汽车解耦分布式制动系统电液复合式制动执行机构的制作方法

本发明涉及车辆制动技术领域，具体涉及一种汽车解耦分布式制动系统电液复合式制动执行机构。

背景技术：

制动系统是汽车底盘的重要组成部分之一，直接关系到汽车综合性能及生命财产安全。虽然传统液压式、气压式制动系统能够满足现有制动法规的各项要求，但是存在着管道布置复杂、依靠真空助力装置、制动响应速度较慢、制动力矩不可主动调节及难于与其他系统集成控制等不足之处，不适合汽车尤其是电动汽车底盘集成化控制的发展要求。

电控制动系统现实了制动系统的解耦，主要有电子液压制动系统(EHB)与电子机械制动系统(EMB)两种，取消了制动踏板与制动轮缸之间的直接连接，以电线为信息传递媒介，电子控制单元根据相关传感器信号识别制动意图，控制制动执行机构动作，实现对车轮制动力的控制，具有不依赖真空助力装置、易于集成控制等优点，弥补了传统制动系统结构原理上的不足。

但是，EHB系统一般采用集中布置方式，仍需布置整车液压管道，动态响应性能可以进一步提高。EMB系统一般采用分布布置方式，无需布置整车制动管道，具有动态性能好、布置容易等优点，但是其为以电机直接提供驱动力的干式制动系统，无法使用已有液压、气压制动技术，需要全新开发制动装置，且应急制动实现困难、成本较高，目前产业化使用很少。

目前，与本发明专利最相关的技术是申请公布号为CN104442777A的发明专利“底盘轮边分布式独立制动执行机构及底盘制动系统”。上述发明专利顾及了EHB与EMB两者的优点，采用电子液压制动方式和分布式布置方式，具有无需布置液压管道、动态响应特性好等优点。但是，其内部油泵仍由电机驱动，未能充分利用制动能量，且没有缓速制动、辅助驱动等功能。至目前为止，汽车解耦分布式制动系统电液复合式制动执行机构还鲜有提及。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术存在的电液复合式制动系统不能充分利用制动能量的缺陷，提供一种汽车解耦分布式制动系统电液复合式制动执行机构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种汽车解耦分布式制动系统电液复合式制动执行机构，包括制动驱动部分和液压制动执行部分，所述的制动驱动部分包括制动盘、油泵离合器、电机离合器、电池组和电子控制单元，所述油泵离合器的主动部分和电机离合器的主动部分均与所述制动盘传动连接，所述油泵离合器的从动部分与油泵的转子传动连接，所述电机离合器的从动部分与电机的转子传动连接，所述电机与所述电池组电连接，所述电子控制元件控制电机向电池组充电或控制电池组向电机供电；所述电子控制元件控制电机离合器和油泵离合器的分离或结合；所述液压制动执行机构与所述制动盘配合，所述油泵为所述液压制动执行部分的动力源。

具体地，所述的液压制动执行部分包括蓄能器、储液器和轮缸，所述油泵的进油口与所述储液器的出油口连接，所述油泵的出油口与上述蓄能器的进油口连接，所述的蓄能器的出油口与所述轮缸的进油口连接，所述轮缸的出油口与所述储液器进油口连接，所述轮缸内设置有制动活塞，所述制动活塞与制动盘相对的一面上设置有摩擦块，当所述摩擦块与制动盘贴紧时实现制动操作。制动时电子控制单元控制油泵离合器结合，油泵离合器的从动部分随主动部分转动，其从动部分带动油泵运行，从而将制动液由储液器泵入蓄能器内，蓄能器内的高压制动液进入轮缸，轮缸制动压力增加，推动制动活塞及摩擦块压向制动盘，实现车辆减速、制动，制动完成后由轮缸流回储液器；同时，电子控制单元控制电机离合器结合，电机离合器的从动部分随主动部分转动，从而带动电机运行进行发电，并对电池组进行充电。

进一步地，所述的储液器与蓄能器之间设置有泄压管路，所述泄压管路上设置有泄压阀；所述储液器与所述的轮缸之间设置有回油电磁阀，所述蓄能器与上述轮缸之间设置有进油电磁阀；所述回油电磁阀和进油电磁阀均由所述电子控制单元控制。当油泵运行向蓄能器内泵入制动液时，若蓄能器内压力高于预定值时，则泄压阀开启，制动液回流至储液器，防止蓄能器内压力过高而造成安全隐患；回油电磁阀和进油电磁阀可以采用线性控制电磁阀，得到的电信号越大其开启截面越大，进油电磁阀得电开启时，蓄能器内的高压制动液进入轮缸，回油电磁阀得电开启时，轮缸内的制动液在储液器吸力的作用下回流至储液器，轮缸制动压力降低。通过对进油电磁阀和回油电磁阀的控制，可实现车轮制动压力的精确调整。

进一步地，为有效监控和利用电子控制单元自动控制各阀的启闭，所述的蓄能器上设置有蓄能压力传感器，所述的轮缸上设置有制动压力传感器，所述电子控制单元通过所述制动压力传感器的信号控制会有电磁阀。当蓄能器内压力值高于上限值或下限值时，电子控制单元则可以开启报警系统提醒驾驶员注意。轮缸上的制动压力传感器可实时监测轮缸内制动液的压力，作为制动压力控制的反馈信号，也可作为制动执行机构失效的参考信号，当制动压力较低时，电子控制单元给进油电磁阀供电，蓄能器中的制动液进入轮缸，制动压力增加；当制动压力较高时，电子控制单元给回油电磁阀供电，轮缸中的制动液回流至储液器，制动压力降低。通过不断的快速调节，将制动压力控制在理想的范围内。若制动压力传感器提供的压力值与目标压力值相差较大，电子控制单元则会及时通过故障指示灯报警，提醒驾驶员注意。

作为优选，所述的储液器与油泵之间还设置有散热器，所述的散热器出油口处设置有温度传感器，所述温度传感器与所述电子控制单元电信号连接。在汽车持续制动时，油泵离合器接合，油泵工作，制动液由储液器经过散热器被泵向蓄能器，再经泄压阀回流至储液器。如此不断循环，将部分制动能量转变为制动液热能，通过散热器散发至大气中，实现缓速制动的目的。若在制动过程中，制动液温度高于允许值，电子控制单元则会及时通过故障指示灯报警，提醒驾驶员注意。

作为优选，所述的电机离合器和油泵离合器均为电磁离合器，所述电机离合器和油泵离合器均与所述电池组电连接，所述电子控制单元通过控制电机离合器和油泵离合器与电池组之间电流的通断，控制电机离合器和油泵离合器的分离或结合。

进一步地，每个车轮处均独立设置所述的制动执行机构。各个制动执行机构之间相互独立、互不干涉，可以充分发挥每个车轮的附着系数，且若其中一个制动执行机构出现问题，其他几个制动执行机构仍能正常工作，提高了车辆的制动性能及安全性能。

进一步地，所述的电子控制单元电连接有总控制单元，所述总控制单元负责识别驾驶员制动意图、判断制动状态、分配各车轮目标制动力、与电子控制单元及汽车其他系统间的信息交互。整个制动系统采用分层式控制结构，各电子控制单元用于采集蓄能器压力、制动压力及制动液温度等信号，根据制动系统总控制单元命令控制制动执行机构动作，实现车轮减速、制动，并将相关信息反馈给制动系统总控制单元。

作为优选，所述的电池组与汽车电源连接，且两者之间设置有二极管，当电池组电压高于汽车电源电压，二极管截止；当电池组电压低于汽车电源电压，二极管导通，汽车电源系统对所述电池组供电。通常，锂电池电压高于汽车电源电压，二极管截止，制动执行机构电源系统相对独立；当锂电池电压低于汽车电源电压时，二级管导通，汽车电源系统给锂电池供电，使制动执行机构保持正常性能。这样，若汽车电源系统发生突发故障，制动执行机构仍能正常工作，提高工作可靠性。

进一步地，所述的制动驱动部分设置在所述液压制动执行部分内部。

作为上述结构的一种改进，所述的制动驱动部分与上述液压制动执行部分并排设置，两者固定连接为一个整体，可以降低电液复合式制动执行机构整体高度。

有益效果：本发明为解耦分布式制动执行机构，无需布置整车液压管道，易于与其他系统集成控制，结构紧凑、布置方便且动态响应迅速；本发明利用电机、油泵回收制动能量，驱动制动执行机构动作，促进制动能量再利用及降低能源消耗；本发明电机和油泵能有效分担制动负荷，降低制动盘摩擦副的磨损，提高摩擦副的使用寿命及抗热衰退性能；本发明具有相对独立的电源系统，且各个制动执行机构相对独立，具有较好的工作可靠性及抗失效能力。本发明易于实现应急制动功能，可由汽车自身制动能量驱动制动执行机构动作，实现汽车应急制动；本发明具有自我冷却功能，可防止制动执行机构温度过高而影响制动性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是实施例1电液复合式制动执行机构结构简图；

图2是电液复合式制动执行机构液压系统结构示意图；

图3是电液复合式制动执行机构布置示意图；

图4是实施例2制动驱动部分和液压制动执行部分布置示意图；

图5是实施例2制动驱动部分结构示意图；

图6是实施例2液压制动执行部分结构示意图。

其中:1、制动盘，2、轮缸壳体，3、制动活塞，4、摩擦块，5、轮缸，6、密封圈，7、电机，8、散热器，9、电机离合器，10、电池组，11、蓄能器，12、小齿轮，13、储液器，14、油泵离合器，15、电子控制单元，16、油泵，17、车轮，18、制动执行机构，19、制动压力传感器，20、进油电磁阀，21、蓄能压力传感器，22、温度传感器，23、回油电磁阀，24、泄压阀，25、液压制动执行部分，26、制动驱动部分。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种汽车解耦分布式制动系统电液复合式制动执行机构，包括制动驱动部分26和液压制动执行部分25，为节省安装空间，本实施例中制动驱动部分26设置在液压制动执行部分25内部，所述的制动驱动部分26包括制动盘1、油泵离合器14、电机离合器9、电池组10和电子控制单元15，所述油泵离合器14的主动部分和电机离合器9的主动部分均与所述制动盘1传动连接，具体地，制动盘1外圈设置有齿圈，小齿轮12与齿圈啮合，从而制动盘1通过小齿轮12与电机离合器9及油泵离合器14传动连接；所述油泵离合器14的从动部分与油泵16的转子传动连接，所述电机离合器9的从动部分与电机7的转子传动连接，所述电机7与所述电池组10电连接，所述电子控制元件控制电机7向电池组10充电或控制电池组10向电机7供电，为进一步保证电池组10的有效性，所述的电池组10与汽车电源连接，且两者之间设置有二极管，当电池组10电压高于汽车电源电压，二极管截止；当电池组10电压低于汽车电源电压，二极管导通，汽车电源系统对所述电池组10供电；所述电子控制元件控制电机离合器9和油泵离合器14的分离或结合；所述液压制动执行机构18与所述制动盘1配合，所述油泵16为所述液压制动执行部分25的动力源。

具体地，如图1和2所示，所述的液压制动执行部分25包括蓄能器11、储液器13和轮缸5，所述油泵16的进油口与所述储液器13的出油口连接，所述的储液器13与油泵16之间还设置有散热器8，所述的散热器8出油口处设置有温度传感器22，所述温度传感器22与所述电子控制单元15电信号连接，所述油泵16的出油口与上述蓄能器11的进油口连接，所述的蓄能器11的出油口与所述轮缸5的进油口连接，所述轮缸5的出油口与所述储液器13进油口连接，所述轮缸5内设置有制动活塞3，制动活塞3与轮缸壳体2之间通过密封圈6密封，所述制动活塞3与制动盘1相对的一面上设置有摩擦块4，当所述摩擦块4与制动盘1贴紧时实现制动操作。所述的储液器13与蓄能器11之间设置有泄压管路，所述泄压管路上设置有泄压阀24；所述储液器13与所述的轮缸5之间设置有回油电磁阀23，所述蓄能器11与上述轮缸5之间设置有进油电磁阀20；所述回油电磁阀23和进油电磁阀20均由所述电子控制单元15控制。所述的蓄能器11上设置有蓄能压力传感器21，所述的轮缸5上设置有制动压力传感器19，所述电子控制单元15通过所述制动压力传感器19的信号控制回油电磁阀23。

本实施例中以所述的电机离合器9和油泵离合器14均为电磁离合器为例，所述电机离合器9和油泵离合器14均与所述电池组10电连接，所述电子控制单元15通过控制电机离合器9和油泵离合器14与电池组10之间电流的通断，控制电机离合器9和油泵离合器14的分离或结合。本申请中电池组10可采用锂电池，蓄能器11采用高压蓄能器。

如图3所示，本实施例中整车采用解耦分布式制动执行结构，每个车轮17处均独立设置所述的制动执行机构18，个制动执行机构18之间互不干涉，其中四个电子控制单元15与一个总控制单元连接，所述总控制单元负责识别驾驶员制动意图、判断制动状态、分配各车轮17目标制动力、与电子控制单元15及汽车其他系统间的信息交互。

工作原理如下：车辆正常行驶时，电机离合器9和油泵离合器14处于分离状态，油泵16和电机7不工作；当制动时，电子控制单元15控制电机离合器9和油泵离合器14结合，电机离合器9的主动部分带动从动部分转动，从动部分带动电机7转子转动，电机7发电并对电池组10进行充电；油泵离合器14主动部分带动其从动部分转动，从动部分带动油泵16运行，油泵16将制动液由散热器8出油口泵入蓄能器11，电子控制单元15控制进油电磁阀20打开，使得蓄能器11内高压制动油进入轮缸5，制动活塞3在制动液压力作用下在轮缸5内移动并向制动盘1贴近，达到制动效果。制动完成后或需要调整轮缸5内制动压力时，电子控制单元15控制回油电磁阀23开启，关闭或使进油电磁阀20开启截面变小，使得轮缸5内制动液回流至储液器13，从而通过进油电磁阀20和回油电磁阀23的控制，实现车轮17制动压力的精确调节。在以上过程中若蓄能器11内压力过高泄压阀24开启，从而制动液由蓄能器11回流至储液器13内，达到泄压目的，避免蓄能器11压力过高带来的安全隐患；蓄能器11内压力必须处于一定的范围内，若压力低至下限值时，则在汽车行驶过程中电子控制单元15立即控制油泵离合器14接合，驱动油泵16工作，将储液器13内制动液泵入蓄能器11，而进油电磁阀20不开启；压力上限值略大于泄压阀24开启压力。若压力值高于上限值或低于下限值时，则开启报警系统提醒驾驶员注意。

在汽车持续制动时，油泵离合器14接合，油泵16工作，制动液由储液器13经过散热器8被泵向蓄能器11，再经泄压阀24回流至储液器13，如此不断循环，将部分制动能量转变为制动液热能，通过散热器8散发至大气中，实现缓速制动的目的。若在制动过程中，制动液温度高于允许值，电子控制单元15则会及时通过故障指示灯报警，提醒驾驶员注意。

在汽车上坡或加速时，电子控制单元15根据行驶工况可使电机离合器9接合，此时电池组10向电机7供电，电机7作为电动机通过小齿轮12、制动盘1给车轮17提供辅助驱动力矩。当电机离合器9分离时，小齿轮12与电机7转子动力中断。

实施例2

与实施例1的区别在于，如图4～6所示，所述的制动驱动部分26与上述液压制动执行部分25并排设置，两部分设置为一体。其工作原理和实施例1中相同，相比于实施例1的设置方式，本实施例设置方式能够有效降低制动执行结构的整体高度。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。