1.本发明涉及车辆制动技术，具体地指一种压电型制动液压调节器及其液压制动系统、控制方法。
背景技术：2.在液压盘式制动器设计过程中，有两个关键的性能——需液量和拖滞力矩。需液量是制动液达到某个压力，所需从主缸注入制动系统的制动液的体积。拖滞力矩是制动卡钳释放后，制动盘与制动片之间仍然部分贴合产生相互摩擦，从而产生的摩擦力矩。
3.上述的两个关键性能存在一定矛盾。1)减小拖滞力矩可以优化噪音，提高制动盘制动片的使用寿命，提高车辆续驶里程，但需要增大需液量；而需液量的增大会影响踏板感，使制动空行程增大，踩踏板有无力感，且主缸向液压管路提供的液量有限，需液量并不能任意增大。2)减小需液量在现有技术条件下需要做小制动盘与摩擦片间隙，可以优化踏板感，但会增大拖滞。
4.目前各家制动卡钳供应商为应对新能源车辆降低轮边零件拖滞力矩的需求，基本上采用增加、优化摩擦片回位簧，优化卡钳活塞与钳体间矩形圈槽型尺寸等手段，这些方法降低拖滞效果有限，需平衡需液量增加带来的影响。或者采用ibc助力器，能够快速建压，降低需液量增加对踏板感的影响。
5.压电陶瓷是一种可将机械能和电能互相转化的功能材料，具有逆压电效应：施加电场的瞬间，材料产生可控的应变。利用该原理可将其应用于压电陶瓷微位移驱动器。公开号为cn 114433993 a的中国发明专利公开了一种切刀调节装置，应用于半导体封装领域，通过压电陶瓷的逆压电效应，利用电压变化控制形变量，通过切刀的结构将压电陶瓷的形变转化为刀头的特定方向运动，进而实现调节切刀相对于劈刀的距离，从而能够改变铝线的切断长度。公开号为cn 112112786 a的中国发明专利公开了一种静音变容积式泵的设计方法、压电陶瓷泵，属于泵领域，利用压电陶瓷的逆压电效应，驱动泵内腔体体积变化，配合f1与f2两个单向阀，驱动液体单向流动。以上专利中的装置都无法应用于汽车制动领域，现有技术中也还未有通过压电陶瓷解决需液量与拖滞力矩这一对矛盾的装置出现。
6.因此，需要开发出一种结构简单、使用方便、减小需液量同时降低拖滞力矩的压电型制动液压调节器及其液压制动系统、控制方法。
技术实现要素：7.本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种结构简单、使用方便、减小需液量同时降低拖滞力矩的压电型制动液压调节器及其液压制动系统、控制方法。
8.本发明的技术方案为：一种压电型制动液压调节器，其特征在于，包括装有制动液的圆柱形的壳体以及轴向间隔设置于壳体内的多个压电陶瓷片，所述壳体内壁轴向间隔设有多个橡胶安装圈，各压电陶瓷片对应安装于各橡胶安装圈上，所述橡胶安装圈上设有过流通孔用于制动液在压电陶瓷片体积变化时流动，所述壳体上设有多个导线接口，各压电
陶瓷片设有导线与对应的导线接口电性连接。
9.优选的，所述橡胶安装圈与壳体同轴设置，所述橡胶安装圈内缘上开设有环形的安装槽，所述压电陶瓷片边缘卡紧于安装槽内。
10.优选的，所述安装槽槽底至橡胶安装圈外壁间开设有通孔，所述压电陶瓷片的导线从通孔穿过，所述通孔孔径与导线外径对应。
11.优选的，所述橡胶安装圈与壳体内壁粘接或卡紧于壳体内壁开设的环形凹槽内。
12.优选的，所述压电陶瓷片表面涂有耐制动液腐蚀的树脂材料。
13.优选的，过流通孔为长圆形孔，在橡胶安装圈上周向等间隔布置。
14.优选的，所述壳体轴向两端均设有管路接口。
15.优选的，多个压电陶瓷片在壳体内轴向等间隔设置，多个导线接口在壳体上沿轴向等间隔设置。
16.本发明还提供一种液压制动系统，包括真空助力器、制动踏板和制动主缸、液压制动管道、制动卡钳，所述制动踏板经真空助力器连接制动主缸，所述液压制动管道将制动主缸与制动卡钳连接，还包括以上任一所述的压电型制动液压调节器，所述压电型制动液压调节器串联于液压制动管道上，所述压电型制动液压调节器位于临近制动卡钳处或集成于制动卡钳上，所述压电型制动液压调节器与电源管理模块电性连接。
17.本发明还提供一种以上液压制动系统的控制方法，包括制动控制方法和解除制动控制方法，所述制动控制方法包括以下步骤：
18.s1.驾驶员踩下制动踏板，踩下制动踏板信号传到ecu，ecu再给电源管理模块输入信号，电源管理模块根据信号向压电型制动液压调节器输入电压；
19.s2.压电型制动液压调节器内部的压电陶瓷片由于逆压电效应体积膨胀，液压制动管道内部液压升高，摩擦片向制动盘移动，缩小盘片间隙，从踩下制动踏板发出制动信号到盘片间隙缩小完成不超过10ms；
20.s3.真空助力器使制动主缸建压，驱动制动卡钳的摩擦片与制动盘夹紧，完成制动。
21.优选的，步骤s2中缩小后盘片间隙h满足0mm≤h≤0.05mm。
22.优选的，所述解除制动控制方法包括以下步骤：
23.s1.制动完成后，驾驶员松开制动踏板，松开制动踏板信号传到ecu，ecu再给电源管理模块输入信号，电源管理模块根据信号取消向压电型制动液压调节器输入电压；
24.s2.压电型制动液压调节器内部的压电陶瓷片由于逆压电效应体积收缩，液压制动管道内部液压降低，
25.s3.真空助力器使制动主缸消压，驱动制动卡钳的摩擦片与制动盘分离，解除制动。
26.本发明的有益效果为：
27.1.压电陶瓷片边缘有导线伸出连接电源，在通电瞬间，压电片沿轴向通电膨胀发生形变，挤压制动液所占空间，提高液压，向卡钳活塞施压使其外移，推动摩擦片向制动盘方向靠拢。在制动主缸建压前减小盘片间隙，可达到减小制动需液量的目的。
28.2.单个压电陶瓷片的形变较小，在壳体内部可集成多个压电陶瓷片使制动时盘片间隙减小至需求值，提高液压调节器的建压能力。压电陶瓷片通过橡胶安装圈固定壳体内，
橡胶安装圈可通过胶粘或开槽的方式固定于壳体内壁，设置方式简单灵活。
29.3.压电陶瓷材料长期浸在制动液内，压电陶瓷片表面封装环氧树脂、聚四氟乙烯树脂或epdm为主要成分的树脂材料以抵抗制动液腐蚀。
30.4.橡胶安装圈上设有过流通孔得制动液在压电陶瓷片两边可以自由流动，平衡液压。
31.5.当液压调节器用于制动系统进行制动控制时，踩下制动踏板到制动主缸建压约需150～200ms，由于压电陶瓷片快速形变的特性，从踩下制动踏板到盘片间隙缩小不到10ms，远小于制动主缸建压完成时间，在制动主缸建压完成前快速实现减小盘片间隙，减小制动需液量。
32.6.当液压调节器用于制动系统进行解除制动控制时，液压调节器停电收缩以及制动主缸消压，液压制动管道压力降低，制动卡钳的活塞回退，回退量大于普通液压管路上未设置液压调节器的卡钳，从而盘片分离，达到减小拖滞力矩的目的。
附图说明
33.图1为本发明压电型制动液压调节器的壳体结构示意图
34.图2为本发明压电型制动液压调节器的压电陶瓷片结构示意图
35.图3为压电陶瓷片与橡胶安装圈连接示意图
36.图4为压电陶瓷片与橡胶安装圈连接的轴向剖视图
37.图5为本发明制动控制方法的流程图
38.图6为本发明解除制动控制方法的流程图
39.其中：1-壳体2-压电陶瓷片3-橡胶安装圈4-过流通孔5-导线6-导线接口7-安装槽8-通孔9-管路接口10-压电型制动液压调节器。
具体实施方式
40.下面具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
41.如图1-4所示，本发明提供一种压电型制动液压调节器，包括装有制动液的圆柱形的壳体1以及轴向间隔设置于壳体1内的多个压电陶瓷片2，壳体1轴向两端均设有管路接口9，壳体1内壁轴向间隔设有多个橡胶安装圈3，各压电陶瓷片2对应安装于各橡胶安装圈3上，橡胶安装圈3上设有过流通孔4用于制动液在压电陶瓷片2体积变化时流动，壳体1上设有多个导线接口6，各压电陶瓷片2设有导线5与对应的导线接口6电性连接。
42.橡胶安装圈3在壳体1内同轴设置，橡胶安装圈3内缘上开设有环形的安装槽7，压电陶瓷片2边缘卡紧于安装槽7内。安装槽7槽底至橡胶安装圈3外壁间开设有通孔8，压电陶瓷片2的导线5从通孔8穿过，通孔8孔径与导线5外径对应。采用橡胶安装圈3将压电陶瓷片2固定安装是由于橡胶安装圈3具有弹性，使压电陶瓷片2发生形变也能在壳体1内部稳定连接。
43.橡胶安装圈3与壳体1内壁粘接或卡紧于壳体1内壁开设的环形凹槽内，橡胶安装圈3安装方式可根据需要灵活选择，本实施例中橡胶安装圈3与壳体1内壁粘接。橡胶安装圈3上过流通孔4为长圆形孔，在橡胶安装圈3上周向等间隔布置。
44.本实施例中，压电陶瓷片2数量为3个，在壳体1内轴向等间隔设置，通电瞬间压电
陶瓷片2沿轴向发生形变，压电陶瓷片2表面涂有耐制动液腐蚀的树脂或橡胶材料，比如环氧树脂、聚四氟乙烯树脂或epdm为主要成分的树脂等。橡胶安装圈3数量同为3个，将各压电陶瓷片2对应安装，橡胶安装圈3上周向等间隔设置4个过流通孔4。导线接口6数量同为3个，在壳体1顶部沿轴向等间隔设置。
45.本实施例还提供一种液压制动系统，包括真空助力器、制动踏板和制动主缸、液压制动管道、制动卡钳，制动踏板经真空助力器连接制动主缸，液压制动管道将制动主缸与制动卡钳连接，还包括上述压电型制动液压调节器10，压电型制动液压调节器10通过管路接口9串联于液压制动管道上，压电型制动液压调节器10位于临近制动卡钳处或集成于制动卡钳上，压电型制动液压调节器10通过导线接口6与电源管理模块电性连接。
46.如图5所示，以上液压制动系统的制动控制方法包括以下步骤：
47.s1.零时刻驾驶员踩下制动踏板，踩下制动踏板信号传到ecu，ecu再给电源管理模块输入信号，电源管理模块根据信号向压电型制动液压调节器10输入电压；
48.s2.压电型制动液压调节器10内部的压电陶瓷片2由于逆压电效应体积膨胀，约10μs时刻液压制动管道内部液压升高，摩擦片向制动盘移动，缩小盘片间隙，在1～10ms时刻盘片间隙缩小完成且缩小后盘片间隙h满足0mm≤h≤0.05mm(现有技术中普通卡钳未制动时盘片间隙高达0.5-1mm)；
49.s3.150～200ms时刻真空助力器使制动主缸建压完成，驱动制动卡钳的摩擦片与制动盘夹紧，完成制动(由于制动主缸建压前盘片间隙已经缩小至0mm≤h≤0.05mm，因此卡钳制动需液量减少)。
50.如图6所示，以上液压制动系统的解除制动控制方法包括以下步骤：
51.s1.制动完成后，驾驶员松开制动踏板，松开制动踏板信号传到ecu，ecu再给电源管理模块输入信号，电源管理模块根据信号取消向压电型制动液压调节器10输入电压；
52.s2.压电型制动液压调节器10内部的压电陶瓷片2由于逆压电效应体积收缩，制动管路内部液压降低；
53.s3.真空助力器使制动主缸消压，液压制动管道压力降为0，制动卡钳的活塞回退(本发明活塞回退量＝制动主缸消压产生的回退量+压电陶瓷片2体积收缩产生的回退量，因此相比于现有技术中未设置液压调节器的制动卡钳，本发明的回退量大大增加)，驱动制动卡钳的摩擦片与制动盘分离，此时拖滞力矩大大减小甚至消除，解除制动。
技术特征：1.一种压电型制动液压调节器，其特征在于，包括装有制动液的圆柱形的壳体(1)以及轴向间隔设置于壳体(1)内的多个压电陶瓷片(2)，所述壳体(1)内壁轴向间隔设有多个橡胶安装圈(3)，各压电陶瓷片(2)对应安装于各橡胶安装圈(3)上，所述橡胶安装圈(3)上设有过流通孔(4)用于制动液在压电陶瓷片(2)体积变化时流动，所述壳体(1)上设有多个导线接口(6)，各压电陶瓷片(2)设有导线(5)与对应的导线接口(6)电性连接。2.如权利要求1所述的压电型制动液压调节器，其特征在于，所述橡胶安装圈(3)与壳体(1)同轴设置，所述橡胶安装圈(3)内缘上开设有环形的安装槽(7)，所述压电陶瓷片(2)边缘卡紧于安装槽(7)内。3.如权利要求1所述的压电型制动液压调节器，其特征在于，所述安装槽(7)槽底至橡胶安装圈(3)外壁间开设有通孔(8)，所述压电陶瓷片(2)的导线(5)从通孔(8)穿过，所述通孔(8)孔径与导线(5)外径对应。4.如权利要求1所述的压电型制动液压调节器，其特征在于，所述橡胶安装圈(3)与壳体(1)内壁粘接或卡紧于壳体(1)内壁开设的环形凹槽内。5.如权利要求1所述的压电型制动液压调节器，其特征在于，所述压电陶瓷片(2)表面涂有耐制动液腐蚀的树脂材料。6.如权利要求1所述的压电型制动液压调节器，其特征在于，过流通孔(4)为长圆形孔，在橡胶安装圈(3)上周向等间隔布置。7.如权利要求1所述的压电型制动液压调节器，其特征在于，所述壳体(1)轴向两端均设有管路接口(9)。8.一种液压制动系统，包括真空助力器、制动踏板和制动主缸、液压制动管道、制动卡钳，所述制动踏板经真空助力器连接制动主缸，所述液压制动管道将制动主缸与制动卡钳连接，其特征在于，还包括如权利要求1-7中任一所述的压电型制动液压调节器(10)，所述压电型制动液压调节器(10)串联于液压制动管道上，所述压电型制动液压调节器(10)位于临近制动卡钳处或集成于制动卡钳上，所述压电型制动液压调节器(10)通过导线接口(6)与电源管理模块电性连接。9.一种如权利要求8所述液压制动系统的控制方法，其特征在于，包括制动控制方法和解除制动控制方法，所述制动控制方法包括以下步骤：s1.驾驶员踩下制动踏板，踩下制动踏板信号传到ecu，ecu再给电源管理模块输入信号，电源管理模块根据信号向压电型制动液压调节器(10)输入电压；s2.压电型制动液压调节器(10)内部的压电陶瓷片(2)由于逆压电效应体积膨胀，液压制动管道内部液压升高，摩擦片向制动盘移动，缩小盘片间隙，从踩下制动踏板发出制动信号到盘片间隙缩小完成不超过10ms；s3.真空助力器使制动主缸建压，驱动制动卡钳的摩擦片与制动盘夹紧，完成制动。10.一种如权利要求9所述液压制动系统的控制方法，其特征在于，所述解除制动控制方法包括以下步骤：s1.制动完成后，驾驶员松开制动踏板，松开制动踏板信号传到ecu，ecu再给电源管理模块输入信号，电源管理模块根据信号取消向压电型制动液压调节器(10)输入电压；s2.压电型制动液压调节器(10)内部的压电陶瓷片(2)由于逆压电效应体积收缩，液压
制动管道内部液压降低，s3.真空助力器使制动主缸消压，驱动制动卡钳的摩擦片与制动盘分离，解除制动。
技术总结本发明公开了一种压电型制动液压调节器及其液压制动系统、控制方法，其中压电型制动液压调节器，包括装有制动液的圆柱形的壳体以及轴向间隔设置于壳体内的多个压电陶瓷片，所述壳体内壁轴向间隔设有多个橡胶安装圈，各压电陶瓷片对应安装于各橡胶安装圈上，所述橡胶安装圈上设有过流通孔用于制动液在压电陶瓷片体积变化时流动，所述壳体上设有多个导线接口，各压电陶瓷片设有导线与对应的导线接口电性连接。本发明调节器在通电瞬间，压电片沿轴向通电膨胀，在制动主缸建压前减小盘片间隙，可达到减小制动需液量的目的；停止通电瞬间收缩，增加卡钳活塞回退量，达到减小拖滞力矩的目的。目的。目的。
技术研发人员：徐骞 王玉坤
受保护的技术使用者：东风汽车集团股份有限公司
技术研发日：2022.06.24
技术公布日：2022/11/1
