快速起效且制動力矩精確控制的液力緩速器液壓控制系統的制作方法

本發明屬于車輛減速制動控制技術領域，具體涉及一種快速起效且制動力矩精確控制的液力緩速器液壓控制系統。

背景技術：

目前，車輛上常用的行車制動器多為盤式制動器或鼓式制動器，均屬于摩擦片式制動裝置。車輛在長下坡路段、城市交通或載重低速行駛等工況下，頻繁或長時間地使用此類制動器時，制動器將大量動能轉變為熱能，導致摩擦元件溫度過高，摩擦系數降低，制動效能下降，即發生制動性能的“熱衰退現象”。熱衰退現象導致車輛制動效能嚴重降低，極易釀成重大事故。

為了解決上述問題，各國紛紛出臺相應的法規政策規定車輛必須裝備輔助制動裝置，主要有發動機排氣制動、液壓制動、電渦流緩速制動、液力緩速制動等裝置。其中，液力緩速器以其體積小、制動力矩大、制動效能持續時間長等優點，現已作為機械主制動器的有效輔助制動裝置被廣泛應用。液力緩速器多布置在車輛傳動變速機構前方或后方，能使車輛在高速行駛工況下，配合車輛機械主制動器有效地降低或保持行駛速度，減輕機械主制動器磨損，保證車輛安全平穩地減速制動。

液壓控制技術是決定液力緩速器綜合性能的關鍵技術之一。液力緩速器對其制動力矩的控制主要依靠液壓控制系統對輪腔內進行快速精確地充入適量油液，并根據車輛工況精確控制來實現。傳統的機械—液壓式液壓控制系統，由于其存在機械部分，因此存在結構復雜、控制響應慢的問題，而且控制功能少，一般只能輸出一個定量，而且輸出精度差，因此目前逐漸被以電控液壓/氣動元件為核心的電控系統取代。另外，由于液力緩速器工作時會產生大量的熱量，其液壓系統也應該保證液力緩速器具有良好的散熱能力。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明提供了一種可實現快速起效且制動力矩精確控制的液力緩速器液壓控制系統。在液力緩速器使用中，可控制油液快速充入緩速器輪腔中，以實現制動力矩的快速起效，且可以根據車輛工況與使用需求，精確控制緩速器輸出制動力矩，并可保證液力緩速器具有良好的散熱能力。

為了解決上述技術問題，本發明是這樣實現的：

一種快速起效且制動力矩精確控制的液力緩速器液壓控制系統，包括油泵、起效閥、換熱器、充液量調節閥和電子控制單元ECU；所述起效閥由二位二通滑閥和第一先導閥組成，充液量調節閥由二通插裝閥和第二先導閥組成；油泵提供系統油液輸出口和控制油液輸出口；

油泵的系統油液輸出口連接二位二通滑閥的a口，二位二通滑閥的b口連接液力緩速器輪腔的進油口，形成充液支路；

液力緩速器輪腔的第一出油口連接換熱器入口，換熱器出口接入所述充液支路，并位于二位二通滑閥與液力緩速器輪腔之間，形成循環散熱支路；

液力緩速器輪腔的第二出油口連接二通插裝閥進油口a1，二通插裝閥出油口b1連接二通插裝閥開式油箱，形成充液量調節支路；

油泵的控制油液輸出口通過第一先導閥連接二位二通滑閥的控制油端口，并通過第二先導閥連接二通插裝閥的控制油端口，形成控制油支路；

ECU連接兩個先導閥的控制輸入端，形成電控支路。

優選地，所述第一先導閥為電磁換向閥；電磁換向閥的A口連接二位二通滑閥的控制油端口，P口連接油泵的控制油液輸出口，回油口T連接電磁換向閥開式油箱，電磁控制端連接ECU。

優選地，所述第二先導閥為比例減壓閥；比例減壓閥的出油口U1連接二通插裝閥的控制油端口，進油口P1連接油泵的控制油液輸出口，回油口T1連接比例減壓閥開式油箱，電磁控制端連接ECU。

優選地，所述油泵中，粗濾器入口與開式油箱相連，粗濾器出口連接控制油泵入口；控制油泵出口連接第一精濾器入口；第一精濾器出口作為控制油液輸出口；

粗濾器出口進一步連接系統油泵入口；系統油泵出口連接第二精濾器入口；第二精濾器出口作為系統油液輸出口。

優選地，所述油泵中進一步包括兩個安全溢流閥；第一安全溢流閥連接在第一精濾器出口和粗濾器的入口之間；第二安全溢流閥連接在第二精濾器出口和粗濾器的入口之間。

優選地，第二安全溢流閥與粗濾器的入口之間的管路上安裝呼吸器。

優選地，所述ECU根據外部反饋的制動踏板的動作情況和車輛當前狀態，獲得液力緩速器輪腔當前的目標制動力矩；根據目標制動力矩確定利用閉環控制算法獲得液力緩速器工作狀態，分為四個工況：

當所需制動力矩為0時，處于未工作工況，ECU不給第一先導閥和第二先導閥控制信號，兩個先導閥關閉，沒有制動力矩輸出；

當所需制動力矩從0變為非0時，處于起效工況，ECU給第一先導閥換向信號，起效閥迅速起效，系統油液進入液力緩速器輪腔中，產生制動力矩；此時，ECU向第二先導閥輸出高控制電流，使得第二先導閥輸出并作用于二通插裝閥控制油端口的控制油壓高于二通插裝閥進油口a1處的油壓，使得二通插裝閥閥芯關閉；

起效工況之后進入穩定工況，ECU根據目標制動力矩的變化，向第二先導閥輸出控制信號，調整第二先導閥的輸出油壓，進而調整二通插裝閥的閥芯開度，從而調節液力緩速器輪腔部的充液量使其迅速接近所述目標制動力矩；

當液力緩速器需要停止工作時，ECU停止給第一先導閥和第二先導閥輸出控制信號，停止輸出制動力矩。

有益效果：

(1)本發明結構簡單，通過少量器件的使用，達到快速起效且制動力矩精確的效果。

(2)本發明的換熱器出口連接起效閥出口，與連接起效閥入口相比，本發明的連接方式，更為簡單，充分利用液力緩速器輪腔出口油壓高于進口油壓的特點，將輪腔的第一出油口通過換熱器與輪腔進油口相連，僅利用一個二位二通滑閥即可實現緩速器快速充油與循環散熱的控制，閥系整體結構得到簡化。

(3)本發明采用起效閥與充液量調節閥相配合以實現液力緩速器快速起效且制動力矩精確控制。直接采用現有的電磁閥來對液力緩速器進出口油液流量進行控制無法滿足緩速器充放油系統對低壓降、大流量的需求。因此，采用電磁換向閥先導控制大通徑的二位二通滑閥，開關控制響應速度快，可控制大流量油液迅速進入緩速器輪腔中，液力緩速器可快速起效；利用可連續精確輸出控制油壓的比例減壓閥先導控制二通插裝閥，連續調節控制精度高，可根據輸入比例減壓閥控制信號，實現對緩速器輪腔第二出口油液流量的精確調節，進而實現對緩速器輪腔充液量以及輸出制動力矩的精確控制。

附圖說明

圖1為液力緩速器整體液壓控制原理圖。

其中，1-油泵，2-二位二通滑閥，3-電磁換向閥(第一先導閥)，4-起效閥，5-換熱器，6-液力緩速器輪腔，7-比例減壓閥(第二先導閥)，8-二通插裝閥，9-充液量調節閥，10-電子控制單元ECU，11-液力緩速器輪腔進油口，12-液力緩速器輪腔的第一出油口，13-液力緩速器輪腔的第二出油口，14-充液三通接頭，15-電磁換向閥開式油箱，16-二通插裝閥開式油箱，17-比例減壓閥開式油箱，18-系統油泵安全溢流閥，19-控制油液輸出三通接頭(控制油液輸出口)，20-控制油液輸出三通接頭，21-第一精濾器，22-控制油泵，23-控制油泵安全溢流閥，24-粗濾器，25-開式油箱，26-呼吸器，27-系統油泵，28-第二精濾器，29-系統油液輸出三通接頭(系統油液輸出口)。

具體實施方式

下面結合附圖并舉實施例，對本發明進行詳細描述。

本發明提供了一種快速起效且制動力矩精確控制的液力緩速器液壓控制系統，其包括油泵1、起效閥4、換熱器5、充液量調節閥9和液壓控制系統電控器即電子控制單元(ECU，Electronic Control Unit)10。

油泵1為緩速器液壓控制系統提供系統油液與控制油液，其中系統油液為緩速器輪腔內部流動的傳動介質，控制油液用于液壓先導閥控制使用。油泵1主要包括：開式油箱25、呼吸器26、粗濾器24、系統油泵27及其第二精濾器28、系統油泵安全溢流閥18、系統油液輸出三通接頭29、控制油泵22及其第一精濾器21、控制油泵安全溢流閥23、控制油液輸出三通接頭20以及相應管路。

起效閥4用于控制系統油液通過充液支路快速充入液力緩速器輪腔6，即控制其快速起效，當緩速器需要停止工作時，起效閥4可關閉充液支路。起效閥4主要包括：二位二通滑閥2、起到其先導作用的電磁換向閥3、電磁換向閥開式油箱15(可連通開式油箱25)以及相應管路。

充液量調節閥9用于精確控制液力緩速器輪腔6內充液量，另外當緩速器需要停止工作時，充液量調節閥9完全打開，即可以起到快速排盡輪腔內油液的作用。主要包括：二通插裝閥8、起到其先導作用的比例減壓閥7、二通插裝閥開式油箱16(可連通開式油箱25)、比例減壓閥開式油箱17(可連通開式油箱25)以及相應管路。

液力緩速器輪腔6上分布有一個進油口11與兩個出油口，分別為出油口12與出油口13，即一路進油(充液支路)，兩路出油(循環散熱支路與充液調節支路)。系統油液可通過充液支路流入緩速器輪腔6進油口11；循環散熱支路上安裝有換熱器5，保證由緩速器輪腔出油口12流出的系統油液熱量可以有效地得到散失，冷卻后的油液可通過充液三通接頭14流入充液支路；從出油口13流出的油液流入充液量調節支路，到達充液量調節閥，以進行充液量精確控制。

ECU10用于控制兩個先導閥：電磁換向閥3與比例減壓閥7的工作狀態。另外，控制油泵輸出的控制油液可通過控制油液輸出三通接頭19分別提供給兩個先導閥。

為了實現上述功能，各組件之間通過如下連接方式構成充液支路、循環散熱支路、充液量調節支路、控制油支路、系統油支路、輔助支路和電控支路。具體來說，連接關系為：

1)充液支路：油泵1連接系統油液輸出三通接頭29，系統油液輸出三通接頭29其中一個接口作為系統油液輸出口。其中，系統油液輸出三通接頭29的系統油液輸出口連接二位二通滑閥2的進口a；二位二通滑閥的出口b通過充液三通接頭14連接液力緩速器輪腔6進油口11；

2)循環散熱支路：液力緩速器輪腔6的第一出油口12連接換熱器5入口；換熱器5出口連接充液三通接頭14，即連入充液支路；

3)充液量調節支路：液力緩速器輪腔6的第二出油口13連接二通插裝閥8進油口a1；二通插裝閥8出油口b1連接二通插裝閥開式油箱16；

4)控制油支路：粗濾器24入口與開式油箱25相連，粗濾器24出口連接控制油泵22入口；控制油泵22出口連接第一精濾器21入口；第一精濾器21出口通過控制油液輸出三通接頭20與三通接頭19連接電磁換向閥3的P口和比例減壓閥7的進油口P1；電磁換向閥3的A口連接二位二通滑閥2的控制油端口；電磁換向閥3的回油口T連接電磁換向閥開式油箱15；比例減壓閥7的出油口U1連接二通插裝閥8的控制油端口，比例減壓閥7的回油口T1連接比例減壓閥開式油箱17。

5)系統油支路：粗濾器24出口進一步連接系統油泵27入口；系統油泵27出口連接第二精濾器28入口；第二精濾器28出口通過系統油液輸出三通接頭29連接二位二通滑閥2的入口a；

6)輔助支路：控制油液輸出三通接頭20連接控制油泵安全溢流閥23入口，控制油泵安全溢流閥23出口連接開式油箱25。三通接頭29連接系統油泵安全溢流閥18入口，系統油泵安全溢流閥18出口連接開式油箱25。系統油泵安全溢流閥18與粗濾器24的入口之間的管路上安裝呼吸器26。

7)電控支路：ECU控制電路連接電磁換向閥與比例減壓閥的控制輸入端。

ECU 10根據內部控制策略對液壓系統控制閥系進行控制。駕駛員可根據車況控制液力緩速器控制踏板，ECU 10可根據駕駛員制動踏板操作情況以及車輛當前狀態，實時計算出當前車輛所需的目標制動力矩，ECU 10可通過車輛上布置的傳感器實時監測車輛制動車速與減速度，進而反推得到液力緩速器輪腔6當前輸出制動力矩，基于智能閉環控制控制算法實時對緩速器充液量調節閥進行控制，調節液力緩速器輪腔6內部充液情況，以實現對輸出制動力矩的連續調控。

駕駛員操控制動踏板，ECU10根據制動踏板動作情況確定液力緩速器6的目標制動力矩。不同的制動力矩對應不同的液力緩速器工作狀態，具體可以分為以下四個工況：未工作工況、起效工況、穩定工況與關閉工況。

1)未工作工況

當液力緩速器未工作時(所需制動力矩為0)，ECU10不給電磁換向閥3與比例減壓閥7控制信號，兩個先導閥關閉，來自控制油泵的控制油液被堵塞在電磁換向閥3的P口與閥7P1口處，即沒有控制油壓輸出給二位二通滑閥2右端控制腔與二通插裝閥8上端控制腔，來自油泵1的系統油液被堵塞在二位二通滑閥2進口a處，其無法通過充液支路進入緩速器輪腔6中，此時沒有制動力矩輸出。

2)起效工況

當液力緩速器需要工作時(所需制動力矩不為0)，ECU10給電磁換向閥3換向信號，電磁換向閥3迅速起效，來自控制油泵的控制油液通過電磁換向閥3的P口流到電磁換向閥3的A口，進而作用在二位二通滑閥2右端控制腔，控制油液可迅速壓縮二位二通滑閥2左端回位彈簧，使二位二通滑閥2的閥芯向左側運動至完全開啟，即起效閥4快速起效，來自油泵1的系統油液可快速通過二位二通滑閥2的進出口a、b與充液支路進入液力緩速器輪腔6中，液力緩速器輪腔6中的充液量快速上升，產生制動力矩。

與此同時，為保證緩速器制動力矩快速起效，此時充液量調節閥9應處于關閉狀態。ECU10給比例減壓閥7輸出高控制電流(500mA)，使其閥芯開度較大，來自控制油泵的控制油液流入比例減壓閥7的P1口，通過比例減壓閥7流到其輸出端U1，由于此時控制電流較大，U1端輸出控制油壓亦較大，較大的比例減壓閥7輸出控制油壓作用于二通插裝閥8上端控制腔。而液力緩速器輪腔6中部分油液可通過旋轉輪腔離心力的作用，通過液力緩速器輪腔6的出油口13與充液量調節支路流到二通插裝閥8進口a1，但二通插裝閥8上端控制腔油壓遠高于二通插裝閥8進口a1處油壓，因此二通插裝閥8閥芯關閉，沒有油液可通過二通插裝閥8出口b1流出到二通插裝閥開式油箱16。

此外，液力緩速器輪腔6中也有部分油液可通過旋轉輪腔離心力的作用，通過出油口12流入循環散熱支路流到換熱器5，進行冷卻散熱，而后流到三通接頭14處。由于二位二通滑閥2出口b處油壓高，而液力緩速器輪腔6進油口11油壓低，因此來自循環散熱路的油液通過三通接頭14直接流回充液支路，進入液力緩速器輪腔6的進油口11，而完成循環散熱過程。

3)穩定工況

當緩速器起效后，通常需要保持一定的輸出制動力矩，或維持一定的車速進行持續制動過程，此時液力緩速器輪腔6應可根據使用工況，快速且精確地調節內部充液量。在此工況下，起效閥4保持開啟狀態，充液支路與循環散熱支路保持暢通。ECU10根據駕駛員制動意圖，計算出緩速器目標制動力矩，并實時采集整車速度與車輛減速度信號，以此推算出緩速器輸出制動力矩，并通過閉環控制算法輸出控制電流，驅動比例減壓閥7調節其閥芯開度，以調整比例減壓閥7的輸出控制壓力，進而調整二通插裝閥8的閥芯開度，進而快速精確地動態調節U1端輸出油壓，調節過程中比例減壓閥7排出的控制油液可通過出口T1排出到開式油箱17。而輸出到二通插裝閥8上端控制腔的控制油壓可與二通插裝閥8進口a1系統油壓相互作用，調節二通插裝閥8閥芯開度，并控制充液量調節支路輸出流量，進而調節液力緩速器輪腔6內部充液量，達到實時精確控制制動力矩的目標，實時滿足駕駛員的制動需求。

4)關閉工況

當液力緩速器需要停止工作時，液力緩速器輪腔6內部油液應快速排出，制動力矩迅速降低。ECU10停止給電磁換向閥3輸出控制信號，二位二通滑閥3在回位彈簧的作用下快速關閉，即來在控制油泵的控制油液在P口處堵塞，無法流入二位二通滑閥2的液壓控制端繼續保持二位二通滑閥2開啟，另外二位二通滑閥2右端控制腔儲存的具有一定壓力的油液可通過電磁換向閥閥3的A口流到電磁換向閥3的出油口T，進而流到開式油箱15。此時二位二通滑閥2在左端回位彈簧的作用下快速關閉，來自系統油泵的系統油液被堵塞在二位二通滑閥2的a口，即充液支路終止工作，停止為緩速器輪腔充油。

此外，ECU10停止給比例減壓閥7輸出控制信號，比例減壓閥7閥芯在內部回位彈簧的作用下完全關閉，P1端控制油液無法進入到輸出端U1，另外二通插裝閥8上端控制腔儲存的具有一定壓力的油液可通過T1口快速排出，即二通插裝閥8上端控制腔油壓降低至0，而來自液力緩速器輪腔6出油口13的具有一定壓力的油液通過充液量調節支路，流到二通插裝閥8進口a1，將閥芯完全打開，液力緩速器輪腔6中的油液可快速通過閥二通插裝閥8出口b1流出，流進開式油箱16，快速排盡液力緩速器輪腔6內油液，緩速器制動力矩迅速降低，液力緩速器停止工作。

綜上所述，以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。