线控汽车和机液复合的制动换挡一体化系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种线控汽车和机液复合的制动换挡一体化系统及其控制方法，该制动换挡一体化系统包括换挡模块、线控制动模块、动力分配模块以及控制总成模块，换挡模块包括助力换挡子模块和换挡执行子模块，助力换挡子模块用于储存和再利用线控制动过程中驾驶员踩制动踏板的制动力来助力换挡，换挡执行子模块用于实现机械自动换挡；线控制动模块用于实现线控制动；动力分配模块用于进行冗余过程中的电机转矩分配；控制总成模块通过读取换挡信号、制动信号和各电机控制器反馈的电流信号，控制各换挡电机和制动电机的运行、制动器的锁止释放以及电磁阀的通断，实现不同工作模式的切换，进而满足不用的工作工况需求以及系统的安全稳定及可靠性。全稳定及可靠性。全稳定及可靠性。

【技术实现步骤摘要】
线控汽车和机液复合的制动换挡一体化系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及汽车
，尤其涉及一种线控汽车和机液复合的制动换挡一体化系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着煤、石油、天然气等化石能源的不断消耗和环境状况的不断恶化，相比与传统汽车，纯电动汽车成为汽车行业的研究重点，线控制动技术与换挡执行技术尤为引人关注。
[0003]线控制动系统，就是电子控制制动系统，包括电子机械制动系统和电子液压制动系统。其中电子液压制动系统将电子系统与液压系统相结合，存在着可靠性问题，一旦制动电机严重失效，将直接影响汽车的制动能力，甚至可能导致严重的交通事故；电子机械制动系统，控制精确迅速，但同样也存在着可靠性问题，同时驾驶员踩踏制动踏板的制动力没有得到充分利用。目前针对线控制动的研究主要集中在制动力分配以及制动能量回收上，对线控制动系统失效控制的研究较少，对线控制动系统自身的优化具有局限性，也存在优化后使线控制动系统结构复杂，控制困难的问题。
[0004]变速器作为电驱动系统的重要组成部分，其作用在于匹配驱动电机转速和转矩，使其工作在高效区域以提高汽车动力性与经济性，另外换挡过程还必须保证换挡时间短、冲击振动小，以保证动力性和乘坐舒适性。换挡执行模块作为换挡的执行者，其控制性能直接影响换挡是否成功以及质量，但在纯电动汽车两挡机械自动变速器的换挡过程中存在着主动同步阶段，此时挡位处于空挡不发生改变，因为换挡执行电机在整个换挡过程中不可避免的发生多次进行关停与启动，换挡拨叉发生加速、加速、再加速和再减速，控制困难，影响换挡的效率，且影响换挡电机的使用寿命。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种线控汽车和机液复合的制动换挡一体化系统及其控制方法，利用换挡导轨和换挡助力机构进行换挡执行，利用电磁阀组进行制动力调节，通过行星齿轮进行电机转矩分配，在制动电动和换挡电机中的某一个电机发生故障时，另一电机实现兼顾换挡和制动的功能，达到增加换挡和制动系统稳定性和可靠性的目的。
[0006]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0007]一种机液复合的制动换挡一体化系统，包括换挡模块、线控制动模块、动力分配模块和控制总成模块；
[0008]所述换挡模块包括助力换挡子模块和换挡执行子模块；所述助力换挡子模块包括制动踏板和制动活塞缸，制动活塞缸与制动踏板相连，制动活塞缸的尾端连接两条液压管路，其中一条液压管路与储油缸单向连通，另一条液压管路与高压蓄能器单向连通，高压蓄能器与换挡助力机构通过液压管路相连，换挡助力机构还通过液压管路与储油缸相连；所述换挡助力机构与动力分配模块连接；所述换挡执行子模块包括换挡电机、换挡导轨和换
挡拨叉，换挡导轨与换挡拨叉连接，换挡导轨还与动力分配模块连接，动力分配模块还与换挡电机固连；
[0009]所述动力分配模块与线控制动模块中的制动电机连接；
[0010]所述控制总成模块包括ECU，ECU与制动踏板转角传感器、换挡电机控制器和制动电机控制器信号连接。
[0011]上述技术方案中，所述换挡助力机构内部设有相互连通的空腔一和空腔二，空腔一内部设有阀体，空腔二内部设有换挡助力活塞，空腔一上端设有三个通道、下端设有两个通道；所述上端三个通道形成高压油路和左右端低压回路，高压油路与高压蓄能器相连，左右端低压回路均与储油缸相连；下端两个通道分别与空腔二的两个换挡助力缸连通；所述阀体和换挡助力活塞均与换挡拨叉固连。
[0012]上述技术方案中，所述换挡导轨表面开设有高挡轨道槽、换挡轨道槽和低挡轨道槽，换挡轨道槽的两端斜槽分别与高挡轨道槽、低挡轨道槽连接，且连接处设有换挡引导机构；所述换挡引导机构包括挡板和复位弹簧，挡板与换挡导轨连接，且底端通过复位弹簧进行约束。
[0013]上述技术方案中，所述线控制动模块包括制动电机、丝杆、螺母、制动活塞、制动主缸和电磁阀组；所述制动电机一端与丝杆一端固连，丝杆另一端连接螺母一端，螺母另一端与制动活塞一端相连，制动活塞另一端连接制动主缸一端，制动主缸另一端与电磁阀组连接；所述电磁阀组由增压电磁阀、卸压电磁阀和制动轮缸组成。
[0014]上述技术方案中，所述动力分配模块包括齿圈、行星架、太阳轮、第一制动器和第二制动器；所述行星架分别通过第一制动器与变速箱壳体固连、第二制动器与齿圈连接，齿圈与换挡电机相连；行星架还与太阳轮连接，太阳轮与制动电机相连。
[0015]一种机液复合的制动换挡一体化系统的控制方法，包括如下步骤：
[0016]S1，判断制动电机是否故障，若制动电机未发生故障，进入S2，若制动电机发生故障，换挡电机助力制动，进入S6；
[0017]S2，判断换挡电机是否故障，若换挡电机未发生故障，进入S3，若换挡电机发生故障，制动电机助力换挡，进入S7；
[0018]S3，判断是否进行制动，若进行制动，进入S4，若不进行制动，进入S5；
[0019]S4，判断是否进行换挡，若进行换挡，则系统同时进行常规换挡与常规制动；若不进行换挡，则系统只进入常规制动模式；执行后，进入S8；
[0020]S5，判断是否进行换挡，若进行换挡，则系统只进入常规换挡模式；若不进行换挡，则系统不动作；执行后，进入S8；
[0021]S6，进入冗余制动模式，由换挡电机同时实现换挡和制动功能；执行后，进入S8；
[0022]S7，进入冗余换挡模式，由制动电机同时实现换挡和制动功能；执行后，进入S8；
[0023]S8，将换挡电机与制动电机的工作状态信号反馈至ECU，实现控制。
[0024]进一步地，所述冗余制动模式包括以下工作状态：
[0025]状态一，不进行制动，挡位处于高挡，换挡电机常规降挡；
[0026]状态二，不进行制动，挡位处于低档，换挡电机常规升挡；
[0027]状态三，进行制动卸压，挡位处于高挡，换挡电机正转，同时冗余制动，进行卸压；
[0028]状态四，进行制动增压，挡位处于高挡，换挡电机正转，同时冗余制动，进行增压；
[0029]状态五，进行制动卸压，挡位处于低挡，换挡电机反转，同时冗余制动，进行卸压；
[0030]状态六，进行制动增压，挡位处于低挡，换挡电机反转，同时冗余制动，进行增压；
[0031]状态七，进行制动卸压，挡位处于高挡，换挡电机反转，同时冗余制动，进行卸压；
[0032]状态八，进行制动增压，挡位处于高挡，换挡电机反转，同时冗余制动，进行增压；
[0033]状态九，进行制动卸压，挡位处于低挡，换挡电机正转，同时冗余制动，进行卸压；
[0034]状态十，进行制动增压，挡位处于低挡，换挡电机正转，同时冗余制动，进行增压。
[0035]进一步地，所述冗余换挡模式包括以下情况：
[0036]情况一，进行制动卸压，所处挡位对系统控制不产生影响，制动电机常规制动卸压；
[0037]情况二，进行制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机液复合的制动换挡一体化系统，其特征在于，包括换挡模块、线控制动模块、动力分配模块和控制总成模块；所述换挡模块包括助力换挡子模块和换挡执行子模块；所述助力换挡子模块包括制动踏板(1)和制动活塞缸(2)，制动活塞缸(2)与制动踏板(1)相连，制动活塞缸(2)的尾端连接两条液压管路，其中一条液压管路与储油缸(5)单向连通，另一条液压管路与高压蓄能器(7)单向连通，高压蓄能器(7)与换挡助力机构(9)通过液压管路相连，换挡助力机构(9)还通过液压管路与储油缸(5)相连；所述换挡助力机构(9)与动力分配模块连接；所述换挡执行子模块包括换挡电机(13)、换挡导轨(10)和换挡拨叉(11)，换挡导轨(10)与换挡拨叉(11)连接，换挡导轨(10)还与动力分配模块连接，动力分配模块还与换挡电机(13)固连；所述动力分配模块与线控制动模块中的制动电机(18)连接；所述控制总成模块包括ECU(27)，ECU(27)与制动踏板转角传感器(24)、换挡电机控制器(25)和制动电机控制器(26)信号连接。2.根据权利要求1所述的机液复合的制动换挡一体化系统，其特征在于，所述换挡助力机构(9)内部设有相互连通的空腔一和空腔二，空腔一内部设有阀体(904)，空腔二内部设有换挡助力活塞(907)，空腔一上端设有三个通道、下端设有两个通道；所述上端三个通道形成高压油路(901)和左右端低压回路，高压油路(901)与高压蓄能器(7)相连，左右端低压回路均与储油缸(5)相连；下端两个通道分别与空腔二的两个换挡助力缸连通；所述阀体(904)和换挡助力活塞(907)均与换挡拨叉(11)固连。3.根据权利要求1所述的机液复合的制动换挡一体化系统，其特征在于，所述换挡导轨(10)表面开设有高挡轨道槽(1001)、换挡轨道槽(1002)和低挡轨道槽(1003)，换挡轨道槽(1002)的两端斜槽分别与高挡轨道槽(1001)、低挡轨道槽(1003)连接，且连接处设有换挡引导机构(1004)。4.根据权利要求3所述的机液复合的制动换挡一体化系统，其特征在于，所述换挡引导机构(1004)包括挡板(1005)和复位弹簧(1008)，挡板(1005)与换挡导轨(10)连接，且底端通过复位弹簧(1008)进行约束。5.根据权利要求1所述的机液复合的制动换挡一体化系统，其特征在于，所述线控制动模块包括制动电机(18)、丝杆(20)、螺母(19)、制动活塞(21)、制动主缸(22)和电磁阀组(23)；所述制动电机(18)一端与丝杆(20)一端固连，丝杆(20)另一端连接螺母(19)一端，螺母(19)另一端与制动活塞(21)一端相连，制动活塞(21)另一端连接制动主缸(22)一端，制动主缸(22)另一端与电磁阀组(23)连接；所述电磁阀组(23)由增压电磁阀、卸压电磁阀和制动轮缸组成。6.根据权利要求1所述的机液复合的制动换挡一体化系统，其特征在于，所述动力分配模块包括齿圈(12)、行星架(14)、太阳轮(17)、第一制动器(15)和第二制动器(16)；所述行星架(14)分别通过第一制动器(15)与变速箱壳体固连、第二制动器(16)与齿圈(12)连接，齿圈(12)与换挡电机(13)相连；行星架(14)还与太阳轮(17)连接，太阳轮(17)与制动电机(18)相连。7.一种根据权利要求1
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6任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，王浩，张健，徐兴，王春海，汪跃中，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：