用于电动汽车再生制动的全解耦式电子/液压助力系统技术方案

本发明专利技术属于制动助力系统领域，涉及一种用于电动汽车再生制动的全解耦式电子/液压助力系统，该系统包括踏板能量回收利用机构和电机助力机构；踏板能量回收利用机构中小液压缸将驾驶员踩踏制动踏板的能量转换为压力能储存在蓄能器中，蓄能器中的高压油液在一定条件下参与制动压力的建立，模拟弹簧用来模拟传统的踏板感；电机助力机构通过传动机构推动主缸踏板建立制动压力。本发明专利技术适用于电动汽车的再生制动系统和主动制动系统，制动过程中能够保持踏板感不变；能够储存利用驾驶员踩踏制动踏板能量，长期使用过程中能够显著提高制动系统能量利用率；具备失效情况下安全备份功能。

Fully decoupled electronic / hydraulic power system for regenerative braking of electric vehicles

【技术实现步骤摘要】
用于电动汽车再生制动的全解耦式电子/液压助力系统
本专利技术属于制动助力系统领域，涉及一种用于电动汽车再生制动的全解耦式电子/液压助力系统。
技术介绍
随着电动汽车的不断普及和再生制动系统的发展，传统汽车上基于真空助力器的制动助力系统已经无法适用于搭载再生制动系统的电动汽车，各种针对电动汽车和再生制动系统的新型电子助力制动系统被开发出来。目前主流的电子助力制动系统在结构上可分为非解耦式的电子助力制动系统和解耦式的电子助力制动系统。非解耦式的电子助力制动系统中，电机助力与踏板力刚性结合，共同作用在制动主缸推杆上实现助力功能。在制动过程中，踏板力与电机助力互相影响。非解耦式电子助力系统通过某些机构设计使得正常工作情况下能够模拟传统的踏板力-位移关系，但在部分情况，如ABS降压工况和再生制动减压工况中，主缸压力会出现较大波动，影响踏板上的反馈力，出现“打脚”的现象。此时非解耦式电子助力制动系统通常会单独设计一套助力电机控制策略，通过施加电机补偿转矩抑制踏板上的反馈力波动，从而抑制“打脚”的现象。这种解决方案增加了电子助力系统控制部分的复杂度，同时频繁调用电机也增加了能量消耗，一定程度上降低了再生制动系统的能量回收率。解耦式的电子助力制动系统中，通常采用行程模拟器来模拟传统的踏板感并吸收高压制动液，但在制动过程中人力踩踏制动踏板产生的能量并没有得到利用。综上所述，为了简化控制部分的复杂度，降低助力电机运转的能量消耗，同时充分利用人力产生的能量，提高电动汽车再生制动系统的综合能量回收率，需要设计一套综合解耦式助力系统和非解耦式助力系统优势的新型电子助力制动系统。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种用于电动汽车再生制动的全解耦式电子/液压助力系统，该系统能够将制动踏板位移与主缸压力解耦，储存利用人力踩踏制动踏板的能量，模拟传统制动踏板位移和踏板力的关系，同时拥有失效情况下安全备份功能。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：用于电动汽车再生制动的全解耦式电子/液压助力系统，包括踏板推杆、模拟腔推杆、模拟腔端盖、模拟腔壳体、主壳体、电机、小齿轮、轴承、第一止回阀、二位三通阀Ⅰ、储液罐、蓄能器、蓄能器换向阀、二位三通阀Ⅱ、二位三通阀Ⅲ、第二止回阀、第三止回阀、第二回路换向阀、第一回路换向阀、制动主缸、主缸端盖、主缸推杆、大齿轮、滚珠丝杆Ⅰ、滚珠丝杆Ⅱ、小液压缸、小液压缸推杆、第二模拟弹簧、回收腔壳体、第一模拟弹簧；所述模拟腔推杆一端插入踏板推杆并与其固定连接，另一端插入模拟腔壳体；所述模拟腔端盖固定安装在模拟腔壳体插入模拟腔推杆的一侧上；所述第一模拟弹簧安装在模拟腔推杆和模拟腔壳体之间，所述模拟腔推杆朝向所述第一模拟弹簧的一端端面直径大于第一模拟弹簧内径；所述模拟腔壳体与小液压缸推杆固定连接；所述第二模拟弹簧与小液压缸推杆同轴，安装在模拟腔壳体与小液压缸之间；所述小液压缸与回收腔壳体固定连接；所述回收腔壳体端面与主壳体固定连接；所述的滚珠丝杆Ⅱ与滚珠丝杆Ⅰ配套安装；所述滚珠丝杆Ⅰ通过轴承安装在主壳体上；所述的大齿轮同轴安装在滚珠丝杆Ⅰ上；所述小齿轮通过轴承安装在主壳体上，与大齿轮啮合；所述电机安装在主壳体上，其输出轴与小齿轮同轴连接；所述主缸推杆左端与滚珠丝杆Ⅱ固定连接；所述制动主缸通过主缸端盖固定安装在主壳体上；所述储液罐安装在制动主缸上，并与制动主缸两个进油口连接；所述小液压缸的进油孔通过液压管路连接至储液罐；所述的小液压缸的出油孔通过液压管路依次连接至第一止回阀、二位三通阀Ⅰ；所述二位三通阀Ⅰ两个出口分别连接至蓄能器和二位三通阀Ⅱ；所述二位三通阀Ⅱ的一个出口与前后制动回路连接，另一个出口连接至储液罐；所述蓄能器的分支出口连接至蓄能器换向阀；所述蓄能器的换向阀连接至二位三通阀Ⅲ；所述二位三通阀Ⅲ的一个出口经过第二止回阀、第三止回阀分别连接至前后制动回路，另一个出口连接至储液罐；所述制动主缸的两个出油口分别经第一回路换向阀、第二回路换向阀连接至前后制动回路。可选的，所述模拟腔推杆朝向所述第一模拟弹簧的一端上还设有延长段，其外径小于第一模拟弹簧内径，伸入第一模拟弹簧中，用于在模拟腔推杆运动时的限位。可选的，第一模拟弹簧为线性圆柱形螺旋弹簧，刚度不变，第二模拟弹簧为非线性圆锥形螺旋弹簧，刚度可变，第二模拟弹簧刚度最小值等于第一模拟弹簧刚度值，第二模拟弹簧刚度最大值大于第一模拟弹簧刚度值。可选的，模拟腔推杆与第一模拟弹簧的接触面和模拟腔壳体的底面的距离短于第一模拟弹簧的自然长度。可选的，踏板推杆两侧有分叉结构，所述回收腔壳体两侧有开槽，回收腔壳体两侧开槽尺寸大于踏板推杆两侧分叉结构尺寸，保证踏板推杆两侧分叉结构在回收腔壳体两侧开槽中运动。可选的，通过所述的小液压缸将驾驶员踩踏制动踏板的能量转换为制动油液的压力能储存在蓄能器中。本专利技术的有益效果在于：1、本系统可实现制动踏板与制动主缸压力的完全解耦，在再生制动过程中无论摩擦制动力与制动主缸压力如何变化，不影响制动踏板上的反馈力，踏板感保持不变。2、本系统可对人力踩踏制动踏板的能量进行回收储存，当蓄能器中压力达到一定阈值时可利用蓄能器中高压油液建立制动压力，配合ABS/ESC等系统的高速开关阀精确提供所需摩擦制动力，提高能量利用率。3、在再生制动过程中，电机无需对制动踏板反馈力进行补偿，从而减少了电机的使用频率，降低了电机控制策略的复杂程度，提高能量利用率。4、本系统高度适用于智能化汽车的主动制动系统。在主动制动过程中，既可由电机驱动主缸建立制动压力，也可由蓄能器提供制动压力，此过程中制动踏板不产生动作，驾驶员毫无察觉。5、本系统可实现不同助力比的自由调节，由于制动踏板与主缸压力完全解耦，仅需调整电机控制策略就可以自由调节助力比。6、本系统可根据不同车型需求选择第二模拟弹簧28和第一模拟弹簧30刚度，从而产生不同的踏板位移-踏板力关系，即产生不同的踏板感，不同车型之间改动很小，改动方便。7、本系统蓄能器环节可作为第一种安全备份机制，当电机助力失效时提供一定的制动压力。8、本系统具备第二种安全备份机制，当电机助力与蓄能器都失效时，踏板推杆可直接推动滚珠丝杆Ⅱ，从而推动与之固定连接的主缸推杆建立制动压力，同时二位三通阀Ⅰ连通下出口，二位三通阀Ⅱ连通上出口，踏板推杆推动小液压缸共同建立制动压力，加快制动过程。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：图1为为本专利技术整体结构示意图；图2为本专利技术的原理示意图；图3为电子/液压助力装置结构示意图；图4为模拟腔局部放大示意图；图5为安全备份机制工作时踏板推本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于电动汽车再生制动的全解耦式电子/液压助力系统，其特征在于：/n包括踏板推杆、模拟腔推杆、模拟腔端盖、模拟腔壳体、主壳体、电机、小齿轮、轴承、第一止回阀、二位三通阀Ⅰ、储液罐、蓄能器、蓄能器换向阀、二位三通阀Ⅱ、二位三通阀Ⅲ、第二止回阀、第三止回阀、第二回路换向阀、第一回路换向阀、制动主缸、主缸端盖、主缸推杆、大齿轮、滚珠丝杆Ⅰ、滚珠丝杆Ⅱ、小液压缸、小液压缸推杆、第二模拟弹簧、回收腔壳体、第一模拟弹簧；/n所述模拟腔推杆一端插入踏板推杆并与其固定连接，另一端插入模拟腔壳体；/n所述模拟腔端盖固定安装在模拟腔壳体插入模拟腔推杆的一侧上；所述第一模拟弹簧安装在模拟腔推杆和模拟腔壳体之间，所述模拟腔推杆朝向所述第一模拟弹簧的一端端面直径大于第一模拟弹簧内径；/n所述模拟腔壳体与小液压缸推杆固定连接；所述第二模拟弹簧与小液压缸推杆同轴，安装在模拟腔壳体与小液压缸之间；所述小液压缸与回收腔壳体固定连接；所述回收腔壳体端面与主壳体固定连接；/n所述的滚珠丝杆Ⅱ与滚珠丝杆Ⅰ配套安装；所述滚珠丝杆Ⅰ通过轴承安装在主壳体上；所述的大齿轮同轴安装在滚珠丝杆Ⅰ上；所述小齿轮通过轴承安装在主壳体上，与大齿轮啮合；所述电机安装在主壳体上，其输出轴与小齿轮同轴连接；所述主缸推杆左端与滚珠丝杆Ⅱ固定连接；所述制动主缸通过主缸端盖固定安装在主壳体上；/n所述储液罐安装在制动主缸上，并与制动主缸两个进油口连接；所述小液压缸的进油孔通过液压管路连接至储液罐；所述的小液压缸的出油孔通过液压管路依次连接至第一止回阀、二位三通阀Ⅰ；所述二位三通阀Ⅰ两个出口分别连接至蓄能器和二位三通阀Ⅱ；所述二位三通阀Ⅱ的一个出口与前后制动回路连接，另一个出口连接至储液罐；/n所述蓄能器的分支出口连接至蓄能器换向阀；所述蓄能器的换向阀连接至二位三通阀Ⅲ；所述二位三通阀Ⅲ的一个出口经过第二止回阀、第三止回阀分别连接至前后制动回路，另一个出口连接至储液罐；所述制动主缸的两个出油口分别经第一回路换向阀、第二回路换向阀连接至前后制动回路。/n...

【技术特征摘要】
1.用于电动汽车再生制动的全解耦式电子/液压助力系统，其特征在于：
包括踏板推杆、模拟腔推杆、模拟腔端盖、模拟腔壳体、主壳体、电机、小齿轮、轴承、第一止回阀、二位三通阀Ⅰ、储液罐、蓄能器、蓄能器换向阀、二位三通阀Ⅱ、二位三通阀Ⅲ、第二止回阀、第三止回阀、第二回路换向阀、第一回路换向阀、制动主缸、主缸端盖、主缸推杆、大齿轮、滚珠丝杆Ⅰ、滚珠丝杆Ⅱ、小液压缸、小液压缸推杆、第二模拟弹簧、回收腔壳体、第一模拟弹簧；
所述模拟腔推杆一端插入踏板推杆并与其固定连接，另一端插入模拟腔壳体；
所述模拟腔端盖固定安装在模拟腔壳体插入模拟腔推杆的一侧上；所述第一模拟弹簧安装在模拟腔推杆和模拟腔壳体之间，所述模拟腔推杆朝向所述第一模拟弹簧的一端端面直径大于第一模拟弹簧内径；
所述模拟腔壳体与小液压缸推杆固定连接；所述第二模拟弹簧与小液压缸推杆同轴，安装在模拟腔壳体与小液压缸之间；所述小液压缸与回收腔壳体固定连接；所述回收腔壳体端面与主壳体固定连接；
所述的滚珠丝杆Ⅱ与滚珠丝杆Ⅰ配套安装；所述滚珠丝杆Ⅰ通过轴承安装在主壳体上；所述的大齿轮同轴安装在滚珠丝杆Ⅰ上；所述小齿轮通过轴承安装在主壳体上，与大齿轮啮合；所述电机安装在主壳体上，其输出轴与小齿轮同轴连接；所述主缸推杆左端与滚珠丝杆Ⅱ固定连接；所述制动主缸通过主缸端盖固定安装在主壳体上；
所述储液罐安装在制动主缸上，并与制动主缸两个进油口连接；所述小液压缸的进油孔通过液压管路连接至储液罐；所述的小液压缸的出油孔通过液压管路依次连接至第一止回阀、二位三通阀Ⅰ；所述二位三通阀Ⅰ两个出口分别连接至蓄能器和二位三通阀Ⅱ；所述二位三通阀Ⅱ的一个出口与前后制动回路连接，另一个出口连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨阳，从志鹏，张俊江，傅春耘，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50