本发明涉及车辆液压制动技术，特别涉及一种用于车辆的液压平衡式制动系统。

背景技术：

随着电动车市场份额的逐步提升，集成式线控制动系统成为了底盘电控制动的最新产品。该系统正常工作模式下，主缸和轮缸的液压回路被切断，车轮制动器的液压由电助力产生，驾驶员踩踏板产生的液压进入模拟器；系统失效模式下，主缸和轮缸的液压回路被连通，驾驶员踩踏板生产的液压直接作用到车轮端。

由于实车中相同规格制动器的制动液需求量不完成相同，制动器在安装时摩擦片与制动盘的距离不完全一样，导致车辆两个制动回路在相同的制动液量时制动液压不相等的现象十分普遍。

现有技术中，集成式线控制动系统（如cn105163987a）采用h型制动回路布置分别给两侧的制动回路提供相同的制动液量，在实车制动时两侧制动回路的相同制动液量实现的制动液压不相等，导致车辆制动时两侧制动回路压力不平衡，影响控制精度和控制效果；此外该系统只能在电机驱动活塞前进时建立压力，在后退补液时需要快速下电关闭两个设置在电缸出口与车轮制动回路之间的常闭电磁阀以避免系统制动回路液压降低，所述两个电磁阀需要设计较大安装力的弹簧才能快速复位关闭，而在该电磁阀上电工作时，需要较大电流形成足够大的电磁力以克服弹簧力打开电磁阀以连通电缸和车轮制动回路，在较大电流长时间工作时电磁阀发热严重，需要重新设计电磁阀结构和线圈降低电磁阀工作电流或者减少上电时间，带来成本增加或者部分工况无法满足整车厂要求。

技术实现要素：

根据本发明实施例，提供了一种用于车辆的液压平衡式制动系统，包含提供制动液的油壶，还包含：

第一制动回路，第一制动回路用于对两个车轮制动；

第二制动回路，第二制动回路用于对其余两个车轮制动；

制动模块，制动模块分别与车辆的制动踏板、制动控制系统、油壶以及第一制动回路和第二制动回路相连，在正常制动时提供驾驶员制动所需踏板感，系统失效制动时向第一制动回路和第二制动回路提供制动力；

电助力模块，所述电助力模块分别连接所述油壶、制动控制系统，用于建立并输出制动控制系统所需求的液压制动力；

液压平衡模块，液压平衡模块连接在电助力模块和第一制动回路，以及，电助力模块和第二制动回路之间，用于将电助力模块输出的液压制动力平衡输入第一制动回路和第二制动回路。

进一步，第一制动回路和第二制动回路各自包含：两对常开阀和两对常闭阀，每个车轮分别对应一个常开阀和一个常闭阀，常闭阀与油壶相连，常开阀分别与液压平衡模块和制动模块相连。

进一步，制动模块包含：

制动主缸，制动主缸包含分别与油壶相连并通过分隔活塞分隔的第一腔和第二腔，第一腔分别与制动踏板，踏板模拟器以及第一制动回路相连，第二腔与第二制动回路相连，制动踏板踩下后，第一腔内的制动液被压缩并推动分隔活塞压缩第二腔中的制动液；

制动踏板行程传感器，制动踏板行程传感器与第一腔的活塞相连，用于检测制动踏板行程；

模拟诊断阀，模拟诊断阀设置在第一腔与油壶之间，用于系统自诊断时隔离第一腔与油壶；

进一步，制动模块还包含：第一压力传感器，第一压力传感器采集驾驶员输出至制动主缸的液压；

进一步，制动模块还包含：制动踏板模拟阀，制动踏板模拟阀设置在第一腔与制动踏板模拟器之间，用于连通或者隔离第一腔和踏板模拟器；

踏板模拟器，踏板模拟器通过制动踏板模拟阀与第一腔相连，提供驾驶员制动所需踏板感；

进一步，制动模块还包含：

第一主缸隔离电磁阀，第一主缸隔离电磁阀的输入口与第一腔相连，输出口与第一制动回路相连；

第二主缸隔离电磁阀，第二主缸隔离电磁阀的输入口与第二腔相连，输出口与第二制动回路相连。

进一步，电助力模块包含：

电机，电机与制动控制系统相连；

双向助力单元，双向助力单元与电机、油壶以及第一制动回路和第二制动回路相连，电机驱动双向助力单元建立前进或后退两个方向的液压制动力；

电机位置传感器，电机位置传感器实时采集电机的转子位置信号以供制动控制系统控制电机驱动双向助力单元。

进一步，双向助力单元包含：

电缸，电缸为一端设有开口的腔体；

活塞，活塞包含前段和后段，前段的直径与电缸的内径相匹配，后段的直径小于前段的直径；前段将电缸分隔为电缸前腔和电缸后腔，活塞向电缸内部方向移动，电缸前腔被压缩，活塞向电缸外部方向移动，电缸后腔被压缩；电缸前腔和电缸后腔分别与油壶相连；

传动机构，传动机构分别与电机的输出轴、活塞的后段相连，电机通过传动机构驱动活塞在电缸内往复运动；

双向建压电磁阀，双向建压电磁阀的一端连接电缸前腔，另一端分别连接电缸后腔和液压平衡模块，双向建压电磁阀在电缸前腔被压缩建压时打开，在电缸后腔被压缩建压时关闭，在电缸后腔被压缩泄压时打开；电缸后腔与液压平衡模块相连。

进一步，双向助力单元还包含：电缸吸液单向阀，电缸吸液单向阀设置在油壶与电缸前腔之间，电缸吸液单向阀的制动液流向为油壶单向流向电缸前腔。

进一步，双向助力单元还可包含：电缸出液单向阀，电缸出液单向阀与双向建压电磁阀并联连接，电缸出液单向阀的制动液流向为电缸前腔单向流出。

进一步，双向助力单元还包含：第二压力传感器，第二压力传感器采集双向助力单元输出的液压。

进一步，液压平衡模块包含串联的第一液压平衡阀和第二液压平衡阀，第一液压平衡阀和第二液压平衡阀相连的一端与双向建压电磁阀和电缸后腔相连，第一液压平衡阀的另一端与第一制动回路相连，第二液压平衡阀的另一端与第二制动回路相连。

进一步，第一液压平衡阀和第二液压平衡阀为压力平衡阀。

根据本发明实施例的用于车辆的液压平衡式制动系统，既能保证四个车轮制动的液压相同，使得车辆的制动控制精度和控制效果更好；而且，在系统失效的情况下，至少能够保证两个车轮制动有液压，大大提高了制动安全性。

要理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述两者都是示例性的，并且意图在于提供要求保护的技术的进一步说明。

附图说明

图1为根据本发明实施例用于车辆的液压平衡式制动系统中未设有电缸出液单向阀的原理示意图；

图2为根据本发明实施例用于车辆的液压平衡式制动系统中设有电缸出液单向阀的原理示意图；

图3为图1中电助力模块与液压平衡模块的连接原理图；

图4为图2中电助力模块与液压平衡模块的连接原理图；

图5为图1或图2中第一制动回路的原理示意图；

图6为图1或图2中第二制动回路的原理示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，详细描述本发明的优选实施例，对本发明做进一步阐述。

首先，将结合图1~6描述根据本发明实施例的用于车辆的液压平衡式制动系统，用于车辆的常规制动、紧急制动以及系统失效制动，可以适用于从传统燃油车至自动驾驶的车辆制动，应用场景很广。

如图1~2所示，本发明实施例的用于车辆的液压平衡式制动系统，具有提供制动液的油壶1、第一制动回路2、第二制动回路3、制动模块、电助力模块、液压平衡模块，驾驶员踩制动踏板7后，制动模块将制动踏板行程和第一压力传感器44的信号传递给制动控制系统，制动控制系统根据制动踏板行程信号和第一压力传感器44的信号控制电助力模块输出相应的液压制动力到车轮端的第一制动回路2、第二制动回路3，驾驶员的制动踏板感由踏板模拟器8产生，从而实现驾驶员制动输入与车轮端制动输出的物理解耦，实现线控制动。

具体地，如图1、2、5、6所示，第一制动回路2用于对两个车轮进行制动，第二制动回路3用于其余两个车轮进行制动。如图4、5所示，第一制动回路2设有一对常开阀21、22和一对常闭阀23、24，第二制动回路3设有一对常开阀31、32和一对常闭阀33、34，每个车轮对应一个常开阀和一个常闭阀，四个车轮的常闭阀都与油壶1相连，常开阀都与电助力模块和制动模块相连。在本实施例中，当一个或者多个车轮制动液压失效时，其车轮对应的常开阀关闭，确保其余车轮能够进行制动。

具体地，如图1~2所示，制动模块分别与车辆的制动踏板7、制动控制系统、油壶1以及第一制动回路2和第二制动回路3相连。制动模块具有：制动主缸41、制动踏板行程传感器42、模拟诊断阀43，在本实施例中，制动模块还具有：第一压力传感器44、制动踏板模拟阀45、踏板模拟器8、第一主缸隔离电磁阀46、第二主缸隔离电磁阀47。

进一步，如图1~2所示，制动主缸41包含分别与油壶1相连并通过分隔活塞413分隔的第一腔411和第二腔412，其中，第一腔411分别与制动踏板7、踏板模拟器8、第一制动回路2相连，第二腔412与第二制动回路3相连，制动踏板7踩下后，第一腔411内的制动液被压缩并推动分隔活塞413压缩第二腔412中的制动液。正常工作时，第一腔411内的制动液经制动踏板模拟器阀45进入踏板模拟器8，提供驾驶员制动踏板感，系统失效制动时，第一腔411和第二腔412的液压分别向第一制动回路2和第二制动回路3同步并同压输出。

进一步，如图1~2所示，制动踏板行程传感器42与由制动踏板7推动的制动主缸第一腔活塞相连，用于检测制动踏板7踩下的行程，以供制动控制系统控制建压的液压，以输出合适的制动力。

进一步，如图1~2所示，模拟诊断阀43设置在第一腔411与油壶1之间，模拟诊断阀43与制动控制系统和第一腔411相连，用于系统自诊断时隔离第一腔411与油壶1，以使得制动控制系统建压合适的压力诊断液压平衡式制动系统有无任何泄漏。

进一步，如图1~2所示，第一压力传感器44采集驾驶员输出在制动主缸41的液压，以供制动控制系统进一步判断和确认驾驶员的制动意图。

进一步，如图1~2所示，制动踏板模拟阀45设置在第一腔411与制动踏板模拟器8之间，用于连通或者隔离第一腔411与制动踏板模拟器8。

进一步，如图1~2所示，第一主缸隔离电磁阀46的输入口与第一腔411相连，输出口与第一制动回路2相连；第二主缸隔离电磁阀47的输入口与第二腔412相连，输出口与第二制动回路3相连。第一主缸隔离电磁阀46和第二主缸隔离电磁阀47，在正常工作时阻止电助力模块的液压流入制动主缸41和踏板模拟器8，系统失效制动时连通制动模块与第一制动回路2和第二制动回路3。

具体地，如图1~2所示，电助力模块分别连接油壶1、制动模块和液压平衡模块，用于建立并输出制动控制系统所需的液压制动力。电助力模块具有：电机51、双向助力单元、电机位置传感器53。其中，电机51与制动控制系统相连；双向助力单元与电机51、油壶1以及第一制动回路2和第二制动回路3相连；电机位置传感器53实时采集电机51的转子位置信号，以供制动控制系统控制电机51驱动双向助力单元的运动行程。电机51驱动双向助力单元建立前进或后退两个方向的液压制动力，并由双向助力单元传递给第一制动回路2和第二制动回路3，实现对车辆的制动，并通过电机位置传感器53采集信号以确保制动控制系统对液压制动力的输出控制。

进一步，如图1~2所示，双向助力单元具有：电缸521、活塞522、传动机构523、双向建压电磁阀524。

进一步，如图1~2所示，电缸521为一端设有开口的腔体，用于活塞522的安装和动作。

进一步，如图1~2所示，活塞522有前段5221和后段5222，前段5221的直径与电缸521的内径相匹配，后段5222的直径小于前段5221的直径，前段5221将电缸521分隔为相互隔离的动态的电缸前腔5211和电缸后腔5212，前段5221前面的电缸内部腔体为电缸前腔5211，前段5221后面的电缸内部腔体为电缸后腔5212，电缸前腔5211和电缸后腔5212分别与油壶1相连。在本实施例中，前进建压时电缸前腔5211中的制动液能够顺利进入电缸后腔5212、第一制动回路2和第二制动回路3，且电缸前腔5211、电缸后腔5212、第一制动回路2和第二制动回路3的液压相等，当前进建压切换至后退建压时，系统无压力降低且建压无时间延迟，系统具备了高动态响应特性。

进一步，如图1~2所示，在本实施例中，双向助力单元还具有：电缸吸液单向阀526，电缸吸液单向阀526设置在油壶1与电缸前腔5211之间，电缸吸液单向阀526的制动液流向为油壶1单向流向电缸前腔5211，以保证电缸前腔5211中制动液的供给且防止回流入油壶1。

进一步，如图1~2所示，传动机构523与电机51和后段5222相连，电机51通过传动机构523驱动活塞522的部分或全部在电缸521内前后移动，当活塞522前进，即向电缸521内部方向移动时，电缸前腔5211被压缩，电缸后腔5212增大，当活塞522后退，即向电缸521外部方向移动时，电缸前腔5211增大，电缸后腔5212缩小。

进一步，传动机构523将电机51的旋转运动转化作用于后段5222的直线运动，以带动活塞522前后运动，以在电缸前腔5211和电缸后腔5212中建立液压。在本实施例中，传动机构523可采用丝杠传动机构。

进一步，如图1~4所示，双向建压电磁阀524的一端连接电缸前腔5211，另一端连接液压平衡模块以及电缸后腔5212。进一步，双向建压电磁阀524在活塞522前进时打开，电缸前腔5211的制动液同时进入电缸后腔5212和液压平衡模块；当活塞522后退建立压力时，双向建压电磁阀524关闭，切断电缸前腔5211与电缸后腔5212的制动液流通，电缸后腔5212的液压无法进入电缸前腔5211而只能进入液压平衡模块，实现了在前进和后退过程中均能建立压力，而在活塞522后退泄压时，双向建压电磁阀524打开，确保制动液回流入电缸前腔5211。

在本实施例中，如图2、4所示，双向助力单元还具有：电缸出液单向阀525，电缸出液单向阀525与双向建压电磁阀524并联连接，电缸出液单向阀525的制动液流向为电缸前腔5211单向流出。

进一步，在本实施例中，如图1~4所示，双向助力单元还具有：第二压力传感器527，用于采集双向助力单元输出的液压。

具体地，如图1~4所示，液压平衡模块连接在电助力模块和第一制动回路，以及，电助力模块和第二制动回路之间，用于将电助力模块输出的液压制动力平衡输入第一制动回路2和第二制动回路3。液压平衡模块具有：串联的第一液压平衡阀61和第二液压平衡阀62，在本实施例中，第一液压平衡阀61和第二液压平衡阀62完全相同；第一液压平衡阀61和第二液压平衡阀62相连的一端与双向建压电磁阀524和电缸后腔5212相连，第一液压平衡阀61的另一端与第一制动回路2相连，第二液压平衡阀62的另一端与第二制动回路3相连。通过第一液压平衡阀61和第二液压平衡阀62，在系统失效时，电机51和所有电磁阀掉电，第一液压平衡阀61断开双向助力单元与第一制动回路2的连接，第二液压平衡阀62断开双向助力单元和第二制动回路3的连接，实现车轮制动回路与双向助力单元的安全隔离，同时串联的第一液压平衡阀61和第二液压平衡阀62互为备份隔离第一制动回路2和第二制动回路3，实现安全冗余；并且，在前进建压和后退建压时，双向助力单元的液压通过两个完全相同的液压平衡阀与两侧的第一制动回路2和第二制动回路3连通，从而保证了四个车轮制动的液压相同，车辆制动控制精度和控制效果更好。

进一步，在本实施例中，第一液压平衡阀61和第二液压平衡阀62选用压力平衡阀，以保证在系统失效时，驾驶员踩制动踏板7产生的制动液压作用在压力平衡阀而无法流入电缸后腔，而使得制动液压能够直接流入车轮进行制动。

当系统正常工作时，如图1~2所示，制动控制系统接收到制动信号后，控制电机51转动，传动机构523将电机51的转动变为直线运动，推动活塞522前进压缩电缸前腔5211建立压力；在后退建压时，电机51反方向转动，活塞5232后退，提供反向建压所需要的拉力，压缩电缸后腔5212建立压力，实现后退建压。在前进建压时，控制双向建压电磁阀524处于开启状态，使得电磁阀两端的制动液能流通，由于前段5221横截面积大于后段5222横截面积，电缸前腔5211的制动液一部分进入电缸后腔5212，另外一部分经第一液压平衡阀61和第二液压平衡阀62分别进入第一制动回路2和第二制动回路3，并且电缸前腔5211、电缸后腔5212和第一制动回路2和第二制动回路3的液压相同；当后退建压时，控制双向建压电磁阀524处于关闭状态，切断电缸前腔5211与电缸后腔5212的制动液流通，电缸后腔5212的液压无法进入电缸前腔5212而只能经第一液压平衡阀61和第二液压平衡阀62分别进入第一制动回路2和第二制动回路3，从而实现前进和后退的双向制动，且无延迟，不仅具有高动态响应特性，能够满足自动紧急制动、高等级辅助和自动驾驶功能的快速响应要求，而且四个轮子的液压相同，实现了液压平衡。在制动结束压力释放时，车轮制动液经第一液压平衡阀61和第二液压平衡阀62、双向建压电磁阀524回到电缸前腔5211实现车轮制动液压的释放，且电缸后腔5212的制动液回到电缸前腔5211实现电缸521的回位。

当系统失效时，如图1所示，制动主缸41建立压力，其中第一腔411的制动压力经第一主缸隔离电磁阀46进入第一制动回路2，其中第二腔412的制动压力经过第二主缸隔离电磁阀47进入第二制动回路3，由于第二液压平衡阀61的隔离作用使得第一制动回路2的制动液无法通过双向助力单元返回油壶1，所以第一制动回路2能够独立建立压力，由于第二液压平衡阀62的隔离作用使得第二制动回路3的制动液无法通过双向助力单元返回油壶1，所以第二制动回路3能够独立建立压力。在此四轮机械备份制动过程中，驾驶员的制动力分别作用于第一制动回路2和第二制动回路3，两个制动回路的制动液压互相独立。

当第一制动回路2失效导致的两轮机械备份制动时，如图1~2所示，驾驶员踩下制动踏板7，制动主缸41建立压力，第二腔412的制动压力经过第二主缸隔离电磁阀47进入第二制动回路3，由于第一液压平衡阀61和第二液压平衡阀62在机械备份制动时处于关闭状态，第二制动回路3的制动液无法进入第一制动回路2，同时由于第二液压平衡阀62使得第二制动回路3的制动液压无法通过双向助力单元返回油壶1，所以第二制动回路3能够独立建立压力。在此种两轮机械备份制动时，第一液压平衡阀61和第二液压平衡阀62使得第一制动回路2和第二制动回路3完全隔离，不会由于第一制动回路2的失效影响第二制动回路3从而导致四个车轮丧失制动力，第二液压平衡阀62使得第二制动回路3和双向助力单元完全隔离，制动液不会返回油壶1。在此两轮机械备份制动时，驾驶员的制动力作用于第二制动回路3上使得车辆产生减速度。

当第二制动回路3失效导致的两轮机械备份制动时，如图1~2所示，驾驶员踩下制动踏板7，制动主缸41建立压力，第一腔411的制动压力经过第一主缸隔离电磁阀46进入第一制动回路2，由于第一液压平衡阀61和第二液压平衡阀62在机械备份制动时处于关闭状态，第一制动回路2的制动液无法进入第二制动回路3，同时由于第一液压平衡阀61使得第一制动回路2的制动液压无法通过双向助力单元返回油壶1，所以第一制动回路2能够独立建立压力。在此种两轮机械备份制动时，第一液压平衡阀61和第二液压平衡阀62使得第一制动回路2和第二制动回路3完全隔离，不会由于第二制动回路3的失效影响第一制动回路2从而导致四个车轮丧失制动力，第一液压平衡阀61使得第一制动回路2和双向助力单元完全隔离，制动液不会返回油壶1。在此两轮机械备份制动时，驾驶员的制动力作用于第一制动回路2上使得车辆产生减速度。

以上，参照图1~6描述了根据本发明实施例的用于车辆的液压平衡式制动系统，既能保证四个车轮制动的液压相同，使得车辆的制动控制精度和控制效果更好；而且，在系统失效的情况下，至少能够保证两个车轮制动有液压，大大提高了制动安全性。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。