,右端沿径向设置有安装销轴的销轴通孔。空行程调节螺杆4为圆柱体结构件;踏板行程传感器2安装在采用销轴安装制动踏板1的支架上,制动踏板推杆3的右端通过销轴和制动踏板1上端相连接,空行程调节螺杆4的右端加工出外螺纹,制动踏板推杆3与空行程调节螺杆4之间通过螺纹连接,连接后的空行程调节螺杆4与制动踏板推杆3一起装入助力推杆6右端的沿轴线设置的盲孔中。

所述的电动助力总成包括推杆回位弹簧5、助力推杆6、螺杆7、丝杠8、助力总成外壳9、缓冲盘10、耦合推杆11、丝杠回位弹簧12与耦合推杆回位弹簧13。

所述的推杆回位弹簧5、丝杠回位弹簧12和耦合推杆回位弹簧13均为圆柱形弹簧,属于标准件。助力总成外壳9为下端开口的长方体壳体,为非标准件。缓冲盘10为圆柱体橡胶件,是标准件。

所述的助力总成外壳9为电动助力总成的安装基体,助力推杆6、螺杆7、丝杠8在常位状态下其右端面均作用在助力总成外壳9的右内壁面上,并通过助力总成外壳9进行右极限位置的限位。

所述的丝杠8的回转轴线上加工有中心通孔,助力推杆6安装在该中心通孔中,助力推杆6与通孔的回转轴线共线,并可相对轴向移动;丝杠8的外圆周设置有安装滚珠的外螺旋槽,丝杠8的外圆周通过滚珠与螺杆7的内圆周啮合连接形成丝杠副。

所述的螺杆7为两段式阶梯轴类结构件,螺杆7的回转轴线处加工有螺杆通孔,螺杆通孔的内孔面上设置有安装滚珠的内螺旋槽,丝杠8上的外螺旋槽与螺杆7上的内螺旋槽配合在一起成为滚珠滚动的螺旋滚道;螺杆7左段的直径大于右段的直径,螺杆7左段的周边设置有与减速机构31啮合连接的轮齿。

所述的助力推杆6为圆柱形结构件,助力推杆6的右端加工有推杆盲孔,推杆盲孔的回转轴线与助力推杆6的回转轴线共线,助力推杆6的直径与丝杠8中心孔的直径相等,助力推杆6的长度与丝杠8中心孔的长度相等;空行程调节螺杆4和制动踏板推杆3装入推杆盲孔中;助力推杆6的推杆盲孔的孔底端面与空行程调节螺杆4右端面之间预留有5-7mm的间隙,通过改变空行程调节螺杆4和制动踏板推杆3螺纹配合的长度,可以改变该预留间隙的大小,从而形成不同的踏板空行程,满足不同车辆对制动增跳点的要求,或是同一型号车辆不同舒适度的调校。推杆回位弹簧5的左端固定在助力推杆6的推杆盲孔的孔底端面上,右端抵靠在制动踏板推杆3的左端面上,当踏板空行程发生变化时,推杆回位弹簧5的预紧力也随之发生变化。

所述的耦合推杆11为工字型结构件,耦合推杆11由左端解耦缸活塞、中间推杆与右端推盘组成,左端解耦缸活塞与右端推盘为圆盘类结构件,中间推杆为等圆横截面的直杆类结构件,左端解耦缸活塞、中间推杆与右端推盘依次连成一体,左端解耦缸活塞、中间推杆与右端推盘的回转轴线共线,左端解耦缸活塞的直径与解耦缸16的直径相等,左端解耦缸活塞装入解耦缸16内成滑动连接,右端推盘的右端面上加工出一个圆柱形的凹槽,圆柱形的凹槽与右端推盘的回转轴线共线,圆柱形的凹槽深度与电动助力总成中的缓冲盘10的厚度相等;缓冲盘10采用焊接方式固定在凹槽中,耦合推杆11右端推盘的右端面的周边与丝杠8的左端面接触连接,固定在凹槽中的缓冲盘10的右端面与助力推杆6的左端面接触连接;耦合推杆回位弹簧13和丝杠回位弹簧12里外套装并同轴布置,耦合推杆回位弹簧13和丝杠回位弹簧12的左端均固定在助力总成外壳9的左内壁面上,耦合推杆回位弹簧13的右端作用在耦合推杆11右端推盘的左端面上,丝杠回位弹簧12的右端作用在丝杠8的左端面上;丝杠回位弹簧12的刚度比耦合推杆回位弹簧13的刚度要大许多。

所述的助力电机总成包括pmsm电机29与减速机构31。

所述的pmsm电机29为永磁同步直流电机。减速机构31为齿轮传动的减速增扭装置。pmsm电机29的输出轴与减速机构31的输入轴相连,减速机构31的输出端齿轮与螺杆7的左端的轮齿啮合。

所述的制动踏板与制动力解耦部件包括完全解耦贮液室14、二位二通电磁阀15、解耦缸16、主缸推杆回位弹簧17、单向阀25、比例压力控制阀26、部分解耦蓄能器27与压力传感器28。

所述的完全解耦贮液室14、解耦缸16为圆柱形壳体件,为非标准件。二位二通电磁阀15、单向阀25和比例压力控制阀26属于阀类元件,均为标准件。主缸推杆回位弹簧17为圆柱形弹簧,是标准件。部分解耦蓄能器27为囊隔式充气蓄能器,是标准件。液压力传感器28是标准件。

所述的解耦缸16的右端套装在耦合推杆11的左端上,解耦缸16的左端套装在主缸推杆24的右端上。主缸推杆回位弹簧17套装在主缸推杆24的推杆上,主缸推杆回位弹簧17的左端固定在解耦缸16左缸壁的内端面上,主缸推杆回位弹簧17的右端与主缸推杆24右端的左端面接触连接。完全解耦贮液室14布置在解耦缸16的上端,通过液压管路与解耦缸16的上端面上的小孔连通。在完全解耦贮液室14和解耦缸16的液压管路间设置有二位二通电磁阀15;部分解耦蓄能器27布置在解耦缸16的下端,部分解耦蓄能器27通过液压管路与解耦缸16的下端面上的小孔连通,在部分解耦蓄能器27和解耦缸16的液压管路间以并联方式设置有比例压力控制阀26和单向阀25,单向阀25的进液口与部分解耦蓄能器27的进出液口连接,单向阀25的出液口与解耦缸16采用液压管路连接,比例压力控制阀26的出液口与部分解耦蓄能器27的进出液口采用液压管路连接,比例压力控制阀26的进液口与解耦缸16采用液压管路连接,比例压力控制阀26和单向阀25分别用来负责部分解耦蓄能器27的进液和排液。在部分解耦蓄能器27的进出液口到比例压力控制阀26的出液口之间的液压管路上设置有液压力传感器28,用来对部分解耦时蓄能器27的压力进行实时监控,以便实现部分解耦时对制动力的精确控制。

所述的制动主缸总成包括储液室18、主缸19、第二活塞回位弹簧20、第二活塞21、第一活塞回位弹簧22和主缸推杆24。

所述的储液室18、主缸19虽不是标准件,但行业上基本已经标准化,因此可以根据需要进行选用。第二活塞回位弹簧20、第一活塞回位弹簧22为圆柱形弹簧,是标准件。第二活塞21为圆柱体结构件,与主缸19的内壁配合,是标准件。

所述的第二活塞21置于主缸19中,把主缸分成左腔和右腔。主缸推杆24加工成工字型,即由左端的第一活塞、推杆与右端解耦缸活塞组成,第一活塞与解耦缸活塞为圆盘类结构件,推杆为等圆横截面的直杆类结构件,第一活塞、推杆与解耦缸活塞依次连成一体,第一活塞、推杆与解耦缸活塞的回转轴线共线,第一活塞的直径与主缸19的内径相等,解耦缸活塞直径与解耦缸16的内径相等;主缸推杆24的右端解耦缸活塞装入解耦缸16内成滑动连接,主缸推杆24的左端即第一活塞装入主缸19的右腔中成滑动连接。第一活塞回位弹簧22处在右腔中,第一活塞回位弹簧22的右端作用在主缸推杆24中的第一活塞的左端面上,第一活塞回位弹簧22的左端作用在第二活塞21的右端面上。第二活塞回位弹簧20处在左腔中,第二活塞回位弹簧20的右端作用在第二活塞21的左端面上,第二活塞回位弹簧20的左端作用在主缸19的内左端面上。主缸19左、右腔的上端分别开有一个油孔,通过液压管路与储液室18相连,主缸左、右腔的下端也分别设置有一个油孔,通过液压管路与hcu23相连。

所述的hcu23有2个进液口和4个出液口。hcu23的左腔进液口通过管路与主缸19的左腔出液口连接,hcu23的右腔进液口通过管路与主缸19的右腔出液口连接,hcu23的四个出液口分别通过管路与车辆四个车轮上的轮缸连接。

所述的电子控制单元30通过线束与踏板行程传感器2、二位二通电磁阀15、hcu23、比例压力控制阀26、液压力传感器28、pmsm电机29的信号端连接。

所述的制动意图产生单元的空行程调节螺杆4装入电动助力总成中助力推杆6右端的盲孔中,空行程调节螺杆4和助力推杆6右端的盲孔的孔底面预留有5-7mm间隙。电动助力总成中的螺杆7的左端齿轮和助力电机总成的减速机构31中的齿轮啮合;电动助力总成和制动主缸总成的制动主缸19间设置有制动踏板与制动力解耦部件,电动助力总成的耦合推杆11的左端装入制动踏板与制动力解耦部件中的解耦缸16的内部。制动主缸总成的主缸推杆24的右端装入制动踏板与制动力解耦部件的解耦缸16的左半部分;制动主缸总成的主缸19通过下设的液压管路和hcu23的进液口相连。

本发明所述的部分和完全解耦的复合式电动助力制动系统的工作原理:

一.电动助力状态

电动助力功能是本发明所述的部分与完全解耦的复合式电动助力制动系统的最基本功能诉求。当本发明所述的部分与完全解耦的复合式电动助力制动系统工作在电动助力状态时,本发明所述的部分与完全解耦的复合式电动助力制动系统中的二位二通电磁阀15工作在不通电完全解耦的常闭位置,电磁阀15处于截止状态。以此同时,电动助力制动系统中用以部分解耦的比例压力控制阀26不通电也处于截止状态。此时,解耦缸16内部的液体处于封闭状态,根据液体的不可压缩性,解耦缸16内部的液体便如同刚体一样传递耦合推杆11和主缸推杆24之间的力。刚踩下制动踏板1时,空行程调节螺杆4需要克服与助力推杆6的预留间隙后才会与助力推杆6接触。由于推杆回位弹簧5的预紧力小于耦合推杆回位弹簧13的预紧力,在空行程调节螺杆4与助力推杆6的内端面接触之前,助力推杆6不动,电动助力系统不工作。该阶段属于制动踏板1空行程阶段。通过改变空行程调节螺杆4和制动踏板推杆3螺纹配合的长度,可以改变预留间隙从而行成不同的踏板空行程,满足不同车辆对制动增跳点的要求,或是同一型号车辆不同舒适度的调校。当空行程调节螺杆4与助力推杆6的内端面接触之后,继续踩踏制动踏板1,便进入电动助力阶段。在该阶段中,踏板行程传感器2将获得的踏板转角信号传输给电子控制单元30,电子控制单元30在对信号进行处理后感知驾驶员的制动意图,从而发送指令给pmsm电机29,使其产生一定的转矩,pmsm电机29通过减速机构31、丝杠副后把该转矩转化为力作用在耦合推杆11上,推动耦合推杆11带着主缸推杆24向前移动,从而使制动系统产生与驾驶员意图相匹配的制动力,促使整车减速或停车。在电动助力阶段,可以把驾驶员踩踏板产生的力和pmsm电机29产生的力所形成的合力进行分解:驾驶员作用在制动踏板1上的力只用来克服耦合推杆回位弹簧13的弹簧力,从而形成踏板感;pmsm电机29产生的力一部分用来克服丝杠回位弹簧12的弹簧力,另一部分用来推动耦合推杆11向左移动,形成制动力。通过这样分解后,可以使pmsm电机29的控制逻辑变得简单,不会因为驾驶员踩踏制动踏板1产生的力和pmsm电机29产生的力耦合在一起而对pmsm电机29的控制算法产生影响;以此同时,也为制动时产生驾驶员所需的踏板感提供了基准,在其他工作状态时(失效备份状态除外)都应该以此为根据,从而保证在各种制动工况工作时驾驶员的制动踏板感相同。

二.完全解耦状态

对于电动汽车,当制动力需求较小时,本发明所述的部分与完全解耦的复合式电动助力制动系统所需的制动力全部由制动能量回收装置产生,此时部分与完全解耦的复合式电动助力制动系统便工作在完全解耦状态。在此状态下,用以完全解耦的二位二通电磁阀15通电打开,二位二通电磁阀15处于导通状态;用以部分解耦的比例压力控制阀26不通电处于截止状态。当驾驶员踩下制动踏板1时,pmsm电机29并不工作,电动助力系统处于关闭状态。在驾驶员踩踏制动踏板力的作用下,助力推杆6通过缓冲盘10推动耦合推杆11克服耦合推杆回位弹簧13的弹簧力向前移动。由于二位二通电磁阀15处于导通状态,在耦合推杆11的作用下,解耦缸16中的液体便通过二位二通电磁阀15进入完全解耦贮液室14。此时在解耦缸16中并无液压力建立,故主缸推杆24在主缸推杆回位弹簧17的作用下保持不动,主缸19的后腔和前腔均不建立制动压力,部分与完全解耦的复合式电动助力制动系统所需的制动力完全由制动能量回收装置产生。松开制动踏板1,制动解除,完全解耦贮液室14中的液体在重力作用下返回解耦缸16中,随后二位二通电磁阀15断电截止。

三.部分解耦状态

对于电动汽车,当制动能量回收装置所能提供的制动力不能满足总制动力需求时,本发明所述的部分与完全解耦的复合式电动助力制动系统所需制动力一部分由摩擦制动力提供,另一部分由再生制动力提供,此时本发明所述的部分与完全解耦的复合式电动助力制动系统便工作在部分解耦状态。在此状态下,用以完全解耦的二位二通电磁阀15常闭;用以部分解耦的比例压力控制阀26通电,且其通电电流根据电动助力制动系统要求进行实时调整,从而使比例压力控制阀26的开启压力满足电动助力制动系统要求。关于电磁式压力控制阀26的开启压力,下面进行具体说明。假设在某一踏板行程下,踏板行程传感器2将检测到的转角信号传输给电子控制单元30,电子控制单元30经过计算后得出此时应产生总量为f的制动力。由于此时本发明所述的部分与完全解耦的复合式电动助力制动系统工作在部分解耦状态,电动助力制动系统所需的制动力由再生制动力f1和摩擦制动力f2共同产生,即f1+f2=f。则摩擦制动力f2=f-f1,将f2换算到主缸推杆24的右端面上,得到此时应该在主缸推杆24的右端面上产生压力为p的液压力,即解耦缸16内部的压强应该为p。此时电子控制单元30便控制pmsm电机29产生与压强p相对应的助力转矩。又因为比例压力控制阀26处于导通状态,解耦缸16内部的压强p应该等于比例压力控制阀26的开启压力p1与蓄能器压力p2(背压)之和,即p=p1+p2。则比例压力控制阀26的开启压力p1=p-p2,p2通过液压力传感器28得到。在通过计算得到比例压力控制阀26的开启压力后,再根据比例压力控制阀26开启时的电流特性便可得到与开启压力p1相对应的比例压力控制阀26的通电电流i。在下一踏板位置,通过同样的算法又可得到另一踏板位置的比例压力控制阀26通电电流和电机助力转矩。以此类推便可得到一系列部分解耦状态下不同踏板位置时比例压力控制阀26的通电电流和电机29的助力转矩,从而使系统在部分解耦状态下工作时产生的总制动力曲线与工作在电动助力状态下产生的制动力曲线完全吻合,电动助力制动系统制动时的动态特性良好。当驾驶员松开制动踏板1时,制动解除,比例压力控制阀26断电截止。由于部分解耦蓄能器27中贮存有压力较高的液体,在液压力的作用下单向阀25开启,部分解耦蓄能器27中的液体便通过单向阀25返回解耦缸16中。如果在部分解耦状态之前系统是处在完全解耦状态,那么松开制动踏板1时,二位二通电磁阀15会暂时通电打开,完全解耦贮液室14中的液体在重力作用下返回解耦缸16中,随后二位二通电磁阀15断电截止。如果电动助力制动系统从开始制动时便工作在部分解耦状态,则二位二通电磁阀15一直处于断电截止状态。

四.主动制动状态

通过其他车载传感器(图中未画出)检测到车辆需要制动而驾驶员迟迟没有踩下制动踏板时,电子控制单元30便发送指令给pmsm电机29,使其产生一定的转矩带动主缸推杆24向左移动,从而产生摩擦制动力使车辆减速或停车,此时电动助力制动系统便工作在主动制动状态。在主动制动状态下,电动助力制动系统中用以完全解耦的二位二通常电磁阀15不通电常闭。以此同时,电动助力制动系统中用以部分解耦的电磁式压力控制阀26不通电也处于截止状态。主动制动时,制动踏板1并不动,驾驶员可以通过踩踏制动踏板1从而使踏板行程传感器2产生转角信号传输给电子控制单元30,结束主动制动状态,进而使电动助力制动系统进入电动助力状态。

五.失效备份状态

当电动助力系统失效时,驾驶员可以通过踩踏制动踏板1推动助力推杆6带动耦合推杆11向左移动,进而推动主缸推杆24向左移动,从而在制动主缸19的前后腔建立油压,产生摩擦制动力时车辆减速或停车。在失效备份状态下,电动助力制动系统中用以完全解耦的二位二通电磁阀15不通电常闭。以此同时,电动助力制动系统中用以部分解耦的电磁式压力控制阀26不通电也处于截止状态。由于在失效备份状态下驾驶员推动耦合推杆11向前移动时只需克服耦合推杆回位弹簧13的弹簧力,并不需克服比耦合推杆回位弹簧13刚度大很多的丝杠回位弹簧12的弹簧力,丝杠副也不会运动,由于丝杠副运动而产生的摩擦力也不存在,故可在一定程度上减轻驾驶员在制动系统失效时制动的制动负担。

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