本發(fā)明涉及一種汽車制動結(jié)構(gòu)，尤其是涉及一種集成式電子液壓制動系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

為解決汽車保有量增長帶來的嚴(yán)峻問題，車輛電動化、智能化是目前汽車工業(yè)尋求突破的重要方向。在城市工況中，汽車的制動比較頻繁，因此而消耗的能量占汽車消耗總能量的很大一部分，電動汽車和傳統(tǒng)汽車一個重要的區(qū)別就是制動系統(tǒng)中引入再生制動，再生制動回收的能量可以增大汽車的續(xù)航里程，彌補目前電池技術(shù)的不足，達到節(jié)能環(huán)保的目的；此外，電動汽車的動力源由電機完全或部分取代，這就造成在傳統(tǒng)汽車制動系統(tǒng)中的真空助力器無法繼續(xù)使用，必須添加額外的真空泵裝置；為了降低交通事故的發(fā)生概率，減輕駕駛員工作負荷，智能車輛己經(jīng)成為世界車輛工程領(lǐng)域研究的熱點和汽車工業(yè)增長的新動力，很多發(fā)達國家都將其納入到各自重點發(fā)展的智能交通系統(tǒng)當(dāng)中，汽車智能化發(fā)展對線控制動系統(tǒng)提出了需求。

車輛電動化、智能化發(fā)展促使了傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)向著線控方向發(fā)展。作為線控制動系統(tǒng)的前期產(chǎn)品，電子液壓制動系統(tǒng)(ehb)相比于電子機械制動系統(tǒng)(emb)技術(shù)更加成熟，容錯率高(失效后存在后備執(zhí)行系統(tǒng))，抗干擾能力強，布置方便。相對應(yīng)傳統(tǒng)制動系統(tǒng)，ehb具有安全、舒適、響應(yīng)快、易于實現(xiàn)再生制動、制動力可精確控制等優(yōu)點，并且可通過控制算法實現(xiàn)abs、esp、tcs等主動安全控制功能。ehb的發(fā)展方向是不斷提高其綜合性能，輕量小型和低成本，且系統(tǒng)高度集成與模塊化。

目前，現(xiàn)有電子液壓制動系統(tǒng)存在集成度低，體積大等問題。制動器體積過大，無法布置在緊湊的汽車前艙；多數(shù)尚未集成踏板位移傳感器，需要在制動踏板上另行安裝轉(zhuǎn)角或位移傳感器；這些問題限制了電子液壓制動系統(tǒng)產(chǎn)品的推廣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種集成式電子液壓制動系統(tǒng)及方法，充分利用車內(nèi)空間，與傳統(tǒng)真空助力制動器接口通用，無需外加傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)助力制動、線控制動、再生制動、輔助制動等功能，具有高度集成、結(jié)構(gòu)簡單可靠、成本低廉、通用性強等優(yōu)點。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種集成式電子液壓制動系統(tǒng)，包括：

殼體；

主缸，用于提供液壓制動力，所述的主缸與殼體連接；

電機，所述的電機的輸出端通過主缸接頭與主缸的活塞連接；

踏板推桿，與制動踏板連接；

主缸推桿，一端與所述的踏板推桿連接、隨踏板推桿沿殼體軸向滑動，另一端與所述的主缸接頭相對設(shè)置并預(yù)留間隙，形成解耦結(jié)構(gòu)；

踏板感覺模擬裝置，設(shè)置在殼體外部，與踏板推桿連接；

位移傳感器，設(shè)置在殼體內(nèi)，檢測主缸推桿的位移并發(fā)送給電控單元，用于控制電機動作。

所述的踏板感覺模擬裝置包括包裹在踏板推桿外周、用于提供反作用力的彈性元件。

所述的踏板推桿上設(shè)有彈性元件基座，所述的彈性元件一端與殼體連接或接觸，另一端與彈性元件基座連接或接觸。

所述的彈性元件為線性彈簧、非線性彈簧、橡膠、聚氨酯中的一種或幾種的組合。

所述的位移傳感器包括固定在殼體內(nèi)的傳感器殼體、固定在傳感器殼體上的傳感器感應(yīng)電路和固定在主缸推桿上的傳感器滑塊，所述的傳感器感應(yīng)電路感應(yīng)傳感器滑塊的位移，將感應(yīng)信號發(fā)送給電控單元，用于控制電機動作。

所述的位移傳感器為電阻型、電感型或霍爾型直線位移傳感器。

所述的電機通過二級減速機構(gòu)與主缸接頭連接。

所述的二級減速機構(gòu)包括依次連接的蝸桿、蝸輪、齒輪和齒條，所述的蝸桿與電機輸出軸同軸連接，所述的齒條與主缸接頭的底部連接。

所述的解耦結(jié)構(gòu)為：所述的主缸推桿與主缸接頭之間設(shè)有緩沖塊，所述的緩沖塊與主缸接頭中的凹槽固定連接，與主缸推桿相對設(shè)置并預(yù)留間隙。

一種使用所述的集成式電子液壓制動系統(tǒng)進行制動的方法，包括被動制動和主動制動，所述的被動制動包括以下步驟：

s1，制動踏板將壓力傳遞給踏板推桿，踏板推桿帶動主缸推桿做直線運動，位移傳感器檢測到位移，并將信號發(fā)送給電控單元；

s2，電控單元對信號進行處理和計算，得到制動踏板的運動參數(shù)，從而判斷制動方式，若為助力制動，則電控單元控制電機產(chǎn)生相應(yīng)轉(zhuǎn)矩，并將轉(zhuǎn)矩依次傳遞到主缸接頭和主缸的活塞，使主缸建立液壓，產(chǎn)生相應(yīng)的制動力，若為再生制動，則電機不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，若為助力制動和再生制動混合，則電控單元控制電機在相應(yīng)時機產(chǎn)生相應(yīng)轉(zhuǎn)矩；

所述的主動制動過程包括：電控單元接受整車控制器發(fā)送的制動目標(biāo)指令，控制電機產(chǎn)生相應(yīng)轉(zhuǎn)矩，并將轉(zhuǎn)矩傳遞到主缸接頭，使主缸建立液壓，產(chǎn)生相應(yīng)的制動力。

所述的方法還包括應(yīng)急制動，所述的應(yīng)急制動包括：當(dāng)助力制動失效時，制動踏板將壓力傳遞給踏板推桿，踏板推桿帶動主缸推桿做直線運動，主缸推桿與主缸接頭中的緩沖塊接觸，推動主缸的活塞，使主缸建立液壓，產(chǎn)生制動力。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

(1)集成度高：踏板感覺模擬裝置設(shè)置在殼體外部，充分利用了踏板推桿與殼體之間的空間，使殼體內(nèi)壁與主缸推桿之間的間隙可供位移傳感器使用。

(2)信號傳輸可靠性高：現(xiàn)有的液壓制動系統(tǒng)的位移傳感器通常與踏板連接，檢測踏板的位移或角度，位移傳感器與電控單元之間的信號線裸露，本發(fā)明的位移傳感器設(shè)置在殼體內(nèi)，檢測主缸推桿的位移，信號線可設(shè)置在殼體內(nèi)部，提高信號傳輸安全性。

(3)踏板感覺模擬裝置包括包裹在踏板推桿外周、用于提供反作用力的彈性元件，可模擬傳統(tǒng)制動的踏板感覺，易于更換和維護。

(4)采用線性彈簧、非線性彈簧、橡膠、聚氨酯中的一種或幾種組合作為踏板感覺模擬裝置，踏板感覺特性(踏板力與行程的關(guān)系)可以靈活配置，獲得良好的踏板感覺，也可以獲得與傳統(tǒng)制動系統(tǒng)相近的制動踏板感覺。

(5)主缸推桿與主缸接頭之間設(shè)有緩沖塊，緩沖塊與主缸接頭中的凹槽固定連接，節(jié)約空間，可以使主缸推桿與主缸接頭接觸時的踏板感覺平順，提高駕駛體驗。

(6)通過位移傳感器得到制動踏板的位移信息，通過電控單元處理信號得到駕駛員意圖，從而產(chǎn)生相應(yīng)液壓制動力，形成助力制動；主缸推桿與主缸接頭之間預(yù)留間隙，形成解耦結(jié)構(gòu)，二者接觸之前可滿足再生制動功能需求；踏板推桿可帶動主缸推桿直接推動主缸活塞，在助力制動失效時進行應(yīng)急制動，保證了汽車駕駛安全。

附圖說明

圖1為本實施例電子液壓制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)剖視圖；

附圖標(biāo)記：

1為踏板接頭；2為踏板推桿；3為彈性元件基座；4為彈性元件；5為主缸推桿；6為推桿導(dǎo)軌；7為傳感器外殼；8為傳感器滑塊；9為傳感器感應(yīng)電路；10為齒條；11為電控單元；12為主缸接頭；13為緩沖塊；14為制動器殼體；15為主缸；16為電機；17為蝸桿；18為蝸輪；19為齒輪。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例

如圖1所示，一種集成式電子液壓制動系統(tǒng)，包括：電機16及蝸輪蝸桿齒輪齒條二級減速機構(gòu)，提供主缸15建壓動力；踏板感覺模擬裝置，由踏板感覺模擬彈性元件4及彈性元件基座3組成，用于模擬傳統(tǒng)制動的踏板感覺；踏板位移傳感器，由安裝在主缸推桿5上的傳感器滑塊8和布置于齒條10內(nèi)部的感應(yīng)裝置及傳感器外殼7組成，用于采集踏板位移信息；解耦結(jié)構(gòu)，通過在主缸推桿5和主缸接頭12之間留有的間隙實現(xiàn)解耦，滿足再生制動功能需求；失效備份結(jié)構(gòu)，由踏板推桿2、主缸推桿5、緩沖塊15、主缸接頭12組成，能夠在電子部分失效時提供部分制動壓力，主缸推桿5通過殼體內(nèi)的推桿導(dǎo)軌6限制運動方向；電控單元11(ecu)，布置于制動器殼體內(nèi)部，用于接受信息、處理并發(fā)出電機控制信號。

踏板感覺模擬裝置，可以使用直線彈簧，或截錐面彈簧，或雙彈簧，布置于制動踏板與制動器殼體之間、踏板推桿2外圍，用于模擬傳統(tǒng)制動的踏板感覺，其中，采用截錐面彈簧或雙彈簧的踏板感覺模擬器具有分段的特性曲線，能夠更好地模擬踏板感覺。

踏板位移傳感器，包括但不限定于電阻型、霍爾型的直線位移傳感器，布置于齒條10內(nèi)部，其滑塊部分與主缸推桿5相固連，感應(yīng)電路安裝于傳感器外殼7內(nèi)，用于采集踏板位移信息。

解耦結(jié)構(gòu)，由主缸推桿5和主缸接頭12之間留有的間隙實現(xiàn)，滿足再生制動功能需求，同時兩者之間添加了緩沖塊13，保證良好的踏板感覺。

本系統(tǒng)的工作模式可以分為四種，即常規(guī)助力制動、再生制動參與下的制動、主動制動以及助力失效模式。

常規(guī)助力制動時，駕駛員腳踩踏板，作用力通過踏板接頭1，踏板推桿2傳遞到主缸推桿5，使其作直線位移，同時帶動固定在主缸推桿5上的傳感器滑塊8與傳感器感應(yīng)電路9之間產(chǎn)生相對位移，傳感器位移信號發(fā)送至殼體內(nèi)的電控單元11中，得到踏板位移、速度、加速度等信息，經(jīng)過計算處理，電控單元11控制電機16產(chǎn)生相應(yīng)轉(zhuǎn)矩，電機轉(zhuǎn)矩經(jīng)過蝸桿14、蝸輪18以及與之相聯(lián)結(jié)的齒輪19，減速增扭，傳遞到齒條10，推動主缸接頭12外圈，主缸接頭12與主缸的活塞固連，使制動主缸建立相應(yīng)液壓力，產(chǎn)生合適的制動力，完成常規(guī)的助力制動過程。此過程中，主缸推桿5與主缸接頭12不發(fā)生接觸，制動過程中的踏板感覺由壓縮彈性元件4產(chǎn)生。

當(dāng)配合再生制動工作時，駕駛員腳踩踏板，作用力通過踏板接頭1、踏板推桿2傳遞到主缸推桿5，使其作直線位移，同時固定在主缸推桿5上的傳感器滑塊8與傳感器感應(yīng)電路9之間產(chǎn)生相對位移，測得踏板推桿2位移大小，傳感器位移信號發(fā)送至制動器殼內(nèi)的電控單元11中，計算得出踏板位移、速度、加速度等信息，據(jù)此判斷駕駛員意圖，進一步?jīng)Q定助力制動是否工作。當(dāng)僅需再生制動參與時，在主缸推桿5與主缸接頭12中的緩沖塊13接觸之前的一定時間內(nèi)，車輛的制動力由驅(qū)動電機產(chǎn)生，助力電機16不工作，且主缸推桿5未與主缸接頭12接觸，主缸15內(nèi)不建立任何制動液壓力，此種情況下，車輛可以高效的回收制動能量。當(dāng)需要助力制動與再生制動共同工作時，助力制動可根據(jù)踏板位移傳感器信息和再生制動力大小調(diào)整介入時機與助力大小，滿足較大的制動力需求，保證良好的踏板感覺。

主動制動時，整車控制器發(fā)送給電子液壓制動器電控單元11制動目標(biāo)指令，電控單元11控制電機16產(chǎn)生相應(yīng)轉(zhuǎn)矩，電機轉(zhuǎn)矩經(jīng)過蝸桿14、蝸輪18以及與之聯(lián)結(jié)的齒輪19，減速增扭，傳遞到齒條10，推動主缸接頭12外圈，主缸接頭12于主缸的活塞固連，使主缸建壓到指定壓力，完成主動制動過程。主動制動過程中，制動踏板不會發(fā)生位移。

助力失效時，駕駛員腳踩踏板，作用力通過踏板接頭1，踏板推桿2傳遞到主缸推桿5，使其作直線位移，由于電機助力部分已失效，主缸推桿5直接與主缸接頭12中的緩沖塊13相接觸，推動主缸建壓，保證了電機助力失效時車輛仍能夠進行制動。緩沖塊13可以使主缸推桿5與主缸接頭12接觸時的踏板感覺平順。

本發(fā)明提出了一種高度集成的電子液壓制動器結(jié)構(gòu)方案，位移傳感器位于齒條10內(nèi)部，彈性元件4包裹在踏板推桿2外部，充分利用空間，且與傳統(tǒng)真空助力制動器接口通用，無需外加傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)助力制動、主動制動、再生制動、輔助制動等功能，具有高度集成、結(jié)構(gòu)簡單可靠、成本低廉、通用性強等優(yōu)點。