CN113173150B - 一种新能源汽车制动助力装置及制动感觉一致性优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源汽车制动助力装置及制动感觉一致性优化方法，助力装置包括电机、齿轮传动机构、踏板输入推杆、齿条、弹簧、助力器壳体、油壶、制动主缸、耦合推杆、压力传感器、位移传感器、电机控制器及转角传感器；踏板输入推杆连接制动踏板，踏板输入推杆上安装有位移传感器，踏板输入推杆与齿条固连。电机连接齿轮传动机构，齿轮传动机构的输出齿轮与齿条啮合，齿条通过耦合推杆与制动主缸内的活塞连接。本发明结构简单，操作方便，而且能够改善制动踏板脚感，降低制动主缸油压的稳态误差。

Description

一种新能源汽车制动助力装置及制动感觉一致性优化方法

技术领域

本发明涉及一种新能源汽车制动助力装置及制动感觉一致性优化方法。

背景技术

在电动化和智能化的社会需求下，EHB***的助力器已经广泛的采用了“电机+减速增扭机构”作为解决方案，具有建压速度快、助力比可调和可靠性高等优点。若以制动主缸活塞位移与踏板位移是否解耦进行划分，可以将电动助力器分为踏板解耦式和踏板耦合式。对于踏板耦合式电动助力器，与踏板解耦式电动助力器相比，因取消真空泵，结构相对紧凑，体积和重量占优，还具有ABS路感、制动***衰退能被驾驶员感知和紧急制动时***耗能少等优点。

当踏板耦合式电动助力器的助力电机进行堵转控制时，因缺乏踏板行程模拟装置，驾驶员踏板脚感将直接受到助力电机堵转扭矩脉动大小的影响。当前，电机堵转控制广泛的采用了三闭环控制方法，常见于EMB和EPS等***中，已取得了较好的应用效果。而对于抑制电机扭矩脉动的方法，当前主要从电机本体设计、驱动电路和控制方法等角度开展了大量的研究。因此，实现电机堵转控制，并输出脉动尽可能小的电机扭矩，可以获得较好的驾驶员踏板脚感。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单，能抑制踏板脚感抖动，够改善制动踏板脚感，降低制动主缸油压的稳态误差的新能源汽车制动助力装置及制动感觉一致性优化方法。

本发明采用的技术方案是：一种新能源汽车制动助力装置，包括电机、齿轮传动机构、踏板输入推杆、齿条、弹簧、助力器壳体、油壶、制动主缸、耦合推杆、压力传感器、位移传感器、电机控制器及转角传感器；踏板输入推杆一端连接制动踏板，另一端与齿条固连，踏板输入推杆上安装有位移传感器；电机连接齿轮传动机构，齿轮传动机构的输出齿轮与齿条啮合；

齿条和助力器壳体之间有弹簧，齿条通过耦合推杆与制动主缸内的活塞连接；油壶出口与制动主缸内活塞两侧的腔体连通；制动主缸上设有压力传感器，电机的输出轴上设有转角传感器；位移传感器、压力传感器和转角传感器分别与电机控制器连接，电机控制器与电机连接。

上述的新能源汽车制动助力装置中，所述的齿轮传动机构包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮，第一齿轮与电机的输出轴连接，第一齿轮与第二齿轮啮合，第二齿轮与第三齿轮啮合；第三齿轮与第四齿轮啮合，第四齿轮为齿轮传动机构的输出齿轮。

一种利用上述的新能源汽车制动助力装置的新能源汽车制动感觉一致性优化方法，包括以下步骤：

1)电机控制器提取制动踏板位移；

2)计算目标主缸压力和目标电机转角；

3)电机控制器向助力电机发出目标电机转角指令，并实时检测电机实际转角和主缸实际压力；

4)判断目标电机转角与电机实际转角之差是否大于阈值；若是，计算控制差之差，即目标主缸压力与主缸实际压力之差，以及计算标准差，即目标主缸压力上限与目标主缸压力之差；否则返回步骤3；

5)计算控制差与标准差之差，若大于0，计算电机转角补偿量发送给电机，返回步骤3；若小于或等于0，结束。

上述的新能源汽车制动感觉一致性优化方法中，步骤2)中，目标主缸压力p(x)和目标电机转角θ(x)计算公式如下：

θ(x)＝a₀x⁴+a₁x³+a₂x²+a₃x+a₄x，

p(x)＝b₀x⁴+b₁x³+b₂x²+b₃x+b₄x，

其中：a₀、a₁、a₂、a₃、a₄、b₀、b₁、b₂、b₃、b₄均为常数；x为踏板位移；

目标主缸压力p(x)和目标电机转角θ(x)的计算公式是通过多次试验所获得的多组踏板位移x-目标电机转角θ(x)和多组踏板位移x-目标主缸压力p(x)对应参数拟合而成。

上述的新能源汽车制动感觉一致性优化方法中，步骤5)中，电机转角补偿量Δθ的计算公式如下：

Δθ＝360i₁/[K×(p_t ⁺-p_i)×πd]

其中，p_i为主缸实际压力；K为补偿系数，

p_t ⁺为目标主缸压力上限，为常数；d为第四齿轮分度圆直径；i₁为助力器减速比；x_i——实际主缸油压处制动主缸活塞的位置；x_i由电机实际转角θ_i计算得到：

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明结构简单，操作方便，而且能够改善新能源汽车制动助力装置及制动感觉，还能降低制动主缸油压的稳态误差；且对于踏板解耦式电动助力器，有降低制动主缸油压的稳态误差的作用。

附图说明

图1为本发明的新能源汽车制动助力装置的结构图。

图2为本发明的新能源汽车制动感觉一致性优化方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明的新能源汽车制动助力装置包括电机1、第一齿轮2、第二齿轮3、第三齿轮4、第四齿轮5、踏板输入推杆6、齿条7、弹簧8、助力器壳体9、油壶10、制动主缸组件11、耦合推杆12、压力传感器13、位移传感器14、电机控制器15及转角传感器16。踏板输入推杆6的一端连接制动踏板(未画出)，另一端与齿条7固连；踏板输入推杆6上安装有位移传感器15。电机1连接齿轮传动机构，齿轮传动机构的输出齿轮与齿条7啮合，齿轮传动机构带动齿条7左右移动，从而实现将旋转运动转换为直线运动。所述的齿轮传动机构包括第一齿轮2、第二齿轮3、第三齿轮4和第四齿轮5，第一齿轮2与电机1的输出轴连接，第一齿轮2与第二齿轮3啮合，第二齿轮3、第三齿轮4啮合，第三齿轮4与第四齿轮5啮合，第四齿轮5即为齿轮传动机构的输出齿轮。

齿条7和助力器壳体9之间有弹簧8，齿条7通过耦合推杆12与制动主缸内的活塞11连接。齿条7的直线位移通过耦合推杆12推向制动主缸内的活塞11，制动主缸建压。油壶10出口与制动主缸内活塞两侧的腔体连通，为制动主缸存储和释放油液。制动主缸上设有压力传感器13，用于检测制动主缸中的油压，电机1的输出轴上设有转角传感器16，用于实时检测电机1的转角。位移传感器14、压力传感器13和转角传感器16分别与电机控制器15连接，电机控制器15与电机1连接，控制电机1旋转。

本发明的利用上述的新能源汽车制动助力装置的新能源汽车制动感觉一致性优化方法，制动踏板位移是通过位移传感器14获得，电机1实际转角是通过转角传感器16获得，制动主缸实际压力是通过压力传感器13获得。如图2所示，目标主缸压力为p_t，目标电机转角为θ_t，ε₁为阈值，Δθ为电机转角补偿量，p_t ⁺为目标主缸压力上限，θ_i为电机实际转角，p_i为主缸实际压力。

包括以下步骤：

1)电机控制器15通过位移传感器14提取制动踏板位移x；

2)计算目标主缸压力p_t和目标电机转角θ_t；目标主缸压力p(x)和目标电机转角θ(x)计算公式如下：

θ(x)＝a₀x⁴+a₁x³+a₂x²+a₃x+a₄x，

p(x)＝b₀x⁴+b₁x³+b₂x²+b₃x+b₄x，

其中：a₀、a₁、a₂、a₃、a₄、b₀、b₁、b₂、b₃、b₄均为常数；x为踏板位移；

目标主缸压力p(x)和目标电机转角θ(x)的计算公式是通过多次试验所获得的多组踏板位移x-目标电机转角θ(x)和多组踏板位移x-目标主缸压力p(x)对应参数拟合而成。

3)电机控制器15向电机1发出目标电机转角θ_t指令，并实时检测电机1实际转角θ_i和主缸实际压力p_i；

4)电机控制器15判断目标电机转角θ_t与电机实际转角θ_i之差是否大于阈值ε₁；若是，计算控制差(p_t-p_i)，即目标主缸压力p_t与主缸实际压力p_i之差，以及计算标准差(p_t ⁺-p_t)，即目标主缸压力上限p_t ⁺与目标主缸压力p_t之差；否则返回步骤3；

5)计算控制差(p_t-p_i)与标准差(p_t ⁺-p_t)之差，若大于0，计算电机转角补偿量Δθ发送给电机1，返回步骤3；若小于或等于0，结束。

电机转角补偿量Δθ的计算公式如下：

Δθ＝360i₁/[K×(p_t ⁺-p_i)×πd]

其中，p_i为主缸实际压力；K为补偿系数，

p_t ⁺为目标主缸压力上限，为常数；d为第四齿轮分度圆直径，即第四齿轮5的分度圆直径；i₁为助力器减速比，即第一齿轮2、第二齿轮3、第三齿轮4和第四齿轮5构成的减速比；x_i——实际主缸油压处制动主缸活塞的位置，x_i由电机实际转角θ_i计算得到：

所述电机控制器15接收目标电机转角θ_t和电机转角补偿量Δθ指令，然后控制电机1，使得电机实际转角θ_i达到θ_t+Δθ。

Claims (2)

1.一种新能源汽车制动感觉一致性优化方法，其利用新能源汽车制动助力装置实现，新能源汽车制动助力装置包括电机、齿轮传动机构、踏板输入推杆、齿条、弹簧、助力器壳体、油壶、制动主缸、耦合推杆、压力传感器、位移传感器、电机控制器及转角传感器；踏板输入推杆一端连接制动踏板，另一端与齿条固连，踏板输入推杆上安装有位移传感器；电机连接齿轮传动机构，齿轮传动机构的输出齿轮与齿条啮合；

齿条和助力器壳体之间有弹簧，齿条通过耦合推杆与制动主缸内的活塞连接；油壶出口与制动主缸内活塞两侧的腔体连通；制动主缸上设有压力传感器，电机的输出轴上设有转角传感器；位移传感器、压力传感器和转角传感器分别与电机控制器连接，电机控制器与电机连接；

所述的齿轮传动机构包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮，第一齿轮与电机连接，第一齿轮与第二齿轮啮合，第二齿轮与第三齿轮啮合，第三齿轮与第四齿轮啮合，第四齿轮为齿轮传动机构的输出齿轮；

包括以下步骤：

1)电机控制器提取制动踏板位移；

2)计算目标主缸压力和目标电机转角；

3)电机控制器向电机发出目标电机转角指令，并实时检测电机实际转角和主缸实际压力；

4)判断目标电机转角与电机实际转角之差是否大于阈值；若是，计算控制差之差，即目标主缸压力与主缸实际压力之差，及计算标准差，即目标主缸压力上限与目标主缸压力之差；否则返回步骤3；

5)计算控制差与标准差之差，若大于0，计算电机转角补偿量发送给助力电机，返回步骤3；若小于或等于0，结束；

电机转角补偿量Δθ的计算公式如下：

Δθ＝360i₁/[K×(p_t ⁺-p_i)×πd]

其中，p_i为主缸实际压力；K为补偿系数，

p_t ⁺为目标主缸压力上限，为常数；d为第四齿轮分度圆直径；i₁为助力器减速比；x_i——实际主缸油压处制动主缸活塞的位置；x_i由电机实际转角θ_i计算得到：

2.根据权利要求1所述的新能源汽车制动感觉一致性优化方法，步骤2)中，目标主缸压力p(x)和目标电机转角θ(x)计算公式如下：

θ(x)＝a₀x⁴+a₁x³+a₂x²+a₃x+a₄x，

p(x)＝b₀x⁴+b₁x³+b₂x²+b₃x+b₄x，

其中：a₀、a₁、a₂、a₃、a₄、b₀、b₁、b₂、b₃、b₄均为常数；x为踏板位移；

目标主缸压力p(x)和目标电机转角θ(x)的计算公式是通过多次试验所获得的多组踏板位移x-目标电机转角θ(x)和多组踏板位移x-目标主缸压力p(x)对应参数拟合而成。

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