CN101508286A - 一种电动车用制动助力器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动车用制动助力器，属于电动车技术领域，该装置主要由四部分组成：电机驱动往复循环增压缸增压装置、高压储能装置、助力驱动装置及控制器；该控制器分别与电机驱动往复循环增压缸增压装置、高压储能装置、助力驱动装置以及汽车本身制动器制动信号传感器连接；电机驱动往复循环增压缸增压装置与高压储能装置2相连，高压储能装置与助力驱动装置相连；助力驱动装置与汽车本身的制动器5相连。本发明可以去掉体积大的真空助力装置，同时可以方便的实现制动助力。

Description

一种电动车用制动助力器

技术领域

本发明属于电动车技术领域，特别涉及电动车制动助力器的设计。

背景技术

随着电动汽车产业的发展，汽车的驱动装置从发动机变成了电池。考虑到液压制动可以便捷快速的实现强制动，保证汽车的制动安全性，电动车上大多仍采用传统的液压制动***。由于失去了发动机这一真空度来源，制动***中的真空助力装置无法实现正常的制动助力。

由于单纯依靠制动踏板制动力显然难以满足紧急强制动的需要，且极大增加了驾驶员制动时所需的踏板力，极易使得驾驶员疲劳。现有电动车上解决问题的方法是采用电子真空助力器，即在传统汽车真空助力器前端串联一个电子真空发生装置，采用电机驱动活塞泵抽真空的方式给真空助力器提供真空度。这种方法虽然实现了制动助力，但是由于这种方式仍保留了较大体积的真空助力器，占据了大量的发动机舱空间，不利于电动车的空间利用。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种电动车用制动助力器，可以去掉体积大的真空助力装置，同时可以方便的实现制动助力。

本发明提出的一种电动车用制动助力器，其特征在于，该制动助力器主要包括：

电机驱动往复循环增压缸增压装置，用于压缩空气，得到驱动制动助力装置的高压空气；

高压储能装置，用于存储高压空气，为制动助力过程储备能量；

助力驱动装置，用于制动过程中跟随制动踏板运动同时对制动过程进行助力；

控制器，用于控制整个制动助力器增压装置的增压过程，以及助力驱动装置中助力回路的通断，实现制动助力；

各部分的连接关系为：控制器分别与电机驱动往复循环增压缸增压装置、高压储能装置、助力驱动装置以及汽车本身制动器制动信号传感器相连，电机驱动往复循环增压缸增压装置与高压储能装置相连，高压储能装置与助力驱动装置相连，助力驱动装置与汽车本身的制动器相连。

本发明的特点及有益效果：

本发明采用控制器控制电机驱动往复循环增压缸增压装置，将空气压缩至高压高压储能装置进行存储，当需要制动时，控制器打开高压气体回路，在楔形进气阀的调解下将高压气体引入助力驱动装置的活塞缸中，通过杠杆作用驱动制动主缸的活塞杆，实现助力。

该装置采用楔形进气阀控制进气流量，制动助力比随着制动踏板行程增加而增大，改变了传统真空助力方式下助力比恒定不变的助力方式，使得强制动更加便捷。

与传统的真空助力器相比，助力装置不需要依靠发动机真空度驱动。因此能够解决电动车等缺少真空度时的制动助力问题。由于省略了真空助力器，节约了空间，降低了实现成本。同时通过调节高压储能装置的压力，能够简便的实现不同的助力比，而不需改变结构，因而具有更广泛的适用性。

该制动助力器可以用于纯电动车、燃料电池电动车，以及需要提高制动信号的汽车底盘电子仿真试验台架等。

附图说明

图1为本发明的电动车用制动助力器结构示意图。

图2为本发明的电动车制动助力器助力装置的楔形进气阀32结构示意图。

图3为本发明的电动车用制动助力器的控制器3原理图。

具体实施方式

本发明提出的一种电动车用制动助力器结合附图及实施例详细说明如下。

本发明的电动车用制动助力器结构如图1所示，该装置主要由四部分组成：电机驱动往复循环增压缸增压装置1，用于压缩空气，得到驱动制动助力装置的高压空气；高压储能装置2，用于存储高压空气，为制动助力过程储备能量；助力驱动装置3，用于制动过程中跟随制动踏板运动同时对制动过程进行助力；控制器4，用于控制整个制动助力器增压装置1的增压过程，以及助力驱动装置3中助力回路17的通断，实现制动助力。

各部分的连接关系为：控制器4分别与电机驱动往复循环增压缸增压装置1、高压储能装置2、助力驱动装置3以及汽车本身制动器制动信号传感器电路连接；电机驱动往复循环增压缸增压装置1与高压储能装置2通过压缩气体管路17相连，高压储能装置2与助力驱动装置3通过助力回路23相连。助力驱动装置3通过助力杠杆36与汽车本身的制动器5相连。

上述各部分的具体实施例结构及功能分别说明如下。

电机驱动往复循环增压缸增压装置1：

轮电机驱动往复循环增压缸增压装置1主要结构包括：电源DC 11、继电器12、直流电机M 13、第一、第二往复循环增压缸16和18、椭圆形凸轮驱动装置14以及控制气体回路的第一、第二进气阀161、181，和第一、第二单向排气阀162、182；各部分的连接关系为：电源11通过导线直接从汽车蓄电池取电，直流电机M 13、继电器12、电源DC 11依次连接构成电机控制回路19，继电器12与控制器4相连，控制器4通过继电器12控制电机13的通电与断电。电机13的输出轴131前端通过螺栓固定一个椭圆形凸轮驱动机构14；采用支架将往复循环增压缸16、18和电机输出轴13垂直安装定位；增压缸16和18中的活塞杆163、183一端与增压缸弹簧164和184相连，另一端顶在凸轮驱动机构14上。单向进气阀161、181、单向排气阀162、182分别设置在往复循环增压缸16、18两侧，控制往复循环增压缸16、18进气和排气口的开断，单向排气阀162、182相连构成压缩气体管道17。

电机驱动往复循环增压缸增压装置1的工作原理为：当电机13旋转时驱动活塞杆163和183在增压缸16、18中往复运动。当增压缸16、18中的驱动活塞杆163和183向中间运动时，单向进气阀161和181打开，单向排气阀162和182关闭，空气进入活塞缸16和18的空腔中；当活塞杆163和183向两侧(活塞缸底部)运动时，单向进气阀161和181关闭，单向排气阀162和182打开，压缩空气经管道17进入高压储能装置22的空腔中。单向阀161，181，162和182采用限压弹簧挤压小钢球的方式实现回路的密封。限压弹簧的强度根据结构设计要求予以调整。

高压储能装置2：

高压储能装置主要由进行压缩气体存储的活塞缸22和气体压力传感器组成。活塞缸中间为可以左右移动的活塞，活塞右侧安装有符合国标HB8292-2002一级精度的压缩弹簧24，气体压力传感器21安装在活塞缸22高压腔底部，活塞缸低压腔(右腔)和大气相连通。活塞缸22通过管道17的两个支路和增压缸16、18的高压断联通，通过高压气体回路23和制动助力装置3的助力缸33左腔联通。

高压储能装置的工作原理为：当活塞缸没有充气时，弹簧处于自由状态。当压缩气体进入时，通过弹簧24存储高压气体的压缩能量，在助力过程中弹簧24快速释放增加高压气体进入制动助力装置3的助力缸33的速度。当压力传感器21测量得到的压力小于设定的压力时，控制器开启电机驱动往复循环增压缸增压装置1，压缩气体即经过管道17进入活塞缸22的左腔，随着气体不断进入，气体压力逐渐升高，弹簧24被逐渐压缩，直到压力达到设定压力为止。

助力驱动装置3：

制动助力装置3主要由一个助力缸33、二位三通电磁开关阀31、助力杠杆36及螺杆37组成，助力缸33内安装有楔形进气阀32、回位弹簧34和活塞35；各部分的连接关系为：助力缸33的活塞杆35右端连接楔形进气阀32，左端通过回位弹簧34与助力杠杆36相连；助力杠杆通过定位支架上的螺杆37固定在车身上，助力杠杆36可以绕着螺杆37转动，助力缸33通过二位三通电磁开关阀31与高压储能装置的活塞缸22相连构成高压气体回路23(助力缸33左腔和助力气体回路相连，通过二位三通电磁开关阀31控制。开关阀31下侧位置为联通高压气体回路23和助力缸33的左腔的通路；开关阀31上侧位置具有两个通道，左侧的接头为连通高压气体回路23的密封口，右侧为联通助力缸33左腔和大气的泄压排气通道)。助力杠杆36的上端和汽车本身的制动主缸的活塞杆54铰接，与活塞杆54联动。助力缸中回位弹簧34实现制动松开后活塞杆35的回位。

制动助力装置的工作原理为：当踩下制动踏板需要助力时，控制器给开关阀31通电，开关阀31上移，连通高压气体回路23和助力缸33的左腔；松开制动时，开关阀31下移，断开高压气体回路23，同时将助力缸33的左腔和大气连接。

助力缸33的楔形进气阀32的工作原理如图2所示，当楔形阀32向右运动将助力缸33进气口密封时，如图2a所示，高压气体和助力缸33隔离；当助力缸33的活塞35杆向右带动楔形阀运动时(图2中双线箭头所示)，如图2b和2c所示，进气开度逐渐增大，高压气体(图2中单线箭头所示)进入助力缸33右腔的流量增大，从而实现制动助力比随着制动踏板行程增加而增大，改变了传统真空助力方式下助力比恒定不变的助力方式，使得高强度或者紧急制动更加便捷。

控制器4：

控制器4采用主控芯片为

公司的mega48八位单片机。通过I/O端口获取高压储能装置2中的压力传感器21压力信号以及制动器5中制动信号传感器52的制动信号。通过I/O端口控制继电器12控制增压电机开关，通过二位三通的电磁阀31控制助力做动装置的高压气体回路。

本发明的电动车用制动助力器的工作过程如图3所示，包括：气体压缩储能过程，制动助力过程，制动助力过程压力补偿和泄压过程等4个工作模式。具体的流程分别说明如下。

气体压缩储能过程：

通过控制器4设定储能装置2的压力上限。给继电器12通电，联通电机驱动电路；当没有制动信号(在制动踏板中的制动信号传感器52输出制动信号，汽车制动器中均具有这个传感器)时，二位三通的空气电磁开关阀31断开。随着压缩空气从管道17中不断增加，高压储能器压力逐渐升高。为了使得助力时高压气体能够迅速被推进到助力缸33中。当压力传感器测量压力达到设定值时，控制器4断开电机13驱动电路的继电器14，电机停机。

制动助力过程：

当驾驶员踩下制动踏板时，制动传感器52给控制器制动发生信号，电磁开关阀31接通压缩空气管路23到制动助力做动装置3的助力缸33的左腔的管道。随着制动踏板53被踩下，制动主缸55中的活塞杆54向右运动，将制动液挤入到轮缸实现制动。此时，由于活塞缸54向右运动，在杠杆36的作用下，制动助力装置3中的活塞杆35向右运动，从而牵引活塞缸33中的楔形进气阀32向右运动，逐渐开启压缩空气进入助力缸33左腔的进气口。由于活塞缸33的左腔和大气相连，在左右腔压差的作用下，克服回味弹簧34向左运动，进一步推动杠杆36的下端，从而将助力传递到制动主缸55的活塞杆54上，实现制动助力。随着制动主缸55的活塞杆54向右运动位移增大，楔形进气阀31的开度增加，高压气体流量增大，使得助力缸33左右两侧压差迅速增加，实现更快的助力。通过设定高压储能装置2的气体压力和楔形进气阀31的开口倾斜度，即可设计出需要的制动助力曲线。

助力过程压力补偿：

当助力时高压储能装置2内高压气体通过助力管路23进入到制动助力做动装置3中，高压储能装置2中的压力下降。当通过传感器21测量的压力低于设定的压力时，控制器4打开继电器12，启动电机13补充压力。从而保证在整个制动过程中的助力效果。

泄压过程：

当驾驶员松开制动踏板时，控制器5驱动电磁开关阀31，将压缩空气回路23截断，将活塞缸33的右腔和大气相连，将助力装置中的高压气体排入到大气中，在回位弹簧34的作用下，活塞杆35右移，楔形阀32关闭进气口。

Claims (5)

1、一种电动车用制动助力器，其特征在于，该制动助力器主要包括：

电机驱动往复循环增压缸增压装置，用于压缩空气，得到驱动制动助力装置的高压空气；

高压储能装置，用于存储高压空气，为制动助力过程储备能量；

助力驱动装置，用于制动过程中跟随制动踏板运动同时对制动过程进行助力；

控制器，用于控制整个制动助力器增压装置的增压过程，以及助力驱动装置中助力回路的通断，实现制动助力；

各部分的连接关系为：控制器分别与电机驱动往复循环增压缸增压装置、高压储能装置、助力驱动装置以及汽车本身制动器制动信号传感器相连，电机驱动往复循环增压缸增压装置与高压储能装置相连，高压储能装置与助力驱动装置相连，助力驱动装置与汽车本身的制动器相连。

2、根据权利要求1所述的制动助力器，其特征在于，所述电机驱动往复循环增压缸增压装置主要包括：电源、继电器、直流电机、第一、第二往复循环增压缸、椭圆形凸轮驱动装置以及控制气体回路的第一、第二单向进气阀，和第一、第二单向排气阀；各部分的连接关系为：所述电源通过导线直接从汽车蓄电池取电，直流电机、继电器、电源依次连接构成电机控制回路；电机的输出轴前端固设有椭圆形凸轮驱动机构；所述往第一、第二复循环增压缸与电机输出轴垂直安装；第一、第二增压缸中的活塞杆一端与各自缸内弹簧相连，第一、第二增压缸中的活塞杆的另一端分别顶在凸轮驱动机构上；第一、第二单向进气阀、第一、第二单向排气阀分别设置在第一、第二往复循环增压缸两侧，第一、第二单向排气阀相连构成压缩气体管道。

3、根据权利要求1所述的一种制动助力器，其特征在于，所述高压储能装置主要由进行压缩气体存储的活塞缸和气体压力传感器组成；活塞缸中间设置有左右移动的活塞，活塞右侧安装有压缩弹簧，所述气体压力传感器安装在活塞缸22高压腔底部，活塞缸低右腔和大气相连通。

4、根据权利要求1所述的一种制动助力器，其特征在于，所述制动助力装置主要由一个助力缸、二位三通电磁开关阀、助力杠杆及螺杆组成，助力缸内安装有楔形进气阀、回位弹簧和活塞；各部分的连接关系为：助力缸的活塞杆右端连接楔形进气阀，左端通过回位弹簧与助力杠杆相连；助力杠杆通过定位支架上的螺杆固定在车身上。

5、根据权利要求1所述的一种制动助力器，其特征在于，所述控制器采用八位单片机。

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