一種制動助力系統、制動系統制動能量回收的方法及汽車與流程
2023-12-01 21:19:01 2
本發明涉及汽車制動技術領域，尤其涉及一種制動助力系統、制動系統的制動能量回收方法及汽車。
背景技術：
隨著國家大力提倡綠色環保、節能減排，新能源汽車已經成為未來汽車行業必然的發展趨勢。
然而，無論對於混合動力汽車還是純電動車來說，制動能量回收都是一個非常重要的功能。它可以通過新能源汽車的驅動電機來產生制動力矩，該電機在產生制動力矩的同時可以產生電能並為汽車的蓄電池充電，從而增加汽車的續駛裡程。
但是，目前市場上絕大多數的新能源汽車都沒有最大程度地實現制動能量回收，都不是真正意義上的制動能量回收。其原理是，只有在駕駛員的制動意圖小於0.1g時，大電機輸出小於0.05g制動減速度的制動力矩，同時駕駛員腳踩踏板仍然產生0.1g的制動力矩，也就是電機制動力矩與傳統摩擦力矩疊加產生的制動力矩。
這種方式有三個非常大的缺點：
1.摩擦制動產生的熱能並沒有真正得到回收，而是通過疊加電機產生的制動力矩來實現能量回收；
2.破壞了駕駛員真正的制動意圖，原本駕駛員需要0.1g的減速度，結果摩擦制動和電機制動疊加產生了0.15g的減速，使駕駛員的踏板感覺非常差。
3.採用這種方式產生的制動能量回收效率非常低，小於1％。
技術實現要素：
本發明的目的在於提出一種制動助力系統，能夠解決現有技術中存在制動能量回收效率低的問題。
本發明的另一個目的在於提出一種制動系統的制動能量回收方法，其控制以上制動助力系統的運行。
本發明的在一個目的在於提出一種汽車，其採用如以上所述的制動助力系統。
為達此目的，本發明採用以下技術方案：
一種制動助力系統，其包括：制動踏板、電控單元，以及與制動踏板相連的制動助力機構；
所述制動助力機構中的踏板傳動機構包括閥杆和閥杆襯套，其中，閥杆襯套包括一端具有開口的中空孔，所述閥杆插接在中空孔內，且在制動助力系統處於正常狀態時，閥杆的頭部與中空孔的底部存在間隙；
制動踏板與調整叉的尾部連接，且所述制動踏板處設置有位移檢測裝置，當制動助力系統處於制動狀態時，當閥杆在制動踏板及調整叉的帶動下運動且閥杆的頭部還未與中空孔的底部接觸時，位移檢測裝置產生檢測信號，此時，電控單元將檢測信號發送給整車控制器，整車控制器控制整車驅動電機提供制動力矩並進行能量回收；
如果整車驅動電機提供的制動力不滿足制動需求時，閥杆的頭部與中空孔的底部距離逐漸縮短，電控單元根據檢測信號控制制動助力系統提供額外的助力；
當閥杆的頭部與中空孔的底部接觸時，閥杆和齒條、及整車驅動電機共同進行制動。
作為上述制動助力系統的一種優選方案，所述踏板傳動機構還包括調整叉、鎖緊螺母、球頭座、錐形彈簧和彈簧座；
其中，閥杆尾部的球頭設置於球頭座的球頭外殼內，調整叉旋入球頭座的螺紋中，並通過鎖緊螺母緊固，閥杆通過球頭座、調整叉與制動踏板連接；
錐形彈簧一端裝入踏板傳動機構所在的殼體的凹槽內，另一端套入球頭座上並由彈簧座預緊。
作為上述制動助力系統的一種優選方案，還包括助力單元和助力傳動機構，助力單元通過助力傳動機構驅動閥杆襯套的運動，最終推動主缸實現剎車。
作為上述制動助力系統的一種優選方案，所述助力單元包括助力單元殼體、電機、蝸輪、蝸杆、連軸器、軸承和齒輪；
電機通過連軸器與蝸杆連接，蝸輪壓在齒輪上，齒輪蝸輪總成壓入殼體軸承中，殼體軸承由彈性擋圈鎖緊。
作為上述制動助力系統的一種優選方案，所述連軸器的一個連軸器爪盤壓入電機軸，另一個聯軸器爪盤壓入蝸杆，並通過鎖緊螺釘旋入蝸杆壓住聯軸器爪盤及軸承。
作為上述制動助力系統的一種優選方案，所述蝸杆兩端壓有軸承，在遠離電機一端蝸杆軸上裝有o型圈，通過鎖緊螺母壓緊軸承。
作為上述制動助力系統的一種優選方案，所述助力傳動機構包括齒條、齒條襯套、反饋盤、推桿、彈簧座、預緊彈簧和壓塊；
其中，推桿包括推桿由推桿座、推桿、墊片和推桿頭，推桿座和推桿通過球頭連接，推桿頭壓入推桿，推桿頭和推桿之間夾有調整墊片；
齒條襯套徑向設置有凸臺，齒條穿設在齒條襯套中並卡入齒條的徑向凹槽中，閥杆襯套穿設在齒條的中空孔內，閥杆襯套的一側穿設有閥杆，另一側具有凹槽，凹槽內設置有反饋盤，預緊彈簧連同彈簧座及推桿一同壓接到反饋盤上；
預緊彈簧一端套在制動主缸上，另一端套在彈簧座上；
壓塊壓住齒條的齒背，壓塊槽中裝由彈簧，並有調節螺母調整預緊彈簧預緊力。
一種制動系統的制動能量回收方法，其採用如以上所述的制動助力系統，具體的包括以下過程：
當駕駛員踩下制動踏板時，位移檢測裝置採集制動踏板位移信號，並傳遞給電控單元，再由電控單元把此信號傳遞給整車控制器，上述信號傳遞反之亦可；
整車控制器根據制動踏板的位移信號計算判斷駕駛員所需達到的制動減速度；
若制動減速度不超過m時，整車控制器控制整車驅動電機制動並進行能量回收；
若制動減速度大於m時，整車控制器繼續控制整車驅動電機制動，同時請求制動助力系統提供超過m部分的制動力。
一種汽車，其包括如以上所述的制動助力系統。
本發明的有益效果為：在本發明中由於電控單元根據制動踏板的位移信號控制驅動電機、制動助力系統進行制動，在整車控制器的控制下，控制整車驅動電機提供制動力矩並進行能量回收，此能量回收過程中根據具體要達到的制動力使用或者不使用制動助力系統提供制動力，具有較高的制動能量回收效率。
附圖說明
圖1是本發明具體實施方式提供的制動助力系統助力單元、助力傳動機構和踏板傳動機構三者配合的結構示意圖；
圖2是本發明具體實施方式提供的制動助力系統助力單元的結構示意圖；
圖3是本發明具體實施方式提供的助力單元和助力傳遞結構配合的結構示意圖。
其中：
1：閥杆；2：閥杆襯套；3：調整叉；4：鎖緊螺母；5：錐形彈簧；6：彈簧座；7：制動主缸；8：電機；9：渦輪；10：蝸杆；11：連軸器；12：齒輪；13：齒條；14：齒條襯套；15：；反饋盤；16：推桿；17：預緊彈簧；18：壓塊；19：球頭座20：鎖緊螺母；21：彈簧座；22：推桿座；23：推桿；24：墊片；25：推桿頭。
具體實施方式
下面結合附圖並通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。
如圖1-3所示，本實施方式提供了一種制動助力系統，其包括制動踏板、電控單元(制動助力系統的電控單元，下文中提到的電控單元亦為制動助力系統的電控單元)，以及與制動踏板相連的制動助力機構。
制動助力機構中的踏板傳動機構包括閥杆1和閥杆襯套2，其中，閥杆襯套2包括一端具有開口的中空孔，閥杆1插接在中空孔內，且在制動助力系統處於正常狀態時(即駕駛員未踩踏制動踏板時)，閥杆1的頭部與中空孔的底部存在間隙。
制動踏板與調整叉3的尾部連接，且制動踏板處設置有位移檢測裝置，當制動系統處於制動狀態時(即駕駛員踩下制動踏板時)，閥杆1在制動踏板及調整叉的帶動下運動且閥杆1的頭部還未與中空孔的底部接觸時，位移檢測裝置產生檢測信號，此時，電控單元將檢測信號發送給整車控制器，整車控制器控制整車驅動電機提供制動力矩並進行能量回收。
如果整車驅動電機提供的制動力不滿足制動需求時，閥杆1的頭部與中空孔的底部距離逐漸縮短，電控單元根據檢測信號控制制動助力系統提供額外的助力，當閥杆1的頭部與中空孔的底部接觸時，閥杆1和齒條13、及整車驅動電機共同進行制動。
在本實施方式中，由於閥杆1的頭部與中空孔的底部存在間隙，在整車控制器的控制下，控制整車驅動電機提供制動力矩並進行能量回收，此能量回收過程中根據具體要達到的制動力使用或者不使用制動助力系統提供制動力，具有較高的制動能量回收效率。
踏板傳動機構還包括調整叉3、鎖緊螺母4、球頭座19、錐形彈簧5和彈簧座6，其中，閥杆1尾部的球頭設置於球頭座的球頭外殼內，調整叉3旋入球頭座的螺紋中，並通過鎖緊螺母4緊固，閥杆1通過球頭座、調整叉3與制動踏板連接，錐形彈簧5一端裝入踏板傳動機構所在的殼體的凹槽內，另一端套入球頭座上並由彈簧座6預緊。
制動助力系統還包括助力單元和助力傳動機構，助力單元通過助力傳動機構驅動閥杆襯套的運動，最終推動制動主缸7實現剎車。
助力單元包括助力單元殼體、電機8、蝸輪9、蝸杆10、連軸器11、軸承和齒輪12，其中，電機8通過彈性連軸器11與蝸杆10連接，蝸輪10壓在齒輪12上，齒輪蝸輪總成壓入殼體軸承中，殼體軸承由彈性擋圈鎖緊。
上述彈性連軸器11的一個連軸器爪盤壓入電機軸，另一個聯軸器爪盤壓入蝸杆10，並通過鎖緊螺釘旋入蝸杆壓住聯軸器爪盤及軸承。
蝸杆10兩端壓有軸承，在遠離電機8一端蝸杆軸上裝有o型圈，通過鎖緊螺母20壓緊軸承。
助力傳動機構包括齒條13、齒條襯套14、反饋盤15、推桿16、彈簧座、預緊彈簧17和壓塊18。其中，推桿16包括推桿由推桿座22、推桿23、墊片24和推桿頭25，推桿座22和推桿23通過球頭連接，推桿頭25壓入推桿23，推桿頭25和推桿23之間夾有調整墊片24。齒條襯套14徑向設置有凸臺，齒條13穿設在齒條襯套14中並卡入齒條13的徑向凹槽中，閥杆襯套2穿設在齒條13的中空孔內，,閥杆襯套2的一側穿設有閥杆1，另一側具有凹槽，凹槽內設置有反饋盤15，預緊彈簧17連同彈簧座21及推桿16一同壓接到反饋盤15上。預緊彈簧17一端套在制動主缸7上，另一端套在彈簧座21上。壓塊18壓住齒條13的齒背，壓塊18槽中裝由彈簧，並有調節螺母27調整彈簧預緊力。
為了對上述制動助力系統，進行進一步的說明，本實施方式還提供了上述制動助力系統具體的工作過程，當駕駛員踩下制動踏板後，由於閥杆1與閥杆襯套2之間存在間隙，即兩者之間存在空行程，閥杆1不會推動閥杆襯套2，此時，電控單元控制驅動電機提供制動力矩並進行能量回收，如果整車驅動電機提供的制動力不滿足制動需求時，閥杆1的頭部與中空孔的底部距離逐漸縮短，電控單元根據檢測信號控制制動助力系統提供額外的助力。機械制動的制動過程為：電機8通過聯軸器11帶動蝸杆10，蝸杆10驅動蝸輪9及齒輪12一起轉動。工作時助力單元齒輪12帶動齒條13運動，齒條13通過推動閥杆襯套2依次推動反饋盤15、推桿16、最後由推桿16推動制動主缸7實現剎車。
在本實施方式中，還提供了一種制動系統的制動能量回收方法，其特徵在於，採用如以上制動系統，具體的包括以下過程：
當駕駛員踩下制動踏板時，位移檢測裝置採集制動踏板位移信號，並傳遞給電控單元，再由電控單元把此信號傳遞給整車控制器，上述信號傳遞反之亦可，也就是說信號傳遞是雙向的；
整車控制器根據制動踏板的位移信號計算判斷駕駛員所需達到的制動減速度；
若制動減速度不超過m時，整車控制器控制整車驅動電機制動並進行能量回收；
若制動減速度大於m時，整車控制器繼續控制整車驅動電機制動，同時請求制動助力系統提供超過m部分的制動力。。
m的取值為0.3g。
若制動減速度不超過m時，電控單元發信號給電機8，通過聯軸器11帶動蝸杆10，蝸杆10驅動蝸輪9及齒輪12一起轉動。工作時助力單元齒輪12帶動齒條13運動，齒條13通過推動閥杆襯套2依次推動反饋盤15、推桿16、最後由推桿16推動制動主缸7的第一活塞，主缸第一活塞推動制動液產生液壓輸出，從而實現制動。
需要說明的是：當制動意圖不超過m時，由於有空行程的存在，制動踏板踩下時踏板力並不會傳力給制動主缸7，這樣液壓系統就不會產生制動力，制動力完全由驅動電機提供，由於能力沒有浪費在摩擦片上，這種結構能很大程度的提升能量回收的效率。
在本實施方式中還提供了一種汽車，其包括如以上所述的制動系統。
以上結合具體實施例描述了本發明的技術原理。這些描述只是為了解釋本發明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發明保護範圍的限制。基於此處的解釋，本領域的技術人員不需要付出創造性的勞動即可聯想到本發明的其它具體實施方式，這些方式都將落入本發明的保護範圍之內。