一种解耦式制动系统的复合踏板模拟器机构及车辆的制作方法

本发明涉及制动系统领域，具体涉及一种解耦式制动系统的复合踏板模拟器机构及车辆。

背景技术：

1、汽车线控制动系统（bbw，brake by wire）是一种全新的制动理念，其基本特点是制动器与制动踏板之间的动力传递相分离，抛弃传统的液压油路，取而代之的是利用电路作为媒介传递信号，作为一种先进的的机电一体化系统，制动系统作为汽车的一个重要组成部分，其性能直接影响汽车行驶的安全性，同时随着计算机和电子控制技术的发展，制动系统需要更加安全、集成度高、高效、环保，电子机械踏板模拟器在线控领域的应用将逐步取代传统电液或电气助力器。

2、线控制动系统主要有电子液压制动系统（ehb）和电子机械制动系统（emb）两种形式。电子液压制动系统是基于传统液压制动系统发展而来，将电子控制与液压系统相结合。不同于常规的液压制动系统，电子液压制动系统由电子系统控制，液压系统提供动力，以电控元件取代一部分原有的机械零部件，是集成化的机电系统。电子机械制动系统（emb）与常规液压制动系统截然不同，以电能作为能量来源，完全抛弃液压元件，用导线替代传统制动系统中的制动液或空气等传动介质，新型踏板模拟器取代传统助力器，整个系统中没有连接制动管路，具有结构简单、体积小、响应速度快、控制精度高的优点。这两种制动系统各有优势，也都有各自的缺点。二者相比较，emb是更优的方案，它不以制动液为工作介质，控制响应更加迅速精确，但是其制动力能力依赖于较大的驱动功率，必须配备42v电源系统，更为关键的是，emb系统不能满足现行法规对制动系统失效备份的需求，因此，虽然国内外企业与高校均研发的样机，如博世、阿基波罗、汉阳大学等，但还不具备进入市场的条件。而ehb制动系统虽仍然保留了制动液，系统布置复杂，连续制动时，由于高压蓄能器压力的衰减，维持响应速度与精度能力均不及emb，但它基于传统液压制动系统，易于实现失效备份。

3、未来汽车制动技术将朝着线控制动技术方向发展，并逐渐取代现有的液压制动系统，这已逐渐成为全球汽车业界的一个共识。为了提高汽车的安全性能，现代先进的制动安全控制技术被加入制动系统，如abs、esp、ebd、eba、tcs等，使得助力器的机械结构和控制管路变得越加复杂，空间结构庞大，同时也增加了装配和维修的难度。功能集成可靠、结构更加简单、能环保的电子机械踏板模拟器将越来越受到青睐。

4、在制动过程中，一方面，驾驶员在人车闭环系统中起着主动控制的作用，另一方面驾驶员也必须能够准确及时的接受车辆的反馈，包括踏板力、车辆减速度等，并做出进一步调整。驾驶员通过制动踏板获得的踏板力的大小是车辆反馈的重要组成部分，这对于驾驶员的主观感受和车辆速度控制有着重要的意义，直接影响到车辆的主动安全性。制动踏板感觉是制动踏板机构给驾驶员右脚的反馈作用，但在传统纯液压制动系统中启动防抱死操作时，会有打脚感觉，对制动踏板感觉产生不良的影响，甚至导致制动不平顺等问题。同时为了提高驾驶舒适性和安全性，降低长时间驾驶疲劳，必须研究制动踏板感觉在制动过程中的作用和变化情况，确定影响踏板感觉的因素，并有针对性的加以改进。此外，好的制动踏板感觉是车辆良好性能的必要条件，是车辆用户满意度的一个重要指标。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种解耦式制动系统的复合踏板模拟器机构及车辆，其能够满足ehb、emb混合线控制动系统的制动液供给需求和通讯需求，为ev/hev车型取消传统发动机真空助力器后提供制动压力放大功能的解决方案，结构简单，功能集成可靠，能准确、有效地模拟传统制动踏板的感觉特性，提高用户满意度。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供了一种解耦式制动系统的复合踏板模拟器机构，包括踏板模拟器本体、集成固定于踏板模拟器本体上的制动液壶和高压蓄能器以及布置于踏板模拟器本体上的若干个ehb液压管路接口和若干个emb通讯接口；所述ehb液压管路接口的输入端与制动液壶连接，所述高压蓄能器连接于所述ehb液压管路接口的输入端与制动液壶之间的管路上，所述ehb液压管路接口的输出端与车轮上的ehb执行机构连接；所述emb通讯接口的输入端与模拟器控制单元连接，所述模拟器控制单元与整车can网络通讯连接，所述emb通讯接口的输出端与车轮上的emb执行机构控制单元连接。

4、进一步，所述ehb液压管路接口和emb通讯接口的数量均为两个，两个ehb液压管路接口的输出端分别与两个前轮上的ehb执行机构连接，两个emb通讯接口的输出端分别与两个后轮上的emb执行机构控制单元连接，或者两个ehb液压管路接口的输出端分别与两个后轮上的ehb执行机构连接，两个emb通讯接口的输出端与两个前轮上的emb执行机构控制单元连接。

5、进一步，所述高压蓄能器上集成设置有液压电磁阀。

6、进一步，所述制动液壶上集成布置有液位传感器。

7、进一步，所述踏板模拟器本体包括制动踏板、用于装配到车身上的装配部、助力组件、沿轴向布置在所述装配部的一侧的弹性元件、铰接于所述制动踏板并与所述弹性元件配合以能够驱动弹性元件沿轴向伸缩的推杆；所述助力组件连接于弹性元件和推杆之间，所述助力组件包括助力电机、传动元件、滚珠丝杠螺杆和与所述滚珠丝杠螺杆对应配合的滚珠丝杠螺母，所述滚珠丝杠螺杆一端与弹性元件连接，滚珠丝杠螺杆另一端与推杆连接，所述助力电机输出端通过传动元件与滚珠丝杠螺母连接。

8、进一步，所述传动元件包括相互啮合的蜗轮和蜗杆，所述蜗杆与助力电机输出端传动连接，所述蜗轮套设于滚珠丝杠螺母外壁。

9、进一步，所述踏板模拟器本体还包括壳体，所述弹性元件以及助力组件的滚珠丝杠螺杆和滚珠丝杠螺母布置于壳体内，弹性元件一端与壳体内壁固定连接，弹性元件另一端设有与滚珠丝杠螺杆端部球头对应配合的弧形部；所述制动液壶集成固定于壳体前侧外壁上，所述助力电机集成固定于壳体底部外壁上；所述推杆外壁套设有复位弹簧，所述复位弹簧外部套设有防尘罩。

10、进一步，所述踏板模拟器本体还包括用于获取制动信息并将制动信息传递至整车ecu的控制器，所述制动信息包括制动踏板的实时制动踏板力或踏板行程。

11、第二方面，本发明提供了一种车辆，包括制动系统，所述制动系统包括制动控制单元和本发明所述的解耦式制动系统的复合踏板模拟器机构，所述制动控制单元根据所述制动踏板的实时制动踏板力或踏板行程控制所述助力电机的工作状态。

12、本发明的有益效果：

13、1、本发明所述踏板模拟器本体上集成布置有制动液壶、高压蓄能器、若干个ehb液压管路接口和若干个emb通讯接口，进而同时满足了ehb、emb混合线控制动系统的制动液供给需求和通讯需求，具备制动失效安全备份，满足了制动法规对制动系统的要求，为ev/hev车型取消传统发动机真空助力器后提供制动压力放大功能的解决方案，结构简单，功能集成可靠。

14、2、本发明所述踏板模拟器本体包括制动踏板、用于装配到车身上的装配部、助力组件、沿轴向布置在所述装配部的一侧的弹性元件、铰接于所述制动踏板并与所述弹性元件配合以能够驱动弹性元件沿轴向伸缩的推杆。在驾驶员踩下制动踏板时，推杆驱动弹性元件沿轴向压缩，而在此压缩过程中通过助力组件使得其输出转矩经由传动元件传递到弹性元件而为制动踏板和推杆提供助力，使得制动踏板获得合适的制动踏板力，从而提供可靠的制动踏板的制动感觉，由此能够模拟出准确的制动踏板力，具有操作稳定性良好、制动踏板相应迅速等效果，能准确、有效地模拟传统制动踏板的感觉特性，提高用户满意度。此外，当助力组件发生故障而无法正常工作时，通过弹性元件为制动踏板提供基础踏板力而也能够实现制动踏板的制动感觉，从而能够继续实施制动，保证制动系统始终保持正常工作，保持制动功能。