一种具有双重失效保护的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，尤其涉及一种具有双重失效保护的电子液压制动系统。

背景技术：

电动化和智能化是现今汽车发展的两个趋势。而汽车制动系统作为汽车的重要组成部分之一，随着人们对制动性能的要求越来越高，也由以前的纯机械结构慢慢演变为驻车智能化，以提升制动性能。因此，由于原有的制动系统在结构和原理方面对制动性能的提升的限制，汽车线控制动系统(Brake-By-WireSystem，BBW)便是在这种背景下发展起来的。

电子液压制动系统(Electro-Hydraulic BrakeSystem，EHB)是汽车线控的一种形式，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。但由于制动过程是由ECU控制电机转动，一旦行驶过程中电机或者机械传动部件出现故障，将会出现安全隐患。

中国专利授权公告号CN 206633997 U公开了“一种电子液压制动系统”，该系统在液压管路中采用了三个电磁阀，分别为一个二位二通阀、一个二位三通阀和一个二位四通阀，阀的数量较多，液压制动管路连接复杂，若液压系统发生故障，则维修起来比较麻烦；而且，相比较于二通阀，三通阀和四通阀的结构和控制较二通阀都更复杂，三通阀多为滑阀，阀芯质量较大，限制了其响应速度。

中国专利授权公告号CN 104309599 A公开了“一种电子液压制动系统”，该系统在液压管路和阀的布置上做出了简化，但是其液压备份模式时，制动液进入制动主缸前腔推动制动主缸第一活塞，由于制动主缸第一活塞与齿轮齿条机构相连，因此制动液推动制动主缸第一活塞前，需要克服齿轮齿条机构转动的摩擦力，故响应速度大大降低，且制动压力可能不足，降低汽车行驶的安全性。

中国专利授权公告号CN 103754210 A公开了“一种电机驱动的电子液压制动系统”，该系统中虽然齿条和制动主缸第一活塞之间采用断开式结构，保证了在液压备份模式下的响应速度和安全性，但若液压管路出现故障，在机械备份模式下的响应速度和制动液压力又是一个新的有待解决的问题。

本实用新型在制动液压管路中只用了两个二位二通电磁阀，减少了制动管路的数量，提高了制动响应的灵敏度；而且在整个系统中添加了一套模式转换机构，该机构的加入，确保了可以在液压备份模式和机械备份模式之间的迅速转换，且保证处于各备份模式时的响应速度快、制动压力得到保证，安全性能大大提升。

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具有双重失效保护的电子液压制动系统，该系统具有提高响应速度，并且在故障情况下，可以在迅速的转换到液压备份模式或机械备份模式。

本实用新型一种电子液压制动系统包括，电控单元ECU、制动踏板、电池、次级主缸活塞、次级主缸、电控直线运动模块、模式转换装置、制动主缸前腔、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、补液阀、解耦阀、液压力传感器、踏板位移传感器、踏板模拟器和节流阀。

电控单元ECU，根据位移信号计算出所需的总制动力，再根据动力电机、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到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动力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，而后通过模式转换装置推动制动主缸第一活塞开始工作，ECU通过位移信号来实现对动力电机的控制，并将动力电机的旋转运动转换成主缸活塞的直线运动从而对制动压力进行控制；模式转换装置包括旋转电机、花键轴、花键轴套和轴套主动推板，用于正常制动模式和液压备份模式都出现故障时，迅速转换至机械备份模式。储液罐，用于储存及回收液压管中的油液。

ABS/ESP模块，由四个二位二通电磁阀组成，用于调节各轮缸的液压制动力；踏板位移传感器，用于踏板的位移信息并将其反馈给ECU；次级主缸，其中一条支路与踏板模拟器进液口相连，正常制动时用于踏板感觉模拟，液压备份模式时直接用于制动；制动主缸包括制动主缸前腔、制动主缸第一工作腔和制动主缸第二工作腔，用于将来自踏板的机械能转换成液压能；节流阀，位于踏板模拟器出口管路上，可以控制不同的开度大小，用于模拟不同感觉的阻尼。

解耦阀布置在制动主缸前腔和次级主缸之间的管路上，该阀为二位二通常开阀，正常制动时该阀关闭，失效模式下直接用于制动；补液阀布置在储液罐和制动主缸前腔之间的液压管路上，该阀为二位二通常闭阀，正常制动时用于补充制动液，失效模式下该阀关闭，防止制动压力不足。踏板模拟器布置在次级主缸和制动主缸前腔之间的液压管路之间，用于踏板感觉模拟；液压力传感器布置在次级主缸和踏板模拟器之间的管路上，用于判断驾驶员的制动意图。

其次，故障诊断系统与电子控制单元单元ECU相连，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，报警装置启动，并第一时间提醒驾驶员。

由于采用上述方案，本实用新型具有以下优点。

1.电磁阀使用数量少，液压管路系统连接简单，响应速度快且便于维修，且不失去解耦和备份功能，节省成本，经济实用。

2.推板与推板之间的断开式结构，保证了在液压备份模式时，不需要克服齿轮齿条之间的摩擦力，使响应速度大大提升、制动压力得到保证。

3.模式转换装置的加入，使得各模式之间的转换速度增加，且处于机械备份模式推动制动主缸第一活塞时，也不存在要克服克服齿轮齿条之间的摩擦力，保证制动压力的充足。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为模式转换装置示意图。

附图中的标号表示：

1-电控单元ECU；2-电池；3-动力电机；4-锥齿轮副；5-齿轮；6-齿条；7-旋转电机；8-齿条主动推板；9-齿条从动推板；10-花键轴；11-花键轴套；12-轴套主动推板；13-轴套从动推板；14-模式转换装置；15-储液罐；16-制动主缸前腔；17-制动主缸第一活塞；18-制动主缸第一工作腔；19-制动主缸第二活塞；20-制动主缸第二工作腔；21-制动主缸；22-ABS/ESP模块；23- 踏板直接推板；24-解耦阀；25-补液阀；26-节流阀；27-踏板模拟器；28-模拟器活塞；29-液压力传感器；30-踏板位移传感器；31-次级主缸；32-次级主缸活塞；33-制动踏板。

具体实施方式

下面结合图对本实用新型做进一步的详细阐述。

正常制动时，当驾驶员踩下制动踏板33时，解耦阀24、补液阀25均处于工作状态，此时解耦阀24关闭，补液阀25打开，踏板位移传感器30获得位移信息并传递给电控单元 ECU1，电控单元ECU1接收到信息后，计算出所需的总的制动力，然后根据动力电机3的工作特性及电池2的工作状态计算出驱动动力电机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，并将电信号传递给动力电机3，然后动力电机3根据电子控制单元ECU1的指令驱动电控直线运动模块，通过齿条主动推板8 推动齿条从动推板9，而后带动花键轴套11轴向运动，再通过花键轴轴套11右端的轴套主动推板12推动轴套从动推板13运动，使得制动主缸第一活塞17开始运动，在制动主缸第一活塞17挡住第一补偿孔时制动主缸第一工作腔18开始建压，从而通过弹簧顶杆推动制动主缸第二活塞19，当制动主缸第二活塞19挡住第二补偿孔时制动主缸第二工作腔20也开始建压，此时制动液经过液压管路流向ABS/ESP模块22，向各制动轮缸传递制动力。

当动力电机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号并传递给电控单元ECU1，电控单元ECU1立刻使整个制动系统处于液压备份模式，此时解耦阀24打开，补液阀25关闭，当驾驶员继续踩下制动踏板33时，制动液直接顺着解耦阀24和踏板模拟器27进入制动主缸前腔16，推动制动主缸第一活塞17向前运动，使原本相接触的轴套主动推板12和轴套从动推板13分离，从而让制动主缸21内的制动液进入ABS/ESP模块22并产生制动力，对车辆实现制动。制动完成后驾驶员松开制动踏板33，制动主缸第一活塞17由于复位弹簧的作用，使轴套从动推板13回到原来与轴套主动推板12相接触的状态。

当正常制动和液压备份模式都出现故障时，故障诊断系统诊断出故障信号并传递给电控单元ECU1，此时电控单元ECU1发出控制指令给旋转电机7，使旋转电机7带动花键轴10 旋转180度，同时花键轴10带动花键轴套11也旋转180度，使得踏板直接推板23与齿条从动推板9相接触，此时踩下制动踏板33，则踏板直接推板23直接推动齿条从动推板9使花键轴套11轴向运动，继而推动主缸活塞进行建压，产生制动力，此时制动力来源为驾驶员的纯脚力。