车辆制动系统和车辆的制作方法

1.本发明涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种车辆制动系统和车辆。


背景技术：

2.传统车辆大部分采用的制动形式为利用真空助力器提供助力，无法解耦(制动踏板与制动主缸耦合)，因此液压制动力的变化必然导致驾驶员的踏板感发生变化，且踏板感不可调，因此，制动能量回收时制动踏板反馈不佳，无法完成车辆的再生制动，并且无法有效的回收制动能量，存在改进空间。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明旨在提出一种车辆制动系统，该车辆制动系统采用完全解耦的方式对车辆进行制动，不仅可实现再生制动，以最大限度的回收制动能量，并且踩踏制动踏板的踏板感可调，以满足不同驾驶员的使用需求。
4.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
5.一种车辆制动系统，包括：制动踏板，所述制动踏板连接有输入推杆，所述输入推杆可随所述制动踏板的移动而移动；踏板模拟系统，所述输入推杆适于挤压所述踏板模拟系统的至少一部分以模拟制动时所产生的踏板感，所述踏板模拟系统的至少一部分可调以使踏板感可调；电动助力系统，所述电动助力系统的至少一部分适于推动制动主缸中的活塞而建立压强，以实现车辆的制动；信息采集系统和电控系统，所述信息采集系统用于采集所述输入推杆的位移信息，并将所述位移信息传递给所述电控系统，所述电控系统会根据所述位移信息来分别控制所述踏板模拟系统以及所述电动助力系统开启运行。
6.进一步，所述踏板模拟系统包括：踏板模拟器，所述踏板模拟器包括：液压缸以及设置在所述液压缸内的第一复位弹簧，所述输入推杆适于伸入所述液压缸内以挤压所述液压缸内的制动液以及所述第一复位弹簧。
7.进一步，所述踏板模拟系统还包括：储液罐和常闭电磁阀，所述液压缸与所述储液罐相连通，以使所述储液罐能够向所述液压缸内提供制动液，所述常闭电磁阀连接在所述液压缸与所述储液罐之间，所述常闭电磁阀用于控制所述液压缸与所述储液罐之间的通断，所述电控系统会根据所述位移信息来控制所述常闭电磁阀的开闭。
8.进一步，所述电动助力系统包括：助力电机以及机械传动组件，所述助力电机可在接收到所述电控系统的控制信号后驱动所述机械传动组件运转，以使所述机械传动组件的至少一部分推动所述制动主缸中的活塞而建立压强，以实现车辆的制动。
9.进一步，所述机械传动组件包括：减速增扭机构、运动转化机构以及输出杆组件，所述减速增扭机构传动连接在所述助力电机与所述运动转化机构之间，所述运动转化机构可将助力电机传递来的旋转驱动力转化为平移推动力并推动所述输出杆组件移动，所述输出杆组件适于推动所述制动主缸中的活塞。
10.进一步，所述减速增扭机构包括：第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述第一锥齿轮固定
在所述助力电机的输出轴上，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合传动，所述运动转化机构包括：螺母组件和丝杠，所述第二锥齿轮套设固定在所述螺母组件上，所述螺母组件套设在所述丝杠上并与所述丝杠螺纹传动连接，所述丝杠适于推动所述输出杆组件移动。
11.进一步，所述车辆制动系统还包括：失效备份制动系统，所述失效备份制动系统为能够在所述电动助力系统不能正常运行时，保证能够通过踩踏所述制动踏板以将制动力直接传递到制动主缸中的耦合制动形式。
12.进一步，所述失效备份制动系统包括：中间推杆和连接杆，所述连接杆连接在所述液压缸与所述中间推杆之间，所述中间推杆适于从所述丝杠中穿过并推动所述输出杆组件移动，所述车辆制动系统的壳体上具有导向槽，所述液压缸可移动地导向配合在所述导向槽内，所述导向槽与所述液压缸之间具有第二复位弹簧。
13.进一步，所述电控系统与车辆的车载传感器通讯，所述电控系统能够根据所述车载传感器传递来的信息控制所述电动助力系统开启运行。
14.相对于现有技术，本发明所述的车辆制动系统具有以下优势：
15.本发明所述的车辆制动系统，该车辆制动系统采用驾驶员踩踏制动踏板的踩踏力与电动助力系统驱动车辆制动的制动力完全解耦的方式对车辆进行制动，不仅可实现再生制动，以最大限度的回收制动能量，提升车辆的续航里程，并且踩踏制动踏板的踏板感可调，以满足不同驾驶员的使用需求。
16.本发明的另一目的在于提出一种车辆，包括上述的车辆制动系统，该车辆的车辆制动系统能够最大限度的回收制动能量，以提升车辆的续航里程，并且踩踏制动踏板的踏板感可调，以满足不同驾驶员的使用需求。
附图说明
17.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
18.图1是根据本发明实施例的车辆制动系统的结构示意图。
19.附图标记说明：
20.100-车辆制动系统，1-制动踏板，2-输入推杆，3-踏板模拟系统，4-电动助力系统，5-信息采集系统，6-电控系统，7-制动主缸，31-踏板模拟器，311-液压缸，312-第一复位弹簧，32-储液罐，33-常闭电磁阀，41-助力电机，42-机械传动组件，421-减速增扭机构，422-运动转化机构，423-输出杆组件，4211-第一锥齿轮，4212-第二锥齿轮，4221-螺母组件，4222-丝杠，424-缓冲组件，8-失效备份制动系统，81-中间推杆，82-连接杆，101-壳体，1011-导向槽，83-第二复位弹簧，51-绝对位移传感器，52-磁铁，9-平衡弹簧。
具体实施方式
21.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
22.下面参考图1描述根据本发明实施例的车辆制动系统100。
23.根据本发明实施例的车辆制动系统100可以包括：制动踏板1、踏板模拟系统3、电动助力系统4、信息采集系统5和电控系统6。
24.如图1所示，制动踏板1连接有输入推杆2，输入推杆2可随制动踏板1的移动而移动，其中，输入推杆2适于挤压踏板模拟系统3的至少一部分以模拟制动时所产生的踏板感，踏板模拟系统3为模拟传统制动系统中驾驶员踩踏制动踏板1的过程以及获取踏板感的系统，其并非会与电动助力系统4耦合联动，二者属于完全解耦关系。
25.其中，踏板模拟系统3的至少一部分可调以使踏板感可调。也就是说，在车辆运行之前，驾驶员可以根据需求调节自身感觉最为舒适的踏板感，以在车辆运行并且需要进行制动时，踩踏制动踏板1能够获得应有的设定好的踏板感，因此，驾驶员可实现对踏板模拟系统3的主动控制，进而实现对踏板反力的主动调节，从而为驾驶员提供更好的制动踏板1踩踏感觉(踏板感)。
26.进一步，本发明采用了踩踏力与制动力完全解耦的方式来进行车辆的制动，即本技术利用电动助力系统4对车辆进行制动，而不需要利用踩踏制动踏板1的力进行制动。由此，可通过电动助力系统4提供最佳的液压制动力，以配合再生制动力最大限度的回收制动能量，能够有效提升车辆的续航里程。
27.具体地，电动助力系统4的至少一部分适于推动制动主缸7中的活塞而建立压强，产生的制动液压力经过esp(electronic stability program，车身电子稳定系统)分配到汽车的四个轮缸，四个轮缸产生制动压力以实现车辆的制动。
28.再进一步，为实现制动时的快速反应，本发明设置了信息采集系统5，信息采集系统5用于采集输入推杆2的位移信息，并将位移信息传递给电控系统6，电控系统6会根据位移信息来分别控制踏板模拟系统3以及电动助力系统4开启运行。由此，有效的提升了车辆制动系统100的反应速度。
29.具体地，当驾驶员行车制动时，驾驶员会踩踏制动踏板1，输入推杆2向前运动，信息采集系统5会检测到输入推杆2的位移，之后信息采集系统5会将采集到的位移信息传至电控系统6中，电控系统6会根据传递来的位移信息控制踏板模拟系统3开启，以使踏板模拟系统3能够模拟制动时所需的踏板感，并且同时电控系统6也会根据位移信息控制电动助力系统4开启，以推动制动主缸7中的活塞而建立压强，从而实现车辆的制动。
30.根据本发明实施例的车辆制动系统100，该车辆制动系统100采用驾驶员踩踏制动踏板1的踩踏力与电动助力系统4驱动车辆制动的制动力完全解耦的方式对车辆进行制动，不仅可实现再生制动，以最大限度的回收制动能量，提升电动车续航里程，并且踩踏制动踏板1的踏板感可调，以满足不同驾驶员的使用需求。
31.如图1所示，踏板模拟系统3包括：踏板模拟器31，踏板模拟器31用于模拟传统制动系统中驾驶员踩踏制动踏板1的过程以及所产生的踏板感，其中，踏板模拟器31包括：液压缸311以及设置在液压缸311内的第一复位弹簧312，输入推杆2适于伸入液压缸311内并与液压缸311内的活塞连接，在驾驶员踩踏制动踏板1时，输入推杆2会带动活塞向液压缸311内移动以挤压液压缸311内的制动液以及第一复位弹簧312，此时，驾驶员会获得事先调节好的踏板感。
32.其中，第一复位弹簧312会在驾驶员完成踩踏制动踏板1之后向输入推杆2以及制动踏板1提供弹性复位力，以使制动踏板1能够复位，从而便于驾驶员进行下一次踩踏制动。
33.并且，输入推杆2的限位板与车辆制动系统100的壳体101之间设置有平衡弹簧9，以保证输入推杆2不会脱离液压缸311以及能够平稳移动，并且可避免输入推杆2在复位时
与车辆制动系统100的壳体101发生撞击。
34.进一步，参照图1，踏板模拟系统3还包括：储液罐32和常闭电磁阀33，其中，液压缸311与储液罐32相连通，以使储液罐32能够向液压缸311内提供制动液，而常闭电磁阀33连接在液压缸311与储液罐32之间，常闭电磁阀33用于控制液压缸311与储液罐32之间的通断，并且，电控系统6会根据位移信息来控制常闭电磁阀33的开闭。
35.具体地，当驾驶员行车制动时，驾驶员踩踏制动踏板1，以推动输入推杆2向前运动，信息采集系统5会检测到输入推杆2的位移，之后信息采集系统5会将产生的位移信息传至电控系统6中，电控系统6会根据位移信息控制常闭电磁阀33打开，因此储液罐32中的制动液会流入液压缸311中，其中，电控系统6可通过控制常闭电磁阀33的流量来控制制动时所产生的踏板感。
36.其中，驾驶员可在行车前调节好电控系统6，以使其能够控制常闭电磁阀33的流量的恒定，以便于踏板模拟系统3能够为驾驶员提供所需的恒定的踏板感。
37.其中，储液罐32还与制动主缸7连通，以向制动主缸7内提供制动液。需要知道的是，储液罐32为分别与液压缸311以及制动主缸7连通，三者之间不存在同时相互连通的情况。
38.如图1所示，电动助力系统4包括：助力电机41以及机械传动组件42，助力电机41可在接收到电控系统6的控制信号后驱动机械传动组件42运转，以使机械传动组件42的至少一部分推动制动主缸7中的活塞而建立压强，以实现车辆的制动。
39.由此，取消了传统车辆制动系统中的高压蓄能器结构，使车辆制动系统100不存在高压蓄能器漏液风险，并且采用助力电机41配合机械传动组件42的传动形式，可使结构更简单，工作更加可靠，成本和维修费用更低。
40.并且，采用助力电机41配合机械传动组件42的传动形式，可使制动响应更迅速，制动压力控制的更准确，能够在短时间内建立起足够的制动压力。
41.进一步，机械传动组件42包括：减速增扭机构421、运动转化机构422以及输出杆组件423，其中，减速增扭机构421传动连接在助力电机41与运动转化机构422之间，而运动转化机构422可将助力电机41传递来的旋转驱动力转化为平移推动力并推动输出杆组件423移动，输出杆组件423适于推动制动主缸7中的活塞。由此，实现了较好的制动力传递效果，可使制动反映更迅速。
42.再进一步，减速增扭机构421包括：第一锥齿轮4211和第二锥齿轮4212，第一锥齿轮4211固定在助力电机41的输出轴上，第一锥齿轮4211与第二锥齿轮4212啮合传动，运动转化机构422包括：螺母组件4221和丝杠4222，第二锥齿轮4212套设在螺母组件4221上并通过花键固定连接，螺母组件4221套设在丝杠4222上并与丝杠4222螺纹传动连接，丝杠4222适于推动输出杆组件423移动，进而推动制动主缸7中的活塞而建立压强，以实现车辆的制动。此为本发明的车辆制动系统100所实现的常规制动模式。
43.参照图1，丝杠4222与输出杆组件423之间设置有缓冲组件424。缓冲组件424可在丝杠4222推动输出杆组件423运动的过程中起到降噪、缓冲的作用，缓冲组件424可将丝杠4222传递来的推力平稳的传入输出杆组件423，以使输出杆组件423能够稳定的推动制动主缸7的活塞以实现建立压强。
44.如图1所示，信息采集系统5包括：绝对位移传感器51和磁铁52，磁铁52固定在输入
推杆2上且可随输入推杆2的移动而移动，而绝对位移传感器51固定在车辆制动系统100的壳体101上，其中，绝对位移传感器51用于采集磁铁52的位移信息以间接采集输入推杆2的位移信息，并且绝对位移传感器51可与电控系统6通讯，以将采集到的输入推杆2的位移信息传递给电控系统6，以便于电控系统6能够根据传递来的信息分别控制踏板模拟系统3以及电动助力系统4开启运行。
45.下面参照图1描述车辆制动系统100在常规制动模式下的工作原理：
46.当车辆制动系统100处于常规制动模式时，车辆制动系统100处于完全解耦状态，驾驶员踩下制动踏板1，制动踏板1带动输入推杆2前移，此时通过螺栓固定在车辆制动系统100的壳体101上的绝对位移传感器51可通过磁铁52的移动采集到驾驶员踩下制动踏板1时的输入推杆2的位移信息，并将采集到的位移信息通过控制线路传递到电控系统6上，电控系统6会根据位移信息来分析驾驶员的制动意图，并计算出本次制动所需的总制动力fs，电控系统6会根据此时车辆的动力电机以及蓄电池等的工作状态计算出此时车辆能产生的再生制动力fr，总制动力fs减去再生制动力fr即得到本次制动所需的液压制动力fh。电控系统6会根据液压制动力fh的大小，通过控制助力电机41输出相应的扭矩与转速，助力电机41的输出轴带动与输出轴固连的第一锥齿轮4211旋转，第一锥齿轮4211与第二锥齿轮4212相啮合传动以实现减速增扭，之后第二锥齿轮4212带动与其固连的螺母组件4221旋转，螺母组件4221与丝杠4222螺纹传动以将自身的旋转运动转化为丝杠4222的直线运动，进而丝杠4222推动缓冲组件424以及输出杆组件423移动，进而带动与输出杆组件423相连的制动主缸7的活塞一起作直线运动，以最终推动制动主缸7建立压强，制动主缸7的两个管路与整车的esp相连，并通过esp将制动压力传到车辆的四个轮缸，以产生期望的制动力，从而实现车辆的制动。
47.同时，在常规制动模式下，通过常闭电磁阀33的开闭，以实现制动踏板1与制动力的完全解耦。具体解耦原理如下：驾驶员踩下制动踏板1时，电控系统6会控制常闭电磁阀33打开，以使液压缸311与储液罐32间的管路相连通，此时输入推杆2推动液压缸311的活塞，由于液压缸311与储液罐32之间的管路已连通，因此输入推杆2可压缩液压缸311内的第一复位弹簧312，经过一段行程后活塞与液压缸311贴合，从而实现踩踏制动时所产生的踏板感。此过程踏板力并不会传力给制动主缸7，这样液压系统就不会产生制动力，制动力完全由助力电机41提供。相当于在整个过程中，驾驶员只提供了所需的制动踏板1行程等信息，并不参与实际的制动过程，实际的制动力完全由再生制动力以及助力电机41提供，能充分发挥车辆的再生制动系统，最大程度的回收制动能量，以提高车辆的续航里程。
48.并且，在常规制动模式下，电控系统6会根据软件标定程序来控制常闭电磁阀33的流量，进而调节踏板模拟器31的液压阻尼，以起到主动调节制动踏板1反力的作用，并与液压腔内的第一复位弹簧312共同作用完成踏板感的模拟，使驾驶员能够获得最佳的踏板感反馈。
49.如图1所示，车辆制动系统100还包括：失效备份制动系统8，失效备份制动系统8为能够在电动助力系统4不能正常运行时，保证能够通过踩踏制动踏板1以将制动力直接传递到制动主缸7中的耦合制动形式。也就是说，失效备份制动系统8可以在电动助力系统4失效时，驾驶员通过踩踏制动踏板1推动输入推杆2，进而推动制动主缸7的活塞以实现建立压强，从而产生足够的制动力，以实现车辆的制动。由此，有效的提高了车辆制动系统100的安
全性和可靠性。
50.进一步，失效备份制动系统8包括：中间推杆81和连接杆82，其中，连接杆82连接在液压缸311与中间推杆81之间，中间推杆81适于从丝杠4222中穿过并推动输出杆组件423移动，车辆制动系统100的壳体101上具有导向槽1011，液压缸311可移动地导向配合在导向槽1011内，导向槽1011与液压缸311之间具有第二复位弹簧83。
51.具体地，在电动助力系统4失效时，驾驶员可以通过踩踏制动踏板1，以使输入推杆2移动，由于常闭电磁阀33关闭，因此与输入推杆2连接的活塞无法压缩液压缸311，致使输入推杆2推动液压缸311整体向导向槽1011内移动，此时液压缸311会带动连接杆82以及中间推杆81移动，之后中间推杆81会推动输出杆组件423移动，进而推动制动主缸7中的活塞而建立压强，以实现车辆的制动。此为本发明的车辆制动系统100所实现的失效备份制动模式。
52.其中，第二复位弹簧83的弹性复位力需大于活塞压缩液压缸311时的力，或者，在液压缸311与车辆制动系统100的壳体101之间具有锁止结构以阻止液压缸311整体移动，只有在电动助力系统4失效时，锁止结构才会解锁，以使液压缸311能够相对车辆制动系统100的壳体101移动。
53.下面参照图1描述车辆制动系统100在失效备份制动模式下的工作原理：
54.当车辆制动系统100发生电动助力系统4失效或出现故障的情况时，由于常闭电磁阀33处于常闭状态，此时液压缸311内充满了制动液，液压缸311内的活塞无法移动，活塞与液压缸311为一个整体被输入推杆2推动而直接下压以克服第二复位弹簧83的弹性力，并通过连接杆82带动与连接杆82固定连接的中间推杆81移动，中间推杆81在踩踏力的作用下推动输出杆组件423移动，输出杆组件423推动制动主缸7中的活塞而建立压强，以实现车辆的制动。由于第二复位弹簧83的刚度比较小，在电动助力系统4失效时，仍然可以很快的建立压强，使车辆产生一定的制动力。
55.如图1所示，电控系统6与车辆的车载传感器通讯，电控系统6能够根据车载传感器传递来的车辆周边的信息来控制电动助力系统4开启运行，从而实现车辆的制动。由此，可进一步提高车辆制动系统100的安全性和可靠性。此为本发明的车辆制动系统100所实现的主动制动模式。
56.下面参照图1描述车辆制动系统100在主动制动模式的工作原理：
57.在驾驶员没来得及反映而没有踩下制动踏板1时，电控系统6可通过其他与之通讯的车载传感器(如雷达、摄像头、测速传感器、测距传感器等)所传递来的信息判断此时是否需要主动实施制动或者实施其他控制装置(如紧急制动系统、自动驾驶系统等)，当需要主动实施制动时，车载传感器会发出主动制动请求，电控系统6会根据主动制动请求信息控制电动助力系统4开启运行，以实现车辆的主动制动。
58.在主动制动模式下，常闭电磁阀33的开闭情况与常规制动模式相同。由电控系统6控制，处于通电打开状态。电控系统6控制助力电机41旋转，通过机械传动组件42，将旋转扭矩转化为轴向推力，推动制动主缸7中的活塞而建立压强，从而输出制动力，以完成主动制动。
59.综上，本发明的车辆制动系统100具有三种制动模式，即常规制动模式、失效备份制动模式以及主动制动模式，以满足车辆在不同情况下的制动需求，从而有效的提高了车
辆制动系统100的安全性和可靠性。
60.根据本发明另一方面实施例的车辆，包括上述实施例中描述的车辆制动系统100。对于车辆的其它构造例如变速器、转向系统等均已为现有技术且为本领域的技术人员所熟知，因此这里对于车辆的其它构造不做详细说明。
61.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。