一種車輛液壓主動制動系統的制作方法

本實用新型涉及車輛制動技術領域，具體涉及一種液壓主動制動實現裝置及方法。

背景技術：

隨著車輛駕駛輔助和智能駕駛技術的發展，傳統車輛制動已無法滿足制動需求，目前主流的方案就是基于液壓制動系統，通過改進實現主動制動。

專利CN 103318158 A提出了一種汽車集成式電子液壓制動系統，在原來制動系統的基礎上在ABS/ESP雙輸入管路上并聯了液壓主動增壓系統，增壓了液壓泵和高壓儲能器，在管路上各增加了一個增加和減壓閥，該系統保留了原車真空助力器和ABS/ESP制動系統，同時也保留了雙路獨立的安全設計。減壓閥和主缸連接，當主動制動失效后，自動通過常開減壓閥將主缸和ABS/ESP輸入回路自動接通，實現失效模式制動。

專利CN 104149765 A也提出了一種可實現分時控制的汽車電子液壓制動系統，該方案將主缸輸出的一路和減壓常開回流閥連通，保證了主動制動失效情況下，主動制動的有效性，不過制動時間延長。主缸另外一路和踏板感覺模擬器連接，針對取消原車真空助力器后，仍然可以模擬踏板力感覺。

上述兩個現有技術存在共同的問題就是：1)均采用了高壓儲能器，雖然可以縮短建壓時間，但是存在油液泄露的風險；2)為了滿足失效模式制動，減壓閥均采用常開閥，制動過程中如果要實現保壓，需要給常開減壓閥通電使其處于關閉狀態，電磁閥長時間通電容易發熱燒壞，無法實現長時間保壓，無法滿足下長坡，坡道駐車以及普通駐車的制動需求。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是實現一種工作穩定可能，能夠保障長坡道駐車行車安全的電子液壓制動系統。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為：一種車輛液壓主動制動系統，制動踏板經真空助力器驅動液壓制動主缸的主缸推桿和活塞運動，所述液壓制動主缸通過管路連接儲油罐；

所述液壓制動主缸的第一輸出油管液壓泵第一自鎖電磁閥的端口A，所述第一自鎖電磁閥的端口B經第一雙路輸入油管連接ABS/ESP；

所述液壓制動主缸的第二輸出油管液壓泵第二自鎖電磁閥的端口A，所述第二自鎖電磁閥的端口B經第二雙路輸入油管連接ABS/ESP。

系統設有增壓裝置控制單元，所述增壓裝置控制單元接收所述制動踏板內位置傳感器的位置信號，以及安裝在所述液壓泵出油口管路上的液壓壓力傳感器的液壓信號，所述增壓裝置控制單元輸出控制信號至第一自鎖電磁閥、第二自鎖電磁閥以及驅動液壓泵的泵電機。

所述主動增壓控制器接收車輛上安裝的前方目標檢測感知單元的探測信號。

所述主動增壓控制器根據液壓壓力傳感器采集值，輸出PWM信號控制液壓泵電機轉速和輸出扭矩、輸出PWM信號控制第一自鎖電磁閥和第二自鎖電磁閥開啟時間，構成液壓壓力傳感器采集值與設定的目標壓力值的壓力閉環控制。

所述自鎖電磁閥包括電磁閥外殼、自鎖機構復位彈簧、電磁閥閥芯、電磁閥線圈、閥口A和閥口B，所述電磁閥外殼一端的兩側設有閥口A和閥口B，所述電磁閥外殼另一端設有自鎖機構復位彈簧，所述自鎖機構復位彈簧上設有控制閥口A和閥口B的通斷的電磁閥閥芯，所述電磁閥閥芯由電磁閥線圈驅動其 在電磁閥外殼內位移。

所述電磁閥閥芯一側設有閥芯限位空槽，所述電磁閥外殼外壁設有自鎖機構外殼，所述自鎖機構外殼內設有自鎖機構磁銷，所述自鎖機構磁銷由自鎖機構線圈驅動伸入閥芯限位空槽或縮回鎖機構外殼內，當所述自鎖機構磁銷伸入閥芯限位空槽時，所述電磁閥閥芯位置處于使閥口A和閥口B導通的位置。

本實用新型的優點在于：

本系統為串聯式增壓方式實現主動增壓，相比較并聯式增壓方式，減少了兩路電磁閥，結構簡單，成本低，便于制動改裝；

本系統采用了自鎖電磁閥，該電磁閥內置有電控自鎖機構，可以在掉電模式下保持關閉和開啟兩種工作模式，故可以實現長時間保壓，克服目前液壓系統保壓時間較短的問題；

本系統去掉了高壓儲能器，通過壓力傳感器進行制動管路實時壓力反饋，避免了高壓儲能器油液泄露的風險。

附圖說明

下面對本實用新型說明書中每幅附圖表達的內容及圖中的標記作簡要說明：

圖1為車輛液壓主動制動系統結構示意圖；

圖2為圖1為中自鎖電磁閥結構示意圖；

圖3為車輛液壓主動制動系統原理框圖；

圖4為車輛液壓主動制動系統管路壓力控制示意圖；

圖5為車輛液壓主動制動系統控制流程圖；

上述圖中的標記均為：

1、制動踏板；2、位移傳感器；3、真空助力器；4、主缸推桿；5、液壓制動主缸；6、儲油罐；7、活塞；8、第一輸出油管；9、第二輸出油管；10、主動增 壓裝置；11、第一雙路輸入油管；12、第二雙路輸入油管；13、ABS/ESP；14、主動增壓控制器；15、整車CAN通信電路；

101、液壓泵；102、泵電機；103、液壓壓力傳感器；104、第一自鎖電磁閥；105、第二自鎖電磁閥；

1001、自鎖機構線圈；1002、自鎖機構外殼；1003、自鎖機構復位彈簧；1004、自鎖機構磁銷；1005、電磁閥線圈；1006、電磁閥外殼；1007、電磁閥復位彈簧；1008、電磁閥閥芯；1009、閥芯限位空槽。

具體實施方式

本實用新型制動系統取消高壓儲能器，只采用兩個自鎖電磁閥，既簡單，成本低，同時還能夠實現長時間掉電保壓，以及失效模式或者人工制動時的模式掉電自動切換，保證了人工制動和失效模式制動的有效性和可靠性。

即在原車ABS/ESP13與制動主缸之間兩路輸入管路上串聯主動增壓裝置10和自鎖電磁閥，通過控制液壓泵101電機進行給管路增壓，通過關閉自鎖電磁閥進行保壓，當液壓泵101電機關閉，自鎖電磁閥開啟時，主缸和ABS/ESP13雙輸入回路直通，此時人工制動有效。自鎖電磁閥通過內置的電控自鎖機構可以在掉電的情況下保持開啟和關閉兩種狀態。故可以實現掉電狀態下的長時間保壓。

該方案可以實現人工制動和主動制動模式間的自由切換。控制單元只需實時捕獲電子制動踏板1傳感器的輸入信號，判斷駕駛員是否進行了人工制動干預，從而判斷是否需要進行制動模式切換。

具體來說，車輛液壓主動制動系統如圖1所示，包括電子機械制動踏板1，位移傳感器2、真空助力器3，主缸推桿4，液壓制動主缸5，儲油罐6，活塞7、第一輸出油管8、第二輸出油管9、第一雙路輸入油管11、第二第一雙路輸入油 管11、ABS/ESP13、主動增壓控制器14以及管路上串聯的主動增壓裝置10。

其中主動增壓裝置10包括液壓泵101、泵電機102、液壓壓力傳感器103、第一自鎖電磁閥104和第二自鎖電磁閥105。

參閱圖2，第一自鎖電磁閥104和第二自鎖電磁閥105結構相同，均包括自鎖機構線圈1001、自鎖機構外殼1002、自鎖機構復位彈簧1003、自鎖機構磁銷1004、電磁閥線圈1005、電磁閥外殼1006、電磁閥復位彈簧1007、電磁閥閥芯1008、閥芯限位空槽1009以及輸入和輸出端口A、B組成。

制動踏板1內置有位移傳感器2，主動增壓控制器14可以通過位移傳感器2的輸出信號判斷駕駛員是否進行了人工制動干預，從而判斷是否需要進行制動模式切換。

真空助力器3用于在人工制動模式下，產生助力并通過推桿作用于主缸的活塞7，油壓通過主缸的第一輸出油管8和第二輸出油管9分別接主動增壓裝置10的液壓泵101雙路輸入，液壓泵101的雙路輸出分別接第一自鎖電磁閥104和第二自鎖電磁閥105的輸入端，第一自鎖電磁閥104和第二自鎖電磁閥105的輸出端接ABS/ESP13的第一雙路輸入油管11和第二雙路輸入油管12。

主動增壓裝置10用于實現主動增壓，開啟第一自鎖電磁閥104和第二自鎖電磁閥105后，啟動泵電機102，主缸中油液被液壓泵101抽到管路，隨著電機的持續運轉，管路油液壓力不斷增加，車輛制動減速。當需要保壓時，第一自鎖電磁閥104和第二自鎖電磁閥105關閉，控制PWM的占空比設置為0，管路壓力達到穩態。當需要減壓時，第一自鎖電磁閥104和第二自鎖電磁閥105開啟，可以通過設置控制自鎖電磁閥的PWM占空比控制閥門的開啟時間，時間減壓壓力的精確控制。

如圖3所示系統的電控單元位移傳感器2采集電路，液壓壓力傳感器103 的采集電路，整車CAN通信電路15，第一自鎖電磁閥104和第二自鎖電磁閥105的控制電路、液壓泵101電機的控制電路，泵電機102電源開關繼電器控制電路以及前方目標檢測感知單元。

當主動增壓控制器14通過整車CAN通信模塊接收到上層控制單元發送的主動制動控制指令以及制動壓力P后，主動增壓控制器14控制兩個自鎖電磁閥處于開啟狀態，同時控制液壓泵101的泵電機102進行增壓，油液經過ABS/ESP13的兩路輸入管路，使管路產生壓力，并通過液壓壓力傳感器103實時反饋當前管路液壓壓力P'，根據P'與P的差值通過PID控制算法實時調整控制泵電機102的PWM占空比。如果需要持續增壓則重復執行上面的動作，直到管路液壓壓力達到設定值。如果需要保壓，則將兩個自鎖電磁閥工作在掉電關閉狀態，可以實現長時間保壓，同時將泵電機102的PWM占空比設置為0；當需要減壓時，則將兩個自鎖電磁閥工作在掉電開啟狀態，可以實現長時間開啟減壓，同時將泵電機102的PWM占空比設置為0，兩個自鎖電磁閥通過PWM進行控制，通過調整PWM的占空比控制開啟時間，當管路壓力大于設定的壓力值時，需要持續減壓，進入下一個循環。根據P'與P的差值通過PID控制算法實時調整控制泵電機102的PWM占空比。

當車輛制動結束后，第一自鎖電磁閥104和第二自鎖電磁閥105工作在掉電開啟狀態，此時主缸的第一輸出油管8和第二輸出油管9分別和第一雙路輸入油管11和第二雙路輸入油管12接通，實現管路制動壓力的完全釋放，并保證制動主缸和第一雙路輸入油管11和第二雙路輸入油管12的常通，實現人工制動或者主動制動失效的情況下，人工制動的有效性。

主動增壓控制器14通過控制自鎖電磁閥內置的自鎖機構線圈1001實現自鎖機構的控制，如圖2所示，當給自鎖機構線圈1001通電時，自鎖機構磁銷1004 在磁力的吸引下置位，掉電時，通過自鎖機構復位彈簧1003復位。電磁閥閥芯1008上開了閥芯限位空槽1009用于自鎖機構磁銷1004將電磁閥閥芯1008進行限位，實現掉電狀態保持。給自鎖機構線圈1001通電，自鎖機構磁銷1004在磁力的作用下提起，自鎖機構解鎖，電磁閥閥芯1008可以正常在電磁閥外殼1006內運動。當給自鎖機構線圈1001掉電后，自鎖機構磁銷1004在自鎖機構復位彈簧1003的作用下下落，當電磁閥閥芯1008處于置位時，自鎖機構磁銷1004落入閥芯限位空槽1009內，電磁閥線圈1005掉電后，電磁閥閥芯1008也無法復位，保證了掉電狀態下閥門的開啟。

當給自鎖機構線圈1001通電，自鎖機構磁銷1004在磁力的作用下提起，自鎖機構解鎖，此時電磁閥閥芯1008在彈簧的作用下復位，處于掉電常閉狀態，然后給自鎖機構線圈1001掉電即可實現電磁閥在掉電情況下保持關閉。

參閱圖4，管路壓力通過控制液壓泵101電機的轉速和輸出扭矩進行液壓力的控制。液壓泵101電機采用PWM控制方式，通過控制PWM(用PWM1表示)的占空比控制其轉速和輸出扭矩，進而控制管路液壓壓力，根據液壓壓力傳感器103實時反饋值P'和設定的目標壓力P的差值進行壓力閉環控制。

另外兩個自鎖電磁閥也采用PWM控制方式，通過控制PWM(用PWM2表示)的占空比控制其開啟時間，也通過管路壓力傳感器實時反饋值P'和設定的目標壓力P的差值進行壓力閉環控制。

如圖5所示，基于車輛液壓主動制動系統的控制方法如下：

步驟1、系統上電，故障自檢，如果有故障，則故障報警，否則執行步驟2；

步驟2、踏板位移傳感器2輸出信號實時檢測，如果根據踏板位移信號判斷人工干預了制動，則進入人工干預制動模式執行步驟C,否則執行步驟4；

步驟3、人工制動，控制泵電機102的PWM占空比設為0，第一自鎖電磁閥 104和第二自鎖電磁閥105完全掉電開啟，然后執行步驟2；

步驟4、實時采集整車CAN模塊發送的制動請求，如果有主動制動需求并設置了目標管路壓力P，則執行步驟E，進入主動制動模式，否則執行步驟3；

步驟5、打開第一自鎖電磁閥104和第二自鎖電磁閥105、開啟液壓泵101電機，根據P值設置液壓泵101電機的初始PWM占空比，并實時檢測液壓壓力傳感器103的反饋值。根據目標管路壓力值P和液壓壓力傳感器103的反饋值P'進行比較判斷決定執行動作，假設S為設定的比較門限閾值，則當P-P'＞S時，執行步驟6，當|P-P'|＜S時，執行步驟7，否則執行步驟8；

步驟6、控制第一自鎖電磁閥104和第二自鎖電磁閥105的PWM占空比大于0、泵電機102的PWM占空比增加，然后執行步驟2；

步驟7、控制第一自鎖電磁閥104和第二自鎖電磁閥105的PWM占空比等于0、控制泵電機102的PWM占空比設為0，然后執行步驟2；

步驟8、控制第一自鎖電磁閥104和第二自鎖電磁閥105的PWM占空比大于0、控制泵電機102的PWM占空比設為0，然后執行步驟2。

上面結合附圖對本實用新型進行了示例性描述，顯然本實用新型具體實現并不受上述方式的限制，只要采用了本實用新型的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本實用新型的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本實用新型的保護范圍之內。