CN106938646B - 一种用于汽车的电动助力制动*** - Google Patents
一种用于汽车的电动助力制动*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN106938646B CN106938646B CN201710174198.9A CN201710174198A CN106938646B CN 106938646 B CN106938646 B CN 106938646B CN 201710174198 A CN201710174198 A CN 201710174198A CN 106938646 B CN106938646 B CN 106938646B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- braking
- motor
- braking force
- electric power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 17
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 7
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims description 3
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 claims 1
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 4
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 abstract 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 abstract 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 3
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
- B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
- B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
- B60T13/745—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive acting on a hydraulic system, e.g. a master cylinder
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Braking Systems And Boosters (AREA)
Abstract
本发明涉及汽车制动技术领域,尤其公开了一种用于汽车的电动助力制动***,包括制动力输出液压模块、制动力输入机械模块、电动助力输入模块及控制总成,电动助力输入模块包括电机、传动模块及传感器,制动力输入机械模块经由耦合器直接作用于制动力输出液压模块,电机经传动模块与耦合器连接;控制总成用于设定控制策略,与电机及传感器电信号连接;本发明采用模块化设计,缩短制动响应时间、提升制动可靠性和制动效率、减少占用空间;带有冗余措施的保护单元,具备驾驶员踏板力及电机两路制动途径,保留驾驶员传统操作方式;控制模式可调整,能进行人机交互,提供多种驾驶风格,可满足自动驾驶的制动要求,还能配合再生制动***共同实现制动。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制动技术领域,尤其公开了一种用于汽车的电动助力制动***。
背景技术
在电动汽车的技术发展过程中,主动安全技术起着决定性作用,是汽车安全的重要保障,其中汽车车轮的制动***尤为重要;对于传统汽车制动的助力***由燃油发动机进气歧管提供负压,经由真空助力器(俗称大力鼓)将气压转化成机械力,由于电动汽车不存在燃油发动机,助力制动***没有依赖的真空源,目前使用的方法是在电动汽车上附加电动真空泵、真空罐、压力阀等负压器件,由其将电力转化成气压,再通过大力鼓将气压转化成机械力,进而作用于制动主缸活塞上,但这种方式存在制动响应时间长、可靠性低、噪声大等缺点,同时,多个负压器件亦使得整个制动***的占用空间特别大、连续制动时产生的制动力不足。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足,本发明的目的在于提供一种用于汽车的电动助力制动***,由电机直接将电力转化为机械力,通过滑竿作用于制动主缸活塞上,缩短制动响应时间、提升制动可靠性和制动效率、降低制动噪声、缩小制动***的占用空间、连续制动时提供足够的制动力。
为实现上述目的,本发明的一种用于汽车的电动助力制动***,其特征在于:包括制动力输出液压模块、制动力输入机械模块、电动助力输入模块及控制总成,电动助力输入模块包括电机、传动模块及耦合器,制动力输入机械模块经由耦合器直接作用于制动力输出液压模块,电机依次经由传动模块、耦合器作用于制动力输出液压模块,控制总成包括用于决策的微处理器、信号输入输出接口及与微处理器电性连接的保护单元,传感器、电机分别与微处理器电性连接。
优选地,所述传感器为装设于制动力输入机械模块的角位移传感器或/和传感器为装设于制动力输入机械模块、耦合器之间的压力传感器。
优选地,所述用于汽车的电动助力制动***还包括与微处理器电性连接并与电机配合的锁死模块。
优选地,所述控制总成还包括A/D单元、I/O单元、用于调控电机的驱动模块、电流采集模块及CAN通讯模块,CAN通讯模块用于与外部整车控制器信号进行交互,微处理器带有故障诊断、PID单元及PWM单元。
优选地,当驾驶员触发制动力输入机械模块时,传感器将制动力输入机械模块的机械移动信号转换为电信号并将电信号传送至微处理器,微处理器根据接收的电信号输出制动强度z,再通过PID单元调节,经由PWM单元输出PWM的占空比D给电机的驱动模块,进而控制电机运动,其控制方法包括如下步骤:
步骤A:根据制动力输入机械模块角位移信号的变化量θ的大小及单位时间的变化量dθ或/和根据制动力输入机械模块压力信号的变化量F的大小及单位时间的变化量dF,对驾驶员的制动意图进行判别,目标电流Iref的表达式为,
Iref=f(θ,F,dθ,dF)
在θ>0,F>0的情况下,即制动力输入机械模块有输入信号,
若dθ=0,dF=0,制动力需求保持不变,执行步骤B1;
若dθ>0,dF>0,制动力需求增大,执行步骤B2,
若dθ<0,dF<0,制动力需求减少,执行步骤B3,
其中,
步骤B1:制动力输入机械模块输入信号不变,制动强度z需求同样维持不变,此时电机处于堵转状态,当堵转状态超过设定时长后,锁死模块工作,电机停止工作,制动所需油压由锁死模块继续维持,油压大小保持不变;
步骤B2:输入信号连续变化,当dθ,dF的值小于预定阈值时,输出小目标电流Iref,为缓慢制动,制动强度z<0.2g;当dθ,dF的值位于预定阈值内时,输出适中目标电流Iref,为一般制动,制动强度0.2g<z<0.6g;当dθ,dF的值大于预定阈值时,输出大目标电流Iref,为紧急制动,制动强度z>0.6g;步骤B3:输入信号连续变化,锁死模块处于断开状态,制动力输出液压模块按照固定速率退回,根据制动力需求减少后的目标电流Iref的大小,判别所需的制动强度,退回到目标制动强度下所需制动油压大小;
步骤C:继续步骤A,如此循环。
优选地,所述PID单元根据目标电流Iref与实际电流Iact之间的差值,预估出下一时刻电机的输出扭矩,经由PWM单元输出PWM的占空比D至电机的驱动模块,其表达式为:D=Kp*e+Ki*∫edt+Kd*(de/dt),式中e=Iref-Iact。
优选地,所述用于汽车的电动助力制动***还包括与微控制器电性连接的再生制动模块,当dθ,dF的值小于预定阈值时,输出小目标电流Iref时,电动助力输入模块不工作,再生制动模块进行能量回收;当dθ,dF的值位于预定阈值内或者大于预定阈值时,制动力输入机械模块与电动助力输入模块共同作业,此时再生制动模块根据制动需求分配,实现能量回收。
优选地,所述耦合器包括滑动连接于汽车车架的滑竿,滑竿与制动力输出液压模块连接,制动力输入机械模块用于驱动滑竿移动。
优选地,所述耦合器还包括铰接于汽车车架的螺母,滑竿为螺接于螺母内的丝杆,电机的输出轴装设有齿轮,螺母设有与齿轮啮合的外齿圈,齿轮与螺母的外齿圈构成传动模块。
优选地,所述制动力输入机械模块包括踏板及推杆,踏板转动连接于汽车车架,推杆的一端活动连接于踏板,推杆的另一端活动连接于滑竿,传感器装设于踏板或/和传感器装设于推杆与滑竿之间。
本发明的有益效果:本发明的制动***涉及的部件少,结构简单、紧凑,成本低,装置内部器件都采取模块化,集成度高,舍弃了体积庞大的真空泵、真空罐和大力鼓等传统助力器件,节省大量空间,通过传感器、微处理器及电机的配合提供汽车制动所需的电动助力,保留了传统的制动力输出液压模块和驾驶员制动力输入机械模块,使得与现有制动***安装方式的一致性,提高互换性,并合理的耦合了电动助力输入模块,不改变驾驶员的制动操作***稳,通过对电机控制单元内部程序调整,更改助力强度,给不同类型的驾驶员相应舒适的“脚感”,控制更加智能化;还具有冗余功能,确保制动***安全,一是具备两路制动途径,即使电机失效,还能通过人力踩踏板的方式对汽车车轮进行制动;二是保护单元,在电源失效时,保护单元能够进行紧急供电,从而不至于整个制动***失效;另外,与再生制动模块(即电动汽车再生制动***)耦合,实现更大的节能效果,配合过程中,踏板位置保持不变。
附图说明
图1为本发明的结构框图;
图2为本发明的控制逻辑图;
图3为本发明的电机控制策略图;
图4为本发明的组装后的局部剖视图;
图5为图4中A部分的局部放大示意图。
附图标记包括:
1—制动力输出液压模块 11—液压主缸 2—制动力输入机械模块
21—座体 22—踏板 23—推杆
24—第一容腔 25—第二容腔 26—复位弹簧
27—转接滑块 28—第一橡胶垫片 29—第二橡胶垫片
3—电动助力输入模块 31—电机 32—传感器
33—齿轮 4—传动模块 5—耦合器
51—滑竿 52—螺母 6—控制总成
61—微处理器 7—锁死模块 71—固定组件
72—旋转组件。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解,下面结合实施例及附图对本发明作进一步的说明,实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
请参阅图1至图3,本发明的一种用于汽车的电动助力制动***,包括制动力输出液压模块1、制动力输入机械模块2、电动助力输入模块3及控制总成6,电动助力输入模块3包括传动模块4、耦合器5及传感器32,制动力输入机械模块2经由耦合器5直接作用于制动力输出液压模块1,传感器32装设于制动力输入机械模块2,电机31依次经由传动模块4、耦合器5作用于制动力输出液压模块1,本实施例中,电机31经由传动模块4与耦合器5连接,控制总成6包括微处理器61(MCU,全称为Microcontroller Unit),传感器32、电机31分别与微处理器61电性连接。
当驾驶员需要对汽车进行制动时,驾驶员驱动制动力输入机械模块2,使得制动力输入机械模块2产生机械移动,制动力输入机械模块2产生的机械移动作用在耦合器5上;同时,传感器32将制动力输入机械模块2产生的机械移动转化为电信号,并将电信号传递至控制总成6的微处理器61,再由控制总成6的微处理器61向电机31发送指令,使得电机31驱动耦合器5移动,最终利用制动力输入机械模块2施加在耦合器5上的机械移动与电机31施加在耦合器5上的移动共同驱动制动力输出液压模块1,进而完成制动力输出液压模块1对汽车车轮的制动作业。
本发明的制动***涉及的部件少,结构简单、紧凑,成本低,装置内部器件都采取模块化,集成度高,舍弃了体积庞大的真空泵、真空罐和大力鼓等传统助力器件,节省大量空间,通过传感器32、微处理器61及电机31的配合提供汽车制动所需的电动助力,保留了传统的制动力输出液压模块1和驾驶员制动力输入机械模块2,使得与现有制动***安装方式的一致性,提高互换性,并合理的耦合了电动助力输入模块3,不改变驾驶员的制动操作***稳,通过对电机31控制单元内部程序调整,更改助力强度,给不同类型的驾驶员相应舒适的“脚感”,控制更加智能化;还具有冗余功能,确保制动***安全,一是具备两路制动途径,即使电机31失效,还能通过人力踩制动力输入机械模块2的方式对汽车车轮进行制动;二是保护单元,在电源失效时,电容能够进行紧急供电,从而不至于整个制动***失效;另外,与再生制动模块(即电动汽车再生制动***)耦合,实现更大的节能效果,配合过程中,制动力输入机械模块2的位置保持不变。
本实施例中,所述制动力输出液压模块1包括装设在汽车车架上并用于制动汽车车轮的液压主缸11,耦合器5与液压主缸11的活塞连接,实际安装时,液压主缸11经由油压分配的液压阀、车轮制动器与汽车车轮连接,液压主缸11、液压阀及车轮制动器三者之间通过油管连通。
请参阅图1至图4,所述耦合器5包括滑动连接在汽车车架上的滑竿51,滑竿51与制动力输出液压模块1连接,本实施例中,滑竿51与液压主缸11的活塞连接,制动力输入机械模块2用于驱动滑竿51移动;当驾驶员驱动制动力输入机械模块2运动时,制动力输入机械模块2即可驱动滑竿51移动。此时,电机31可以为电缸,电缸的活塞杆同样与滑竿51连接,驾驶员驱动制动力输入机械模块2运动的同时,传感器32将制动力输入机械模块2的移动信号传送给微处理器61,微处理器61调控电缸,进而使得电缸驱动滑竿51移动;如此,制动力输入机械模块2驱动滑竿51的移动与电缸驱动滑竿51的移动即可合二为一,共同作用在液压主缸11的活塞上,从而提供制动所需的电动助力。
本实施例中,所述耦合器5还包括铰接在汽车车架上的螺母52,滑竿51为螺接在螺母52内的丝杆,丝杆贯穿螺母52,电机31的输出轴上装设有齿轮33,螺母52上设置有与齿轮33啮合的外齿圈,齿轮33与螺母52的外齿圈构成传动模块4。当制动力输入机械模块2驱动丝杆移动时,传感器32将制动力输入机械模块2的移动信号传送给微处理器61,微处理器61驱动电机31转动,电机31转动时即可经由齿轮33驱动螺母52转动,由于螺母52铰接在汽车车架,当螺母52转动时,丝杆即可相对汽车车架移动,如此,制动力输入机械模块2驱动丝杆的移动与电机31驱动丝杆的移动即可合二为一。优选地,丝杆为滚珠丝杆,一方面降低丝杆与螺母52之间因相对转动而产生的磨损,另一方面也提升丝杆与螺母52之间的反应灵敏性。
本实施例中,所述齿轮33的半径小于螺母52的外齿圈的半径,即齿轮33与螺母52的外齿圈之间构成减速器,进而增大电机31作用在螺母52上的扭矩,确保丝杆的移动具有充足的动力。
所述制动力输入机械模块2包括座体21、踏板22及推杆23,座体21采用金属材料制成,液压主缸11的缸体装设在座体21上,电机31装设在座体21上,螺母52铰接在座体21上,本实施例中,螺母52的两端装设有轴承,轴承装设在座体21上;踏板22转动连接在汽车车架上,例如,踏板22通过轴体铰接在汽车车架上,驾驶员通过脚踩踏板22实现驱动制动力输入机械模块2运动,推杆23的一端活动连接在踏板22上,推杆的另一端活动连接在滑竿51上,例如,踏板22开设有滑槽,推杆23的一端滑动连接在滑槽内,当踏板22转动时,确保推杆23可以推动丝杆平移滑动,避免踏板22的旋转运动轨迹和推杆23的平移运动轨迹发生干涉。实际安装时,本发明制动***的踏板22与汽车车架直接连接,座体21与汽车车架直接连接,制动***的其它部件均安装在座体21上,确保制动***的拆装更加方便、快捷。
所述座体21上设置有非圆滑孔,丝杆容设在非圆滑孔内,丝杆设置有与非圆滑孔配合的非圆杆部;例如,非圆滑孔的横截面形状为半圆形、三角形或矩形等,此时非圆杆部的横截面形状与非圆滑孔的横截面形状相同,在丝杆的移动过程中,确保丝杆只能沿轴向水平移动,避免因丝杆转动而缩短液压主缸11的活塞及推杆23的使用寿命。
请参阅图1至图5,所述座体21上设置有第一容腔24及与第一容腔24彼此间隔设置的第二容腔25,第二容腔25位于第一容腔24与踏板22之间,齿轮33、螺母52均位于第一容腔24内,第二容腔25内容设有复位弹簧26及转接滑块27,推杆23的一端转动连接在转接滑块27上,推杆23的另一端转动连接在踏板22上,推杆23、踏板22之间的转动点与踏板22、汽车车架之间的转动点彼此间隔设置,复位弹簧26的两端分别抵接在座体21上及转接滑块27上,本实施例中,复位弹簧26套设在推杆23的外侧,有效防止外界的杂物进入到齿轮33与螺母52之间、复位弹簧26与丝杆之间而影响正常使用。优选地,推杆23的外侧套设有防尘罩,防尘罩位于座体21与踏板22之间,防尘罩用于密封座体21与推杆23之间的间隙。
当驾驶员脚踩踏板22时,转动的踏板22经由推杆23、转接滑块27连带丝杆平移滑动,丝杆移动时压缩复位弹簧26;当驾驶员松开踏板22后,复位弹簧26在自身弹性力作用下连带丝杆反向移动,反向移动的丝杆即可经由转接滑块27、推杆驱动踏板22恢复原位。
本实施例中,转接滑块27上设置有球形槽,球形槽自转接滑块27的表面凹设而成,推杆23上设置有容设在球形槽内的球形部,球形部可以在球形槽内转动,推杆23的另一端通过轴体铰接在踏板22上;在踏板22驱动推杆23移动的过程中,确保推杆23在移动过程中可与水平方向产生一定的夹角,避免踏板22的转动与丝杆的水平移动发生运动干涉,避免丝杆的平移滑动被卡死。
所述丝杆的另一端装设有用于抵接转接滑块27的第一橡胶垫片28,转接滑块27装设有用于抵接座体21的第二橡胶垫片29;在转接滑块27推动丝杆移动的过程中,利用第一橡胶垫片28减缓转接滑块27与丝杆之间的冲击力;当复位弹簧26推动转接滑块27反向移动恢复原位时,利用第二橡胶垫片29减缓转接滑块27与座体21之间的冲击力;从而确保本发明的制动***更加平稳地运行。
本实施例中,所述传感器32装设在踏板22上或/和传感器32装设在推杆23与滑竿51之间,传感器32为装设在踏板22转轴上的角位移传感器32或/和传感器32为装设在推杆23、丝杆之间的压力传感器32;角位移传感器32将踏板22开度的变化量及变化率转换为电信号并传送给控制总成6的微处理器61;当然,根据实际需要,压力传感器32与角位移传感器32可以同时存在于本发明的制动***中,此时可以将压力传感器32为主,角位移传感器32设置为辅。
请参阅图1至图5,所述用于汽车的电动助力制动***还包括与微处理器61电性连接并与电机31配合的锁死模块7,锁死模块7与液压主缸11的活塞连接,锁死模块7为电磁离合器,电磁离合器位于第一容腔24内,电磁离合器包括装设在座体21上的固定组件71及装设在螺母52上并与固定组件71配合的旋转组件72;旋转组件72跟随螺母52一起转动,本实施例中,锁死模块7的旋转单元72经由螺母52与液压主缸11的活塞连接;电磁离合器在电机31处于堵转状态时进行锁死,即电磁离合器产生磁力,利用固定组件71吸住旋转组件72,避免电机31长时间处于堵转状态下而烧毁线圈;电机31运行时进行断开,即电机31运行时,电磁离合器失去磁力,固定组件71不再吸住旋转组件72;通过增设锁死模块7,可有效保护电机31,延长电机31的使用寿命;当然,实际制造时,电磁离合器亦可为其它形式的锁死机构。
本发明的制动***设有两种制动传动路径,一种制动传动路径是踏板22的制动力Fp经过杠杆作用,放大Kt倍,传递至推杆23,并作用在液压主缸11的活塞上,并在液压主缸11的活塞上产生Fd的作用力,其大小为Kt*Fp;另一种制动传动路径是电机31的输出扭矩T通过齿轮33与螺母52的外齿圈构成的减速器放大为Ks*T,通过耦合器5力臂作用,转化为Fz的作用力;耦合器5将作用力Fd与Fz耦合,产生Fs的总输出力,并作用在液压主缸11的活塞上产生压强为Pz的油压,再由液压阀转化为Pr的油压,最后作用在车轮制动器上,产生Tu的制动力矩。
所述控制总成还包括A/D单元、I/O单元、用于调控电机31的驱动模块、电流采集模块及CAN通讯模块,CAN通讯模块用于与外部整车控制器信号进行交互,微处理器带有故障诊断、PID单元及PWM单元,PID单元在微控制器的内部,为弱点单元,保护单元具有过压、过流保护功能。实际制造时,保护单元起过渡作用,连接主电源的同时与弱电模块及驱动模块相连,控制总成通过CAN通讯与整车控制器进行信息交互。假如电机31的主电源失效后,还能通过保护单元对汽车车轮进行紧急制动,使得汽车能够安全停止,不使整个制动***失效,实现冗余保护措施。本实施例中,保护单元设置有电容,在主电源正常使用时,保护单元的电容处于充电状态,当主电源失效时,保护单元的电容处于放电状态,利用电容的放电为电机31提供电力,确保本发明的制动***可以正常使用,完成对汽车车轮的制动作业,进而确保汽车能够安全停止,起到冗余保护作用。
当驾驶员踩下踏板22时,压力传感器32将丝杆的平移滑动的机械信号或/和角位移传感器32将踏板22的转动的机械移动信号转换为电信号并将电信号传送至微处理器61,微处理器61根据接收的电信号输出制动强度z(即目标电流Iref),制动强度z的大小表现为目标电流Iref的大小,再通过PID单元调节,经由PWM单元输出PWM的占空比D给电机31的驱动模块,驱动电机31转动,其控制方法包括如下步骤:
步骤A:根据踏板22角度信号的变化量θ的大小及单位时间的变化量dθ或/和丝杆压力信号的变化量F的大小及单位时间的变化量dF,对驾驶员的制动意图进行判别,目标电流Iref的表达式为,
Iref=f(θ,F,dθ,dF)
在θ>0,F>0的情况下,即踏板22有输入信号,
若dθ=0,dF=0,制动力需求保持不变,执行步骤B1;
若dθ>0,dF>0,制动力需求增大,执行步骤B2,
若dθ<0,dF<0,制动力需求减少,执行步骤B3,
其中,
步骤B1:踏板22输入信号不变,制动强度z需求同样维持不变,此时电机31处于堵转状态,当堵转状态超过设定时长后,电磁离合器工作,电机31停止工作,制动所需油压由电磁离合器继续维持,油压大小保持不变;
步骤B2:输入信号连续变化,当dθ,dF的值小于预定阈值时,输出小目标电流Iref,为缓慢制动,制动强度z<0.2g;当dθ,dF的值位于预定阈值内时,输出适中目标电流Iref,为一般制动,制动强度0.2g<z<0.6g;当dθ,dF的值大于预定阈值时,输出大目标电流Iref,为紧急制动,制动强度z>0.6g;
步骤B3:输入信号连续变化,电磁离合器处于断开状态,液压主缸11的活塞按照固定速率退回,根据制动力需求减少后的目标电流Iref的大小,判别所需的制动强度,退回到目标制动强度下所需制动油压大小;
步骤C:继续步骤A,如此循环。
本实施例中,所述PID单元根据目标电流Iref与实际电流Iact之间的差值,预估出下一时刻电机31的输出扭矩,经由PWM单元输出PWM的占空比D至电机31的驱动模块,其表达式为:D=Kp*e+Ki*∫edt+Kd*(de/dt),式中e=Iref-Iact。
所述用于汽车的电动助力制动***还包括与微控制器61电性连接的再生制动模块,再生制动模块即为现有技术中的电动汽车的再生制动,就是利用电动机的电气制动产生反向力矩使车辆减速或停车,对于感应电动机来说,电气制动有反接制动、直流制动和再生制动等,其中,能实现将刹车过程中能量回收的只有再生制动,其本质是电动机转子的转动频率超过电动机的电源频率,电动机工作于发电状态,将机械能转化为电能通过逆变器的反向续流二极管给电池充电。当dθ,dF的值小于预定阈值时,输出小目标电流Iref时,即为缓慢制动时,电动助力输入模块3不工作,再生制动模块进行能量回收;当dθ,dF的值位于预定阈值内或者大于预定阈值时,即为一般制动或紧急制动时,制动力输入机械模块2与电动助力输入模块3共同作业,驾驶员的脚感由复位弹簧26模拟,此时再生制动模块根据制动需求分配,实现更大的能量回收。
与现有技术相比,本发明的制动***还具有以下显著优点:
集成化程度高:模块化设计,集成度高,电动助力输入模块3与制动力输入机械模块2有机耦合,构成一体化***,反应迅速,传动效率更高,安装方便。
可靠性高:两种制动途径,能够保证没电或电机31失效时,通过驾驶员人力制动使得制动***不失效,保护单元带有具有过压过流保护,并具有冗余功能,可提供紧急供电。
智能化:可定义多种驾驶风格,实现自动化控制,并可满足自动驾驶的制动要求。
成本低:结构紧凑,体积小,保留了与现有踏板力制动的安装方式与驾驶员的制动习惯,部件数量、体积及成本不超过现有电动真空助力***的1/3,市场前景广阔。
以上内容仅为本发明的较佳实施例,对于本领域的普通技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种用于汽车的电动助力制动***,其特征在于:包括制动力输出液压模块、制动力输入机械模块、电动助力输入模块及控制总成,电动助力输入模块包括电机、传动模块及耦合器,制动力输入机械模块经由耦合器直接作用于制动力输出液压模块,电机依次经由传动模块、耦合器作用于制动力输出液压模块,控制总成包括用于决策的微处理器、信号输入输出接口及与微处理器电性连接的保护单元,传感器、电机分别与微处理器电性连接;
所述传感器为装设于制动力输入机械模块的角位移传感器或/和传感器为装设于制动力输入机械模块、耦合器之间的压力传感器;
所述用于汽车的电动助力制动***还包括与微处理器电性连接并与电机配合的锁死模块;
所述控制总成还包括A/D单元、I/O单元、用于调控电机的驱动模块、电流采集模块及CAN通讯模块,CAN通讯模块用于与外部整车控制器信号进行交互,微处理器带有故障诊断、PID单元及PWM单元;
当驾驶员触发制动力输入机械模块时,传感器将制动力输入机械模块的机械移动信号转换为电信号并将电信号传送至微处理器,微处理器根据接收的电信号输出制动强度z,再通过PID单元调节,经由PWM单元输出PWM的占空比D给电机的驱动模块,进而控制电机运动,其控制方法包括如下步骤:
步骤A:根据制动力输入机械模块角位移信号的变化量θ的大小及单位时间的变化量dθ或/和根据制动力输入机械模块压力信号的变化量F的大小及单位时间的变化量dF,对驾驶员的制动意图进行判别,目标电流Iref的表达式为,
Iref=f(θ,F,dθ,dF)
在θ>0,F>0的情况下,即制动力输入机械模块有输入信号,
若dθ=0,dF=0,制动力需求保持不变,执行步骤B1;
若dθ>0,dF>0,制动力需求增大,执行步骤B2,
若dθ<0,dF<0,制动力需求减少,执行步骤B3,
其中,
步骤B1:制动力输入机械模块输入信号不变,制动强度z需求同样维持不变,此时电机处于堵转状态,当堵转状态超过设定时长后,锁死模块工作,电机停止工作,制动所需油压由锁死模块继续维持,油压大小保持不变;
步骤B2:输入信号连续变化,当dθ,dF的值小于预定阈值时,输出小目标电流Iref,为缓慢制动,制动强度z<0.2g;当dθ,dF的值位于预定阈值内时,输出适中目标电流Iref,为一般制动,制动强度0.2g<z<0.6g;当dθ,dF的值大于预定阈值时,输出大目标电流Iref,为紧急制动,制动强度z>0.6g;
步骤B3:输入信号连续变化,锁死模块处于断开状态,制动力输出液压模块按照固定速率退回,根据制动力需求减少后的目标电流Iref的大小,判别所需的制动强度,退回到目标制动强度下所需制动油压大小;
步骤C:继续步骤A,如此循环。
2.根据权利要求1所述的用于汽车的电动助力制动***,其特征在于:所述PID单元根据目标电流Iref与实际电流Iact之间的差值,预估出下一时刻电机的输出扭矩,经由PWM单元输出PWM的占空比D至电机的驱动模块,其表达式为:D=Kp*e+Ki*∫edt+Kd*(de/dt),式中e=Iref-Iact。
3.根据权利要求1所述的用于汽车的电动助力制动***,其特征在于:所述用于汽车的电动助力制动***还包括与微控制器电性连接的再生制动模块,当dθ,dF的值小于预定阈值时,输出小目标电流Iref时,电动助力输入模块不工作,再生制动模块进行能量回收;当dθ,dF的值位于预定阈值内或者大于预定阈值时,制动力输入机械模块与电动助力输入模块共同作业,此时再生制动模块根据制动需求分配,实现能量回收。
4.根据权利要求1所述的用于汽车的电动助力制动***,其特征在于:所述耦合器包括滑动连接于汽车车架的滑竿,滑竿与制动力输出液压模块连接,制动力输入机械模块用于驱动滑竿移动。
5.根据权利要求4所述的用于汽车的电动助力制动***,其特征在于:所述耦合器还包括铰接于汽车车架的螺母,滑竿为螺接于螺母内的丝杆,电机的输出轴装设有齿轮,螺母设有与齿轮啮合的外齿圈,齿轮与螺母的外齿圈构成传动模块。
6.根据权利要求4所述的用于汽车的电动助力制动***,其特征在于:所述制动力输入机械模块包括踏板及推杆,踏板转动连接于汽车车架,推杆的一端活动连接于踏板,推杆的另一端活动连接于滑竿,传感器装设于踏板或/和传感器装设于推杆与滑竿之间。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710174198.9A CN106938646B (zh) | 2017-03-22 | 2017-03-22 | 一种用于汽车的电动助力制动*** |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710174198.9A CN106938646B (zh) | 2017-03-22 | 2017-03-22 | 一种用于汽车的电动助力制动*** |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106938646A CN106938646A (zh) | 2017-07-11 |
CN106938646B true CN106938646B (zh) | 2019-05-28 |
Family
ID=59463084
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710174198.9A Active CN106938646B (zh) | 2017-03-22 | 2017-03-22 | 一种用于汽车的电动助力制动*** |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106938646B (zh) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108146416A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-06-12 | 北京汽车股份有限公司 | 电子制动方法、***、车辆及电子制动踏板 |
CN108501923A (zh) * | 2018-03-05 | 2018-09-07 | 东莞中山大学研究院 | 解耦电助力制动装置及其控制方法 |
DE102018219378A1 (de) * | 2018-11-13 | 2020-05-14 | Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH | Redundantes Bremssystem und Verfahren zum Betrieb eines solchen Bremssystems |
CN111422195B (zh) * | 2020-04-08 | 2021-06-25 | 福建盛海智能科技有限公司 | 一种无人驾驶车辆的制动装置的控制方法及控制端 |
CN112896123B (zh) * | 2021-03-29 | 2022-03-18 | 东风汽车集团股份有限公司 | 一种基于驾驶员风格的制动踏板感自动调节方法和装置 |
CN113335242A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-03 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种集成式制动能量回收***及集成式制动能量回收方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014139034A (ja) * | 2013-01-21 | 2014-07-31 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 車両用電動倍力装置の制御装置 |
CN104973038A (zh) * | 2014-04-10 | 2015-10-14 | 上海通用汽车有限公司 | 车用电控机械式助力***及控制方法和车辆 |
CN106476777B (zh) * | 2015-08-24 | 2020-04-24 | 陈晶杰 | 解耦电子液压助力制动***及制动方法 |
CN105398440B (zh) * | 2015-12-07 | 2018-09-07 | 宁波拓普智能刹车***有限公司 | 一种机电磁一体化制动助力装置 |
CN105667485B (zh) * | 2016-01-11 | 2018-01-23 | 清华大学 | 一种用于汽车的助力制动*** |
CN106240552B (zh) * | 2016-08-16 | 2018-12-11 | 上海汇众汽车制造有限公司 | 电动助力制动*** |
-
2017
- 2017-03-22 CN CN201710174198.9A patent/CN106938646B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106938646A (zh) | 2017-07-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106938646B (zh) | 一种用于汽车的电动助力制动*** | |
CN108189826B (zh) | 适用于制动能量回收的全解耦式机械电子助力制动*** | |
CN109624957B (zh) | 一种具有新型耦合方式的集成式电动助力制动*** | |
CN103253146B (zh) | 集成踏板位移测量的踏板解耦式电液复合制动*** | |
CN106585602B (zh) | 双电机机电制动助力机构 | |
CN102361786B (zh) | 车辆用制动装置 | |
CN105667485B (zh) | 一种用于汽车的助力制动*** | |
CN103950443A (zh) | 踏板感觉主动控制式电子液压制动*** | |
CN111348020A (zh) | 一种简便可靠的电子液压制动***、方法及车辆 | |
CN103754206A (zh) | 一种机械电子液压制动*** | |
CN112141067B (zh) | 集成电液制动源轮边耦合装置的制动***及其控制方法 | |
CN106427967A (zh) | 一种全机械解耦汽车用线控制动*** | |
CN107985292A (zh) | 制动踏板与助力机构完全分离式电动助力制动*** | |
CN104071142B (zh) | 一种电动车用线控制动*** | |
CN207683519U (zh) | 制动踏板与助力机构完全分离式电动助力制动*** | |
CN206579621U (zh) | 全机械解耦汽车用线控制动*** | |
CN105073534A (zh) | 电动助力装置 | |
CN110040120A (zh) | 一种无反馈盘部分解耦的电动助力制动*** | |
CN109927692A (zh) | 一种车辆集成电动伺服制动*** | |
CN205365566U (zh) | 机电制动助力装置 | |
CN111409612B (zh) | 一种电子液压线控制动***及其电子液压线控制动方法 | |
CN114802154A (zh) | 一种同轴双电机线控制动***及无制动踏板智能汽车 | |
CN103950442A (zh) | 可调杠杆支点的机械式电子液压制动*** | |
CN205311586U (zh) | 全解耦双电机驱动的线控制动*** | |
CN108275139B (zh) | 部分与完全解耦的复合式电动助力制动*** |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |