集成式电子液压制动系统的制作方法

本实用新型涉及一种液压制动系统，特别涉及一种集成式电子液压制动系统。

背景技术：

目前，随着汽车智能化和电动化技术的不断发展，传统的真空助力制动系统难以满足智能汽车和电动汽车对制动系统提出的要求。智能汽车要求制动系统有更精确的制动压力控制能力和更快的响应速度以及足够的主动制动能力，具备这些条件才能作为智能驾驶辅助系统底层执行器。电动汽车要求制动系统具备一定的解耦能力，即制动踏板力与电机助力的解耦，使制动系统能够配合再生制动，最大限度的回收制动能量，提高电动车续航里程，并且保证车辆在实现制动能量回收的同时也具有良好的踏板感觉。

然而，目前很多电子液压制动系统仍采用高压蓄能器和电机泵的结构对液压制动力进行控制，但高压蓄能器结构较复杂，响应时间长，且高压蓄能器怕振动，存在漏液隐患，体积大成本高且维修费用昂贵；而常见的电动助力制动系统普遍采用不解耦或者部分解耦的方案，解耦能力有限，不能充分发挥电动汽车的再生制动能力，最大限度的回收制动能量；驾驶员踏板力与电动助力通常采用反应盘耦合，在设计控制算法时需要考虑反应盘内外圈形变等问题，导致控制算法复杂；此外一些采用完全解耦方案的电子液压制动系统通常设计成分体结构，包括电机与传动机构总成、主缸总成、踏板感觉模拟器总成、液压控制单元hcu等，这种分体结构导致系统复杂、液压管路布置困难且在实车上安装不便。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决目前电子液压制动系统采用分体结构所导致的系统复杂、液压管路布置困难且在实车上安装不便的问题，而提供的一种集成式电子液压制动系统。

本实用新型提供的集成式电子液压制动系统包括有储液罐、制动主缸、电动建压缸、踏板感觉模拟器、液压控制单元和电控单元，其中储液罐、制动主缸、电动建压缸、踏板感觉模拟器、液压控制单元和电控单元集成为一个整体结构，储液罐靠近制动主缸安装并与制动主缸相连通，制动主缸装配在液压控制单元内，电控单元设在液压控制单元的上部，电动建压缸穿过电控单元也装配在液压控制单元的上部，踏板感觉模拟器设置在液压控制单元的一侧，储液罐装配在液压控制单元的另一侧。

制动主缸内设置有第一活塞和第二活塞，第一活塞和第二活塞之间形成有第一工作腔，第二活塞与制动主缸内腔底部形成有第二工作腔，第一工作腔内设置有第一回位弹簧，第二工作腔内设置有第二回位弹簧，第一工作腔和第二工作腔均与储液罐相连通，第一工作腔和第二工作腔内充满液压油，第一活塞的外端连接有踏板推杆，踏板推杆的外端铰接有制动踏板，踏板推杆上设置有行程传感器，行程传感器与电控单元相连接，行程传感器能够把踏板推杆的位移数据实时传输给电控单元，第一工作腔连接有第一输液管路和第二输液管路，第一工作腔通过第一输液管路与踏板感觉模拟器的内腔相连通，第一输液管路上连接有第一电磁阀，第一输液管路上还连接有两条支路，一条支路上设置有节流阀，另一条支路上设置有第一单向阀，第二输液管路上连接有第二电磁阀，第二工作腔连接有第三输液管路，第三输液管路上依次连接有液压传感器和第三电磁阀，液压传感器与电控单元相连接，液压传感器能够把采集的数据实时传输给电控单元，第一电磁阀、节流阀、第一单向阀、第二电磁阀和第三电磁阀均与电控单元相连接并由电控单元控制工作。

第一电磁阀为线性阀，第二电磁阀和第三电磁阀均为两位三通电磁阀，其中第二电磁阀的前端开口与第二输液管路的出口相连通，第三电磁阀的前端开口与第三输液管路的出口相连通。

踏板感觉模拟器的内腔中设置有第三活塞，其中第三活塞的左侧为模拟器前腔，第三活塞的的右侧为模拟器后腔，模拟器前腔和模拟器后腔内充满液压油，模拟器前腔通过第一输液管路与制动主缸内的第一工作腔相连通，模拟器后腔内装配有第三回位弹簧，模拟器后腔还连接有第一回液管路，第一回液管路的出液口与制动主缸内的第一工作腔相连通，第一回液管路上连接有第四电磁阀，第四电磁阀为开关阀，第四电磁阀与电控单元相连接并由电控单元控制工作。

电动建压缸的一端设置有电机，电动建压缸的内腔中设置有第四活塞，电机的输出轴为丝杆，丝杆插设在第四活塞内并与第四活塞形成有滚珠丝杆结构，电机的转动能够带动第四活塞在电动建压缸的内腔中进行移动，电机的转子上设置有转角传感器，转角传感器与电控单元相连接，转角传感器能够把采集的数据实时传输给电控单元，电机与电控单元相连接并由电控单元控制工作，第四活塞的自由端与电动建压缸的底部形成有第三工作腔，第三工作腔内充满液压油，第三工作腔连接有第四输液管路，第四输液管路上连接有两条支路，一条支路上设置有第五电磁阀，另一条之路上设置有第六电磁阀，其中第五电磁阀为开关阀，第六电磁阀为线性阀，断电状态下，第六电磁阀处于常开位置，第五电磁阀处于常闭位置，第五电磁阀和第六电磁阀均与电控单元相连接并由电控单元控制工作，第四输液管路的出液口分为两个出口，第一个出口与第二电磁阀的前端闭口相连接，第二个出口与第三电磁阀的前端闭口相连接。

第二电磁阀的出液口连接有第五输液管路，第五输液管路上连接有两条支管，其中一条支管上依次装配有第一进液阀和第一出液阀，第一进液阀和第一出液阀之间的管路上连接有第一制动轮缸，另一条支管上依次装配有第二进液阀和第二出液阀，第二进液阀和第二出液阀之间的管路上连接有第二制动轮缸，第三电磁阀的出液口连接有第六输液管路，第六输液管路上连接有两条支管，其中一条支管上依次装配有第三进液阀和第三出液阀，第三进液阀和第三出液阀之间的管路上连接有第三制动轮缸，另一条支管上依次装配有第四进液阀和第四出液阀，第四进液阀和第四出液阀之间的管路上连接有第四制动轮缸，第五输液管路和第六输液管路汇合后与第二回液管路相连接，第二回液管路的出液口与电动建压缸内的第三工作腔相连通，第二回液管路上设置有第二单向阀，第一进液阀、第一出液阀、第二进液阀、第二出液阀、第三进液阀、第三出液阀、第四进液阀、第四出液阀和第二单向阀均与电控单元相连接并由电控单元控制工作。

电控单元为一ecu。

液压控制单元是由第一电磁阀、节流阀、第一单向阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第一进液阀、第一出液阀、第二进液阀、第二出液阀、第三进液阀、第三出液阀、第四进液阀、第四出液阀和第二单向阀组成，第一电磁阀、节流阀、第一单向阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第一进液阀、第一出液阀、第二进液阀、第二出液阀、第三进液阀、第三出液阀、第四进液阀、第四出液阀和第二单向阀均集成在液压控制单元内，第一输液管路、第二输液管路、第三输液管路、第四输液管路、第五输液管路、第六输液管路和第一回液管路、第二回液管路均集成在液压控制单元内，制动主缸也集成在液压控制单元内。

上述的电控单元、行程传感器、液压传感器、电机、第一电磁阀、节流阀、第一单向阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀、第一进液阀、第一出液阀、第二进液阀、第二出液阀、第三进液阀、第三出液阀、第四进液阀、第四出液阀和第二单向阀均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。

本实用新型的工作原理：

本实用新型提供的集成式完全解耦的电子液压制动系统，包括有常规制动、主动制动和失效备份三种工作模式，具体情况如下所述：

第一种情况、常规制动模式：

当系统处于常规制动模式时，驾驶员踩下制动踏板，通过踏板推杆推动第一活塞，将第一工作腔中的液压油通过第一输液管路和第一电磁阀压入踏板感觉模拟器的模拟器前腔中，推动第三活塞克服第三回位弹簧的阻力，第三回位弹簧模拟踏板感觉，液压油通过踏板感觉模拟器外壁的孔道流出，进而通过第一回液管路和第四电磁阀流回制动主缸内腔中的第一工作腔。此过程主要通过第一回位弹簧与第三回位弹簧模拟踏板感觉。

与此同时，设置在踏板推杆上的行程传感器检测到踏板位移信号并实时传输给电控单元，电控单元根据控制算法控制电机转子运转，电机输出轴通过滚珠丝杠结构将转动转化为第四活塞的平动，第四活塞挤压第三工作腔中的液压油通过第四输液管路、第六电磁阀、第三电磁阀、第六输液管路、第四进液阀和第三进液阀给第四制动轮缸及第三制动轮缸建压；另一条路线通过第四输液管路、第五电磁阀、第二电磁阀、第五输液管路、第二进液阀和第一进液阀给第二制动轮缸及第一制动轮缸建压。

驾驶员松开制动踏板，第一活塞通过第一回位弹簧回位，第三活塞通过第三回位弹簧回位，第四活塞通过电机反转回位。

在常规制动模式下，本制动系统处于完全解耦状态，此时驾驶员施加的制动踏板力与电机助力完全解耦，驾驶员只提供所需踏板行程等信息，并不参与实际的制动过程，实际制动力完全由再生制动及电动建压缸提供，能够充分发挥车辆的再生制动力，最大限度的回收制动能量。

第二种情况、主动制动模式：

在驾驶员未踩下制动踏板时，如果车载环境感知传感器(如测速传感器、测距传感器、摄像头、雷达等)测量得知车辆与前方障碍物距离过短，电控单元接收到信息并判断必须采取制动措施防止发生碰撞或其他危险工况时，电子液压系统进入主动制动模式。

主动制动模式下，电控单元对其他车载传感器传递的信号进行分析，判断车辆所需的主动制动力，通过控制电路控制电机运转。电机的输出轴带动滚珠丝杠机构转动，通过滚珠丝杠机构将电机转动转化为第四活塞的平动，第四活塞挤压第三工作腔中的液压油通过第四输液管路、第六电磁阀、第三电磁阀、第六输液管路、第四进液阀和第三进液阀给第四制动轮缸及第三制动轮缸建压；另一条路线通过第四输液管路、第五电磁阀、第二电磁阀、第五输液管路、第二进液阀和第一进液阀给第二制动轮缸及第一制动轮缸建压，实现线控化的主动制动。

第三种情况、失效备份模式：

按照相关的法规要求，制动系统失效或者某些制动部件发生故障时，制动系统仍要保证能够产生一定的制动强度以保证安全性和可靠性。

本实用新型提供的集成式完全解耦的电子液压制动系统在电机或某个传动件发生故障时，所有电磁阀处于断电状态，如图所示，第一电磁阀处于常闭状态。驾驶员踩下制动踏板给第一工作腔和第二工作腔建压，第一工作腔中液压油通过第二输液管路、第二电磁阀、第五输液管路、第二进液阀和第一进液阀给第二制动轮缸及第一制动轮缸建压；第二工作腔中液压油通过第三输液管路、第三电磁阀、第六输液管路、第四进液阀和第三进液阀给第四制动轮缸及第三制动轮缸建压，以实现失效备份功能。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的一种集成式电子液压制动系统将电机与传动机构总成、主缸总成、踏板感觉模拟器总成、液压控制单元等集成为一体式结构，减少系统复杂度；将驾驶员踏板力与电机助力完全解耦，能够充分发挥电动汽车再生制动能力。常规制动模式下采用踏板感觉模拟器模拟踏板感觉，保证驾驶员具有与传统真空助力制动系统相近的踏板感觉；采用电机驱动和滚珠丝杠传动，把电机的转动输出转化为平动输出，传动比大，传动效率高且结构紧凑；便于安装，节省车内空间；本实用新型的集成式电子液压制动系统能够实现压力精确控制，响应迅速，能够在短时间内建立足够的制动压力。具备主动制动、失效备份和制动能量回收等功能，还能有效集成电子稳定程序(esp)、自适应巡航控制(acc)等主动控制技术，实现车辆智能化控制。

附图说明

图1为本实用新型所述制动系统整体结构主视图。

图2为本实用新型所述制动系统整体结构后视图。

图3本实用新型所述制动系统内部结构分解示意图。

上图中的标注如下：

1、储液罐2、制动主缸3、电动建压缸4、踏板感觉模拟器

5、液压控制单元6、电控单元10、第一活塞11、第二活塞

12、第一工作腔13、第二工作腔14、第一回位弹簧15、第二回位弹簧

16、踏板推杆17、制动踏板18、行程传感器19、第一输液管路

20、第二输液管路21、第一电磁阀22、节流阀23、第一单向阀

24、第二电磁阀25、第三输液管路26、液压传感器27、第三电磁阀

30、第三活塞31、模拟器前腔32、模拟器后腔33、第三回位弹簧

34、第一回液管路35、第四电磁阀40、电机41、第四活塞

42、转角传感器43、第三工作腔44、第四输液管路45、第五电磁阀

46、第六电磁阀50、第五输液管路51、第一进液阀52、第一出液阀

53、第一制动轮缸54、第二进液阀55、第二出液阀56、第二制动轮缸

57、第六输液管路58、第三进液阀59、第三出液阀60、第三制动轮缸

61、第四进液阀62、第四出液阀63、第四制动轮缸64、第二回液管路

65、第二单向阀。

具体实施方式

请参阅图1至图3所示：

本实用新型提供的集成式电子液压制动系统包括有储液罐1、制动主缸2、电动建压缸3、踏板感觉模拟器4、液压控制单元5和电控单元6，其中储液罐1、制动主缸2、电动建压缸3、踏板感觉模拟器4、液压控制单元5和电控单元6集成为一个整体结构，储液罐1靠近制动主缸2安装并与制动主缸2相连通，制动主缸2装配在液压控制单元5内，电控单元6设在液压控制单元5的上部，电动建压缸3穿过电控单元6也装配在液压控制单元5的上部，踏板感觉模拟器4设置在液压控制单元5的一侧，储液罐1装配在液压控制单元5的另一侧。

制动主缸2内设置有第一活塞10和第二活塞11，第一活塞10和第二活塞11之间形成有第一工作腔12，第二活塞11与制动主缸2内腔底部形成有第二工作腔13，第一工作腔12内设置有第一回位弹簧14，第二工作腔13内设置有第二回位弹簧15，第一工作腔12和第二工作腔13均与储液罐1相连通，第一工作腔12和第二工作腔13内充满液压油，第一活塞10的外端连接有踏板推杆16，踏板推杆16的外端铰接有制动踏板17，踏板推杆16上设置有行程传感器18，行程传感器18与电控单元6相连接，行程传感器18能够把踏板推杆16的位移数据实时传输给电控单元6，第一工作腔12连接有第一输液管路19和第二输液管路20，第一工作腔12通过第一输液管路19与踏板感觉模拟器4的内腔相连通，第一输液管路19上连接有第一电磁阀21，第一输液管路19上还连接有两条支路，一条支路上设置有节流阀22，另一条支路上设置有第一单向阀23，第二输液管路20上连接有第二电磁阀24，第二工作腔13连接有第三输液管路25，第三输液管路25上依次连接有液压传感器26和第三电磁阀27，液压传感器26与电控单元6相连接，液压传感器26能够把采集的数据实时传输给电控单元6，第一电磁阀21、节流阀22、第一单向阀23、第二电磁阀24和第三电磁阀27均与电控单元6相连接并由电控单元6控制工作。

第一电磁阀21为线性阀，第二电磁阀24和第三电磁阀27均为两位三通电磁阀，其中第二电磁阀24的前端开口与第二输液管路20的出口相连通，第三电磁阀27的前端开口与第三输液管路25的出口相连通。

踏板感觉模拟器4的内腔中设置有第三活塞30，其中第三活塞30的左侧为模拟器前腔31，第三活塞30的的右侧为模拟器后腔32，模拟器前腔31和模拟器后腔32内充满液压油，模拟器前腔31通过第一输液管路19与制动主缸2内的第一工作腔12相连通，模拟器后腔32内装配有第三回位弹簧33，模拟器后腔32还连接有第一回液管路34，第一回液管路34的出液口与制动主缸2内的第一工作腔12相连通，第一回液管路34上连接有第四电磁阀35，第四电磁阀35为开关阀，第四电磁阀35与电控单元6相连接并由电控单元6控制工作。

电动建压缸3的一端设置有电机40，电动建压缸3的内腔中设置有第四活塞41，电机40的输出轴为丝杆，丝杆插设在第四活塞41内并与第四活塞41形成有滚珠丝杆结构，电机40的转动能够带动第四活塞41在电动建压缸3的内腔中进行移动，电机40的转子上设置有转角传感器42，转角传感器42与电控单元6相连接，转角传感器42能够把采集的数据实时传输给电控单元6，电机40与电控单元6相连接并由电控单元6控制工作，第四活塞41的自由端与电动建压缸3的底部形成有第三工作腔43，第三工作腔43内充满液压油，第三工作腔43连接有第四输液管路44，第四输液管路44上连接有两条支路，一条支路上设置有第五电磁阀45，另一条之路上设置有第六电磁阀46，其中第五电磁阀45为开关阀，第六电磁阀46为线性阀，断电状态下，第六电磁阀46处于常开位置，第五电磁阀45处于常闭位置，第五电磁阀45和第六电磁阀46均与电控单元6相连接并由电控单元6控制工作，第四输液管路44的出液口分为两个出口，第一个出口与第二电磁阀24的前端闭口相连接，第二个出口与第三电磁阀27的前端闭口相连接。

第二电磁阀24的出液口连接有第五输液管路50，第五输液管路50上连接有两条支管，其中一条支管上依次装配有第一进液阀51和第一出液阀52，第一进液阀51和第一出液阀52之间的管路上连接有第一制动轮缸53，另一条支管上依次装配有第二进液阀54和第二出液阀55，第二进液阀54和第二出液阀55之间的管路上连接有第二制动轮缸56，第三电磁阀27的出液口连接有第六输液管路57，第六输液管路57上连接有两条支管，其中一条支管上依次装配有第三进液阀58和第三出液阀59，第三进液阀58和第三出液阀59之间的管路上连接有第三制动轮缸60，另一条支管上依次装配有第四进液阀61和第四出液阀62，第四进液阀61和第四出液阀62之间的管路上连接有第四制动轮缸63，第五输液管路50和第六输液管路57汇合后与第二回液管路64相连接，第二回液管路64的出液口与电动建压缸3内的第三工作腔43相连通，第二回液管路64上设置有第二单向阀65，第一进液阀51、第一出液阀52、第二进液阀54、第二出液阀55、第三进液阀58、第三出液阀59、第四进液阀61、第四出液阀62和第二单向阀65均与电控单元6相连接并由电控单元6控制工作。

电控单元6为一ecu。

液压控制单元5是由第一电磁阀21、节流阀22、第一单向阀23、第二电磁阀24、第三电磁阀27、第四电磁阀35、第五电磁阀45、第六电磁阀46、第一进液阀51、第一出液阀52、第二进液阀54、第二出液阀55、第三进液阀58、第三出液阀59、第四进液阀61、第四出液阀62和第二单向阀65组成，第一电磁阀21、节流阀22、第一单向阀23、第二电磁阀24、第三电磁阀27、第四电磁阀35、第五电磁阀45、第六电磁阀46、第一进液阀51、第一出液阀52、第二进液阀54、第二出液阀55、第三进液阀58、第三出液阀59、第四进液阀61、第四出液阀62和第二单向阀65均集成在液压控制单元5内。第一输液管路19、第二输液管路20、第三输液管路25、第四输液管路44、第五输液管路50、第六输液管路57和第一回液管路34、第二回液管路64均集成在液压控制单元5内。制动主缸2也集成在液压控制单元5内。

上述的电控单元6、行程传感器18、液压传感器26、电机40、第一电磁阀21、节流阀22、第一单向阀23、第二电磁阀24、第三电磁阀27、第四电磁阀35、第五电磁阀45、第六电磁阀46、第一进液阀51、第一出液阀52、第二进液阀54、第二出液阀55、第三进液阀58、第三出液阀59、第四进液阀61、第四出液阀62和第二单向阀65均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。

本实用新型的工作原理：

本实用新型提供的集成式完全解耦的电子液压制动系统，包括有常规制动、主动制动和失效备份三种工作模式，具体情况如下所述：

第一种情况、常规制动模式：

当系统处于常规制动模式时，驾驶员踩下制动踏板17，通过踏板推杆16推动第一活塞10，将第一工作腔12中的液压油通过第一输液管路19和第一电磁阀21压入踏板感觉模拟器4的模拟器前腔31中，推动第三活塞30克服第三回位弹簧33的阻力，第三回位弹簧33模拟踏板感觉，液压油通过踏板感觉模拟器4外壁的孔道流出，进而通过第一回液管路34和第四电磁阀35流回制动主缸2内腔中的第一工作腔12。此过程主要通过第一回位弹簧14与第三回位弹簧33模拟踏板感觉。

与此同时，设置在踏板推杆16上的行程传感器18检测到踏板位移信号并实时传输给电控单元6，电控单元6根据控制算法控制电机40转子运转，电机40输出轴通过滚珠丝杠结构将转动转化为第四活塞41的平动，第四活塞41挤压第三工作腔43中的液压油通过第四输液管路44、第六电磁阀46、第三电磁阀27、第六输液管路57、第四进液阀61和第三进液阀58给第四制动轮缸63及第三制动轮缸60建压；另一条路线通过第四输液管路44、第五电磁阀45、第二电磁阀24、第五输液管路50、第二进液阀54和第一进液阀51给第二制动轮缸56及第一制动轮缸53建压。

驾驶员松开制动踏板17，第一活塞10通过第一回位弹簧14回位，第三活塞30通过第三回位弹簧33回位，第四活塞41通过电机40反转回位。

在常规制动模式下，本制动系统处于完全解耦状态，此时驾驶员施加的制动踏板17力与电机40助力完全解耦，驾驶员只提供所需踏板行程等信息，并不参与实际的制动过程，实际制动力完全由再生制动及电动建压缸3提供，能够充分发挥车辆的再生制动力，最大限度的回收制动能量。

第二种情况、主动制动模式：

在驾驶员未踩下制动踏板17时，如果车载环境感知传感器(如测速传感器、测距传感器、摄像头、雷达等)测量得知车辆与前方障碍物距离过短，电控单元6接收到信息并判断必须采取制动措施防止发生碰撞或其他危险工况时，电子液压系统进入主动制动模式。

主动制动模式下，电控单元6对其他车载传感器传递的信号进行分析，判断车辆所需的主动制动力，通过控制电路控制电机40运转。电机40的输出轴带动滚珠丝杠机构转动，通过滚珠丝杠机构将电机40转动转化为第四活塞41的平动，第四活塞41挤压第三工作腔43中的液压油通过第四输液管路44、第六电磁阀46、第三电磁阀27、第六输液管路57、第四进液阀61和第三进液阀58给第四制动轮缸63及第三制动轮缸60建压；另一条路线通过第四输液管路44、第五电磁阀45、第二电磁阀24、第五输液管路50、第二进液阀54和第一进液阀51给第二制动轮缸56及第一制动轮缸53建压，实现线控化的主动制动。

第三种情况、失效备份模式：

按照相关的法规要求，制动系统失效或者某些制动部件发生故障时，制动系统仍要保证能够产生一定的制动强度以保证安全性和可靠性。

本实用新型提供的集成式完全解耦的电子液压制动系统在电机40或某个传动件发生故障时，所有电磁阀处于断电状态，如图所示，第一电磁阀21处于常闭状态。驾驶员踩下制动踏板17给第一工作腔12和第二工作腔13建压，第一工作腔12中液压油通过第二输液管路20、第二电磁阀24、第五输液管路50、第二进液阀54和第一进液阀51给第二制动轮缸56及第一制动轮缸53建压；第二工作腔13中液压油通过第三输液管路25、第三电磁阀27、第六输液管路57、第四进液阀61和第三进液阀58给第四制动轮缸63及第三制动轮缸60建压，以实现失效备份功能。