一种具有备份功能的线控制动系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种具有备份功能的线控制动系统及其控制方法，其包括制动操纵机构、主动式制动踏板行程模拟器、主供能装置与液压调节单元；制动操纵机构中制动主缸的第Ⅰ腔室出液口A、第Ⅱ腔室出液口B、第Ⅲ腔室进液口C分别与主动式制动踏板行程模拟器的进液口D、进液口E、出液口F管路连接，主动式制动踏板行程模拟器的出液口G、出液口H分别与液压调节单元的进液口M、进液口L管路连接，主供能装置的出液口I、出液口J分别与液压调节单元的进液口M、进液口L管路连接，主供能装置的进液口K和液压调节单元的出液口R均与制动操纵机构中储液罐的出液口d管路连接。本发明专利技术还提供了一种具有备份功能的线控制动系统的控制方法。份功能的线控制动系统的控制方法。份功能的线控制动系统的控制方法。

【技术实现步骤摘要】
一种具有备份功能的线控制动系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种应用于汽车制动系统领域的线控制动系统，更确切的说，本专利技术涉及一种具有备份功能的线控制动系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]近些年，随着人工智能技术的进步，使用机器替代人去完成驾驶任务已经成为可能，无人驾驶车辆势必会成为未来汽车技术的发展趋势之一，智能驾驶系统最终会替代人类去驾驶汽车。智能驾驶系统的出现，对制动系统提出了全新的、更高的需求，新引入的智能驾驶功能要求制动系统可通过指令实现线控制动，并且制动系统要保证具有较高的可用性，包括线控制动在内的所有关键功能都有冗余备份，不再只限于传统的常规制动机械备份。目前已有的制动系统已经无法满足这些需求，为满足上述需求，线控制动系统应具备冗余备份功能，此外应具有更高的压力调节能力，同时应加入踏板行程模拟功能，以便使线控制动系统的制动踏板依然具有接近传统制动踏板的踏板感觉。
[0003]经检索有以下几个专利申请与本专利技术相关：
[0004]一.中国专利公布号为CN109552287A，公布日2019.04.02，专利技术名称为《线控制动系统及车辆》，申请号为201710885196.0。该专利技术设计的制动系统执行机构包括由电机和液压单元分别控制的两个电动制动器和两个液压制动器，分别应用在前轴和后轴上。该专利技术的不足之处在于，该线控制动系统缺乏具备冗余备份功能。
[0005]二.中国专利公布号为CN109606340A，公布日2019.04.12，专利技术名称为《一种具有备份制动系统的电子机械制动系统》，申请号为201811553147.8。该专利技术设计提出一种以液压模拟踏板感觉，电子制动作为主要制动方式，同时保留液压管路作为备份单元的电子制动系统。该专利技术的不足之处在于，所具备的备份制动系统反应不够灵敏、实施困难且制动能力有限，电子制动系统执行机构的结构复杂且控制难度大，四个车轮均采用重复的执行机构，大大提高了制动系统的成本。
[0006]三.中国专利公布号为CN110525409A，公布日2019.12.03，专利技术名称为《车辆的冗余行车制动系统》，申请号为201910753378.1。该专利技术设计采用电机液压泵作为备份制动系统的动力来源，通过电磁阀实现主制动系统与备份制动系统之间的模式切换。该专利技术的不足之处在于需要控制的电磁阀较多，备份制动系统对电机液压泵的性能要求过高，超出其自身能力。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是克服了现有技术存在对线控制动系统的性能要求超出了现有产品的能力，且结构复杂，控制难度大，冗余备份系统的制动能力有限，踏板感觉与传统车辆不一致的问题，提供了一种具有备份功能的线控制动系统及其控制方法。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术是采用如下技术方案实现的：
[0009]所述的一种具有备份功能的线控制动系统包括制动操纵机构、主动式制动踏板行
程模拟器、主供能装置与液压调节单元；
[0010]所述的制动操纵机构包括制动主缸和储液罐；所述的制动主缸内部有三个成串联式布置的腔室，从左至右依次为第Ⅰ腔室、第Ⅱ腔室、第Ⅲ腔室；
[0011]所述的制动主缸的第Ⅰ腔室出液口A与主动式制动踏板行程模拟器的进液口D制动管路连接，制动主缸的第Ⅱ腔室出液口B与主动式制动踏板行程模拟器的进液口E制动管路连接，制动主缸的第Ⅲ腔室进液口C与主动式制动踏板行程模拟器的出液口F制动管路连接，主动式制动踏板行程模拟器的出液口G和主供能装置的出液口I均与液压调节单元的进液口M制动管路连接，主动式制动踏板行程模拟器的出液口H和主供能装置的出液口J均与液压调节单元的进液口L制动管路连接，主供能装置的进液口K和液压调节单元的出液口R均与储液罐的出液口d制动管路连接。
[0012]技术方案中所述的制动主缸包括制动主缸缸体、制动主缸第一活塞、制动主缸第二活塞、制动主缸第一活塞弹簧、制动主缸第二活塞弹簧、制动主缸推杆；所述的制动主缸缸体为圆筒类结构件，其左端封闭，右端开口，制动主缸右端面上设置有法兰盘，制动主缸缸体外圆柱面上设置有六个进出液口，且均为螺纹孔；所述的制动主缸第一活塞弹簧、制动主缸第一活塞、制动主缸第二活塞弹簧、制动主缸第二活塞、制动主缸推杆依次装入制动主缸缸体内，制动主缸第一活塞、制动主缸第二活塞与制动主缸缸体为滑动连接，且制动主缸第一活塞弹簧、制动主缸第一活塞、制动主缸第二活塞弹簧、制动主缸第二活塞、制动主缸推杆、制动主缸缸体的回转轴线共线；所述的制动主缸内部有三个由制动主缸第一活塞和制动主缸第二活塞隔离的、可彼此独立产生高压制动液的腔室，三个腔室成串联式布置，从左至右依次为第Ⅰ腔室、第Ⅱ腔室、第Ⅲ腔室，制动主缸的机械入口为制动主缸推杆；所述的制动主缸通过法兰盘固定于车身上。
[0013]技术方案中所述的储液罐共有四个出液口，分别为出液口f、出液口r、出液口t和出液口d，出液口f、出液口r、出液口t分别通过管路与制动主缸的第Ⅰ腔室进液口a、制动主缸的第Ⅱ腔室进液口b、制动主缸的第Ⅲ腔室进液口c相连接，储液罐安装于制动主缸的上方。
[0014]技术方案中所述的制动操纵机构还包括制动踏板、踏板位移传感器、制动主缸单向阀；所述的制动踏板安装在车厢内驾驶员前部下方，制动踏板中旋转部分的顶端通过销轴固定在踏板支架上，踏板支架通过螺栓固定在车身上，制动踏板中旋转部分的中端左侧面与制动主缸中的制动主缸推杆的右端面接触连接，踏板位移传感器固定在与车身连接的踏板支架上，踏板位移传感器的活动臂与制动踏板中的旋转部分连接，制动主缸单向阀安装于储液罐出液口t与制动主缸第Ⅲ腔室进液口c之间，制动主缸单向阀的p口与储液罐出液口t液压管路连接，制动主缸单向阀的a口与制动主缸第Ⅲ腔室进液口c液压管路连接。
[0015]技术方案中所述的主动式制动踏板行程模拟器包括电机控制器、电动机、主动齿轮、带齿内循环螺母、滚珠、丝杆顶杆、限位开关、后盖、隔板、第一推力轴承、第二推力轴承、第二活塞、第二活塞弹簧、第二活塞密封圈、第一活塞、第一活塞弹簧、第三活塞、第三活塞弹簧、第三活塞弹簧座、第三活塞弹簧座挡圈、第三活塞密封圈、模拟器缸体、模拟器单向阀、模拟器第三出液电磁阀、模拟器电磁阀、模拟器第一出液电磁阀、模拟器第二出液电磁阀、制动主缸压力传感器；
[0016]所述的模拟器缸体为圆筒类结构件，其左端右端均开口，在左端筒口的外圆柱面
上设置有用于安装的法兰盘，法兰盘上均布有三个螺栓孔，沿模拟器缸体的中轴线加工有三段式圆柱形的阶梯孔，三段式阶梯孔的直径从左到右依次递减，依次为第一段阶梯孔、第二段阶梯孔、第三段阶梯孔，其中第二活塞与第二活塞弹簧安装在第一段阶梯孔内，第一活塞与第一活塞弹簧安装在第二段阶梯孔内，第三段阶梯孔为模拟器缸体的进出油孔，且加工成内螺纹孔，第一段阶梯孔的圆筒壁还加工有通气孔，三段式圆柱形阶梯孔彼此相连通且回转轴线共线；
[0017]所述的第三活塞为两段式阶梯轴，右端轴径较大，右端轴的圆柱面上加工有用于放置密封圈的环形槽，左端轴径较小，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有备份功能的线控制动系统，其特征在于，所述的一种具有备份功能的线控制动系统包括制动操纵机构(1)、主动式制动踏板行程模拟器(12)、主供能装置(13)与液压调节单元(14)；所述的制动操纵机构(1)包括制动主缸和储液罐(2)；所述的制动主缸内部有三个成串联式布置的腔室，从左至右依次为第Ⅰ腔室、第Ⅱ腔室、第Ⅲ腔室，制动主缸的第Ⅰ腔室出液口A与主动式制动踏板行程模拟器(12)的进液口D制动管路连接，制动主缸的第Ⅱ腔室出液口B与主动式制动踏板行程模拟器(12)的进液口E制动管路连接，制动主缸的第Ⅲ腔室进液口C与主动式制动踏板行程模拟器(12)的出液口F制动管路连接，主动式制动踏板行程模拟器(12)的出液口G和主供能装置(13)的出液口I均与液压调节单元(14)的进液口M制动管路连接，主动式制动踏板行程模拟器(12)的出液口H和主供能装置(13)的出液口J均与液压调节单元(14)的进液口L制动管路连接，主供能装置(13)的进液口K和液压调节单元(14)的出液口R均与储液罐(2)的出液口d制动管路连接。2.按照权利要求1所述的一种具有备份功能的线控制动系统,其特征在于，所述的制动主缸包括制动主缸缸体(7)、制动主缸第一活塞(10)、制动主缸第二活塞(8)、制动主缸第一活塞弹簧(11)、制动主缸第二活塞弹簧(9)、制动主缸推杆(4)，制动主缸缸体(7)为圆筒类结构件，其左端封闭，右端开口，制动主缸右端面上设置有法兰盘，制动主缸缸体(7)外圆柱面上设置有六个进出液口，且均为螺纹孔，制动主缸第一活塞弹簧(11)、制动主缸第一活塞(10)、制动主缸第二活塞弹簧(9)、制动主缸第二活塞(8)、制动主缸推杆(4)依次装入制动主缸缸体(7)内，制动主缸第一活塞(10)、制动主缸第二活塞(8)与制动主缸缸体(7)为滑动连接，且制动主缸第一活塞弹簧(11)、制动主缸第一活塞(10)、制动主缸第二活塞弹簧(9)、制动主缸第二活塞(8)、制动主缸推杆(4)、制动主缸缸体(7)的回转轴线共线，制动主缸内部有三个由制动主缸第一活塞(10)和制动主缸第二活塞(8)隔离的、可彼此独立产生高压制动液的腔室，三个腔室成串联式布置，从左至右依次为第Ⅰ腔室、第Ⅱ腔室、第Ⅲ腔室，制动主缸的机械入口为制动主缸推杆(4)，制动主缸通过法兰盘固定于车身上；所述的储液罐(2)共有四个出液口，分别为出液口f、出液口r、出液口t和出液口d，出液口f、出液口r、出液口t分别通过管路与制动主缸的第Ⅰ腔室进液口a、制动主缸的第Ⅱ腔室进液口b、制动主缸的第Ⅲ腔室进液口c相连接，储液罐(2)安装于制动主缸的上方。3.按照权利要求1所述的一种具有备份功能的线控制动系统,其特征在于，所述的制动操纵机构(1)还包括制动踏板(6)、踏板位移传感器(5)、制动主缸单向阀(3)；所述的制动踏板(6)安装在车厢内驾驶员前部下方，制动踏板(6)中旋转部分的顶端通过销轴固定在踏板支架上，踏板支架通过螺栓固定在车身上，制动踏板(6)中旋转部分的中端左侧面与制动主缸中的制动主缸推杆(4)的右端面接触连接，踏板位移传感器(5)固定在与车身连接的踏板支架上，踏板位移传感器(5)的活动臂与制动踏板(6)中的旋转部分连接，制动主缸单向阀(3)安装于储液罐(2)出液口t与制动主缸第Ⅲ腔室进液口c之间，制动主缸单向阀(3)的p口与储液罐(2)出液口t液压管路连接，制动主缸单向阀(3)的a口与制动主缸第Ⅲ腔室进液口c液压管路连接。4.按照权利要求1所述的一种具有备份功能的线控制动系统,其特征在于，所述的主动式制动踏板行程模拟器(12)包括电机控制器(29)、电动机(28)、主动齿轮(25)、带齿内循环螺母(19)、滚珠(24)、丝杆顶杆(23)、限位开关(22)、后盖(46)、隔板(44)、第一推力轴承
(21)、第二推力轴承(20)、第二活塞(40)、第二活塞弹簧(41)、第二活塞密封圈(30)、第一活塞(34)、第一活塞弹簧(36)、第三活塞(35)、第三活塞弹簧(37)、第三活塞弹簧座(38)、第三活塞弹簧座挡圈(39)、第三活塞密封圈(32)、模拟器缸体(31)、模拟器单向阀(47)、模拟器第三出液电磁阀(48)、模拟器电磁阀(49)、模拟器第一出液电磁阀(50)、模拟器第二出液电磁阀(51)、制动主缸压力传感器(52)；所述的模拟器缸体(31)通过螺栓安装在隔板(44)的右端面上，后盖(46)通过铆钉安装在隔板(44)的左端面上，带齿内循环螺母(19)通过第一推力轴承(21)与第二推力轴承(20)安装在后盖(46)与隔板(44)之间，第一推力轴承(21)的左右两端面分别与后盖(46)和带齿内循环螺母(19)接触连接，第二推力轴承(20)的左右两端面分别与带齿内循环螺母(19)和隔板(44)接触连接，丝杆顶杆(23)的左端滚道采用滚珠(24)装入带齿内循环螺母(19)中心孔的螺旋滚道内为滚动连接，丝杆顶杆(23)的右端插入模拟器缸体(31)的阶梯孔中，丝杆顶杆(23)的右端套装有第三活塞(35)，第三活塞(35)的左端套装在第二活塞(40)内，第三活塞(35)的右端套装在第一活塞(34)上为滑动连接，第一活塞(34)与第二活塞(40)相继安装在模拟器缸体(31)的第一段阶梯孔与第二段阶梯孔中为滑动连接，第一活塞弹簧(36)套装在第一活塞(34)左侧第二端面上的圆环形凸台上，第二活塞弹簧(41)、第三活塞弹簧(37)分别安装于第二活塞(40)、第三活塞(35)的左端轴上，第三活塞弹簧座(38)套装在第三活塞(35)左端为过渡配合，第三活塞弹簧座挡圈(39)安装在第三活塞(35)左端的圆形凹槽中，第三活塞弹簧座(38)的左端面与第三活塞弹簧座挡圈(39)的右端面接触连接，第二活塞密封圈(30)、第三活塞密封圈(32)分别套装在第二活塞(40)、第三活塞(35)的环形槽内，电动机(28)安装在模拟器缸体(31)下方隔板(44)的右端面上，主动齿轮(25)套装在电动机(28)的输出轴上为过盈配合连接，主动齿轮(25)与带齿内循环螺母(19)为啮合连接，电机控制器(29)安装在电动机(28)壳体的右端面上，电动机(28)与电机控制器(29)电线连接，限位开关(22)安装在后盖(46)的中心位置，限位开关(22)采用限位开关信号线(26)与电机控制器(29)连接，模拟器电磁阀(49)的a口、模拟器第三出液电磁阀(48)的p口、模拟器单向阀(47)的a口均与模拟器缸体(31)上的进出油孔(33)液压管路连接，模拟器电磁阀(49)的p口、模拟器第一出液电磁阀(50)的p口均与主动式制动踏板行程模拟器(12)的D口液压管路连接，模拟器第一出液电磁阀(50)的a口与主动式制动踏板行程模拟器(12)的G口液压管路连接，模拟器第二出液电磁阀(51)的p口、制动主缸压力传感器(52)均与主动式制动踏板行程模拟器(12)的E口液压管路连接，模拟器第二出液电磁阀(51)的a口与主动式制动踏板行程模拟器(12)的H口液压管路连接，模拟器第三出液电磁阀(48)的a口、模拟器单向阀(47)的p口均与主动式制动踏板行程模拟器(12)的F口液压管路连接。5.按照权利要求4所述的一种具有备份功能的线控制动系统,其特征在于，所述的模拟器缸体(31)为圆筒类结构件，其左端右端均开口，在左端筒口的外圆柱面上设置有用于安装的法兰盘，法兰盘上均布有三个螺栓孔，沿模拟器缸体(31)的中轴线加工有三段式圆柱形的阶梯孔，三段式阶梯孔的直径从左到右依次递减，依次为第一段阶梯孔、第二段阶梯孔、第三段阶梯孔，其中第二活塞(40)与第二活塞弹簧(41)安装在第一段阶梯孔内，第一活塞(34)与第一活塞弹簧(36)安装在第二段阶梯孔内，第三段阶梯孔为模拟器缸体(31)的进出油孔(33)，且加工成内螺纹孔，第一段阶梯孔的圆筒壁还加工有通气孔(42)，三段式圆柱形阶梯孔彼此相连通且回转轴线共线；
所述的第三活塞(35)为两段式阶梯轴，右端轴径较大，右端轴的圆柱面上加工有用于放置密封圈的环形槽，左端轴径较小，用于安装第三活塞弹簧(37)，左端轴的圆柱面上加工有用于放置第三活塞弹簧座挡圈(39)的圆形凹槽，左端轴上沿阶梯轴回转中心线加工有圆形孔，孔直径略大于丝杆顶杆(23)的右端滑杆直径；所述的第一活塞(34)为两段式阶梯轴，右端轴径较大，左端轴径较小，左端轴径用于安装第三活塞弹簧(37)，直径较大轴的左端面上设置有圆环形凸台，用于安装第一活塞弹簧(36)，沿阶梯轴回转中心线加工有圆形阶梯孔，阶梯孔右端直径较大，与第三活塞(35)右端轴径相等，阶梯孔左端直径较小，与第三活塞(35)左端轴径相等；所述的第二活塞(40)为两段式阶梯轴，右端轴径较大，右端面上设置有圆环形凸台，用于安装第一活塞弹簧(36)，右端轴的圆柱面上加工有用于放置密封圈的环形槽，左端轴径较小，用于安装第二活塞弹簧(41)，沿阶梯轴回转中心线加工有圆形通孔，通孔直径略大于第一活塞(34)左端轴径。6.按照权利要求1所述的一种具有备份功能的线控制动系统,其特征在于，所述的主供能装置(13)包括电动液压缸、电动液压缸压力传感器(62)、电动液压缸第一出液电磁阀(63)、电动液压缸第二出液电磁阀(64)；所述的电动液压缸包括电动液压缸缸体(65)、电动液压缸活塞弹簧(66)、电动液压缸活塞(67)、电动液压缸滚珠丝杠(68)、电动液压缸电动机(69)；所述的电动液压缸缸体(65)为圆筒类结构件，其左端右端均开孔，左端开孔直径较小且加工成螺纹孔，该孔为电动液压缸进出油孔a，右端开孔直径较大，电动液压缸缸体(65)的外圆柱面上设置有进出油孔p；所述的电动液压缸活塞(67)右端中心处设置有中心孔，中心孔的内圆柱面上设置有安装滚珠的螺旋滚道，电动液压缸滚珠丝杠(68)设置有与电动液压缸活塞(67)螺旋滚道相配合的螺旋滚道；所述的电动液压缸活塞弹簧(66)、电动液压缸活塞(67)依次装入电动液压缸缸体(65)内，电动液压缸活塞(67)与电动液压缸缸体(65)为滑动连接，电动液压缸滚珠丝杠(68)的左端装入电动液压缸活塞(67)右端中心孔内为滚动连接，电动液压缸滚珠丝杠(68)的右端通过传动机构与电动液压缸电动机(69)相连接，电动液压缸滚珠丝杠(68)可将电动液压缸电动机(69)的旋转运动转化为电动液压缸活塞(67)的直线运动；所述的电动液压缸第一出液电磁阀(63)的p口、电动液压缸第二出液电磁阀(64)的p口、电动液压缸压力传感器(62)均与电动液压缸进出油孔a液压管路连接，电动液压缸第一出液电磁阀(63)的a口与主供能装置(13)的I口液压管路连接，电动液压缸第二出液电磁阀(64)的a口与主供能装置(13)的J口液...

【专利技术属性】
技术研发人员：初亮，李世博，许炎武，赵迪，常城，陈超一，聂荣真，睢岩，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：