一种液压耦合的电子液压制动系统技术方案

本发明专利技术涉及一种液压耦合的电子液压制动系统。目的是解决目前电子液压制动系统存在的一些问题，本发明专利技术包括人力液压缸、助力液压缸、制动主缸、制动踏板、踏板行程传感器、助力电机、助力传动组件、常开电磁阀、常闭电磁阀、单向阀A、单向阀B、液压控制单元HCU、液压力传感器、电控单元ECU等结构，本发明专利技术具有常规制动、主动制动以及失效备份三种工作模式。本发明专利技术采用了一种新型的液压耦合的方案，取消了反应盘结构，驾驶员的踏板力和制动助力通过液压方式耦合，由于取消了反应盘结构，整个制动系统的控制算法得到了简化，便于控制。

【技术实现步骤摘要】
一种液压耦合的电子液压制动系统
本专利技术涉及一种制动系统，特别涉及一种液压耦合的电子液压制动系统。
技术介绍
随着汽车电动化技术和智能化技术的不断发展，传统的真空助力液压制动系统难以满足电动汽车和智能汽车对制动系统提出的要求。电动汽车要求制动系统具备一定的解耦能力，即制动踏板与液压制动力的解耦，使制动系统能够配合再生制动，最大限度的回收制动能量，提高电动车续航里程，并且在解耦状态下保证驾驶员的踏板感觉；智能化汽车要求制动系统要具有更快的响应速度和更精确的制动压力控制以及足够的主动制动能力，具备作为智能驾驶辅助系统底层执行器的能力。近年来兴起的电子液压制动系统通过进行合理的结构设计能够实现一定程度的解耦，可以应用在电动汽车上实现制动能量回收；此外，电子液压制动系统虽然保留了液压增压结构，但是接近于线控化系统，响应速度以及压力控制精确程度相比于传统真空助力制动系统有显著提升，并且电子液压制动系统可以独立于驾驶员的制动动作主动建压，具备主动制动能力，能够作为智能驾驶辅助系统的底层执行器。电子液压制动系统已经成为汽车制动系统发展的主流方向。但是目前的电子液压制动系统也存在一些问题，踏板力和制动助力通常通过反应盘进行耦合，编写控制算法时需要考虑反应盘内外圈形变等多种因素，控制算法复杂；在实现解耦时，需要借助踏板感觉模拟器，使制动系统零件数增加，结构复杂，且踏板感觉模拟器难以完全模拟出与传统真空助力制动系统相同的踏板感觉；很多电子液压制动系统采用完全解耦的方案，驾驶员在正常制动时只负责给出制动意图，不能充分利用驾驶员的踏板力，且由于驾驶员的踏板力不参与实际的建压过程，制动压力完全由助力电机建立，对电机性能要求很高，存在电机电流过大问题等。
技术实现思路
本专利技术所要解决的主要技术问题有：在目前的电子液压制动系统中，驾驶员踏板力和电动助力通常采用反应盘耦合，导致制动系统的控制算法复杂；系统解耦时常规踏板感觉模拟器结构复杂，制造成本高且踏板感模拟效果不好；完全解耦方案的电子液压制动系统不能充分利用驾驶员的踏板力，常规制动时完全由电机推动主缸建压，对于电机输出功率和输出扭矩要求较高，电机尺寸较大，布置困难，制造成本增加。因此提供一种液压耦合的电子液压制动系统。本专利技术包括人力液压缸、助力液压缸、制动主缸、制动踏板、踏板行程传感器、助力电机、助力传动组件、常开电磁阀、常闭电磁阀、单向阀A、单向阀B、液压控制单元HCU、液压力传感器、电控单元ECU：所述的人力液压缸的出液口通过液压管路与制动主缸的进液口相连，单向阀A设在人力液压缸和制动主缸之间的液压管路上，常开电磁阀通过液压管路与单向阀A并联，制动踏板通过踏板推杆与人力液压缸的活塞相连，踏板行程传感器设在踏板推杆上；单向阀A控制制动液从人力液压缸流向制动主缸方向。所述的助力液压缸的出液口通过液压管路与制动主缸的进液口相连，单向阀B设在助力液压缸和制动主缸之间的液压管路上，常闭电磁阀通过液压管路与单向阀B并联，助力电机的输出轴通过助力传动组件与助力推杆相连，助力推杆另一端与助力液压缸的活塞相连；单向阀B控制制动液从助力液压缸流向制动主缸方向。所述的制动主缸的出液口通过液压管路与液压控制单元HCU相连，液压力传感器设在制动主缸与液压控制单元HCU之间的液压管路上；所述的电控单元ECU通过控制线路分别与踏板行程传感器、助力电机、常开电磁阀、常闭电磁阀、液压控制单元HCU和液压力传感器相连，电控单元ECU接收踏板行程传感器、液压力传感器和液压控制单元HCU发出的信号，发送控制信号给助力电机、常开电磁阀、常闭电磁阀、液压控制单元HCU。所述的制动主缸由两个活塞将腔体分隔成前腔、第一工作腔和第二工作腔，前腔通过液压管路分别与人力液压缸和助力液压缸的出液口相连，第一工作腔和第二工作腔内分别设有回位弹簧，第一工作腔和第二工作腔的出液口通过液压管路分别与液压控制单元HCU的两个进液口相连。所述的液压控制单元HCU设有四个出液口，分别通过液压管路与安装在车辆四个车轮上的四个盘式制动器轮缸的进液口相连。所述的助力传动组件包括蜗杆、蜗轮、齿轮和齿条，蜗杆与助力电机的输出轴固连，蜗轮与蜗杆相啮合，构成减速增扭机构；齿轮与蜗轮同轴固连，齿条与齿轮相啮合，构成运动转化机构，且齿条与助力推杆固连。所述的人力液压缸的活塞面积与助力液压缸的活塞面积之和等于制动主缸的活塞面积。所述的踏板推杆上设有凸杆，凸杆两侧分别连接踏板感觉补偿弹簧，踏板感觉补偿弹簧两端固定在助力推杆上。所述凸杆两侧的踏板感觉补偿弹簧刚度相同，均为Kf，制动主缸的两个回位弹簧和制动液刚度的等效总刚度为Kl，为了补偿由于再生制动参与而减小的液压反力，Kf和Kl应满足：其中Aas为助力液压缸活塞面积，Ain为人力液压缸活塞面积。本专利技术的工作原理：本专利技术所述的一种液压耦合的电子液压制动系统，具有常规制动、主动制动以及失效备份三种工作模式：1、常规制动模式工作原理：当系统处于常规制动模式时，系统处于部分解耦状态，即一次制动的总制动力由再生制动力和液压制动力组成，而液压制动力由驾驶员的踏板力和助力电机的助力共同产生。当系统处于常规制动增压时，驾驶员踩下制动踏板，通过踏板推杆推动人力液压缸活塞将人力液压缸中的制动液通过液压管路送入制动主缸的前腔；在驾驶员踩下制动踏板的同时，踏板行程传感器测量驾驶员的踏板行程，并将踏板行程信息通过控制线路传递到电控单元ECU，电控单元ECU根据驾驶员的踏板行程判断本次制动所需的总制动力F，电控单元ECU分析此时动力电机以及蓄电池的工作状态计算出本次制动所能产生的再生制动力FR,则本次制动所需要的液压制动力FH为：FH＝F-FR液压制动力FH由驾驶员的踏板力和助力电机的助力共同产生，设驾驶员通过踩下制动踏板产生的液压制动力为FH1,助力电机产生液压制动力为FH2，则：FH2＝FH-FH1电控单元ECU根据驾驶员的踏板行程信息计算得到FH1,进而计算得到FH2，并根据FH2通过控制线路发出控制信号给助力电机，助力电机经过蜗轮、蜗杆以及齿轮、齿条的传动，通过助力推杆推动助力液压缸活塞将相应体积的制动液推入制动主缸的前腔。常规制动模式下，制动力由再生制动力、助力液压缸提供的液压制动力和人力液压缸提供的液压制动力共同产生。在常规制动模式增压时，电控单元ECU控制常闭电磁阀断电关闭，控制常开电磁阀通电关闭，同时由于设置了单向阀A和单向阀B，使相应管路的液体只能沿一个方向流动，因此助力液压缸和人力液压缸中的制动液均全部进入制动主缸的前腔，推动制动主缸建压。在常规制动模式减压时，电控单元ECU通过踏板行程传感器检测到驾驶员有松开制动踏板的动作，电控单元ECU立即控制常闭电磁阀通电打开，控制常开电磁阀断电打开，使制动主缸前腔中的制动液分别通过常闭电磁阀和常开电磁阀流回助力液压缸和人力液压缸，完成减压过程。设制动主缸的活塞面积为Aout，助力液压缸活塞面积为Aas，人力液压缸活塞面积为Ain，则系统满足Aout＝Ain+Aas。根据帕斯卡原理，由于制动主缸前腔、助力液压缸以及人力液压缸三者在常规制动模式下处于连通状态，因此三腔压力相等，制动助力比n为：电控单元ECU可以根据此时车辆再生制动能力，通过控制助力电机来调节助力液压缸的液压制动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液压耦合的电子液压制动系统，其特征在于：包括人力液压缸、助力液压缸、制动主缸、制动踏板、踏板行程传感器、助力电机、助力传动组件、常开电磁阀、常闭电磁阀、单向阀A、单向阀B、液压控制单元HCU和电控单元ECU：所述的人力液压缸的出液口通过液压管路与制动主缸的前腔相连，单向阀A设在人力液压缸和制动主缸之间的液压管路上，常开电磁阀通过液压管路与单向阀A并联，制动踏板通过踏板推杆与人力液压缸的活塞相连，踏板行程传感器设在踏板推杆上；所述的助力液压缸的出液口通过液压管路与制动主缸的前腔相连，单向阀B设在助力液压缸和制动主缸之间的液压管路上，常闭电磁阀通过液压管路与单向阀B并联，助力电机的输出轴通过助力传动组件与助力推杆相连，助力推杆另一端与助力液压缸的活塞相连；所述的制动主缸的出液口通过液压管路与液压控制单元HCU相连；所述的电控单元ECU通过控制线路分别与踏板行程传感器、助力电机、常开电磁阀、常闭电磁阀、液压控制单元HCU和液压力传感器相连。

【技术特征摘要】
1.一种液压耦合的电子液压制动系统，其特征在于：包括人力液压缸、助力液压缸、制动主缸、制动踏板、踏板行程传感器、助力电机、助力传动组件、常开电磁阀、常闭电磁阀、单向阀A、单向阀B、液压控制单元HCU和电控单元ECU：所述的人力液压缸的出液口通过液压管路与制动主缸的前腔相连，单向阀A设在人力液压缸和制动主缸之间的液压管路上，常开电磁阀通过液压管路与单向阀A并联，制动踏板通过踏板推杆与人力液压缸的活塞相连，踏板行程传感器设在踏板推杆上；所述的助力液压缸的出液口通过液压管路与制动主缸的前腔相连，单向阀B设在助力液压缸和制动主缸之间的液压管路上，常闭电磁阀通过液压管路与单向阀B并联，助力电机的输出轴通过助力传动组件与助力推杆相连，助力推杆另一端与助力液压缸的活塞相连；所述的制动主缸的出液口通过液压管路与液压控制单元HCU相连；所述的电控单元ECU通过控制线路分别与踏板行程传感器、助力电机、常开电磁阀、常闭电磁阀、液压控制单元HCU和液压力传感器相连。2.根据权利要求1所述的一种液压耦合的电子液压制动系统，其特征在于：所述的制动主缸由两个活塞将腔体分隔成前腔、第一工作腔和第二工作腔，前腔通过液压管路分别与人力液压缸和助力液压缸的出液口相连，第一工作腔和第二工作腔内分别设有回位弹簧，第一工作腔和第二工作腔的出液口通过液压管路分别与液压控制单元HCU的两个进液口相连。3.根据权利要求1所述的一种液压耦合的电子液压制动系统，其特征在于：所述的液压控制单元HCU设有四个出液口，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵健，宋东鉴，朱冰，赵文博，田海舰，雷鹏，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22