可主動模擬踏板感覺的雙電機驅(qū)動式電子液壓制動系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車制動系統(tǒng)領(lǐng)域，涉及可主動模擬踏板感覺的雙電機驅(qū)動式電子液壓制動系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，汽車性能得到大幅提升，汽車的行駛安全也越來越受到人們的重視，因此近年來發(fā)展汽車安全技術(shù)成為汽車學(xué)術(shù)研宄的重要課題之一。有別于傳統(tǒng)汽車上的全機械式動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，清潔能源汽車的動力系統(tǒng)發(fā)生了很大的變化，出現(xiàn)了很多新的結(jié)構(gòu)型式和功能類型，為適應(yīng)這些全新的結(jié)構(gòu)功能設(shè)計，傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜，并直接導(dǎo)致了制動響應(yīng)速度變慢、制動系統(tǒng)占用空間過大等問題，更影響了汽車駕駛安全性。因此，可控性好、響應(yīng)速度快、高效節(jié)能的線控制動系統(tǒng)已經(jīng)成為改善汽車主動安全性能的重要研宄方向。
[0003]電子液壓制動系統(tǒng)(EHB)作為一種較為新型的制動系統(tǒng)，是線控制動系統(tǒng)的一種。它將電子技術(shù)與液壓系統(tǒng)相結(jié)合，用電子元件取代了部分傳統(tǒng)的機械部件，即取消了踏板與主缸之間的機械連接及體積龐大的真空助力器，并仍保留了成熟的液壓系統(tǒng)。工作時，系統(tǒng)通過采集踏板輸入信號識別駕駛員意圖，然后根據(jù)實際需要對液壓壓力進(jìn)行主動調(diào)控，提高了汽車的制動效率，也保證了汽車行駛的安全性及穩(wěn)定性。
[0004]早在上世紀(jì)60年代，就有設(shè)計者構(gòu)想將原本用在電動機車上的再生制動技術(shù)用于電動汽車上，隨著混合動力汽車的面世，1997年豐田汽車公司推出了具有標(biāo)志性意義的混合動力轎車Prius，其上搭載的制動系統(tǒng)集成了 ABS防抱死系統(tǒng)和再生制動系統(tǒng)，能提高高達(dá)20%的能量利用率。隨后，04版的Prius引進(jìn)電子伺服制動控制技術(shù)，并進(jìn)一步提升電動機、發(fā)電機和摩擦制動器的管理，制動過程更加平穩(wěn)。與此同時，德國Bosch公司也于1996年開發(fā)出一套全新的EHB系統(tǒng)，并搭載于某車型上，在實驗中得到了令人滿意的制動效果。2000年后，TRW，Delphi，Continental Teves等公司相繼也開發(fā)出了類似的EHB系統(tǒng)，部分設(shè)計已經(jīng)或已計劃進(jìn)入產(chǎn)品化階段。
[0005]從結(jié)構(gòu)上看，典型的電子液壓制動系統(tǒng)主要包括踏板單元(制動踏板、踏板感覺模擬器和踏板力/位移傳感器)、建壓單元、液壓調(diào)節(jié)單元(管路和電磁閥)、信號采集及電子控制單元(ECU、壓力傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器)。工作時，ECU通過采集踏板單元接受的位移/力信號，識別駕駛員制動意圖，對建壓單元及液壓調(diào)節(jié)單元進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)系統(tǒng)液壓力的主動調(diào)節(jié)。
[0006]根據(jù)建壓單元中供能元件的不同，可將電子液壓制動系統(tǒng)分為兩類。一類以液壓泵-高壓蓄能器作為液壓壓力動力源，通過控制高壓蓄能器內(nèi)的液壓壓力和電磁閥的開關(guān)來實現(xiàn)對液壓壓力的主動調(diào)節(jié)。但此項技術(shù)尚不成熟，可靠性和安全性還存在隱患，同時需要增設(shè)踏板模擬器，即駕駛員踩下的踏板力都消耗在踏板模擬器中，造成一定程度上能源的浪費。
[0007]另一類以電機作為液壓壓力動力源，通過對電機轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)矩的控制實現(xiàn)對液壓壓力的主動調(diào)節(jié)。其中，電機與主缸間的減速機構(gòu)可以將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動來推動主缸，并能降低電機的最大輸出扭矩，減小電機體積。同時，由于制動踏板與主缸間沒有液壓管路，不存在液壓管路泄露、高壓蓄能器安全隱患等問題，系統(tǒng)更加可靠安全。此外，采用電機驅(qū)動液壓系統(tǒng)制動，方便進(jìn)行液壓力的主動控制，并通過機械機構(gòu)主動控制踏板力，省去了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的踏板模擬器，在充分利用駕駛員踩下的踏板力的同時實現(xiàn)ABS、TCS等功能。在此基礎(chǔ)之上，這種形式的復(fù)合制動系統(tǒng)還能保證車輛在自動駕駛時不依靠人力仍可以完成車輛的主動制動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種可主動模擬踏板感覺的雙電機驅(qū)動式電子液壓制動系統(tǒng)，旨在準(zhǔn)確識別駕駛員的制動意圖，充分利用人力，在實現(xiàn)主動模擬踏板感覺的同時，保證液壓力的主動控制，回收更多制動能量。
[0009]進(jìn)一步，本發(fā)明還可以通過電磁閥的布置很好地滿足自動駕駛車輛的制動要求，提供完善的失效備份方案，提高電子液壓制動系統(tǒng)的安全性和可靠性。
[0010]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0011]一種可主動模擬踏板感覺的雙電機驅(qū)動式電子液壓制動系統(tǒng)，包括:
[0012]制動踏板，接收駕駛員制動意圖并將其輸入系統(tǒng)；
[0013]制動主缸，接收踏板力與對應(yīng)制動電機經(jīng)減速機構(gòu)所產(chǎn)生的合力，建立所需的液壓制動力；
[0014]次級主缸，接收對應(yīng)制動電機經(jīng)減速機構(gòu)產(chǎn)生的推力，建立所需的液壓制動力；
[0015]儲液罐，用于儲存制動液；
[0016]踏板位移傳感器，用于獲取駕駛員踩下制動踏板的位移信號；
[0017]踏板力傳感器，用于確定駕駛員踩制動踏板力的大?。?br>[0018]液壓力傳感器，用于獲取液壓管路壓力；
[0019]電子控制單元(ECU)，接收傳感器信號、計算并發(fā)出控制指令；
[0020]兩個電控直線運動模塊，包括旋轉(zhuǎn)電機和將電機旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動的減速機構(gòu)，用于對系統(tǒng)液壓制動力和踏板力的主動控制；
[0021]電磁閥，通過開關(guān)動作保證系統(tǒng)可實現(xiàn)雙回路制動，且保證其在失效模式下仍具有一定制動效能；
[0022]電子穩(wěn)定性控制模塊(ESC)，用于調(diào)節(jié)各輪缸的液壓制動力。
[0023]電控直線運動模塊，包括旋轉(zhuǎn)電機和將電機旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動的減速增矩機構(gòu)以實現(xiàn)系統(tǒng)液壓制動力和踏板力的主動控制。
[0024]所述電控直線運動模塊包括第一電控直線運動模塊和第二電控直線運動模塊，第一電控直線運動模塊的運動調(diào)整機構(gòu)中，包括一端與制動踏板相連、一端與減速機構(gòu)部件鉸接且同軸的推桿，所述減速增矩機構(gòu)與所述制動主缸活塞直接接觸以推動活塞運動。
[0025]所述第一電控直線運動模塊結(jié)合踏板力共同推動所述制動主缸活塞，電機根據(jù)踏板力傳感器收到的踏板力值與實際所述制動主缸內(nèi)液壓力提供力矩；所述第二電控直線運動模塊與所述次級主缸直接接觸，電機根據(jù)駕駛員制動意圖的大小提供力矩。
[0026]所述制動主缸與所述次級主缸都為單缸，能有效減少管路數(shù)目與總長，并能減少使用電磁閥的數(shù)目。此外由于本發(fā)明系統(tǒng)為使用兩液壓缸制動，能有效降低液壓缸截面積，保證其在完全失效情況下，踏板力仍能產(chǎn)生較大制動液壓力。
[0027]所述電磁閥包括:在所述制動主缸出液口與進(jìn)液口之間的一個常開電磁閥，通過對其進(jìn)行開閉控制，可以保證車輛制動能量回收。
[0028]在所述制動主缸及所述次級主缸出液口管路之間的常開閥，用于控制液壓管路，實現(xiàn)雙回路系統(tǒng)。
[0029]通過對兩電磁閥的控制，還可以完成不同制動模式下的制動目標(biāo)并提供完善的失效模式。
[0030]優(yōu)選地，考慮到傳動效率及系統(tǒng)噪聲，所述第一、第二電控直線運動模塊中的減速機構(gòu)包括圓錐齒輪與滾珠絲杠組成的二級減速結(jié)構(gòu)，或可選蝸輪蝸桿、齒輪齒條或絲杠-螺母機構(gòu)。
[0031]優(yōu)選地，所述電磁閥為開關(guān)閥，其中考慮到工作模式的常用性及工作要求，制動主缸與ABS/ESC模塊間為常開閥，次級主缸與所述ABS/ESC模塊間為常閉閥，該兩管路間為常開閥。
[0032]由于采用上述方案，與現(xiàn)有電子液壓制動系統(tǒng)相比，本發(fā)明液壓式雙電機驅(qū)動的電子液壓制動系統(tǒng)具有如下優(yōu)點:
[0033]1.采用雙電機協(xié)動控制運動調(diào)整機構(gòu)，降低了電機功率，提高了電機壽命，響應(yīng)速度快，能夠?qū)σ簤褐苿恿崟r控制，主動調(diào)節(jié)，在某處電機失效時可以由另一電機為制動系統(tǒng)提供液壓制動力。
[0034]2.能根據(jù)電動車驅(qū)動電動機產(chǎn)生的變化的再生制動力來調(diào)節(jié)液壓制動力的大小，以滿足車輛所需的總制動力，充分利用了人力制動，能夠正確反映駕駛員的制動意圖，并最大化地回收制動能量。
[0035]3.第一電控直線運動模塊的電機接收電控單元E⑶發(fā)出的信號后控制運動調(diào)整機構(gòu)，運動調(diào)整機構(gòu)可以對與制動踏板相連的推桿施加作用力，實現(xiàn)踏板力的主動控制，保證了駕駛員的制動踏板感覺，省去了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的踏板模擬器。
[0036]4.自動駕駛的車輛要求能夠在沒有駕駛員踏板力的情況下制動，此時所述電控ECU根據(jù)接收的信號對系統(tǒng)電氣元件進(jìn)行調(diào)節(jié)，產(chǎn)生液壓制動力，滿足自動駕駛的制動要求。
[0037]5.制動踏板和制動主缸之間保持機械連接結(jié)構(gòu)，降低了系統(tǒng)失效的風(fēng)險。同時，通過雙液壓缸式的結(jié)構(gòu)設(shè)計，有效降低液壓缸尺寸，當(dāng)系統(tǒng)完全失效時，仍能有效利用駕駛員的踏板力建立相較于其他EHB系統(tǒng)更大的制動液壓力，保證了一定車輛制動系統(tǒng)的可靠性和安全性。
[0038]6.系統(tǒng)僅布置兩個電磁閥，通過對其開閉狀態(tài)的控制，即可切換系統(tǒng)工作模式，保證系統(tǒng)在失效情況下仍具有一定制動效能，且能實現(xiàn)雙回路制動。在確保系統(tǒng)安全性、可靠性的同時，將元件數(shù)量減至最少，減小空間、降低成本。
【附圖說明】
[0039]圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖中一制動踏板；2—推桿；3—第一電控直線運動模塊；4一滾珠絲杠；5—斜齒輪副；6—制動主缸；7—儲液鍾；8一次級主缸；9一斜齒輪副；10—滾珠絲杠；11 一電機；12—第二電控直線運動模塊；13—踏板力傳感器；14一踏板位移傳感器；15、16、19、20、21、22—控制線路；17—電控單元；18—電機；23—ESC模塊；24—液壓力傳感器；25—常閉電磁閥；26—常開電磁閥。
【具體實施方式】
[0041]以下結(jié)合附圖所示實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0042]如圖1所示，一種可主動模擬踏板感覺的雙電機驅(qū)動式電子液壓制動系統(tǒng)，包括:
[0043]制動踏板1，接收駕駛員的制動意圖并將其輸入系統(tǒng)；
[0044]推桿2，其一端與所述制動踏板I連接，另一端為球形結(jié)構(gòu)，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計與滾珠絲杠4鉸接。
[0045]制動主缸6，用于接收踏板力與對應(yīng)制動電機經(jīng)減速機構(gòu)所產(chǎn)生的合力，建立所需的液壓制動力；
[0046]儲液罐7，用于儲存制動液；
[0047]次級主缸8，用于接收對應(yīng)制動電機經(jīng)減速機構(gòu)產(chǎn)生的推力，建立所需的液壓制動力；
[0048]踏板力傳感器13，用于確定駕駛員踩制動踏板力的大?。?br>[0049]踏板位移傳感器14，用于獲取駕駛員踩下制動踏板的位移信