CN109941254A - 一种带电动助力的双回路电液混合制动***及制动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带真空助力的双回路电液混合制动***；包括电动助力制动回路与线控制动回路；所述电动助力制动回路包括电动助力装置，所述电动助力装置与单腔制动主缸、制动踏板、制动控制器、主缸位移传感器和踏板位移传感器联接，所述单腔制动主缸通过制动管路与第一制动器组相连通，所述主缸位移传感器、踏板位移传感器和所述制动控制器联接；所述线控制动回路包括伺服电动缸，所述伺服电动缸与所述制动控制器联接，所述伺服电动缸与第二制动器组通过制动管路连接；本发明同时公开了一种使用该***进行制动的方法，包括自主制动模式、混合制动模式以及失效备份人力制动模式。
Description
技术领域
本发明属于汽车制动***技术领域，具体涉及一种带电动助力的双回路电液混合制动***及制动方法。
背景技术
汽车制动***与汽车行车安全密切相关。汽车制动***一般采用双回路结构，以提高行车制动的可靠性。传统的双回路液压制动***主要由制动踏板、真空助力器、制动人力缸、液压管路、后轮制动器和前轮制动器等组成。从制动助力方式上看，目前汽车液压制动***大多仍采用真空助力，仅少数汽车采用电动助力等其它形式的助力。由于电动汽车上没有发动机提供真空源，此类汽车采用真空助力时需要另设真空泵和真空罐，其带来的缺点是工作噪声大、制动压力响应慢、结构不紧凑。传统真空助力制动***的另一个缺点是难以满足高级驾驶辅助***(ADAS)和自动驾驶***(ADS)等智能汽车***所要求的自主制动(所谓“自主制动”，是指在未踩下制动踏板的情况下对部分或全部车轮所施加的制动)。随着电动汽车在汽车市场的比例增加以及智能汽车***的日益发展，电动助力已经有替代真空助力的趋势。
发明内容
为了解决上述现有技术的问题，本发明的一个目的是提出一种带电动助力的双回路电液混合制动***以及一种使用该***进行制动的方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种带电动助力的双回路电液混合制动***，包括电动助力制动回路与线控制动回路，其中：
所述电动助力制动回路包括电动助力装置，所述电动助力装置与单腔制动主缸、制动踏板、制动控制器、主缸位移传感器和踏板位移传感器联接；所述单腔制动主缸通过制动管路与第一制动器组相连通；所述主缸位移传感器、踏板位移传感器和所述制动控制器联接；
所述线控制动回路包括伺服电动缸，所述伺服电动缸与所述制动控制器联接，所述伺服电动缸与第二制动器组通过制动管路连接。
进一步的，所述伺服电动缸包括：
壳体；电动缸缸体，其与所述壳体固定连接；
电机，所述电机固定在所述壳体上并与设置在所述壳体内的滚珠丝杆副连接，所述滚珠丝杆副包括由所述电机驱动的滚丝螺母及与所述滚丝螺母配合的丝杆；所述丝杆与设置在所述电动缸缸体内的活塞固定联接，所述活塞与所述电动缸缸体的内壁之间设置有回位弹性件，所述电动缸缸体开设有电动缸补偿孔、电动缸供液孔和电动缸排液孔；
所述活塞上安装有皮碗，当所述回位弹性件处于预压状态时，所述皮碗位于所述电动缸补偿孔和所述电动缸供液孔之间。
进一步地，如权利要求2所述的带电动助力的双回路电液混合制动***，其特征在于，所述壳体的内部为圆柱形中空结构，其内部包括相连通且直径依次增大的第一圆柱形空腔、第二圆柱形空腔以及第三圆柱形空腔，所述第一圆柱形空腔与第二圆柱形空腔之间设置有隔断面，所述隔断面上开设有供所述丝杆穿过的通孔；所述第二圆柱形空腔与所述第三圆柱形空腔之间形成轴肩，所述滚丝螺母可转动地设置于所述第三圆柱空腔内，且所述滚丝螺母的一端通过轴承固定在所述轴肩上；所述壳体靠近所述活塞的一端沿轴向向外延伸形成凸台，所述凸台与所述电动缸缸体的开口密封配合并固定连接。
进一步地，所述丝杆设有导向槽，固定在所述壳体中的导向销一端***所述导向槽内。
进一步地，所述电动助力装置包括：
端盖，所述端盖内设有踏板推杆，所述踏板推杆设有的齿条与第一传感器齿轮啮合，所述踏板位移传感器用于检测所述第一传感器齿轮的转动，所述踏板推杆通过联接装置与所述制动踏板联接，所述联接装置包括回位弹性件；
壳体，所述壳体内部设有挤压装置并且所述壳体与所述单腔制动主缸固定联接，所述挤压装置包括顶杆、反应盘、小推杆和安装于滚珠丝杠中的托盘，所述顶杆、反应盘和所述小推杆均设置在所述托盘内，所述小推杆通过第一螺母与所述踏板推杆联接；所述托盘与所述壳体之间设有回位弹性件；
电机，其与设置在所述壳体内的小齿轮固定联接，所述小齿轮通过双联齿轮与大齿轮形成二级传动，所述大齿轮通过键与丝母联接，所述丝母安装于所述滚珠丝杠上；
所述主缸位移传感器用于检测与所述大齿轮啮合的第二传感器齿轮。
进一步地，所述滚珠丝杠沿轴向开设有通孔，所述托盘具有活动穿入所述滚珠丝杆的通孔中的滑套部，所述滑套部中开设有穿孔，所述小推杆一端活动配合穿过所述穿孔与所述踏板推杆连接，另一端与所述反应盘连接。
进一步地，所述托盘在远离所述滚珠丝杆的滑套部的另一端开设有直径大于所述穿孔的圆孔，所述反应盘活动设置在所述圆孔中；所述小推杆的直径小于所述踏板推杆且所述踏板推杆与所述滑套部之间设有间隔。
进一步地，所述第一制动器组包括左后轮缸和右后轮缸，所述第二制动器组包括左前轮缸和右前轮缸。
进一步地，所述制动控制器还与车辆的其它电控***相连，用于接收其它电控***的制动请求。
本发明同时公开了一种采用带电动助力的双回路电液混合制动***进行汽车制动的制动方法，包括自主制动模式、混合制动模式和失效备份人力制动模式；
所述自主制动模式的制动过程为：所述制动控制器检测到所述其它电控***有制动请求时，所述制动控制器控制所述伺服电动缸对所述第一控制器组进行制动，同时控制所述电动助力装置对所述第二制动器组进行制动；
所述混合制动模式的制动过程为：驾驶员踩下所述制动踏板时，所述踏板推杆与所述挤压装置推动所述单腔制动主缸进行制动；所述制动控制器通过所述踏板位移传感器以及所述主缸位移传感器反馈的信号控制所述伺服电动缸对所述第一制动器组进行制动，同时控制所述电动助力装置对所述第二制动器组进行制动；
所述失效备份人力制动模式的制动过程为：所述制动控制器和所述电源发生故障使得线控制动回路失效时，驾驶员踩下所述制动踏板通过所述踏板推杆与小推杆推动所述单腔制动主缸进行制动。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点：
1.本发明一种带电动助力的双回路电液混合制动***既具有线控制动***所具有的控制灵活、制动响应快的优点，又具有人力制动***的高可靠性；
2.本发明的双回路混合制动***无需另设专门的线控制动失效备份装置，即使电机失效，驾驶员仍可通过对制动踏板的操作完成人力备份制动；
3.本发明与其它电动助力***相比，本发明双回路混合制动***无需通过复杂的助力控制算法即可获得良好的制动踏板力感觉。
附图说明
图1为本发明采用一种带电动助力的双回路电液混合制动***实施例的示意图；
图2为本发明中伺服电动缸的结构示意图。
图3为本发明中电动助力装置的结构示意图
图中各部件标号为：1-制动踏板；2-支撑销；3-电动助力装置；4-主缸位移传感器；5-储液罐；6-单腔制动主缸；7-踏板位移传感器；8-伺服电动缸；9-电源；10-制动控制器；11-左前轮缸；12-右前轮缸；13-右后轮缸；14-左后轮缸；301-弹簧；302-顶杆；303-托盘；304-小推杆；305-第一螺母；306-第二传感器齿轮；307-大齿轮；308-键；309-滚珠丝杠；310-端盖；311-第一传感器齿轮；312-圆锥弹簧；313-踏板推杆；314-第二锁紧螺母；315-第二螺母；316-球头；317-U型铰链；318-第一锁紧螺母；319-盖板；320-丝母；321-第一轴承；322-轴套；323-卡簧；324-第二轴承；325-双联齿轮；326-小齿轮；327-电机；328-反应盘；329-壳体；330-第三轴承；331-轴；332-滑套部；801-电机；802-联轴器；803-滚丝螺母；804-轴承；805-挡圈；806-钢球；807-丝杆；808-壳体；809-O形圈；810-导向销；811-密封圈；812-活塞；813-皮碗；814-螺栓；815-电动缸储液罐；816-回位弹簧；817-电动缸缸体；A-低压腔；B-电动缸供液孔；C-电动缸补偿孔；D-高压腔；E-电动缸排液孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明的一种带电动助力的双回路电液混合制动***，包括制动踏板1、支撑销2、电动助力装置3、主缸位移传感器4、储液罐5、单腔制动主缸6、踏板位移传感器7、伺服电动缸8、电源9、制动控制器10、左后轮缸14、右后轮缸13、左前轮缸11、右前轮缸12以及信号线、电源线及制动管路。
其中制动踏板1、支撑销2、电动助力装置3、主缸位移传感器4、储液罐5、单腔制动主缸6、踏板位移传感器7、电源9、制动控制器10、左后轮缸14、右后轮缸13组成电动助力制动回路；主缸位移传感器4、踏板位移传感器7、伺服电动缸8、制动控制器10、电源9、左前轮缸11、右前轮缸12组成线控制动回路。
制动踏板1通过支承销2与电动助力装置3联接，储液罐5与单腔制动主缸6相连，单腔制动主缸6与电动助力装置3连接，单腔制动主缸6经其壳体上的管接头(图中未示出)和制动管路分别与左后轮缸14和右后轮缸13连接。伺服电动缸8通过制动管路与左前轮缸11和右前轮缸12连接。主缸位移传感器4用来测量主缸的位移，踏板位移传感器7用来测量踏板的位移，它们通过信号线与制动控制器10连接。制动控制器10通过电源线与电源9以及伺服电动缸8的电动机连接。制动控制器10还通过信号线与图1中所示其它电控***连接。
如图2所示的伺服电动缸结构图中，包括电机801、联轴器802、滚丝螺母803、丝杆807、钢球806、轴承804、挡圈805、壳体808、O形圈809、导向销810、密封圈811、活塞812、螺栓814、电动缸缸体817、回位弹簧816、皮碗813、电动缸储液罐815。
所述壳体808的内部为圆柱形中空结构，包括内径依次增大的第一圆柱面、第二圆柱面和第三圆柱面；所述第一圆柱面与第二圆柱面之间的内壁沿径向向内延伸形成带中心孔的隔断，所述第三圆柱面紧邻第二圆柱面处形成轴肩，所述挡圈805安装在所述第三圆柱面上；所述壳体808靠近活塞812的一端沿轴向向外延伸形成凸台；所述电动缸缸体817的缸壁沿径向分别开有电动缸补偿孔C、电动缸供液孔B和电动缸排液孔E。
所述电动缸8的电机801与滚丝螺母803通过联轴器802联接；由滚丝螺母803、丝杆807和钢球806构成的滚珠丝杆副由一对轴承804支承在壳体808内；电动缸缸体817与壳体808采用螺栓(图中未示出)联接，紧固后密封圈811被压紧在接合面处起密封作用；固定在壳体808孔中的导向销810一端***丝杆807的导向槽内，使得丝杆807只能沿轴向平动而不能绕轴向转动；通过螺栓814与丝杆807固定联接的活塞812位于电动缸缸体817内，在回位弹簧816预压力作用下丝杆807导向槽靠近活塞812一端压靠在导向销810上，该限位使得安装在活塞812外圆中部环槽中的皮碗813轴向位于电动缸补偿孔C和电动缸供液孔B之间；回位弹簧816所在的电动缸工作腔为电动缸高压腔D，而活塞812的另一侧电动缸工作腔为电动缸低压腔A；未踩下踏板时电动缸补偿孔C连通电动缸高压腔D和电动缸储液罐815，而电动缸供液孔B连通电动缸低压腔A与电动缸储液罐815；电动缸排液孔E将电动缸高压腔D通过制动管路与两个前轮制动器的轮缸连通；挡圈805用于轴承804轴向定位并限制滚丝螺母803的轴向移动；O形圈安装在壳体808隔断处的内环槽中起密封作用。
如图3所示的电动助力装置3，其设有U型铰链317，铰链317一端通过支撑销2与所述制动踏板1连接，另一端通过第一锁紧螺母318与盖板310连接，所述盖板310与第二螺母315通过球头316连接，所述第二螺母315通过第二紧锁螺母314固定在踏板推杆313上；另有圆锥弹簧312一端安装于端盖310上，另一端安装于所述第二螺母315上，所述端盖内设有第一传感器齿轮，第一传感器齿轮311与踏板推杆313上的齿条啮合，当踏板推杆313移动时，第一传感器齿轮311随之转动，踏板位移传感器7通过霍尔效应测量第一传感器齿轮311的转动，从而测量踏板行程；上述一系列装置用以将人力转化为制动推力传导至电动助力装置3中。
电动助力装置3中设有中心开孔的滚珠丝杠309，滚珠丝杠309一端顶向托盘303，托盘303直径较大一端装有反应盘328，直径较小一端安装于滚珠丝杠309孔内，小推杆304一端安装于托盘303直径较小一端内通过第一螺母305与踏板推杆313连接并在滚珠丝杠309孔中活动，另一端顶向反应盘，该套推杆机构可以用来传递踏板力和电动助力推力。
制动控制器10将电信号传导至电机327，电机327和小齿轮326固连，通过双联齿轮325和大齿轮307形成一个二级传动，大齿轮307通过键308与丝母320连接，丝母320被第一轴承321和第三轴承330固定在壳体329和端盖310之间，电机的转矩通过该传动装置可以传动到滚珠丝杠309上，滚珠丝杠309因此可以对托盘303施力并推动反应盘328。
反应盘328与顶杆302联接，当反应盘328受到小推杆304和托盘303传导的推力时，推动顶杆302对单腔制动主缸6施压产生制动效果。
第二传感器齿轮306与大齿轮307配合，滚珠丝杠309的直线运动可以通过丝母320、大齿轮307的转动传递给传感器齿轮306，主缸位移传感器4通过霍尔效应测量第二传感器齿轮306的转动，通过换算可以测量出丝杠行程。
电动助力装置3在回路中能够实现自主制动模式、助力制动模式和具有失效备份人力制动的功能。而伺服电动缸8在回路中主要是实现自主制动的模式。综合两个回路，该混合制动***能够实现自主制动模式，混合制动模式以及失效备份人力制动功能。下面对各功能进行详细说明。
1、自主制动模式
当制动控制器10检测到车辆的其它电控***有制动请求时，则选择自主制动模式，制动控制器10控制伺服电动缸8和电动助力装置3对两回路实施自主制动。
该模式下，制动控制器10根据电控***请求的制动力矩控制电机801输出转矩，驱动滚珠丝杆副推动活塞812运动；当随活塞812一同运动的皮碗813将电动缸补偿孔C完全覆盖住之后高压腔D建立起压力，该压力经电动缸排液孔E和制动管路传至左前轮缸11和右前轮缸12，从而两前轮产生制动力矩，并且，制动控制器10发出信号给电动助力装置3的电机327输出转矩，然后经过小齿轮326、双联齿轮325、大齿轮307、丝母320、滚珠丝杠309传动装置依次推动托盘303、反应盘328和顶杆302前移，施加作用力于单腔制动主缸6上产生制动压力，该压力经制动管路传至左后轮缸14和右后轮缸13，从而使两后轮产生制动力矩，最终实现自主制动。
2、混合制动模式
当驾驶员踩下制动踏板1时，踏板力经踏板臂放大后推动踏板推杆313向前移动，制动控制器10根据踏板位移传感器7测得的数据，以及主缸位移传感器4反馈的数据，通过事先测得的PV特性曲线，将其换算为电机327的目标转矩和目标电流，来驱动电机327工作，并带动电动助力装置3的传动装置工作，与踏板推杆313一起推动单腔制动主缸6产生制动压力，该压力经制动管路传至左后轮缸14和右后轮缸13，从而使两后轮产生制动力矩实现后轮制动。
在驾驶员踩下制动踏板1对后轮施加人力制动的同时，制动控制器10接收到踏板位移传感器7和主缸位移传感器的信号计算出后轮制动力，根据理想的制动力分配曲线(即使得前、后轮同时制动抱死的前、后轮制动力关系曲线)和计算出的后轮制动力计算出前轮目标制动力并将其换算为电机801的目标转矩和目标电流；制动控制器10驱动电机801工作，并带动滚珠丝杆副推动活塞812运动；当随活塞812一同运动的皮碗813将电动缸补偿孔C完全覆盖住之后高压腔D建立起压力，该压力经电动缸排液孔E和制动管路传至左前轮缸11和右前轮缸12，从而两前轮制动器产生制动力矩实现前轮制动。
3、失效备份人力制动模式
当制动控制器10和电源9发生故障使得线控制动回路失效时，仍可通过人力制动保证一定的制动能力。驾驶员踩下制动踏板1后，只要踏板行程足够大，总可以通过踏板推杆313、小推杆304、反应盘328、顶杆302作用力于单腔制动主缸6上产生制动压力，以实施人力备份制动。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种带电动助力的双回路电液混合制动***，其特征在于,包括电动助力制动回路与线控制动回路，其中：
所述电动助力制动回路包括电动助力装置(3)，所述电动助力装置(3)与单腔制动主缸(6)、制动踏板(1)、制动控制器(10)、主缸位移传感器(4)和踏板位移传感器(7)联接；所述单腔制动主缸(6)通过制动管路与第一制动器组相连通；所述主缸位移传感器(4)、踏板位移传感器(7)和所述制动控制器(10)联接；
所述线控制动回路包括伺服电动缸(8)，所述伺服电动缸(8)与所述制动控制器(10)联接，所述伺服电动缸(8)与第二制动器组通过制动管路连接。
2.如权利要求1所述的带电动助力的双回路电液混合制动***，其特征在于，所述伺服电动缸(8)包括：
壳体(808)；电动缸缸体(817)，其与所述壳体(808)固定连接；
电机(801)，所述电机(801)固定在所述壳体(808)上并与设置在所述壳体(808)内的滚珠丝杆副连接，所述滚珠丝杆副包括由所述电机(801)驱动的滚丝螺母(803)及与所述滚丝螺母(803)配合的丝杆(807)；所述丝杆(807)与设置在所述电动缸缸体(817)内的活塞(812)固定联接，所述活塞(812)与所述电动缸缸体(817)的内壁之间设置有回位弹性件，所述电动缸缸体(817)开设有电动缸补偿孔(C)、电动缸供液孔(B)和电动缸排液孔(E)；
所述活塞(812)上安装有皮碗(813)，当所述回位弹性件处于预压状态时，所述皮碗位于所述电动缸补偿孔(C)和所述电动缸供液孔(B)之间。
3.如权利要求2所述的带电动助力的双回路电液混合制动***，其特征在于，如权利要求2所述的带电动助力的双回路电液混合制动***，其特征在于，所述壳体(808)的内部为圆柱形中空结构，其内部包括相连通且直径依次增大的第一圆柱形空腔、第二圆柱形空腔以及第三圆柱形空腔，所述第一圆柱形空腔与第二圆柱形空腔之间设置有隔断面，所述隔断面上开设有供所述丝杆(807)穿过的通孔；所述第二圆柱形空腔与所述第三圆柱形空腔之间形成轴肩，所述滚丝螺母(803)可转动地设置于所述第三圆柱空腔内，且所述滚丝螺母(803)的一端通过轴承(804)固定在所述轴肩上；所述壳体(808)靠近所述活塞(812)的一端沿轴向向外延伸形成凸台，所述凸台与所述电动缸缸体(817)的开口密封配合并固定连接。
4.如权利要求3所述的带电动助力的双回路电液混合制动***，其特征在于，所述丝杆(807)设有导向槽，固定在所述壳体(808)中的导向销(810)一端***所述导向槽内。
5.如权利要求1所述的带电动助力的双回路电液混合制动***，其特征在于，所述电动助力装置(3)包括：
端盖(310)，所述端盖(310)内设有踏板推杆(313)，所述踏板推杆(313)设有的齿条与第一传感器齿轮(311)啮合，所述踏板位移传感器(7)用于检测所述第一传感器齿轮(311)的转动，所述踏板推杆(313)通过联接装置与所述制动踏板(1)联接，所述联接装置包括回位弹性件；
壳体(329)，所述壳体内部设有挤压装置并且所述壳体(329)与所述单腔制动主缸(6)固定联接，所述挤压装置包括顶杆(302)、反应盘(328)、小推杆(304)和安装于滚珠丝杠(309)中的托盘(303)，所述顶杆(302)、反应盘(328)和所述小推杆(304)均设置在所述托盘(303)内，所述小推杆(304)通过第一螺母(305)与所述踏板推杆(313)联接；所述托盘(303)与所述壳体(329)之间设有回位弹性件；
电机(327)，其与设置在所述壳体(329)内的小齿轮(326)固定联接，所述小齿轮(329)通过双联齿轮(325)与大齿轮(307)形成二级传动，所述大齿轮(307)通过键(308)与丝母(320)联接，所述丝母(320)安装于所述滚珠丝杠(309)上；
所述主缸位移传感器(4)用于检测与所述大齿轮(307)啮合的第二传感器齿轮(306)。
6.一种如权利要求5所述的带电动助力的双回路电液混合制动***，其特征在于，所述滚珠丝杠(309)沿轴向开设有通孔，所述托盘(303)具有活动穿入所述滚珠丝杆(309)的通孔中的滑套部(332)，所述滑套部(332)中开设有穿孔，所述小推杆(304)一端活动配合穿过所述穿孔与所述踏板推杆(313)连接，另一端与所述反应盘(328)连接。
7.一种如权利要求6所述的带电动助力的双回路电液混合制动***，其特征在于，所述托盘(303)在远离所述滑套部(332)的另一端开设有直径大于所述穿孔的圆孔，所述反应盘(328)活动设置在所述圆孔中；所述小推杆(304)的直径小于所述踏板推杆(313)且所述踏板推杆(313)与所述滑套部(332)之间设有间隔。
8.如权利要求1至7任意一项所述的带电动助力的双回路电液混合制动***，其特征在于，所述第一制动器组包括左后轮缸(14)和右后轮缸(13)，所述第二制动器组包括左前轮缸(11)和右前轮缸(12)。
9.如权利要求1至7任意一项所述的带电动助力的双回路电液混合制动***，其特征在于，所述制动控制器(10)还与车辆的其它电控***相连，用于接收其它电控***的制动请求。
10.一种采用如权利要求1至7任意一项所述的带电动助力的双回路电液混合制动***进行汽车制动的制动方法，其特征在于，包括自主制动模式、混合制动模式和失效备份人力制动模式；
所述自主制动模式的制动过程为：所述制动控制器(10)检测到所述其它电控***有制动请求时，所述制动控制器(10)控制所述伺服电动缸(8)对所述第一控制器组进行制动，同时控制所述电动助力装置(3)对所述第二制动器组进行制动；
所述混合制动模式的制动过程为：驾驶员踩下所述制动踏板(1)时，所述踏板推杆(313)与所述挤压装置推动所述单腔制动主缸(6)进行制动；所述制动控制器(10)通过所述踏板位移传感器(7)以及所述主缸位移传感器(4)反馈的信号控制所述伺服电动缸(8)对所述第一制动器组进行制动，同时控制所述电动助力装置(3)对所述第二制动器组进行制动；
所述失效备份人力制动模式的制动过程为：所述制动控制器(10)和所述电源(9)发生故障使得线控制动回路失效时，驾驶员踩下所述制动踏板(1)通过所述踏板推杆(313)与小推杆(304)推动所述单腔制动主缸(6)进行制动。
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