一种模拟踏板感觉可控的线控制动系统技术方案

本发明专利技术涉及一种模拟踏板感觉可控的线控制动系统，具体结构包括制动主缸、主缸驱动装置、制动轮缸、储液罐、次级主缸、踏板推杆、踏板感觉模拟器和电控单元ECU，本发明专利技术制动系统包括常规制动、主动制动和失效备份三种制动功能，常规制动包括增压、保压和减压三个过程；本发明专利技术实现了制动踏板和制动轮缸的解耦，且通过调节换向阀踏板感觉模拟器可以模拟各种复杂的踏板反力，以匹配不同驾驶风格的驾驶员；踏板行程传感器能够实现驾驶员制动意图的辨识；线性调压阀能够实现制动轮缸压力的精确控制。

A kind of brake by wire system simulating the feeling and control of pedal

【技术实现步骤摘要】
一种模拟踏板感觉可控的线控制动系统
本专利技术涉及一种线控制动系统，特别涉及一种模拟踏板感觉可控的线控制动系统。
技术介绍
汽车的诞生及发展，给人类的日常出行带来了方便，也使世界经济更有活力。与此同时，汽车工业的发展也给环境、交通、出行安全、能源等带来了一些不良影响，因此，“安全、节能、环保”已经成为了当下汽车工业发展的主题，这使得汽车的主动安全技术、新能源技术和智能化技术得到迅猛的发展。其中，制动系统与汽车的行车安全密切相关，一直是人们研发的热点。传统制动系统技术较为成熟，但随着汽车电动化和智能化技术的发展，传统制动系统受限于结构和工作原理，难以实现制动系统的人机解耦、主动快速建压、单轮压力精确控制等。例如，传统的真空助力制动系统依靠发动机提供真空源，但电动汽车取消了发动机，传统制动系统技术就遭到了挑战。线控制动系统是线控技术和汽车制动系统结合发展而来的，其实现了踏板力的完全解耦，即取消了制动踏板与制动轮缸的直接连接，驾驶员的制动意图不再以机械方式而是通过电子方式传递给制动系统，这就需要设计踏板感觉模拟器来模拟驾驶员的脚感。较为典型的线控制动系统主要包括电子液压制动系统(EHB)和电子机械式制动系统(EMB)。EHB制动系统取消了真空助力器，采用高压蓄能器作为系统压力源，结构简单紧凑、制动踏板与制动轮缸解耦、可单独控制每个车轮制动力、易于能量回收。但其踏板感觉模拟器大多是被动式的，踏板感觉难以调节，液压管路复杂，制动效能降低，系统电路失效时难以满足制动需求。EMB制动系统多采用行星齿轮机构减速增扭，并通过滚珠丝杠机构将转动转化为平动，使得制动钳体夹紧制动盘完成制动。EMB制动系统虽然具有无制动管路、制动效能高等优点，但其成本较高，工作环境温度高，对可靠性要求过高，难以实现轻量化设计和量产。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题，提供一种模拟踏板感觉可控的线控制动系统，具体结构包括制动主缸、主缸驱动装置、制动轮缸、储液罐、次级主缸、踏板推杆、踏板感觉模拟器和电控单元ECU，其中，所述的制动主缸包括主缸推杆、主缸活塞和主缸回位弹簧，主缸活塞与缸体之间形成主缸液压腔，主缸回位弹簧设在主缸液压腔内；主缸驱动装置与主缸推杆相连，能够推动主缸活塞在主缸液压腔内建压；主缸液压腔通过管路与制动轮缸相连，制动轮缸通过管路与储液罐相连；次级主缸内依次装配有第一活塞和第二活塞，第一活塞、第二活塞和缸体底部之间依次形成第一液压腔和第二液压腔，第一液压腔和第二液压腔内设有回位弹簧，制动踏板与踏板推杆相连，踏板推杆穿过次级主缸前端与第一活塞相连，次级主缸的第一液压腔通过管路与踏板感觉模拟器相连，次级主缸的第二液压腔分别通过设有常闭电磁阀的管路与储液罐相连，通过设有常开电磁阀的管路与制动轮缸的进液口相连；电控单元ECU分别与常闭电磁阀和常开电磁阀相连，由电控单元ECU控制开关。主缸液压腔与制动轮缸之间的管路上设有增压阀，制动轮缸与储液罐之间的管路上设有减压阀；所述的增压阀为常开型电磁阀，减压阀为常闭型电磁阀；增压阀与减压阀分别与电控单元ECU相连，由电控单元ECU控制开关。本专利技术还包括液压力传感器和踏板行程传感器，所述的液压力传感器与主缸液压腔出液口和每个制动轮缸的增压阀相连，测量主缸液压腔出液口的液压力以及各制动轮缸的液压力；所述的踏板行程传感器设在踏板推杆上，检测踏板推杆的位移数据；液压力传感器和踏板行程传感器分别与电控单元ECU相连，并将数据实时传输给电控单元ECU。踏板感觉模拟器内由模拟器活塞分隔成液压腔和弹簧腔，次级主缸的第一液压腔通过管路与踏板感觉模拟器的液压腔相连；弹簧腔内设有模拟器回位弹簧和模拟器橡胶弹簧，模拟器回位弹簧连接于模拟器活塞和模拟器缸体底部之间，模拟器橡胶弹簧位于模拟器回位弹簧内侧，并且一端固定在模拟器活塞上。次级主缸的第一液压腔与踏板感觉模拟器之间的管路上设有单向阀，当次级主缸的第一活塞复位时，踏板感觉模拟器液压腔内的制动液流经单向阀回到次级主缸的第一液压腔；与单向阀并联设有换向阀，所述的换向阀为二位五通电磁阀，进液口通过管路与次级主缸第一液压腔相连，断电时换向阀处于左位，因此左位出液口为常开状态，连接踏板感觉模拟器的液压腔，通电时换向阀处于右位，因此右位出液口为常闭状态，连接储液罐；换向阀通过线路与电控单元ECU相连，由电控单元ECU控制换向。储液罐通过管路分别与制动主缸的主缸液压腔、次级主缸的第一液压腔和第二液压腔的进液口相连，向主缸液压腔、第一液压腔和第二液压腔内补充制动液。主缸驱动装置包括旋转电机、小齿轮、大齿轮、曲柄、连杆、滑块，其中，旋转电机的输出轴与小齿轮同轴设置，大齿轮与小齿轮啮合，组成一级减速增扭机构，曲柄一端固定在大齿轮中心，沿大齿轮径向设置，另一端与连杆铰接，连杆另一端与滑块铰接，滑块与制动主缸的主缸推杆相连，滑块设置在滑道内，在滑道内平动；所述的旋转电机与电控单元ECU相连，由电控单元ECU发送控制信号控制其旋转。制动轮缸的减压阀与储液罐之间的管路上还设有线性调压阀，所述的线性调压阀为占空比可调的常开型电磁阀，并通过线路与电控单元ECU相连，通过电控单元ECU控制调节开度。上述电控单元ECU与各电磁阀和传感器的连接方式均为线路连接。本专利技术的工作原理：1、常规制动：当驾驶员踩下制动踏板时，电控单元ECU控制常闭电磁阀通电开启，常开电磁阀通电关闭，换向阀处于左位，踏板推杆推动次级主缸的第一活塞开始运动，进而通过回位弹簧推动第二活塞运动，由于常闭电磁阀开启，常开电磁阀关闭，次级主缸的第二液压腔流出的制动液经常闭电磁阀流回储液罐，次级主缸第一液压腔的制动液经换向阀流入踏板感觉模拟器，此时次级主缸的两个液压腔不建立压力。另一方面，踏板行程传感器获得踏板位移信息并传递给电控单元ECU，电控单元ECU接收信号后，计算出总的制动力需求，然后根据主缸驱动装置的工作特性，得到所需的液压制动力大小，电控单元ECU给旋转电机发送控制信号驱动其旋转，旋转电机通过一级减速增扭机构、曲柄连杆结构、滑块和主缸推杆推动主缸活塞运动，主缸活塞在主缸液压腔内建压，主缸液压腔的制动液通过液压管路向各个制动轮缸传递制动力。常规制动可以分为增压、保压和减压三个过程。a)增压过程当驾驶员踩下制动踏板时，常闭电磁阀开启，常开电磁阀关闭，换向阀处于左位；制动轮缸分别连接的四个增压阀均断电开启，四个减压阀均断电关闭，制动液从制动主缸的主缸液压腔进入制动轮缸建压。b)保压过程当电控单元ECU决策出制动系统要保压时，四个增压阀均通电关闭，四个减压阀均断电关闭，此时制动轮缸内的制动液与制动管路都处于隔绝状态，制动轮缸内的制动压力也就保持不变。c)减压过程当驾驶员松开制动踏板或是控制策略决策出制动轮缸需要降低压力时，电控单元ECU控制四个增压阀均通电关闭，四个减压阀均通电开启，此时制动轮缸内的制动液经减压阀管路流回储液罐，制动轮缸压力降低完成减压过程。踏板感觉模拟器模拟踏板力的过程：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟踏板感觉可控的线控制动系统，其特征在于：包括制动主缸、主缸驱动装置、制动轮缸、储液罐、次级主缸、踏板推杆、踏板感觉模拟器和电控单元ECU，其中，制动主缸包括主缸推杆、主缸活塞和主缸回位弹簧，主缸活塞与缸体之间形成主缸液压腔，主缸回位弹簧设在主缸液压腔内；主缸驱动装置与主缸推杆相连，能够推动主缸活塞在主缸液压腔内建压；主缸液压腔通过管路与制动轮缸相连，制动轮缸通过管路与储液罐相连；次级主缸内依次装配有第一活塞和第二活塞，第一活塞、第二活塞和缸体底部之间依次形成第一液压腔和第二液压腔，第一液压腔和第二液压腔内设有回位弹簧，踏板推杆穿过次级主缸前端与第一活塞相连，次级主缸的第一液压腔通过管路与踏板感觉模拟器相连，次级主缸的第二液压腔分别通过设有常闭电磁阀的管路与储液罐相连，通过设有常开电磁阀的管路与制动轮缸相连；电控单元ECU分别与常闭电磁阀、常开电磁阀相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种模拟踏板感觉可控的线控制动系统，其特征在于：包括制动主缸、主缸驱动装置、制动轮缸、储液罐、次级主缸、踏板推杆、踏板感觉模拟器和电控单元ECU，其中，制动主缸包括主缸推杆、主缸活塞和主缸回位弹簧，主缸活塞与缸体之间形成主缸液压腔，主缸回位弹簧设在主缸液压腔内；主缸驱动装置与主缸推杆相连，能够推动主缸活塞在主缸液压腔内建压；主缸液压腔通过管路与制动轮缸相连，制动轮缸通过管路与储液罐相连；次级主缸内依次装配有第一活塞和第二活塞，第一活塞、第二活塞和缸体底部之间依次形成第一液压腔和第二液压腔，第一液压腔和第二液压腔内设有回位弹簧，踏板推杆穿过次级主缸前端与第一活塞相连，次级主缸的第一液压腔通过管路与踏板感觉模拟器相连，次级主缸的第二液压腔分别通过设有常闭电磁阀的管路与储液罐相连，通过设有常开电磁阀的管路与制动轮缸相连；电控单元ECU分别与常闭电磁阀、常开电磁阀相连。


2.根据权利要求1所述的一种模拟踏板感觉可控的线控制动系统，其特征在于：主缸液压腔与制动轮缸之间的管路上设有增压阀，制动轮缸与储液罐之间的管路上设有减压阀；所述的增压阀为常开型电磁阀，减压阀为常闭型电磁阀；增压阀与减压阀分别与电控单元ECU相连。


3.根据权利要求2所述的一种模拟踏板感觉可控的线控制动系统，其特征在于：还包括液压力传感器和踏板行程传感器，所述的液压力传感器与主缸液压腔和制动轮缸的每个增压阀相连，测量主缸液压腔出液口的液压力以及各制动轮缸的液压力；所述的踏板行程传感器设在踏板推杆上，检测踏板推杆的位移数据；液压力传感器和踏板行程传感器分别与电控单元ECU相连，并将数据实时传输给电控单元ECU。


4.根据权利要求1所述的一种模拟踏板感觉可控的线控制动系统，其特征在于：踏板感觉模拟器内由模拟器活塞分隔成液压腔和弹簧腔，次级主缸的第一液压腔通过管路与踏板感觉...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱冰，靳万里，赵健，冯浩，卜纯研，杨港，张伊晗，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22