本發(fā)明涉及汽車底盤集成控制領(lǐng)域，特別涉及一種集成汽車轉(zhuǎn)向和制動(dòng)助力功能的汽車底盤集成助力裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

近些年來，為提高汽車在日常生活中的舒適性、安全性和操作穩(wěn)定性，各種電子控制單元如電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電子液壓制動(dòng)助力系統(tǒng)都被應(yīng)用在汽車底盤中，但是這些電子液壓系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)沒有進(jìn)行集成化的設(shè)計(jì)，所以，汽車底盤集成控制正在逐漸成為車輛工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

Nisan公司設(shè)計(jì)電控液壓的動(dòng)力轉(zhuǎn)向和制動(dòng)裝置，該裝置采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)增加動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置壓力，采用電機(jī)及滾珠絲桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電控制動(dòng)液壓制動(dòng)，響應(yīng)控制精度高，但速度較慢，且需要兩個(gè)電機(jī)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，集成化度不高。

博世(Bosch)公司研發(fā)的電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)(EHB)，模塊化程度的提高，減少了傳統(tǒng)機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的零部件數(shù)量，但是在制動(dòng)液壓油回路中針對(duì)不同輪缸使用了4個(gè)增壓閥和4個(gè)減壓閥，這使得該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制難度加大。

中國專利93238632.6的汽車電控液壓自動(dòng)剎車裝置，通過電控監(jiān)控器的繼電器可以控制油泵，使油泵推動(dòng)活塞帶動(dòng)軟鋼絲拉索以操縱液壓剎車型汽車的腳踏剎車板，實(shí)現(xiàn)電控液壓自動(dòng)剎車。

中國專利201520664636.6的一種電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，解決傳統(tǒng)的電控液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)只能通過改變油泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來改變轉(zhuǎn)向助力，而轉(zhuǎn)閥的開度只能根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角線性調(diào)節(jié)的問題。

中國專利201310272676.1的一種汽車集成式電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)可實(shí)現(xiàn)常規(guī)制動(dòng)工況和ABS制動(dòng)工況進(jìn)行了集成化處理，在ECU掉電時(shí)具有供電失效保護(hù)功能，即當(dāng)系統(tǒng)供電失效時(shí)仍可保證正常制動(dòng)，在完成制動(dòng)功能的基礎(chǔ)上，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

就目前來看，電子液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)和制動(dòng)助力系統(tǒng)的研究已經(jīng)相當(dāng)成熟，但還存在著液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制難度大的缺陷，并且現(xiàn)階段研究?jī)?nèi)容都是基于液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)和液壓制動(dòng)助力系統(tǒng)各自處于獨(dú)立狀態(tài)，沒有針對(duì)液壓轉(zhuǎn)向特性和制動(dòng)特性進(jìn)行的集成化處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，提出一種汽車底盤集成助力裝置及其控制方法，將液壓轉(zhuǎn)向特性和制動(dòng)特性進(jìn)行的集成化。

技術(shù)方案：一種汽車底盤集成助力裝置，包括電子控制單元、動(dòng)力源模塊、電磁閥控制模塊、轉(zhuǎn)向助力模塊、制動(dòng)助力模塊；

所述動(dòng)力源模塊包括蓄能器、單向閥、電機(jī)泵、儲(chǔ)油杯，電機(jī)泵用于將儲(chǔ)油杯中的液壓油經(jīng)單向閥泵入蓄能器中；

所述電磁閥控制模塊包括左轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)、右轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)、制動(dòng)助力電磁閥對(duì)和制動(dòng)回位電磁閥對(duì)；

所述轉(zhuǎn)向助力模塊包括方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向橫拉桿、轉(zhuǎn)向助力液壓缸、帶活塞的轉(zhuǎn)向助力桿；

所述制動(dòng)助力模塊包括制動(dòng)踏板位移傳感器、制動(dòng)助力液壓缸、帶活塞的制動(dòng)助力桿、制動(dòng)主缸推桿；

其中，所述左轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)包括一對(duì)電磁閥，其中位于左側(cè)的電磁閥一端與蓄能器連接，另一端與轉(zhuǎn)向助力液壓缸左側(cè)連接；位于右側(cè)的電磁閥一端與儲(chǔ)油杯連接，另一端與轉(zhuǎn)向助力液壓缸右側(cè)連接；

所述右轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)包括一對(duì)電磁閥，其中位于左側(cè)的電磁閥的一端與蓄能器連接，另一端與所述轉(zhuǎn)向助力液壓缸右側(cè)連接；位于右側(cè)的電磁閥一端與儲(chǔ)油杯連接，另一端與所述轉(zhuǎn)向助力液壓缸左側(cè)連接；

所述制動(dòng)助力電磁閥對(duì)包括一對(duì)電磁閥，其中位于左側(cè)的電磁閥一端與蓄能器連接，另一端與制動(dòng)助力液壓缸左側(cè)連接；位于右側(cè)的電磁閥一端與儲(chǔ)油杯連接，另一端與制動(dòng)助力液壓缸側(cè)連接；

所述制動(dòng)回位電磁閥對(duì)包括一對(duì)電磁閥，其中位于左側(cè)的電磁閥一端與儲(chǔ)油杯連接，另一端與所述制動(dòng)助力液壓缸右側(cè)連接；位于右側(cè)的電磁閥一端與儲(chǔ)油杯連接，另一端與所述制動(dòng)助力液壓缸左側(cè)連接；

所述轉(zhuǎn)向橫拉桿與轉(zhuǎn)向助力液壓缸左側(cè)通過密封的導(dǎo)向孔連接，帶活塞的轉(zhuǎn)向助力桿與轉(zhuǎn)向助力液壓缸右側(cè)密封的導(dǎo)向孔連接；所述帶活塞的制動(dòng)助力桿與制動(dòng)助力液壓缸左側(cè)通過密封的導(dǎo)向孔連接，汽車的制動(dòng)主缸推桿與制動(dòng)助力液壓缸右側(cè)密封的導(dǎo)向孔連接。

進(jìn)一步的，電子控制單元采集方向盤轉(zhuǎn)角傳感器信號(hào)，并根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)計(jì)算轉(zhuǎn)向脈寬調(diào)制信號(hào)占空比；當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器信號(hào)輸入為左轉(zhuǎn)向時(shí)，電子控制單元關(guān)閉右轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)，輸出所述轉(zhuǎn)向脈寬調(diào)制信號(hào)控制左轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)；當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器信號(hào)輸入為右轉(zhuǎn)向時(shí)，電子控制單元關(guān)閉左轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)，輸出所述轉(zhuǎn)向脈寬調(diào)制信號(hào)控制右轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)；當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器信號(hào)不變，即方向盤保持一定的轉(zhuǎn)角時(shí)，電子控制單元同時(shí)關(guān)閉左轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)和右轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)。

進(jìn)一步的，電子控制單元采集制動(dòng)踏板位移傳感器信號(hào)，通過制動(dòng)踏板位移傳感器信號(hào)判斷為踩下制動(dòng)時(shí)，電子控制單元根據(jù)制動(dòng)踏板位移信號(hào)計(jì)算制動(dòng)脈寬調(diào)制信號(hào)占空比，并關(guān)閉制動(dòng)回位電磁閥對(duì)，輸出所述制動(dòng)脈寬調(diào)制信號(hào)控制制動(dòng)助力電磁閥對(duì)；通過制動(dòng)踏板位移傳感器信號(hào)判斷為松開制動(dòng)時(shí)，電子控制單元關(guān)閉控制制動(dòng)助力電磁閥對(duì)，開啟制動(dòng)回位電磁閥對(duì)；當(dāng)制動(dòng)踏板位移傳感器信號(hào)不變，即保持一定的制動(dòng)力時(shí)，電子控制單元同時(shí)關(guān)閉制動(dòng)助力電磁閥對(duì)和制動(dòng)回位電磁閥對(duì)。

有益效果：本發(fā)明的一種汽車底盤集成助力裝置及其控制方法，包括電子控制單元、動(dòng)力源模塊、電磁閥控制模塊、轉(zhuǎn)向助力模塊、制動(dòng)助力模塊。該集成助力裝置通過采集方向盤轉(zhuǎn)角傳感器信號(hào)和制動(dòng)踏板位移傳感器信號(hào)，對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行處理：當(dāng)判斷駕駛員需要進(jìn)行轉(zhuǎn)向助力時(shí)，轉(zhuǎn)向助力模塊工作，提供需要的轉(zhuǎn)向助力；當(dāng)判斷駕駛員需要進(jìn)行制動(dòng)助力時(shí)，制動(dòng)助力模塊工作，提供需要的制動(dòng)助力。轉(zhuǎn)向助力模塊和制動(dòng)助力模塊公用動(dòng)力源模塊，兩種工作狀態(tài)獨(dú)立完成，互不干擾。該裝置將轉(zhuǎn)向助力模塊和制動(dòng)助力模塊的動(dòng)力源進(jìn)行集成，采用對(duì)閥組合形式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、集成化高、控制精度及可靠性高。具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.簡(jiǎn)單易安裝：本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，可在原液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)改裝，減少原系統(tǒng)底盤使用空間；

2.控制邏輯簡(jiǎn)單，本發(fā)明根據(jù)轉(zhuǎn)向和制動(dòng)實(shí)際情況控制四組不同功能的電磁閥對(duì)；

3.助力特性可控：本發(fā)明可根據(jù)不同工況要求精確控制轉(zhuǎn)向和制動(dòng)的助力大?。?/p>

4.不影響駕駛意圖：本發(fā)明裝置工作時(shí)不改變駕駛員的意圖，提高汽車的行駛穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的汽車底盤集成助力裝置的示意圖；

圖2是本發(fā)明的汽車底盤集成助力裝置的流程圖；

圖中，1-蓄能器，2-單向閥，3-電機(jī)泵，4-儲(chǔ)油杯，5-左轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)，6-右轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)，7-制動(dòng)助力電磁閥對(duì)，8-制動(dòng)回位電磁閥對(duì)，9-電子控制單元，10-方向盤轉(zhuǎn)角傳感器,11-轉(zhuǎn)向橫拉桿，12-轉(zhuǎn)向助力液壓缸，13-帶活塞的轉(zhuǎn)向助力桿，14-制動(dòng)踏板位移傳感器，15-制動(dòng)助力液壓缸，16-帶活塞的制動(dòng)助力桿，17-制動(dòng)主缸推桿。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。

如圖1所示，一種汽車底盤集成助力裝置，包括電子控制單元、動(dòng)力源模塊、電磁閥控制模塊、轉(zhuǎn)向助力模塊、制動(dòng)助力模塊。

動(dòng)力源模塊包括蓄能器1、單向閥2、電機(jī)泵3、儲(chǔ)油杯4，電機(jī)泵3用于將儲(chǔ)油杯4中的液壓油經(jīng)單向閥2泵入蓄能器1中。電磁閥控制模塊包括左轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)5、右轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)6、制動(dòng)助力電磁閥對(duì)7和制動(dòng)回位電磁閥對(duì)8。轉(zhuǎn)向助力模塊包括方向盤轉(zhuǎn)角傳感器10、轉(zhuǎn)向橫拉桿11、轉(zhuǎn)向助力液壓缸12、帶活塞的轉(zhuǎn)向助力桿13。制動(dòng)助力模塊包括制動(dòng)踏板位移傳感器14、制動(dòng)助力液壓缸15、帶活塞的制動(dòng)助力桿16、制動(dòng)主缸推桿17。

其中，左轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)5包括一對(duì)電磁閥，其中位于左側(cè)的電磁閥一端與蓄能器1連接，另一端與轉(zhuǎn)向助力液壓缸12左側(cè)連接；位于右側(cè)的電磁閥一端與儲(chǔ)油杯4連接，另一端與轉(zhuǎn)向助力液壓缸12右側(cè)連接。

右轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)6包括一對(duì)電磁閥，其中位于左側(cè)的電磁閥的一端與蓄能器1連接，另一端與轉(zhuǎn)向助力液壓缸12右側(cè)連接；位于右側(cè)的電磁閥一端與儲(chǔ)油杯4連接，另一端與轉(zhuǎn)向助力液壓缸12左側(cè)連接。

制動(dòng)助力電磁閥對(duì)7包括一對(duì)電磁閥，其中位于左側(cè)的電磁閥一端與蓄能器1連接，另一端與制動(dòng)助力液壓缸15左側(cè)連接；位于右側(cè)的電磁閥一端與儲(chǔ)油杯4連接，另一端與制動(dòng)助力液壓缸15側(cè)連接。

制動(dòng)回位電磁閥對(duì)8包括一對(duì)電磁閥，其中位于左側(cè)的電磁閥一端與儲(chǔ)油杯4連接，另一端與所述制動(dòng)助力液壓缸15右側(cè)連接；位于右側(cè)的電磁閥一端與儲(chǔ)油杯4連接，另一端與所述制動(dòng)助力液壓缸15左側(cè)連接。

轉(zhuǎn)向橫拉桿11與轉(zhuǎn)向助力液壓缸12左側(cè)通過密封的導(dǎo)向孔連接，帶活塞的轉(zhuǎn)向助力桿13與轉(zhuǎn)向助力液壓缸12右側(cè)密封的導(dǎo)向孔連接。帶活塞的制動(dòng)助力桿16與制動(dòng)助力液壓缸15左側(cè)通過密封的導(dǎo)向孔連接，汽車的制動(dòng)主缸推桿17與制動(dòng)助力液壓缸15右側(cè)密封的導(dǎo)向孔連接。

如圖2所示，上述汽車底盤集成助力裝置的控制方法中，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力控制方法為：電子控制單元9采集方向盤轉(zhuǎn)角傳感器10信號(hào)，根據(jù)傳感器信號(hào)判斷轉(zhuǎn)向信號(hào)是否改變，若發(fā)生改變并根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)計(jì)算轉(zhuǎn)向脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM)占空比。當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器10信號(hào)輸入為左轉(zhuǎn)向時(shí)，電子控制單元9關(guān)閉右轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)6，輸出轉(zhuǎn)向脈寬調(diào)制信號(hào)控制左轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)5。左轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)5中與蓄能器1連接的電磁閥處于開啟狀態(tài)，此電磁閥另一端與轉(zhuǎn)向助力液壓缸12左側(cè)連接，蓄能器1中的液壓油通過此開啟電磁閥流入轉(zhuǎn)向助力液壓缸12的左側(cè)。轉(zhuǎn)向助力液壓缸12的右側(cè)與左轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)5中另一個(gè)電磁閥連接，此電磁閥另一端和儲(chǔ)油杯4連接，因此轉(zhuǎn)向助力液壓缸12內(nèi)左側(cè)壓力大于右側(cè)壓力，左右兩側(cè)形成的壓力差推動(dòng)轉(zhuǎn)向助力液壓缸12內(nèi)帶活塞的轉(zhuǎn)向助力桿13向右運(yùn)動(dòng)，由此帶動(dòng)轉(zhuǎn)向橫拉桿11向右運(yùn)動(dòng)，達(dá)到左轉(zhuǎn)向助力效果。

當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器10信號(hào)輸入為右轉(zhuǎn)向時(shí)，電子控制單元9關(guān)閉左轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)5，輸出轉(zhuǎn)向脈寬調(diào)制信號(hào)控制右轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)6。右轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)6中與蓄能器1連接的電磁閥處于開啟狀態(tài)，此電磁閥另一端與轉(zhuǎn)向助力液壓缸12右側(cè)連接，蓄能器1中的液壓油通過此開啟電磁閥流入轉(zhuǎn)向助力液壓缸12的右側(cè)。轉(zhuǎn)向助力液壓缸12的左側(cè)與右轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)6中另一個(gè)電磁閥連接，此電磁閥另一端和儲(chǔ)油杯4連接，因此轉(zhuǎn)向助力液壓缸12內(nèi)右側(cè)壓力大于左側(cè)壓力，左右兩側(cè)形成的壓力差推動(dòng)轉(zhuǎn)向助力液壓缸12內(nèi)帶活塞的轉(zhuǎn)向助力桿13向左運(yùn)動(dòng)，由此帶動(dòng)轉(zhuǎn)向橫拉桿11向左運(yùn)動(dòng)，達(dá)到右轉(zhuǎn)向助力效果。

當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器10信號(hào)不變，即方向盤保持一定的轉(zhuǎn)角時(shí)，電子控制單元9同時(shí)關(guān)閉左轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)5和右轉(zhuǎn)助力電磁閥對(duì)6。此時(shí)液壓油被密封在轉(zhuǎn)向助力液壓缸12內(nèi)，液壓轉(zhuǎn)向回路斷開，帶活塞的轉(zhuǎn)向助力桿13不能運(yùn)動(dòng)，方向盤轉(zhuǎn)角保持固定。

實(shí)現(xiàn)制動(dòng)助力的控制方法為：電子控制單元9采集制動(dòng)踏板位移傳感器14信號(hào)，根據(jù)傳感器信號(hào)判斷制動(dòng)信號(hào)是否改變，通過制動(dòng)踏板位移傳感器14信號(hào)判斷為踩下制動(dòng)時(shí)，電子控制單元9根據(jù)制動(dòng)踏板位移信號(hào)計(jì)算制動(dòng)脈寬調(diào)制信號(hào)占空比，電子控制單元9關(guān)閉制動(dòng)回位電磁閥對(duì)8，輸出制動(dòng)脈寬調(diào)制信號(hào)控制制動(dòng)助力電磁閥對(duì)7。制動(dòng)助力電磁閥對(duì)7中與蓄能器1連接的電磁閥處于開啟狀態(tài)，此電磁閥另一端與制動(dòng)助力液壓缸15左側(cè)連接，蓄能器1中的液壓油通過此開啟電磁閥流入轉(zhuǎn)向制動(dòng)液壓缸15的左側(cè)。制動(dòng)助力液壓缸15的右側(cè)與制動(dòng)助力電磁閥對(duì)7中另一個(gè)電磁閥連接，此電磁閥另一端和儲(chǔ)油杯4連接，因此制動(dòng)助力液壓缸15內(nèi)左側(cè)壓力大于右側(cè)壓力，左右兩側(cè)形成的壓力差推動(dòng)制動(dòng)助力液壓缸15內(nèi)帶活塞的制動(dòng)助力桿16向右運(yùn)動(dòng)，由此帶動(dòng)制動(dòng)主缸推桿17向右運(yùn)動(dòng)，達(dá)到制動(dòng)助力效果。

通過制動(dòng)踏板位移傳感器14信號(hào)判斷為松開制動(dòng)時(shí)，電子控制單元9關(guān)閉控制制動(dòng)助力電磁閥對(duì)7，開啟制動(dòng)回位電磁閥對(duì)8。此時(shí)制動(dòng)助力液壓缸15左右兩側(cè)都處于低壓狀態(tài)且與儲(chǔ)油杯4形成一條回路，液壓油流入儲(chǔ)油杯4，制動(dòng)踏板在回位彈簧作用下，松開制動(dòng)。

當(dāng)制動(dòng)踏板位移傳感器14信號(hào)不變，即保持一定的制動(dòng)力時(shí)，電子控制單元9同時(shí)關(guān)閉制動(dòng)助力電磁閥對(duì)7和制動(dòng)回位電磁閥對(duì)8。此時(shí)液壓油被密封在轉(zhuǎn)向制動(dòng)液壓缸15內(nèi)，液壓制動(dòng)回路斷開，帶活塞的制動(dòng)助力桿16不能運(yùn)動(dòng)，即保持一定制動(dòng)力。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。