CN113879270A - 一种集成式电液制动***及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种集成式电液制动***，包括：制动操纵机构；制动主缸总成，其用于接收制动操纵机构传递的制动压力，并能够建立油压；车轮制动器总成，其连接车辆的四个车轮的制动器，能够接收所述制动主缸总成的油压，实现动力分配和车辆制动，本发明还提供了一种集成式电液制动***的控制方法，根据驶员意图通过所述踏板模所述驾拟器反馈驾驶员踏板反作用力；并通过设置备用制动阀增加了备用制动模式，在断电或故障情况下能够实现紧急制动。

Description

一种集成式电液制动***及其控制方法
技术领域
本发明涉及液压制动技术领域，尤其涉及一种集成式电液制动***及其控制方法。
背景技术
汽车正朝着新能源和智能化方向快速发展，诸如高效率制动能量回收、高级辅助/无人驾驶等功能的需求日益增加。真空助力式制动***的受制于固有刚性连接和需燃油发动机抽真空两个特性，无法完美迎合这些功能，因而线控制动***应运而生。
线控制动***具备踏板感觉可调、制动解耦、响应快速、建压速率高、集成度高、体积小等优势。按原理划分主要分为电子液压制动系(EHB)统和电子机械制动***(EMB orEWB)两大类。即使发展到21世纪20年代，全电子机械制动***EMB/EWB，技术难度极高，巨大的开发风险和控制难度，使其仅停留在理论和方案的试探性研究阶段，市面并无成熟产品。电子液压制动EHB***作为另一类，将线控制动的高集成度和高效率等优点与传统制动***结合，保留液压管路，以电力源取代真空助力装置，硬件改动较小，同时具备线控制动的易控性，市场青睐度较高。
发明内容
本发明提供了一种集成式电液制动***，由制动主缸总成传递制动压力，无真空助力机构，将制动主缸、建压模块和压力调节模块可集成为一体，集成度高，可实现制动模式的快速切换。
第一方面，本发明实施例提供了一种集成式电液制动***，包括：
制动操纵机构；
制动主缸总成，其用于接收制动操纵机构传递的制动压力，并能够建立油压；
车轮制动器总成，其连接车辆的四个车轮的制动器，能够接收所述制动主缸总成的油压，实现动力分配和车辆制动。
优选的是，所述制动操纵机构包括：
制动踏板；
杠杆，其一端连接所述制动踏板。
优选的是，所述制动主缸总成包括：
液压缸，其内部具有活动设置的浮动塞，将所述液压缸分隔为第一液压腔和第二液压腔；
活塞，其连接所述制动操纵机构，并能够沿第一液压腔滑动；
储液罐，其连通所述液压缸，用于储存液压油；
踏板模拟器，其连通所述液压缸；
踏板模拟器控制阀，其设置在所述踏板模拟器和所述液压缸之间；
踏板模拟器回液阀，其设置在所述踏板模拟器和所述液压缸之间；
其中，所述踏板模拟器控制阀和/或所述踏板模拟器回液阀能够控制所述液压缸和所述踏板模拟器之间的液压油流动。
优选的是，所述踏板模拟器包括：
模拟器主体；
模拟器活塞，其可滑动设置在所述模拟器主体内；
内置弹性体，其设置在所述模拟器主体内，弹性支撑所述模拟器活塞。
优选的是，所述车轮制动器总成包括：
第一液压回路，其连通左前车轮制动器和所述第一液压腔；
第二液压回路，其连通左后车轮制动器和所述第二液压腔；
第三液压回路，其连通右前车轮制动器和所述储液罐；
第四液压回路，其连通右后车轮制动器和所述储液罐；
第一连通回路，其连通所述第一液压回路和所述第三液压回路；
第二连通回路，其连通所述第二液压活路和所述第四液压回路；
第一备用控制阀，其设置在所述第一液压回路上；
第二备用控制阀，其设置在所述第二液压回路上；
第一助力回路控制阀，其设置在所述第三液压回路上；
第二助力回路控制阀，其设置在所述第四液压回路上。
优选的是，还包括：
四个增压阀，其分别设置在所述第一液压回路、所述第二液压回路、所述第三液压回路和所述第四液压回路上；
四个减压阀，其分别设置在所述第一液压回路、所述第二液压回路、所述第三液压回路和所述第四液压回路上；
其中，所述增压阀和/或所述减压阀能够分别对应控制所述液压油在所述液压回路内流动。
优选的是，还包括：增压模块，其设置在所述第三液压回路和所述第四液压回路之间，以增加所述液压油的泵出压力，实现助力制动。
优选的是，所述增压模块包括：
柱塞泵；
电动机，其连接所述柱塞泵，并能够为所述柱塞泵提供动力；
溢流阀，其连接所述柱塞泵；
主减压阀，其连接所述溢流阀。
第二方面，本发明实施例还提供了一种集成式电液制动***的控制方法，包括：
检测驾驶员的踏板位置信号和驾驶员作用于制动踏板上的作用力，并根据所述踏板位置信号和所述制动踏板上得作用力生成驾驶员踏板感觉曲线；
其中，所述驾驶员踏板感觉曲线为：
dpedal＝fi(FFoot)；
其中，dpedal为踏板位移，FFoot为踏板力，fi(*)为第一单调增曲线，所述第一单调增曲线由踏板机构和踏板感觉模拟器的硬件设计参数决定；
根据所述驾驶员踏板感觉曲线，生成对应的期望减速度，执行对应的制动模式；
其中所述期望减速度由制动压力表征，表征曲线为：
PBrake＝f2(dpedal)；
其中，PBrake为制动主缸内部的制动液压强，f2(*)为第二单调增曲线，所述第二单调增曲线根据整车参数和驾驶风格标定。
优选的是，所述制动模式包括：常规制动模式、备用制动模式、防抱死控制模式和稳定控制模式。
有益效果
本发明提供了一种集成式电液制动***，由制动主缸总成传递制动压力，无真空助力机构，将制动主缸、建压模块和压力调节模块可集成为一体，集成度高，可实现制动模式的快速切换。
本发明还提供了一种集成式电液制动***的控制方法，根据驶员意图通过所述踏板模所述驾拟器反馈驾驶员踏板反作用力；并通过设置备用制动阀增加了备用制动模式，在断电或故障情况下能够实现紧急制动。
本发明设定的四种模式包括：失效备用制动、常规助力制动、前后轴制动力分配制动和四轮制动力分配制动，以及车轮防抱死控制和车辆稳定控制功能，给出了四种模式的工作方式，有利于模式应用及切换。
附图说明
图1为本发明所述的集成式电液制动***的结构示意图。
图2为本发明所述的车轮制动器总成的结构示意图。
图3为本发明所述的集成式电液制动***的控制方法的流程图。
图4为本发明所述的备用制动模式的液压控制图。
图5为本发明所述的常规制动模式的液压控制图。
图6为本发明所述的防抱死/稳定控制模式的液压控制图。
图7为本发明所述的稳定控制模式的液压控制图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中”、“上”、“下”、“横”、“内”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，基于背景技术提出的技术问题，本发明提供了一种集成式电液制动***，包括：制动操纵机构、制动主缸总成和车轮制动器总成。
其中，制动主缸总成，其用于接收制动操纵机构传递的制动压力，并能够建立油压；车轮制动器总成，其连接车辆的四个车轮的制动器，能够接收制动主缸总成的油压，实现动力分配和车辆制动。
在一个优选实施例中，制动操纵机构包括：制动踏板110和杠杆120，杠杆120一端连接制动踏板110，当驾驶员踩动制动踏板110，能够推动杠杆110滑动。
制动主缸总成包括：液压缸210、活塞220、储液罐230、踏板模拟器240、踏板模拟器控制阀250和踏板模拟器回液阀260。
其中，液压缸210内部具有活动设置的浮动塞211，将液压缸210分隔为第一液压腔212和第二液压腔213；活塞220连接杠杆120，并能够沿第一液压腔212滑动；储液罐230连通液压缸210，用于储存液压油；踏板模拟器240其连通储液罐230；踏板模拟器控制阀250，其设置在踏板模拟器和所述储液罐之间；踏板模拟器回液阀260，其设置在踏板模拟器250和储液罐230之间；其中，踏板模拟器控制阀250和/或踏板模拟器回液阀260能够控制储液罐230和踏板模拟器250之间的液压油流动。
踏板模拟器250包括：模拟器主体251、模拟器活塞252和内置弹性体253。其中，模拟器活塞252可滑动设置在模拟器主体251内；内置弹性体253设置在模拟器主体251内，弹性支撑模拟器活塞252。
在一个优选实施例中，制动踏板110一端设置有踏板角度传感器111。
在使用过程中，驾驶员踩踏制动踏板110，通过踏板角度传感器111检测制动踏板110的旋转角度，且驾驶员踩踏制动踏板110将作用力传递给杠杆120，杠杆120推动活塞220和浮动塞211沿液压缸210滑动，将液压缸210内的液压油泵出给储液罐230，储液罐230内一部分液压油泵出到车轮制动器总成，进行动力分配和车辆制动，另一部分进入踏板模拟器250，通过踏板模拟器控制阀250和/或踏板模拟器回液阀260，并通过设定内置弹性体253的刚度反馈给驾驶员反向作用力。
如图2所示，车轮制动器总成包括：第一液压回路311、第二液压回路312、第三液压回路313、第四液压回路314、第一连通回路315和第二连通回路316。
其中，第一液压回路311连通左前车轮制动器410和第一液压腔211；第二液压回路312连通左后车轮制动器430和第二液压腔212；第三液压回路313连通右前车轮制动器420和储液罐；第四液压回路314连通右后车轮制动器440和储液罐240；第一连通回路315连通第一液压回路311和第三液压回路313；第二连通回路316连通第二液压活路312和第四液压回路314。
且第一备用控制阀321设置在第一液压回路311上；第二备用控制阀322设置在第二液压回路312上；第一助力回路控制阀323其设置在第三液压回路313上；第二助力回路控制阀324其设置在第四液压回路314上。
本发明利用高功率电机配合大排量泵，对制动器轮缸进行直接建压，规避了因高压蓄能器使用寿命有限而伴随的风险。实现四种制动模式，即通过设置备用控制阀增加了备用制动模式，具体的说，四种模式包括：失效备用制动、常规助力制动、前后轴制动力分配制动和四轮制动力分配制动，以及车轮防抱死控制和车辆稳定控制功能。
在一个优选实施例中，还包括：四个增压阀分别设置在第一液压回路311、第二液压回路312、第三液压回路313和第四液压回路314上；四个减压阀，其分别设置在第一液压回路311、第二液压回路312、第三液压回路313和第四液压回路314上；其中，增压阀和/或减压阀能够分别对应控制所述液压油在所述液压回路内流动。其中第一增压阀331设置在第一液压回路311上，第二增压阀332设置在第二液压回路312上，第三增压阀333设置在第三液压回路313上，第四增压阀334设置在第四液压回路314上。四个减压阀，第一减压阀341、第二减压阀324、第三减压阀343和第四减压阀344分别设置在第一液压回路311、第二液压回路312、第三液压回路313和第四液压回路314上
在一个优选实施例中，还包括增压模块，设置在第三液压回路313和第四液压回路314之间，以增加储油罐230内液压油的泵出压力，实现助力制动。具体的说，增压模块包括：柱塞泵511、电动机512、溢流阀513和主减压阀514，电动机512连接柱塞泵511，并能够为柱塞泵511提供动力；溢流阀513连接柱塞泵511；主减压阀514连接溢流阀513。
如图3所示，本发明还提供了一种集成式电液制动***的控制方法，包括：
步骤S110、检测驾驶员的踏板位置信号，并根据所述踏板位置信号识别驾驶员意图；
步骤S120、根据所述驾驶员意图通过所述踏板模拟器反馈驾驶员踏板反作用力；
步骤S130并根据所述驾驶员意图，执行对应的制动模式；
其中，制动模式包括：常规制动模式、备用制动模式、防抱死/稳定控制模式。
具体的说，还包括如下控制方法：
检测驾驶员的踏板位置信号和驾驶员作用于制动踏板上的作用力，并根据所述踏板位置信号和所述制动踏板上得作用力生成驾驶员踏板感觉曲线；
其中，所述驾驶员踏板感觉曲线为：
dpedal＝fi(FFoot)；
其中，dpedal为踏板位移，FFoot为踏板力，fi(*)为第一单调增曲线，所述第一单调增曲线由踏板机构和踏板感觉模拟器的硬件设计参数决定；
根据所述驾驶员踏板感觉曲线，生成对应的期望减速度，执行对应的制动模式；
其中所述期望减速度由制动压力表征，表征曲线为：
PBrake＝f2(dpedal)；
其中，PBrake为制动主缸内部的制动液压强，f2(*)为第二单调增曲线，所述第二单调增曲线根据整车参数和驾驶风格标定。
如图4所示，其中，备用制动模式的工作过程如下：
当电力供应失效或机电执行器故障，电液制动***自动切换至备用制动模式。踏板模拟器控制阀250、第一助力回路控制阀323和第二助力回路控制阀324均设定为为常闭阀，即使在未通电的情况下，开启第一备用控制阀321和第二备用控制阀322，主缸制动液在踏板力的作用下仍可途经常开阀第一备用控制阀321和第二备用控制阀322、四个增压阀进入轮缸，进而产生一定的制动力。此时，制动踏板110、主缸活塞推杆220、制动主缸210、储液罐230和四个车轮制动器构成四轮X型交叉回路的失效备用制动通路。
如图5所示，常规制动模式，的工作过程如下：
当***无故障时控制器会根据驾驶员输入的踏板信号触发常规助力制动模式。驾驶员的制动意图通过踏板运动反映，当ECU检测到踏板位移大于预设空行程时，通电关闭失效备用制动的两个控制阀第一备用控制阀321和第二备用控制阀322，并通电导通踏板感觉模拟器控制阀250，此时主缸内的制动液仅进入踏板感觉模拟器，这部分制动液产生的压强反馈给制动踏板，为驾驶员提供踏板感觉。并联的高压回路中，电机泵从储液罐抽取制动液并将其充入通电导通的阀第一助力回路控制阀323和第二助力回路控制阀324，随后充入四个轮缸。减压时，主减压阀514通电导通，同时释放四个轮缸的制动液，或根据需要由四个减压阀、独立地对各个轮缸进行减压。每个车轮制动器的轮缸都安装有压力传感器，ECU将传感器反馈的压力值与踏板转角传感器对应的目标制动压力进行对比，判断并执行增减压动作。
如图6所示，防抱死/稳定控制模式的具体工作过程如下：
在ABS模式时，各轮压力调节功能主要由4组轮缸的增、减阀的开闭组合实现，同时电机泵处于持续最大功率工作状态，以满足快速增减压需求。例如：下图左后轮RL的增压过程由，第三增压阀333、第三减压阀343同时不通电实现，减压过程由常闭阀第三增压阀333通电导通实现，保压过程由常开阀第三增压阀333、常闭阀第三增压阀333同时通电实现。在传统真空助力式制动***进行ABS功能制动时，电机泵起回流制动液的作用，原因在于制动主缸与轮缸内的制动液同为高压，如不借助外力回流，轮缸无法减压；在EHB执行ABS功能时，由于轮缸减压阀出口为储液罐低压，轮缸无需借助外力即可减压，同时电机泵继续起到泵油增压的作用。
如图7所示，稳定控制模式，其工作过程如下：
制动***可实现车辆稳定控制功能。对于单个或多个车轮的主动增、减压需求，通过导通需增压的轮缸增压阀和关闭其他轮缸增压阀的方式实现。例如，左后轮RL单独增压时，常开阀第一增压阀331、第二增压阀332、第四增压阀334通电关闭，制动液仅通过常开阀第三增压阀333进入左后轮轮缸，从而达到单轮施加制动力的目的。
本发明设定的四种模式包括：失效备用制动、常规助力制动、前后轴制动力分配制动和四轮制动力分配制动，以及车轮防抱死控制和车辆稳定控制功能，给出了四种模式的工作方式，有利于模式应用及切换。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集成式电液制动***，其特征在于，包括：
制动操纵机构；
制动主缸总成，其用于接收制动操纵机构传递的制动压力，并能够建立油压；
车轮制动器总成，其连接车辆的四个车轮的制动器，能够接收所述制动主缸总成的油压，实现动力分配和车辆制动。
2.根据权利要求1所述的集成式电液制动***，其特征在于，所述制动操纵机构包括：
制动踏板；
杠杆，其一端连接所述制动踏板。
3.根据权利要求1或2所述的集成式电液制动***，其特征在于，所述制动主缸总成包括：
液压缸，其内部具有活动设置的浮动塞，将所述液压缸分隔为第一液压腔和第二液压腔；
活塞，其连接所述制动操纵机构，并能够沿第一液压腔滑动；
储液罐，其连通所述液压缸，用于储存液压油；
踏板模拟器，其连通所述液压缸；
踏板模拟器控制阀，其设置在所述踏板模拟器和所述液压缸之间；
踏板模拟器回液阀，其设置在所述踏板模拟器和所述液压缸之间；
其中，所述踏板模拟器控制阀和/或所述踏板模拟器回液阀能够控制所述液压缸和所述踏板模拟器之间的液压油流动。
4.根据权利要求3所述的集成式电液制动***，其特征在于，所述踏板模拟器包括：
模拟器主体；
模拟器活塞，其可滑动设置在所述模拟器主体内；
内置弹性体，其设置在所述模拟器主体内，弹性支撑所述模拟器活塞。
5.根据权利要求3所述的集成式电液制动***，其特征在于，所述车轮制动器总成包括：
第一液压回路，其连通左前车轮制动器和所述第一液压腔；
第二液压回路，其连通左后车轮制动器和所述第二液压腔；
第三液压回路，其连通右前车轮制动器和所述储液罐；
第四液压回路，其连通右后车轮制动器和所述储液罐；
第一连通回路，其连通所述第一液压回路和所述第三液压回路；
第二连通回路，其连通所述第二液压活路和所述第四液压回路；
第一备用控制阀，其设置在所述第一液压回路上；
第二备用控制阀，其设置在所述第二液压回路上；
第一助力回路控制阀，其设置在所述第三液压回路上；
第二助力回路控制阀，其设置在所述第四液压回路上。
6.根据权利要求5所述的集成式电液制动***，其特征在于，还包括：
四个增压阀，其分别设置在所述第一液压回路、所述第二液压回路、所述第三液压回路和所述第四液压回路上；
四个减压阀，其分别设置在所述第一液压回路、所述第二液压回路、所述第三液压回路和所述第四液压回路上；
其中，所述增压阀和/或所述减压阀能够分别对应控制所述液压油在所述液压回路内流动。
7.根据权利要求6中所述的集成式电液制动***，其特征在于，还包括：增压模块，其设置在所述第三液压回路和所述第四液压回路之间，以增加所述液压油的泵出压力，实现助力制动。
8.根据权利要求7所述的集成式电液制动***，其特征在于，所述增压模块包括：
柱塞泵；
电动机，其连接所述柱塞泵，并能够为所述柱塞泵提供动力；
溢流阀，其连接所述柱塞泵；
主减压阀，其连接所述溢流阀。
9.一种集成式电液制动***的控制方法，其特征在于，包括：
检测驾驶员的踏板位置信号和驾驶员作用于制动踏板上的作用力，并根据所述踏板位置信号和所述制动踏板上得作用力生成驾驶员踏板感觉曲线；
其中，所述驾驶员踏板感觉曲线为：
dpedal＝fi(FFoot)；
其中，dpedal为踏板位移，FFoot为踏板力，fi(*)为第一单调增曲线，所述第一单调增曲线由踏板机构和踏板感觉模拟器的硬件设计参数决定；
根据所述驾驶员踏板感觉曲线，生成对应的期望减速度，执行对应的制动模式；
其中所述期望减速度由制动压力表征，表征曲线为：
PBrake＝f2(dpedal)；
其中，PBrake为制动主缸内部的制动液压强，f2(*)为第二单调增曲线，所述第二单调增曲线根据整车参数和驾驶风格标定。
10.根据权利要求9所述的集成式电液制动***的控制方法，其特征在于，所述制动模式包括：常规制动模式、备用制动模式、防抱死控制模式和稳定控制模式。
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