CN112644444A - 一种具有高动态制动压力调节特性的线控制动*** - Google Patents

一种具有高动态制动压力调节特性的线控制动*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有高动态制动压力调节特性的线控制动***，包括直驱式电机泵、溢流阀、高压蓄能器、油壶、压力传感器、位移传感器、不小于三个直驱式三通比例阀、制动踏板、制动感觉模拟器、制动控制器、制动轮缸。其特征在于制动控制器通过位移传感器以及压力传感器分别采集的驾驶员意图信号与高压油路压力信号，进而控制直驱式电机泵、直驱式三通比例阀；当高压油路压力小于设定值时，直驱式电机泵工作；制动轮缸压力以及制动感觉模拟器油缸压力皆由直驱式三通比例阀实时调节；每个直驱式三通比例阀由一个基于Halbach永磁阵列的直线电机直接驱动。本发明显著减少了制动***控制阀的数量，且具有压力调节响应迅速、精度高等优点。

Description

一种具有高动态制动压力调节特性的线控制动***
技术领域
本发明涉及汽车线控制动技术领域，尤其涉及一种高动态制动压力调节特性的线控制动技术。
背景技术
汽车工业经过一百多年的创新发展，采用机械直连的传统液压制动***不满足汽车电动化的发展需求，线控制动（Brake-By-Wire）成为汽车制动***的主要发展方向。
线控制动***包括两种类型：线控液压制动***和线控机械制动***。其中，线控机械制动***彻底摒弃了液压组件，无机械备份，以电源作为能量来源，但其发展还面临如电机、电源、安全和成本等诸多问题；线控液压制动***相对线控机械制动***更容易实现，开发成本更低，在电子控制单元发生故障时仍能保证车辆的制动安全性。目前线控液压制动***普遍采用高速开关电磁阀对流量进行控制，具有可靠性高、成本低的优点。然而，实现制动轮缸压力调节往往需要多个开关阀，同时常规开关阀由于驱动元件的限制，影响了其动态响应性能，从而影响制动轮缸压力调节的响应速度与实时控制精度。另外制动主缸、制动轮缸以及数量较多的电磁阀之间的管路布置复杂，降低了制动***的可靠性、可维修性以及经济性。
本发明具有高动态制动压力调节特性的线控制动***，采用直驱式电机泵与高压蓄能器建立制动高压油路油压，直驱式比例阀调节制动轮缸压力，显著减少制动***中电磁阀数量、降低管路的复杂程度，制动***压力调节具有直驱技术响应迅速的优点，同时直驱式比例阀也提升了制动轮缸压力、制动感觉模拟器液压缸压力实时调节的精度。
发明内容
设计一种具有高动态制动压力调节特性的线控制动***目的在于，采用直驱式电机泵与高压蓄能器建立制动高压油路油压，直驱式比例阀调节制动轮缸压力，显著减少制动***中电磁阀数量、降低管路的复杂程度，制动***压力调节具有直驱技术响应迅速的优点，同时直驱式比例阀也提升了制动轮缸压力、制动感觉模拟器液压缸压力实时调节的精度。解决了现有线控制动***液压管路复杂、压力调节的响应速度与实时控制精度不足等问题。
一种具有高动态制动压力调节特性的线控制动***，直驱式电机泵（1）、溢流阀（2）、高压蓄能器（3）、油壶（4）、压力传感器（5）、位移传感器（8）、直驱式三通比例阀（6）、制动踏板（7）、制动感觉模拟器（9）、制动控制器（10）、制动轮缸（11），其特征包括：直驱式电机泵（1）进液口与油壶（4）相连，为低压油路，出液口与高压蓄能器（3）相连，为高压油路；溢流阀（2）进油口、出油口分别与高压油路、低压油路相连；
所述制动感觉模拟器（9）液压缸与制动轮缸（11）分别通过直驱式三通比例阀（6）与高压油路、低压油路相连；每个直驱式三通比例阀（6）仅由一个基于Halbach永磁阵列的直线电机直接驱动；制动控制器（10）根据汽车工况、结合位移传感器（8）以及压力传感器（5）分别采集的驾驶员意图信号与高压油路压力信号，控制直驱式电机泵（1）、直驱式三通比例阀（6），进而控制制动感觉模拟器（9）液压缸与制动轮缸（11）压力；一个直驱式三通比例阀（6）调节至少一个制动轮缸（11）压力，或者调节制动感觉模拟器（9）液压缸压力。
所述直驱式电机泵（1）中没有“旋转-直线”运动转化装置，电机动子直接驱动液压泵运动部件；当高压油路压力小于设定值时，直驱式电机泵（1）工作。压力传感器（5）测试高压油路的压力，位移传感器（8）检测制动踏板（7）开度。
所述制动感觉模拟器（9）液压缸为单作用液压缸，直驱式三通比例阀（6）为常闭阀。
所述直驱式三通比例阀（6）的驱动直线电机动子为动圈式或动磁式，直线电机输出力与直线电机驱动电流成近似正比例关系。
所述用于制动感觉模拟器（9）液压缸与制动轮缸（11）压力调节的直驱式三通比例阀（6）的参数规格不相同。
所述直驱式三通比例阀（6）有三种工作状态：T、P、A口都不导通，T、A口导通，P、A口导通。
本发明一种具有高动态制动压力调节特性的线控制动***目的在于，采用直驱式电机泵与高压蓄能器建立制动高压油路油压，直驱式比例阀调节制动轮缸压力，显著减少制动***中电磁阀数量、降低管路的复杂程度，制动***压力调节具有直驱技术响应迅速的优点，同时直驱式比例阀也提升了制动轮缸压力、制动感觉模拟器液压缸压力实时调节的精度。
本发明的一种具有高动态制动压力调节特性的线控制动***，采用电机输出轴直接驱动液压泵，电机动子与液压泵运动件之间无“旋转-直线”运动转换装置，动力传动效率高、动态响应迅速。
本发明的一种具有高动态制动压力调节特性的线控制动***，采用基于Halbach永磁阵列的永磁直线电机，增强气隙磁场强度，提升了驱动力与响应速度；直线电机动子直接驱动液压阀芯，动力传动效率高、动态响应迅速。
本发明的一种具有高动态制动压力调节特性的线控制动***，显著减少线控***中压力控制阀的数量，简化了制动主缸、制动轮缸以及数量较多的电磁阀之间的液压管路，对汽车整车设计具有积极意义。
本发明的一种具有高动态制动压力调节特性的线控制动***具有制动压力调节动态性能好、结构简单等优点，投入产业化应用后将带来巨大的经济效益。
附图说明
图1为本发明的具有高动态制动压力调节特性的线控制动***组成示意图。
图2为本发明的一种具有高动态制动压力调节特性的线控制动***与常规人力液压制动***组合使用时***示意图。
图3为本发明的一种具有高动态制动压力调节特性的线控制动***的直驱式三通比例阀（动圈式），其中，箭头方向为永磁体充磁方向。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图所示，所述具有高动态制动压力调节特性的线控制动***，包括直驱式电机泵（1）、溢流阀（2）、高压蓄能器（3）、油壶（4）、压力传感器（5）、位移传感器（8）、直驱式三通比例阀（6）、制动踏板（7）、制动感觉模拟器（9）、制动控制器（10）、制动轮缸（11），其特征包括： 直驱式电机泵（1）进液口与油壶（4）相连，为低压油路，出液口与高压蓄能器（3）相连，为高压油路；溢流阀（2）进油口、出油口分别与高压油路、低压油路相连；制动感觉模拟器（9）液压缸与制动轮缸（11）分别通过直驱式三通比例阀（6）与高压油路、低压油路相连；每个直驱式三通比例阀（6）仅由一个基于Halbach永磁阵列的直线电机直接驱动；制动控制器（10）根据汽车工况、结合位移传感器（8）以及压力传感器（5）分别采集的驾驶员意图信号与高压油路压力信号，控制直驱式电机泵（1）、直驱式三通比例阀（6），进而控制制动感觉模拟器（9）液压缸与制动轮缸（11）压力；一个直驱式三通比例阀（6）调节至少一个制动轮缸（11）压力，或者调节制动感觉模拟器（9）液压缸压力。
直驱式电机泵（1）中没有“旋转-直线”运动转化装置，电机动子直接驱动液压泵运动部件；当高压油路压力小于设定值时，直驱式电机泵（1）工作。压力传感器（5）测试高压油路的压力，位移传感器（8）检测制动踏板（7）开度。
制动感觉模拟器（9）液压缸为单作用液压缸，直驱式三通比例阀（6）为常闭阀。
每个直驱式三通比例阀（6）仅由一个基于Halbach永磁阵列的直线电机直接驱动，直线电机动子为动圈式或动磁式，直线电机输出力与直线电机驱动电流成近似正比例关系。
用于制动感觉模拟器（9）液压缸与制动轮缸（11）压力调节的直驱式三通比例阀（6）的参数规格不相同。
直驱式三通比例阀（6）有三种工作状态：T、P、A口都不导通，T、A口导通，P、A口导通。
本实施例中，以每个直驱式三通比例阀6仅由一个基于Halbach永磁阵列的动圈式直线电机直接驱动为例，对本发明的无槽动圈式直线振荡电机直接驱动的一体化液压泵进行详细说明。其中，如图3所示，该动圈式直线电机包括位移传感器61、连接板62、定位盘63、外磁轭64、永磁阵列65、线圈骨架66、内磁轭67、线圈68、阀体69、连接盘610、传动杆611、阀芯612、对中弹簧613。直驱式三通比例阀6阀芯611仅由一个基于Halbach永磁阵列65的直线电机动子（连接板62、线圈骨架66、线圈68、传动杆611）直接驱动，每个直驱式三通比例阀6均设定P口为供油口，连接高压油路，T口为回油口，连接低压油路，A口为输出口，连接所需控制的液压缸。
如图1所示，常规制动增压阶段，驾驶员踩下制动踏板7后，位移传感器8以及压力传感器5分别制动踏板7开度和高压油路压力信号，并将此信号传送给制动控制器，制动控制器10分析计算所需输出的执行命令。直驱式三通比例阀6.1接受制动控制器输出的电器信号，产生正向位移，连续且成比例地对高压油路的油液压力、流量进行精确控制，此时高压油经过供油P口流到输出口A中，并流入制动感觉模拟器9的液压缸中产生驾驶员踏板的感觉。配置在每个轮缸11的第二直驱式三通比例阀6.2、第三直驱式三通比例阀6.3、第四直驱式三通比例阀6.4、第五直驱式三通比例阀6.5根据制动控制器10的电器信号通电开启，高压蓄能器3工作，高压蓄能器3的制动液通过直驱式三通比例阀6的供油P口流到输出口A中，并流入各轮缸11中，消除制动盘与摩擦片的间隙。当高压油路的压力小于预设值，直驱式电机泵1工作，将低压油路中油壶4的油液泵入到高压油路中，为高压蓄能器3补液。当到达预期制动效果时，制动控制器10分析计算所需输出的执行命令产生电器信号，配置在每个轮缸11的第二直驱式三通比例阀6.2、第三直驱式三通比例阀6.3、第四直驱式三通比例阀6.4、第五直驱式三通比例阀6.5根据制动控制器的电器信号作用并产生反向位移到阀芯中位，通过对中弹簧613保持力平衡，此时各轮缸11内的油液压力保持不变。制动结束时，制动控制器10分析计算所需输出的执行命令产生电器信号，配置在每个轮缸11的第二直驱式三通比例阀6.2、第三直驱式三通比例阀6.3、第四直驱式三通比例阀6.4、第五直驱式三通比例阀6.5根据制动控制器10的电器信号作用并产生反向位移到反向行程终点，轮缸11的制动液通过直驱式三通比例阀6的输出口A反向流入回油口T中，并流入油壶4中，实现各轮缸11的减压。
如图2所示为本发明的一种具有高动态制动压力调节特性的线控制动***与常规人力液压制动***组合使用，需要在制动轮缸11出液口与制动主缸出液口之间加装开关阀12。常规人力液压制动***为备份制动***时，开关阀12为常闭阀，当需要人力液压制动***工作时，开关阀12打开，调节制动轮缸11压力的直驱式三通比例阀6工作在常闭工位，制动感觉模拟器9液压缸压力的直驱式三通比例阀6工作在T、A口都导通工位。
由于各主缸间完全解耦，本发明专利的一种具有高动态制动压力调节特性的线控制动***可自由调节各主缸的压力，便于实现汽车运动控制中的ABS制动、TCS工况控制、ESC工况控制、ACC工况控制、AEB工况制动。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有高动态制动压力调节特性的线控制动***，其特征在于，包括：直驱式电机泵（1）、溢流阀（2）、高压蓄能器（3）、油壶（4）、压力传感器（5）、位移传感器（8）、直驱式三通比例阀（6）、制动踏板（7）、制动感觉模拟器（9）、制动控制器（10）、制动轮缸（11），其特征包括：直驱式电机泵（1）进液口与油壶（4）相连，为低压油路，出液口与高压蓄能器（3）相连，为高压油路；溢流阀（2）进油口、出油口分别与高压油路、低压油路相连；制动感觉模拟器（9）液压缸与制动轮缸（11）分别通过直驱式三通比例阀（6）与高压油路、低压油路相连；每个直驱式三通比例阀（6）仅由一个基于Halbach永磁阵列的直线电机直接驱动；制动控制器（10）根据汽车工况、结合位移传感器（8）以及压力传感器（5）分别采集的驾驶员意图信号与高压油路压力信号，控制直驱式电机泵（1）、直驱式三通比例阀（6），进而控制制动感觉模拟器（9）液压缸与制动轮缸（11）压力；一个直驱式三通比例阀（6）调节至少一个制动轮缸（11）压力，或者调节制动感觉模拟器（9）液压缸压力。
2.根据权利要求1所述的一种具有高动态制动压力调节特性的线控制动***，其特征在于所述直驱式电机泵（1）中没有“旋转-直线”运动转化装置，电机动子直接驱动液压泵运动部件；当高压油路压力小于设定值时，直驱式电机泵（1）工作，压力传感器（5）测试高压油路的压力，位移传感器（8）检测制动踏板（7）开度。
3.根据权利要求1所述的一种具有高动态制动压力调节特性的线控制动***，其特征在于所述制动感觉模拟器（9）液压缸为单作用液压缸，直驱式三通比例阀（6）为常闭阀。
4.根据权利要求1所述的一种具有高动态制动压力调节特性的线控制动***，其特征在于所述直驱式三通比例阀（6）的驱动直线电机动子为动圈式或动磁式，直线电机输出力与直线电机驱动电流成近似正比例关系。
5.根据权利要求1所述的一种具有高动态制动压力调节特性的线控制动***，其特征在于所述用于制动感觉模拟器（9）液压缸与制动轮缸（11）压力调节的直驱式三通比例阀（6）的参数规格不相同。
6.根据权利要求1所述的一种具有高动态制动压力调节特性的线控制动***，其特征在于所述直驱式三通比例阀（6）有三种工作状态：T、P、A口都不导通，T、A口导通，P、A口导通。
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