CN109747617A - 制动踏板解耦***、车辆和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制动踏板解耦***、车辆及控制方法，该制动踏板解耦***包括：制动踏板；缸体，缸体内设有第一柱塞和通过弹性件与第一柱塞相连的第二柱塞，第一柱塞与缸体的内周壁之间限定出容纳制动液的腔体，第二柱塞通过顶杆与制动踏板相连；压力检测单元，用于检测制动液的压力；行程检测单元，用于检测第二柱塞的行程；控制器，控制器用于判断压力和行程的对应值是否位于预设区间内，当对应值小于预设区间的上限时，根据行程确定制动助力，否则根据压力确定制动助力。本发明制动踏板解耦***中，当踏板解耦失效时，车辆还可以根据压力信号，实现正常的制动助力，降低因制动助力失效引发事故的概率。

Description

制动踏板解耦***、车辆和控制方法

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，特别涉及一种制动踏板解耦***、车辆和控制方法。

背景技术

当前电动汽车都有制动能量回收***，并分为并联式和串联式，当为串联式时，需要制动踏板解耦，最大限度地回收制动能量。

而当前串联式的制动踏板解耦没有解耦的冗余设计，当踏板解耦失效时，制动***只能进行应急制动，该种制动距离长，需要的踏板力大，容易引发事故。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种制动踏板解耦***。通过对踏板行程以及压力的双重检测获得驾驶员的制动意图，将信号发送给制动助力电机的控制器，控制器控制电机助力，使得踏板解耦失效时，车辆还可以根据压力信号，实现正常的制动助力，降低因制动助力失效引发事故的概率。

本发明的另一个目的在于提出一种车辆。

本发明的另一个目的在于提出一种制动踏板解耦***的控制方法。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出一种制动踏板解耦***，包括：

制动踏板；

缸体，所述缸体内设有第一柱塞和通过弹性件与所述第一柱塞相连的第二柱塞，所述第一柱塞与所述缸体的底面之间限定出容纳制动液的腔体，所述第二柱塞通过顶杆与所述制动踏板相连；

压力检测单元，用于检测所述制动液的压力；

行程检测单元，用于检测所述第二柱塞的行程；

控制器，所述控制器用于判断所述压力和行程的对应值是否位于预设区间内，当所述对应值小于所述预设区间的上限时，根据所述行程确定制动助力，否则根据所述压力确定制动助力。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出一种车辆，包括本发明第一方面实施例提出的制动踏板解耦***。

为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出一种制动踏板解耦***的控制方法，包括：

检测所述制动液的压力；

检测所述第二柱塞的行程；

判断所述压力和行程的对应值是否位于预设区间内；

当所述对应值小于所述预设区间的上限时，根据所述行程确定制动助力，否则根据所述压力确定制动助力。

本发明第三方面实施例提出的制动踏板解耦***的控制方法，通过对踏板行程以及压力的双重检测获得驾驶员的制动意图，将信号发送给助力电机的控制器，控制器控制电机助力，使得踏板解耦失效时，车辆还可以根据压力信号，实现正常的制动助力，降低因制动助力失效引发事故的概率。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例提出的一种制动踏板解耦***的实物结构示意图；

图2为本发明实施例提出的一种制动踏板解耦***的结构示意图；

图3为本发明实施例提出的踏板解耦***内制动液的压力与第二柱塞的运动行程的关系图；

图4为本发明实施例提出的第二柱塞的运动行程与减速度的关系图；

图5为本发明实施例提出的踏板解耦***内制动液的压力与减速度的关系图；

图6为本发明实施例提出的一种车辆的结构示意图；

图7为本发明实施例提出的一种制动踏板解耦***控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的制动踏板解耦***、车辆和控制方法。

图1为本发明实施例提出的一种制动踏板解耦***的实物结构示意图。

图2为本发明实施例提出的一种制动踏板解耦***的结构示意图。

如图2所示，该制动踏板解耦***，包括：制动踏板100、缸体110、压力检测单元120、行程检测单元130和控制器140。

其中，制动踏板100用于在被驾驶员踩下时传递踏板力至缸体110内部。缸体110内设有第一柱塞和通过弹性件与第一柱塞相连的第二柱塞，第一柱塞与缸体110的内周壁之间限定出容纳制动液的腔体，第二柱塞通过顶杆与制动踏板100相连；压力检测单元120用于检测制动液的压力；行程检测单元130用于检测第二柱塞的行程；控制器140用于判断压力和行程的对应值是否位于预设区间内，当对应值小于预设区间的上限时，根据行程确定制动助力，否则根据压力确定制动助力。

具体地，结合图1所示，制动踏板100包括制动踏板臂和顶杆。制动时，驾驶员踩踏制动踏板臂，制动踏板臂将踏板力通过顶杆传递至缸体110内，从而将驾驶员对制动踏板臂踩踏的作用力转化为汽车助力制动所需要采集的柱塞行程信息和制动液压力信息。

进一步地，制动踏板100上可设置制动灯开关，当驾驶员踩踏使得制动踏板100脱离正常状态(汽车非制动状态)，此时制动踏板100上的制动灯开关连通，制动灯发光，告知后方车辆有关该车辆的制动情况，增加制动过程中车辆的安全性。

更进一步地，制动灯也可以根据上述柱塞行程控制自身亮度。柱塞行程越大，车辆制动助力越强，制动灯越明亮；反之制动灯越暗。该方案的优点在于：白天时光照较强，车辆发生制动时制动灯虽然亮起但不容易被发觉，普通制动时由于白天视线良好，后方车辆的驾驶员不需要依靠制动灯也能很容易就能发现本车辆的制动，但在紧急制动情况下，如果后方车辆的驾驶员还需要靠两车辆之间的距离或其它因素判断本车辆的制动情况，往往会错失最佳制动时间从而造成追尾等事故，考虑到驾驶员在紧急制动时会加大对制动踏板的踩踏力度，故制动灯根据上述柱塞行程控制自身亮度，使得紧急制动时制动灯亮度足够大以给后方车辆警示，提醒后方车辆尽快停车，增加了紧急情况下车辆的安全系数。

具体地，结合图1所示，缸体110包括：第一柱塞、第二柱塞、弹性件、外壳体和制动液。其中，上述第一柱塞和第二柱塞通过弹性件相连，第二柱塞与制动踏板100相连，制动液存在于第一柱塞和缸体110内周壁之间的腔体内。

其中，弹性件为一回位簧，制动时驾驶员踩踏制动踏板100的踏板力传递至回位簧，回位簧变形，在驾驶员停止踩踏制动踏板100后，回位簧重新释放，推动制动踏板恢复至初始位置。

在本发明实施提出的制动踏板解耦***中，缸体110具体用于：

当驾驶员踩踏制动踏板100的作用力通过顶杆传递至缸体110内部时，第二柱塞被推动从而朝向第一柱塞的方向移动，第二柱塞所受到的推动力通过弹性件部分地传递给了第一柱塞，第一柱塞又作用于制动液，使得缸体110内制动液压力升高。通过设置在缸体110上的压力检测单元120和行程检测单元130，检测腔体内制动液压力和第二柱塞的行程，将检测到的压力信号与行程信号传递至控制器140然后由控制器140控制助力电机制动。

进一步地，弹性件能够使制动踏板在被踩踏时存在一定的阻尼，该阻尼能够帮助驾驶员更加精细地选择踩踏制动踏板的力度，从而控制车辆精确输出制动助力。更进一步地，阻尼的存在使得制动踏板100存在踏板感，该踏板感能够通过调整弹性件的刚度从而实现制动踏板100的踏板感可调。同时，还可以在制动踏板臂和缸体110外壳体顶面之间的顶杆上套设刚度调整弹簧，增加制动踏板100踩踏的阻尼，使得制动踏板100的踏板感更好，提升驾驶员的驾驶体验，且制动踏板100的踏板感的可调范围更大，满足不同驾驶员的需求。

结合图1所示，压力检测单元120集成在缸体110的外壳体上，用于采集缸体110内制动液的压力信息。行程检测单元130同样集成在缸体110的外壳体上，用于采集第二柱塞的运动行程。

其中，压力检测单元120具有压力传感器。其中压力传感器探测端位于腔体内的制动液中，采集制动液液压信息并转换为电路信号发送至控制器140。

对于行程检测单元130，行程检索单元130具有位移传感器，位移传感器可以设置在第二柱塞上，以采集第二柱塞的行程信息并转化为电信号发送至控制器140。

具体地，压力检测单元120和行程检测单元130对缸体110内驾驶员的制动请求进行采集，将采集到的信息发送给控制器140，使得控制器140根据接收到的信息控制助力电机提供制动助力。

结合图1所示，控制器140分别与压力检测单元120、行程检测单元130和助力电机相连接。

具体地，在本发明实施提出的制动踏板解耦***中，控制器140具体用于：

当压力和行程实际对应值位于预设区间内时，判定制动踏板解耦***无故障，并根据行程确定制动助力，在对应值小于预设区间的下限时，判定压力异常，报警并根据行程确定制动助力，在对应值大于预设区间的上限时，判定行程异常，报警并根据压力确定制动助力。其中，压力与行程值的预设区间在下文中有详细的描述，这里不再赘述。

图3为本发明实施例提出的踏板解耦***内制动液的压力与第二柱塞的运动行程的关系图。

如图3所示，通过试验数据确定踏板解耦***内制动液的压力P与第二柱塞的运动行程S的正常对应区间，其中Z1为正常区间上限，Z2为正常区间下限，并同时计算出S与P的理想K曲线。其中，S与P的理想K曲线位于正常区间内。

如图3所示，其中，Z1曲线与P轴相交，即第二柱塞的运动行程S为0时，制动踏板解耦***内制动液存在压力，这部分压力是制动液自身液体高度所带来的压力。Z2曲线与S轴相交，即制动踏板解耦***内制动液的压力P为0时，第二柱塞已经有了一定程度的位移，这是由于第一柱塞存在摩擦力，第二柱塞移动一小段距离时，通过弹性件传递给第一柱塞的力不大于其静态摩擦力，第一柱塞没有移动，制动液压力不变。

在正常区间内，结合图3所示，控制器140的工作原理如下：

当压力和行程实际对应值处于预设的正常区间内时，压力传感器和行程传感器均没有发生故障，这种情况下，控制器140默认根据行程信号控制助力电机提供制动助力，仪表制动故障灯不点亮。

在正常区间上限Z1之上时，结合图3所示，控制器140的工作原理如下：

当压力和行程实际对应值处于正常区间的上限Z1之上时，此时控制器140判断行程信号出现问题，行程传感器可能出现故障，控制器140根据压力信号控制助力电机提供制动助力，同时控制仪表制动故障灯点亮。

在正常区间下限Z2之下时，结合图3所示，控制器140的工作原理如下：

当压力和行程实际对应值处于正常区间的下限Z2之下时，此时控制器140判断压力信号出现问题，压力传感器可能出现故障，控制器140根据行程信号控制助力电机提供制动助力，同时控制仪表制动故障灯点亮。

可选地，仪表制动故障灯可以在故障发生时，通过发不同颜色的光，提醒驾驶员车辆故障的原因，避免了检修过程中的调试检查，使得车辆更加的智能化。

具体地，控制器140还用于：

根据行程信号确定制动助力，具体为根据行程查询行程与减速度关系曲线，以确定减速度，并根据减速度控制助力电机提供制动助力。

根据压力信号确定制动助力，具体为根据压力查询压力与减速度关系曲线，以确定减速度，并根据减速度控制助力电机提供制动助力。

图4为本发明实施例提出的第二柱塞的运动行程与减速度的关系图。

图5为本发明实施例提出的制动踏板解耦***内制动液的压力与减速度的关系图。

其中，曲线Z3对应图4中的第二柱塞的运动行程S与减速度a的理想曲线，即第二柱塞的运动行程S与减速度a之间的映射关系；曲线Z4对应图5中的制动踏板解耦***内制动液的压力P与减速度a的理想曲线，即制动踏板解耦***内制动液的压力P与减速度a的映射关系。

具体地，获得曲线Z3和曲线Z4，首先根据踏板感的要求计算出S与a的曲线Z3,将Z3和K曲线输入到控制器140里，电机控制器140通过Z3和K曲线计算出Z4曲线。

其中，根据上述曲线Z3可以得出第二柱塞的运动行程S与减速度a的换算关系，而理想曲线K提供了第二柱塞的运动行程S和解耦***内制动液的压力P的映射关系，将前者带入到后者中，用减速度a完全取代第二柱塞的运动行程S，进而得出制动踏板解耦***内制动液的压力P与减速度a的换算关系，如图5所示。

具体地，结合图4、图5所示，控制器140的工作原理如下：

当行程信号出现问题时，控制器140通过上述图5中解耦***内制动液的压力P与减速度a之间的映射关系，确定减速度a，控制器140根据所得到的减速度a，控制助力电机输出一定的扭矩以提供制动助力。

当压力信号出现问题时，控制器140通过上述图4中第二柱塞的运动行程S与减速度a之间的映射关系，确定减速度，控制器140根据所得到的减速度，控制助力电机输出一定的扭矩以提供制动助力。

本发明实施例的制动踏板解耦***，通过对踏板行程以及压力的双重检测获得驾驶员的制动意图，将信号发送给制动助力电机的控制器，控制器控制电机助力，使得踏板解耦失效时，车辆还可以根据压力信号，实现正常的制动助力，降低因制动助力失效引发事故的概率。

本发明实施例的制动踏板解耦***中，还包括行程检测单元130。其中，行程检测单元130包括：设于第二柱塞上的磁编码器；行程传感器，用于根据磁编码器的移动检测第二柱塞的行程。

具体地，在行程检测单元130对行程信息采集的过程中，设于第二柱塞上的磁编码器将预设的每一小段位移转换成周期性的电信号，再通过把电信号转变成计数脉冲，行程传感器获得脉冲的个数进而通过单个脉冲代表的位移距离获取行程的大小。

在本发明实施例的制动踏板解耦***中，行程检测单元130通过采集用户的制动请求，将驾驶员的制动请求转变为相应的控制信号，控制器140根据该控制信号控制助力电机输出制动助力，使得制动踏板与车辆制动模块解耦，车辆在制动过程中的制动回馈效果更好，并且摒弃了传统的非解耦刹车方式，车辆更加地易于操控和节省能量。

本发明实施例提供了一种车辆，如图6所示，包括根据上述实施例的制动踏板解耦***。

该车辆通过对踏板行程以及压力的双重检测获得驾驶员的制动意图，将信号发送给制动助力电机的控制器，控制器控制电机助力，使得踏板解耦失效时，车辆还可以根据压力信号，实现正常的制动助力，降低因制动助力失效引发事故的概率。

为了实现上述制动踏板解耦***，本发明实施例提供了一种制动踏板解耦***的控制方法，如图7所示，具体包括以下步骤：

步骤601，检测制动液的压力。

步骤602，检测第二柱塞的行程。

步骤603，判断压力和行程的对应值是否位于预设区间内。

步骤604，当对应值小于预设区间的上限时，根据行程确定制动助力，否则根据压力确定制动助力。

具体地，对于步骤604，当对应值小于预设区间的上限时，根据行程确定制动助力，否则根据压力确定制动助力，具体包括如下：

在对应值位于预设区间内时，判定制动踏板解耦***无故障，并根据行程确定制动助力；在对应值小于预设区间的下限时，判定压力异常，报警并根据行程确定制动助力；在对应值小于预设区间的下限时，判定压力异常，报警并根据行程确定制动助力。

具体地，对于步骤602，根据行程确定制动助力，具体包括如下：

根据行程查询行程与减速度关系曲线，以确定减速度；根据减速度控制助力电机提供制动助力。

具体地，对于步骤601，根据压力确定制动助力，具体包括如下：

根据压力查询压力与减速度关系曲线，以确定减速度；根据减速度控制助力电机提供制动助力。

在本发明实施例的制动踏板解耦***地控制方法中，通过对踏板行程以及压力的双重检测获得驾驶员的制动意图，将信号发送给制动助力电机的控制器，控制器控制电机助力，使得踏板解耦失效时，车辆还可以根据压力信号，实现正常的制动助力，降低因制动助力失效引发事故的概率。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种制动踏板解耦***，其特征在于，包括：

制动踏板；

缸体，所述缸体内设有第一柱塞和通过弹性件与所述第一柱塞相连的第二柱塞，所述第一柱塞与所述缸体的内周壁之间限定出容纳制动液的腔体，所述第二柱塞通过顶杆与所述制动踏板相连；

压力检测单元，用于检测所述制动液的压力；

行程检测单元，用于检测所述第二柱塞的行程；

控制器，所述控制器用于判断所述压力和行程的对应值是否位于预设区间内，当所述对应值小于所述预设区间的上限时，根据所述行程确定制动助力，否则根据所述压力确定制动助力。

2.根据权利要求1所述的制动踏板解耦***，其特征在于，所述行程检测单元包括：

设于所述第二柱塞上的磁编码器；

行程传感器，用于根据所述磁编码器的移动检测所述第二柱塞的行程。

3.根据权利要求1所述的制动踏板解耦***，其特征在于，所述控制器用于在所述对应值位于所述预设区间内时，判定所述制动踏板解耦***无故障，并根据所述行程确定制动助力，在所述对应值小于所述预设区间的下限时，判定所述压力异常，报警并根据所述行程确定制动助力，在所述对应值大于所述预设区间的上限时，判定所述行程异常，报警并根据所述压力确定制动助力。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制动踏板解耦***，其特征在于，所述控制器根据所述行程确定制动助力，具体为根据所述行程查询行程与减速度关系曲线，以确定减速度，并根据所述减速度控制助力电机提供制动助力。

5.根据权利要求1-3任一项所述的制动踏板解耦***，其特征在于，所述控制器根据所述压力确定制动助力，具体为根据所述压力查询压力与减速度关系曲线，以确定减速度，并根据所述减速度控制助力电机提供制动助力。

6.一种车辆，其特征在于，包括：根据权利要求1-5任一项所述的制动踏板解耦***。

7.一种制动踏板解耦***的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测所述制动液的压力；

检测所述第二柱塞的行程；

判断所述压力和行程的对应值是否位于预设区间内；

当所述对应值小于所述预设区间的上限时，根据所述行程确定制动助力，否则根据所述压力确定制动助力。

8.根据权利要求7所述的制动踏板解耦***的控制方法，其特征在于，所述当所述对应值小于所述预设区间的上限时，根据所述行程确定制动助力，否则根据所述压力确定制动助力，包括：

在所述对应值位于所述预设区间内时，判定所述制动踏板解耦***无故障，并根据所述行程确定制动助力；

在所述对应值小于所述预设区间的下限时，判定所述压力异常，报警并根据所述行程确定制动助力；

在所述对应值大于所述预设区间的上限时，判定所述行程异常，报警并根据所述压力确定制动助力。

9.根据权利要求7或8任一项所述的制动踏板解耦***的控制方法，其特征在于，所述根据所述行程确定制动助力，包括：

根据所述行程查询行程与减速度关系曲线，以确定减速度；

根据所述减速度控制助力电机提供制动助力。

10.根据权利要求7或8任一项所述的制动踏板解耦***的控制方法，其特征在于，所述根据所述压力确定制动助力，包括：

根据所述压力查询压力与减速度关系曲线，以确定减速度；

根据所述减速度控制助力电机提供制动助力。