一種雙電機驅動的電子液壓制動系統的製作方法
2023-06-10 02:44:56 3
一種雙電機驅動的電子液壓制動系統的製作方法
【專利摘要】一種用於車輛的雙電機驅動電子液壓制動系統，包括：制動踏板；踏板位移傳感器；制動主缸；第一電控直線運動模塊，與第二電控直線運動模塊協同來調節主缸的液壓制動力大小，該模塊的電機能夠主動控制踏板力來模擬制動踏板感覺；第二電控直線運動模塊，根據踏板位移傳感器的信號調節主缸的液壓制動力大小；ABS/ESP模塊，制動主缸通過第一、第二液壓管路連接到所述防抱死系制動系統/電子穩定性控制系統模塊，調節各輪缸的液壓制動力。該系統響應快、控制精確、正確反映駕駛員的制動意圖、實現了液壓力主動控制，保證了制動踏板感覺，並能最大化的回收制動能量，制動踏板與主缸之間的機械連接保證了系統的可靠性和安全性。
【專利說明】—種雙電機驅動的電子液壓制動系統
【技術領域】
[0001]本發明屬於汽車【技術領域】，涉及汽車制動技術，尤其是一種雙電機驅動的電子液壓制動系統。
【背景技術】
[0002]由於石油的枯竭及環境的破壞等問題，節能、環保等優勢使電動車成為汽車工業未來發展的主要方向。為了提高能源利用率、節約資源、保護環境，各國的汽車工業都在大力研發電動汽車，由於電機、電池技術等的限制，電動汽車續駛裡程短、成本高這兩個問題阻礙了電動汽車的普及與商業化。
[0003]複合制動通常是由一套電機制動系統與一套液壓制動系統組成的。由於電動汽車上裝有大功率驅動電機，所以在汽車減速制動時，可利用電機拖滯進行制動。同時由於制動時電機的拖滯，將電源反接，產生反向電動勢，使電動機轉變為發電機，進行發電，將汽車的動能轉換成為電能儲存進蓄電池中，即再生制動或者是制動能量回收。這些儲存的電能可以大量地增加汽車的續駛裡程，改變電動汽車續駛裡程短，電池尺寸大的缺點。在電池技術還不夠完善的今天，能夠極大的彌補電池技術欠缺所帶來的問題。
[0004]複合制動系統主要分為油門踏板式和制動踏板式，制動踏板式又分為全解耦複合制動系統和未解稱複合制動系統。
[0005]油門踏板複合制動系統是通過油門踏板作為驅動電機制動介入信號源，該系統對原有制動系統改動較小，控制方便，但是其不符合駕駛員的傳統制動踏板感覺，並且可回收的能量也少。
[0006]未解耦型複合制動系統一般是在原有的制動助力零件上加載一定的空行程，在此段空行程裡由驅動電機提供再生制動力，克服這段空行程後液壓制動介入，與再生制動一起提供總的制動力，這種複合制動系統保留了踏板和液壓系統的機械連接，可靠性和安全性高，但是其可回收的制動能量少，與傳統的制動踏板感覺有偏差。
[0007]全解稱複合制動系統屬於電子液壓制動系統，Bosch公司的HAS he V系統和TRW公司的SCB系統都屬於全解耦式，其制動踏板與液壓系統完全沒有機械連接，一般是通過安裝高壓蓄能器配合電機與泵對液壓系統的制動輸入力進行主動控制，其回收的制動能量多，制動響應快，能夠準確識別駕駛員的制動意圖和模擬踏板感覺，但高壓蓄能器技術還不成熟，可靠性和安全性還存在隱患，另外其增加了多個電磁閥也提高了控制的難度和失效的風險。
[0008]在電子液壓制動系統中用電機和機械結構代替高壓蓄能器、泵、液壓管路和電磁閥，也能實現液壓力的主動控制和調節，通過控制線路傳遞信號，用電機驅動機械結構來推動主缸，制動踏板與主缸間沒有液壓管路，不存在液壓管路洩露、高壓蓄能器安全隱患、電磁閥失效等問題，其結構簡單，無需對主缸進行改動，降低了成本，且機械連接的可靠性和安全性相比於全解耦式更高，通過E⑶直接控制，易於實現ABS、TCS、ESP、ACC等功能。這種形式的複合制動系統前景光明，是未來制動系統重要的發展方向。
【發明內容】
[0009]本發明的目的在於提供一種雙電機驅動的電子液壓制動系統，目的是回收更多的制動能量、提高系統響應時間、準確識別駕駛員的制動意圖，實現液壓力和踏板力的主動控制，制動踏板和主缸間採用機械連接，保證了安全性和可靠性。
[0010]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:一種雙電機驅動的電子液壓制動系統，包括:制動踏板；用於獲取駕駛員踩下制動踏板位移的踏板位移傳感器；制動主缸，其經過ABS/ESP模塊與車輛輪邊制動器液壓耦合；第一電控直線運動模塊，其通過運動調節機構與連杆鉸接，從而與制動主缸相連，與第二電控直線運動模塊協同來調節主缸的液壓制動力大小，該模塊的電機能夠主動控制踏板力，以此模擬制動踏板感覺；第二電控直線運動模塊，其通過連杆與制動主缸相連，並且根據踏板位移傳感器的信號來調節主缸的液壓制動力大小；ABS/ESP模塊，所述制動主缸通過第一、第二液壓管路連接到所述防抱死制動系統/電子穩定性控制系統模塊，調節各輪缸的液壓制動力；電控單元ECU，接收踏板位移傳感器和液壓力傳感器測得的信號，計算出此次制動中液壓制動力的大小以及第一、第二電控直線運動模塊各自調節力的大小。
[0011]優選地，所述第一電控直線運動模塊包括第一電機和第一直線運動機構，所述第一電機接受電控單元ECU發出的調節力矩信號控制第一直線運動機構。
[0012]優選地，所述第二電控直線運動模塊包括第二電機和第二直線運動機構，所述第二電機接受電控單元ECU發出的調節力矩信號控制第二直線運動機構。
[0013]所述第一、第二電控直線運動模塊可共用一個電控單元E⑶。
[0014]優選地，踏板位移傳感器、液壓力傳感器以及第一、第二電控直線運動模塊中的電機分別通過控制線路與電控單元ECU相連接以傳遞信號。
[0015]優選地，所述第一電控直線運動模塊包括第一旋轉電機和將旋轉運動轉換成直線運動的第一傳動機構，第一傳動機構包括第一蝸輪蝸杆機構、第一齒輪齒條機構、第一絲槓-螺母機構或滾珠絲槓機構。
[0016]優選地，所述第二電控直線運動模塊包括第二旋轉電機和將旋轉運動轉換成直線運動的第二傳動機構，第二傳動機構包括第二蝸輪蝸杆機構、第二齒輪齒條機構、第二滾珠絲槓、鎖止機構。
[0017]與現有複合制動技術相比，本發明雙電機驅動的電子液壓制動系統具有如下優
佔-
^ \\\.[0018]1.採用雙電機協動控制直線運動機構，響應速度非常快，對液壓制動力實時控制，主動調節，可以正確反映駕駛員的制動意圖。
[0019]2.根據電動車驅動電動機變化的再生制動力來調節液壓制動力的大小，以提供總的制動力，從而最大化地回收制動能量。
[0020]3.通過第一電控直線運動模塊的電機控制制動踏板力，保證了駕駛員的制動踏板感覺。
[0021]4.制動踏板和制動主缸之間保持機械連接，降低了系統失效的風險，同時駕駛員的踏板力也是液壓制動力的一部分。在第一電控直線運動模塊或第二電控直線運動模塊失效時，制動踏板依然可以通過機械連接和未失效的電控直線運動模塊一起提供所需的液壓制動力；當兩個電控直線運動模塊同時失效時，駕駛員猛踩制動踏板，系統也能提供一定的制動力，保證了車輛制動系統的可靠性和安全性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明的一個示例性實施例的雙電機驅動電子液壓制動系統的示意圖。
[0023]附圖中的標號表示:
[0024]I一電機；2—電機的定子；3—電機的轉子；4一第一電控直線運動模塊；5—滾珠絲槓的螺杆；6—滾珠絲槓的螺母；7—連杆；8—電機的轉子；9一電機；10—第二電控直線運動模塊；11 一電機的定子；12—滾珠絲槓的螺杆；13—滾珠絲槓的螺母；14一踏板位移傳感器；15—制動踏板；16—鎖止機構；17、18、19、20—控制線路；21—液壓力傳感器；22—主缸第一活塞；23—儲液罐；24—主缸第二活塞；25—制動主缸；26—主缸第一工作腔；27—主缸第二工作腔；28、29—液壓管路；30 — ABS/ESP模塊；31—電控單元；32、33—直線運動機構(圖中所示均為滾珠絲槓)
【具體實施方式】
[0025]如圖1所示，該雙電機驅動電子液壓制動系統主要包括制動踏板15、第一電控直線運動模塊4、第二電控直線運動模塊10、制動主缸25、踏板位移傳感器14、液壓力傳感器21。
[0026]第一電控直線運動模塊4和第二電控直線運動模塊10共用電控單元31。
[0027]在該實施例中,第一電控直線運動模塊4包括第一電機1、第一直線運動機構32。第一電機I通過控制線路19與電控單元31相連，根據電控單元31傳遞的電機力矩信號控制第一直線運動機構32。
[0028]第二電控直線運動模塊10包括第二電機9、第二直線運動機構33，圖1中表示的是第一、第二電控直線運動模塊的一種優選,第一電機I和第二電機9是旋轉電機、第一、第二直線運動機構32、33採用滾珠絲槓機構，鎖止機構16的功能為在第二電控直線運動模塊失效時鎖止直線運動機構33，使其不能運動。制動主缸25包括第一活塞22、第一工作腔26、第二活塞24、第二工作腔27，第一工作腔26和第二工作腔27被第二活塞24分隔開，並且都有連接儲液罐的補償孔。第一工作腔26和第二工作腔27分別通過液壓管路28和液壓管路29與ABS/ESP模塊30相連。ABS/ESP模塊再通過液壓管路連接到四個輪邊制動器上。在直線運動機構32與連杆7之間設置有運動調節機構(圖中未畫出)，其作用為保證直線運動機構帶動踏板推桿做直線運動，連杆7與第一活塞22相連，推動第一活塞22，繼而推動第二活塞24產生期望的液壓制動力。
[0029]本發明的雙電機驅動電子液壓制動系統具體工作過程如下:駕駛員踩下制動踏板15，位移傳感器14獲得踏板位移，接受到駕駛員的制動意圖，將採集到的信號通過控制線路17傳遞到電控單元31中，電控單元31得到此次制動中驅動電機制動力的大小,通過總的制動力需求減去驅動電機制動力，得到此次制動中所需的液壓制動力大小Fh,第二電控直線運動模塊10所需的調節力F2 (F2=Fh.L1A, L=LfL2),然後通過控制線路18驅動第二電機9，推動與連杆7相連的第一活塞22直線運動，在第一活塞22擋住第一補償孔時第一工作腔開始建壓，繼而通過彈簧推動第二活塞24直線運動，當第二活塞24擋住第二補償孔時第二工作腔開始建壓，制動液經過液壓管路28和液壓管路29流向ABS/ESP模塊30，繼而流向各輪缸產生制動力。液壓傳感器21測得液壓管路28的壓力值，將信號傳遞給電控單元31，電控單元31計算出實際提供的液壓制動力大小，得出對應的踏板位移，通過踏板力和踏板位移特性關係，得出對應的實際踏板力Fp，故第一電控直線運動模塊4所需的調節力F (F=F2 -L2ZL1-Fp),電控單元31通過控制線路19驅動第一電機I，此時第一電機I給駕駛員一個模擬踏板力FP。
[0030]根據本發明的一個優選的實施例，在第一直線運動機構32與連杆7之間設置有運動調節機構，保證第一直線運動機構32做直線運動。
[0031]根據本發明的一個優選的實施例，第一電控直線運動模塊4包括第一旋轉電機I和將旋轉運動轉換成直線運動的傳動機構，傳動機構包括滾珠絲槓機構，滾珠絲槓的螺母固連在旋轉電機I的轉子上，通過電機旋轉運動驅動螺母轉動，螺母通過滾珠傳力給螺杆，從而帶動螺杆做直線運動。
[0032]根據本發明的一個優選的實施例，上述傳動機構也可以是蝸輪蝸杆、齒輪齒條機構或絲槓-螺母機構。
[0033]根據本發明的一個優選的實施例，第二電控直線運動模塊10包括第二旋轉電機9和將旋轉運動轉換成直線運動的傳動機構，包括滾珠絲槓機構、自鎖機構16，螺母固連在第二旋轉電機9的轉子上，通過電機旋轉運動驅動螺母轉動，螺母通過滾珠傳力帶動螺杆做直線運動。
[0034]根據本發明一個優選的實施例，所述傳動機構也可以是蝸輪蝸杆機構、齒輪齒條機構。
[0035]優選地，本發明`包含故障診斷系統，當某個制動部件失效發生故障時，可以將故障信息傳遞給電控單元31。
[0036]優選地，本發明也包含故障報警系統，當故障診斷系統診斷出雙電機驅動電機液壓制動系統出現故障時，報警裝置啟動，第一時間給駕駛員提供報警。
[0037]按照國家法規要求制動系統必須考慮到失效情況的發生以及某些制動部件發生故障時，也必須能夠讓駕駛員踩踏板的力傳輸到制動系統中，進行一定強度的制動。本發明雙電機驅動的電子液壓制動系統也包含了失效保護方案。
[0038]制動開始或制動進行中若第一電機I無法提供力矩或第一直線運動機構32損壞以致無法傳遞運動，故障診斷系統診斷出故障信息，傳遞給電控單元31，電控單元31第二電控直線運動模塊10中的第二電機9力矩調節(所需液壓力Fh由踏板位移確定，第二電控直線運動模塊調節力F2=Fh.Ι^/1)，驅動第二直線運動機構33，F2與駕駛員提供的踏板力一起通過連杆7驅動第一活塞22做期望的直線運動。
[0039]制動開始或制動進行中若第二電機9無法提供力矩或者第二直線運動機構33損壞以致無法傳遞運動，故障診斷系統診斷出故障信息，傳遞給電控單元31，電控單元31對第一電控直線運動模塊4中第一電機I進行力矩調節(所需液壓力Fh由踏板位移確定，第一電控直線運動模塊調節力F=Fh.L2/L-Fp)，此時鎖止機構起作用，第二電控直線運動模塊的直線運動機構被固定，處於鎖止狀態，第一電機I驅動第一直線運動機構32運動，繼而通過連杆7帶動活塞做期望的直線運動。
[0040]制動開始或制動進行中若第一、第二電控直線運動模塊同時失效，第二電控直線運動模塊處於鎖止狀態，此時駕駛員猛踩制動踏板，通過連杆直接推動主缸，此時雖然沒有了助力，不能提供足夠的制動力，所能提供的液壓制動力為Fh=Fp *L/L2,在緊急制動時,這一定程度的制動力仍然對駕駛員的安全有較大的幫助。
[0041]裝備真空助力器的傳統汽車的制動系統存在一些問題，真空助力器在超過助力範圍時無法提供助力導致在緊急制動時會有一段沒有助力的踏板行程，由於車內布置空間的限制，真空助力器的尺寸有限，難以實現更好的制動性能。本發明的雙電機驅動電子液壓制動系統應用在傳統汽車上時，可以充分發揮雙電機調速範圍廣、控制精度高、動態性好、響應時間快等優勢，彌補這個缺陷。
[0042]本發明的雙電機驅動電子液壓制動系統也可應用在新能源汽車上，以驅動電機制動能量回收最大化為目標，通過電控單元對雙電機輸出轉矩進行調節，讓再生制動和液壓制動一起形成總的制動力。
[0043]上述的對實施例的描述是為便於該【技術領域】的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，並把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限於這裡的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明範疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種雙電機驅動電子液壓制動系統，其特徵在於:其包括: 制動踏板； 用於獲取駕駛員踩下制動踏板位移的踏板位移傳感器； 制動主缸，其經過ABS/ESP模塊與車輛輪邊制動器液壓耦合； 第一電控直線運動模塊，其通過運動調整裝置與連杆鉸接，從而與制動主缸相連，與第二電控直線運動模塊協同來調節主缸的液壓制動力大小，該模塊的電機能夠主動控制踏板力來模擬制動踏板感覺； 第二電控直線運動模塊，其通過連杆與制動主缸相連，並且根據踏板位移傳感器的信號調節主缸的液壓制動力大小； 鎖止機構，與第二電控直線運動模塊相連，該模塊失效時進入鎖止狀態，使其不能運動； ABS/ESP模塊，所述制動主缸通過液壓管路連接到所述防抱死制動系統/電子穩定性控制系統|吳塊，調節各輪缸的液壓制動力； 電控單元ECU，接收踏板位移傳感器和液壓力傳感器測得的信號，計算出此次制動中液壓制動力的大小以及第一、第二電控直線運動模塊各自的調節力大小。
2.根據權利要求1所述的雙電機驅動電子液壓制動系統，其特徵在於: 所述第一、第二電控直線運動模塊包括電控單元ECU、電機和直線運動機構，所述電機接收電控單元ECU發出的調節力矩信號控制直線運動機構。
3.根據權利要求2所述的雙電機驅動電子液壓制動系統，其特徵在於: 所述踏板位移傳感器將集成安裝於制動踏板上，液壓力傳感器布置在主缸的制動管路上，踏板位移傳感器、液壓力傳感器，第一、第二電控直線運動模塊的電機與電控單兀ECU通過控制線路連接以傳遞信號。
4.根據權利要求3所述的雙電機驅動電子液壓制動系統，其特徵在於: 所述第一電控直線運動模塊包括旋轉電機和將旋轉運動轉換成直線運動的傳動機構，傳動機構包括蝸輪蝸杆機構、齒輪齒條機構、絲槓-螺母或滾珠絲槓；該模塊能夠主動控制駕駛員的制動踏板力，保證了踏板感覺。
5.根據權利要求4所述的雙電機驅動電子液壓制動系統，其特徵在於: 所述第二電控直線運動模塊包括旋轉電機和將旋轉運動轉換成直線運動的傳動機構，傳動機構包括帶有蝸輪蝸杆機構、齒輪齒條機構或滾珠絲槓、鎖止機構。
6.根據權利要求5所述的雙電機驅動電子液壓制動系統，其特徵在於: 所述第一電控直線運動模塊，其通過運動調節機構與連杆鉸接，第二電控直線運動模塊與連杆鉸接，連杆與制動主缸的第一活塞相連接，通過第一電控直線運動模塊與第二電控直線運動模塊的協同工作對主缸的液壓制動力進行動態調節，驅動主缸活塞產生期望的直線運動。
7.根據權利要求6所述的雙電機驅動電子液壓制動系統，其特徵在於: 主缸的第一工作腔和第二工作腔分別通過液壓管路與ABS/ESP模塊相連；連杆與第一活塞相連，推動第一活塞，第一工作腔建壓後推動第二活塞產生期望的直線運動，制動液經過液壓管路流向ABS/ESP模塊，繼而可以調節各輪缸產生的制動力。
8.根據權利要求7所述的雙電機驅動電子液壓制動系統，其特徵在於:所述雙電機驅動電子液壓制動系統包含故障診斷系統，當某個制動部件失效發生故障時，可以將故障信息傳遞給電控單元； 所述雙電機驅動電子液壓制動系統提供故障報警系統，當故障診斷系統診斷出雙電機驅動電機液壓制動系統出現故障時，報警裝置啟動，第一時間給駕駛員提供報警。
9.根據權利要求8所述的雙電機驅動電子液壓制動系統，其特徵在於: 當第一或第二電控直線運動模塊失效時，電控單元可以通過失效模式下的控制算法對另一電控直線運動模塊的電機進行力矩調節，保證一定的液壓制動力；當第一、第二電控直線運動模塊同時失效時，系統進入人力機`械制動狀態，液壓力全部由駕駛員的踏板力提供。
【文檔編號】B60T13/02GK103754208SQ201410008403
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月8日 優先權日:2014年1月8日
【發明者】熊璐, 錢超, 徐松雲, 餘卓平 申請人:同濟大學