[发明专利]一种用于分布式复合制动系统的伺服制动缸、制动系统及制动方法

说明书

本发明公开了一种用于分布式复合制动系统的伺服制动缸、制动系统及制动方法。其中，所述伺服制动缸包括壳体、电动机、联轴器、由螺母和丝杠组成的滚珠丝杆总成、轴承、挡圈、活塞、缸体和回位弹簧；所述活塞的中心形成有内孔，所述内孔包括渐缩的第一圆锥面、圆柱面和渐扩的第二圆锥面，所述丝杆的左端沿轴向延伸依次形成渐缩的第三圆锥面、圆柱面、渐扩的第四圆锥面，所述第一圆锥面与第四圆锥面配合形成输出阀，所述第二圆锥面与第三圆锥面配合形成输入阀。本发明具有结构紧凑、控制灵活、制动响应快、制动压力控制精度高、失效防护能力可靠、制造成本低等优点，使智能驾驶汽车在制动时运动平稳性好，可靠性高。

技术领域

本发明属于汽车制动系统技术领域，具体涉及一种用于分布式复合制动系统的伺服制动缸、制动系统及制动方法。

背景技术

近年来，智能汽车受到前所未有的关注和重视。世界汽车主要生产国甚至一些没有汽车工业的国家都把汽车的网联化和智能驾驶作为重要的战略方向加以规划和扶持。按照国际汽车工程师协会的划分，智能驾驶汽车被划分为五级，即驾驶辅助(1级)、部分自动化(2级)、有条件自动化(3级)、高度自动化(4级)和完全自动化(5级)。就制动系统而言，各个级别的智能驾驶都要求汽车具备自主制动功能，即在驾驶员未操控制动控制装置的情况下对全部或部分车轮实施制动。目前能够实施自主制动的装置主要包括电子液压制动(EHB)、电子机械制动(EMB)、电子稳定控制(ESC)的液压控制单元以及各类电液伺服制动系统等。

EHB一般采用高压储液罐作为供能装置，其压力由电动液压泵产生，必要时可以实施主动制动。制动时将高压储液罐的制动液导入主缸推动其活塞或直接输送给轮缸，依靠控制装置调节轮缸的制动压力。采用踏板行程模拟器为驾驶员提供制动踏板感觉(即通常所说的“路感”)，且具有人力备份制动的功能。当EHB系统失效时，使用备用的人力液压制动系统。此类制动系统因需要高压储液罐以及额外的备份液压系统，系统结构不是很紧凑。高压储液罐使制动系统能很快建立制动压力，可以缩短制动距离，但在发生碰撞等情况下可能导致高压泄漏威胁乘员安全，存在安全隐患。另外，用于高压储液罐的泵及其驱动电机即使在未制动时也需频繁工作，其使用寿命受到影响。

EMB的执行机构分散布置在各车轮附近，属于分布式制动系统的一种。分布式制动系统具有很多优点，被认为是下一代制动系统的发展方向。因所有车轮制动力可以独立控制和调节，分布式制动系统具有控制灵活、制动力控制精度高等优点；分布式制动系统的执行机构靠近车轮制动器，因此制动响应快且制动压力动态特性好；与传统的双回路制动系统相比，四轮独立制动的分布式制动系统相当于是一个“四回路”系统，进一步提高了系统的可靠性。EMB系统一般依靠控制装置控制电机带动减速增扭等转换机构，直接将制动器的制动块压靠在制动盘上产生制动力。因不需要制动液和液压管路，EMB系统具有制动器初始压力建立时间短、动态响应快等优点，甚至超过了依靠液压泵输出液压力的EHB。德国大陆特维斯公司、西门子公司和美国德尔福公司等全球各主要汽车零部件公司都相继研制出各自的EMB原型样机。此类制动系统需要复杂的机械转换结构才能产生制动力，虽然响应速度快，但失效防护能力难以获得汽车制造商的信赖。采用EMB后无法继续使用传统的制动器，需要重新开发新式的制动器以及使用高性能的电源，制造成本较高。由于这些原因，EMB迄今未在量产汽车上得到应用。

虽然装有驱动防滑控制(ASR)和基于差压制动的ESC汽车能够通过它们的液压控制单元(HCU)实施主动制动，但其压力建立时间相对较长，而且因其电磁阀不适宜长时间连续工作故难以满足智能驾驶汽车的自主制动需要。此类液压控制单元利用柱塞泵实施主动制动，工作时噪声较大是其另一个缺点。