CN204736845U - 人机并行的电制动助力器*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种人机并行的电制动助力器***及其控制方法，其中该***包括：踏板推杆，踏板推杆由制动踏板带动；助力柱塞，用于承受制动助力或者踏板推杆推力；装在助力柱塞上，用于检测踏板推杆和助力柱塞相对位移的位移传感器；与助力柱塞固连，用于带动第一制动活塞的活塞推杆；连接在活塞推杆的一端，用于增加或减少助力的助力电机；第一制动活塞，第一制动活塞连接在活塞推杆的另一端，第一制动活塞收纳在制动主缸内；根据位移传感器的检测结果控制助力电机，以改变制动主缸内压力进行制动的控制器。根据本实用新型的***通过位移传感器的检测结果控制助力电机以改变制动主缸压力，具有响应快，结构简单等优点。

Description

人机并行的电制动助力器***

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，特别涉及一种人机并行的电制动助力器***及其控制方法。

背景技术

制动助力器是为了减轻驾驶员踏板力量，使得制动过程更加快速省力的装置。目前广泛应用的制动助力器是真空助力器，真空助力器产生的制动助力是通过机械结构将驾驶员的制动意图转化为真空制动助力。

真空助力器的真空来源一般是来自于汽车发动机进气歧管，如果将其应用于混合动力或电动汽车，由于真空来源不足，则需要再配备一真空泵。如果不配备真空泵，还可以直接利用电来进行制动助力。目前博世、日产采用的是利用助力电机来进行助力的方案，其主要是以电机增力，利用踏板推杆绝对位移(或模拟室压力)进行分析计算从而控制助力电机。然而这种方式结构复杂，且对于控制***要求较高。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本实用新型提供一种人机并行的电制动助力器***。该人机并行的电制动助力器***可以解决以往技术中结构复杂，控制繁琐响应时间比较慢或者需要另行配设真空泵的技术问题。

有鉴于此，本实用新型的实施例提出一种人机并行的电制动助力器***，该人机并行的电制动助力器***包括：踏板推杆，所述踏板推杆由制动踏板带动；助力柱塞，用于承受制动助力或者踏板推杆推力；位移传感器，所述位移传感器安装在所述助力柱塞上，用于检测所述踏板推杆和所述助力柱塞相对位移；活塞推杆，所述活塞推杆与所述助力柱塞固连，用于带动第一制动活塞；助力电机，所述助力电机连接在所述活塞推杆的一端，用于增加或减少助力；第一制动活塞，所述第一制动活塞连接在所述活塞推杆的另一端，所述第一制动活塞收纳在制动主缸内；控制器，所述控制器根据所述位移传感器的检测结果控制所述助力电机，以改变所述制动主缸内压力，以对车辆的制动进行 控制。

根据本实用新型的人机并行的电制动助力器***通过位移传感器的检测结果控制助力电机以改变制动主缸压力，具有响应快，结构简单等优点。

在本实用新型的实施例中，所述踏板推杆和所述助力柱塞的相对位置包括：助力段、保持段和回位段，当所述位移传感器的检测结果为所述踏板推杆在所述助力段时，所述控制器控制所述助力电机正向旋转增加助力，以对所述车辆进行制动。

在本实用新型的实施例中，当所述位移传感器的检测结果为所述踏板推杆在所述保持段时，所述控制器停止转动所述助力电机，以保持助力。

在本实用新型的实施例中，当所述位移传感器的检测结果为所述踏板推杆在所述回位段时，所述控制器反向旋转所述助力电机减少助力，以对所述车辆进行制动。

在本实用新型的实施例中，所述控制器采用再生制动进行制动控制时，所述人机并行的电制动助力器***还包括连通所述制动主缸和调整容积室的调整阀，所述控制器通过开闭所述调整阀将所述制动主缸内的多余制动液流入到所述调整容积室。

在本实用新型的实施例中，所述控制器根据所述活塞推杆的行程和能量回收比实时计算得到所述制动主缸的所需压力，当所述制动主缸内的压力大于所述所需压力时，打开所述调整阀将多余的制动液压流入到所述调整容积室。

本实用新型的实施例中，所述助力柱塞与所述活塞推杆固连，或者采用弹簧阻尼连接。

有鉴于此，本实用新型的另一实施例提出一种人机并行的电制动助力器***的控制方法，所述人机并行的电制动助力器***包括，踏板推杆、用于承受制动助力或者踏板推杆推力助力柱塞、与所述助力柱塞固连的活塞推杆、用于增加或减少助力的助力电机，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：检测所述踏板推杆和所述助力柱塞相对位置，其中所述相对位置包括：助力段、保持段和回位段；所述踏板推杆在所述助力段时，正向旋转所述助力电机以增加助力，以对车辆的制动进行控制。

根据本实用新型的人机并行的电制动助力器***的控制方法通过位移传感器的检测结果控制助力电机以改变制动主缸压力，具有响应快，结构简单等优点。

在本实用新型的实施例中，所述方法还包括：所述踏板推杆在所述保持段时，停止转动所述助力电机，以保持助力；所述踏板推杆在所述回位段时，所述控制器反向旋转所述助力电机减少助力，以对车辆的制动进行控制。

在本实用新型的实施例中，所述人机并行的电制动助力器***采用再生制动进行制动控制时，所述控制方法还包括：根据所述活塞推杆的行程和能量回收比实时计算得到 制动主缸的所需压力；当所述制动主缸内的压力大于所述所需压力时，打开调整阀将多余的制动液压流入到调整容积室。

在本实用新型的实施例中，所述控制器根据所述位移传感器控制所述助力电机的过程中，相对位移偏移初始位置越大，助力增加或减小的速度越大。由此，可以更加有效地控制制动。

在本实用新型的实施例中，所述控制器控制所述助力电机增加助力的方式包括：控制所述助力电机的转角，或控制所述助力电机的扭矩。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/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为根据本实用新型实施例的人机并行的电制动助力器***的框图；

图2为根据本实用新型实施例的人机并行的电制动助力器***的具体示意图；

图3为根据本实用新型实施例的踏板推杆和助力柱塞的相对位置示意图；

图4为本实用新型实施例的人机并行的电制动助力器***在助力段时的示意图；

图5为本实用新型实施例的人机并行的电制动助力器***在保持段时的示意图；

图6为本实用新型实施例的人机并行的电制动助力器***在回位段时的示意图；以及

图7为根据本实用新型实施例的人机并行的电制动助力器***的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为根据本实用新型实施例的人机并行的电制动助力器***的框图。如图1所示，根据本实用新型实施例的人机并行的电制动助力器***包括：踏板推杆105，踏板推杆105由制动踏板100带动。助力柱塞106，用于承受制动助力或者踏板推杆105的推力。位移传感器202，位移传感器202安装在助力柱塞106上，用于检测踏板推杆105和助力柱塞106相对位移。活塞推杆103，活塞推杆103与助力柱塞106固连，用于带动第一制动活塞107。助力电机201，助力电机201连接在活塞推杆103的一端，用于增加或减少助力。第一制动活塞107，第一制动活塞107连接在活塞推杆103的另一端，第一制动活塞107收纳在制动主缸111内。控制器302，控制器302根据位移传感器202的检测结果控制助力电机201，以改变制动主缸内111压力，以对车辆的制动进行控制。

下面通过图2对本实用新型的人机并行的电制动助力器***进行进一步说明。图2为根据本实用新型实施例的人机并行的电制动助力器***的具体示意图。如图2所示，人机并行的电制动助力器***具体包括：由助力电机201带动的丝杠102螺母101机构。由制动踏板100带动的踏板推杆105。用于承受制动助力以及踏板推杆推力的助力柱塞106。装在助力柱塞106上，用于测量踏板推杆和助力柱塞的相对位移传感器202，助力柱塞202内设有相对位置回位弹簧402。与助力柱塞固连，用于带动第一制动活塞107的活塞推杆103。主缸内设有第二制动活塞110。丝杠102和位移传感器202之间设有助力挡板104和减震弹簧阻尼401。由调整阀203控制的调整容积室109通过调整阀203与制动主缸相连通。控制器BCU302与位移传感器202、助力电机201、调整阀203相连。制动主缸111通过制动液软管与ABS执行机构HCU301及车轮制动器204连接。其中制动主缸111、助力电机、调整容积室都直接或间接和车身108固连。

如图2所示，助力挡板104在活塞推杆103上滑动，主力挡板104的一端直接承受助力电机201带来的制动助力，主力挡板104的另一端用弹簧阻尼401与助力柱塞106相连，通过助力柱塞106将电机助力传到活塞推杆103上。丝杠102和螺母101构成了增力结构，通过助力电机201的旋转带动增力结构。除了由丝杠和螺母构成的增力结构外还可以使用其他的增力结构，例如涡轮蜗杆等。

在本实用新型的一个实施例中，踏板推杆105在助力柱塞106的轴上滑动，设置于助力柱塞106的位移传感器202上，可以检测踏板推杆105和助力柱塞106沿轴向的位移，从而直接根据位移量感知驾驶员的制动意图。另外，助力柱塞106与踏板推杆105之间设置有回位弹簧402，当松开制动踏板100后助力柱塞106和踏板推杆105的相对位置能够恢复到初始状态。

在本实用新型的一个实施例中，助力柱塞106与制动主缸111之间设置有回位弹簧402，当驾驶员不再制动电机反转助力消失后，助力柱塞106和活塞推杆103在回位弹簧402的作用下恢复到初始位置。用于产生助力的增力机构(即丝杠102和螺母101)与助力挡板104之间没有相连可以直接分开，因此在停止工作时，驾驶员能够通过踩踏制动踏板100直接带动助力柱塞106及活塞推杆103来产生制动力。

在本实用新型的一个实施例中，控制制动助力的控制器302为BCU(booster control union)，用于根据ECU信号以及位移传感器202的数据来控制助力电机201和调整阀203。位移传感器202能够以一种不占用过多空间的形式集成在助力柱塞106和踏板推杆105之间。

图3为根据本实用新型实施例的踏板推杆和助力柱塞的相对位置示意图。如图3所示，踏板推杆103和助力柱塞106的相对位置包括：助力段、保持段和回位段。如图2、3所示，当位移传感器202的检测结果为踏板推杆103在助力段时，控制器302控制助力电机正向旋转增加助力，以对车辆进行制动。

图4为本实用新型实施例的人机并行的电制动助力器***在助力段时的示意图。如图4所示，当驾驶员开始想要制动时，会踩下制动踏板100带动踏板推杆105助力柱塞106偏离保持段进入了助力段。控制器BCU302读取出位移传感器202的数据，并控制助力电机201正转带动增力机构推动助力挡板104产生助力。其中，控制器302控制助力电机201的控制方式可以预先设助力段的转速为既定值与位移的大小无关，也可以根据进入助力段的不同位置设定不同的转速。

图5为本实用新型实施例的人机并行的电制动助力器***在保持段时的示意图。如图5所示，当驾驶员在踏板行程的某一位置希望保持此时制动力时，会保持制动踏板100的位置不变。由于在驾驶员保持制动踏板100的位置之前助力电机201处于正转助力状态，则带动活塞推杆103及助力柱塞106继续前进，直至使得助力柱塞106和踏板推杆105的相对位移进入保持段，则控制器302读取位移传感器202的数据，控制助力电机201停转，以保持控制力。由于保持段存在一段区间，因此驾驶员在踏板上的轻微抖动不会改变保持制动力的状态。

当驾驶员从保持制动力的状态继续加大制动力时，踩下制动踏板100，带动了踏板推杆105助力柱塞106偏离保持段进入了助力段。控制器302读取位移传感器202的数据，并控制助力电机201正转带动增力机构推动助力挡板1047继续增大助力。

图6为本实用新型实施例的人机并行的电制动助力器***在回位段时的示意图。如图6所示，在助力柱塞106中相对位置回位弹簧402的作用下，松开踏板后，踏板推杆105会回到助力柱塞106的最右段，即使得助力电机201反转的回位段。当驾驶员从保持制动力的状态想要减小制动力时，松开制动踏板100或者减小制动踏板100的行程，踏板推杆105退回直到进入回位段。控制器302读取位移传感器202的数据，并控制助力电机201反转，在整体回位弹簧402的作用下活塞推杆103回位。其中，控制器302控制助力电机201的控制方式可以预先设回位段的转速为既定值与位移的大小无关，也可以根据进入回位段的不同位置设定不同的转速。

在本实用新型的实施例中，控制器采用再生制动进行制动控制时，人机并行的电制动助力器***还包括连通制动主缸111和调整容积室109的调整阀203，控制器通过开闭调整阀将制动主缸内的多余制动液流入到调整容积室。

控制器302根据活塞推杆103的行程和能量回收比实时计算得到制动主缸11的所需压力，当制动主缸111内的压力大于所需压力时，打开调整阀203将多余的制动液压流入到调整容积室109。当制动主缸111内的压力小于所需压力时控制器302控制调压阀203关闭。

在本实用新型的一个实施例中，由调整阀203控制的调整容积室109固连在车身上，也可整合在制动主缸111上。通常状态下调整阀203处于关闭状态，在采用再生制动时，控制器302控制其打开，第一制动活塞107被带动压缩，制动液被压入调整容积室109，使得制动压升较小。如果第一制动活塞107被带动回位，则制动液从调整容积室109吸回到制动主缸111内。

在停电状态下，由于增力机构和挡板之间没有连接，只能够传递挤压力，因此驾驶员可以直接踩下制动踏板100带动踏板推杆105推动助力柱塞106，从而带动活塞推杆103前进，压缩制动主缸111产生制动力。

另外，当驾驶员来不及踩下踏板的紧急情况下，控制器302直接控制电机正转来产生制动助力，以防止意外的产生。

根据本实用新型的***通过位移传感器的检测结果控制助力电机以改变制动主缸压力，具有响应快，结构简单等优点。

图7为根据本实用新型实施例的人机并行的电制动助力器***的控制方法的流程图。 如图7所示，根据本实用新型实施例的人机并行的电制动助力器***的控制方法包括以下步骤：检测踏板推杆和助力柱塞相对位置，其中相对位置包括：助力段、保持段和回位段(步骤101)。踏板推杆在助力段时，正向旋转助力电机以增加助力，以对车辆的制动进行控制(步骤102)。踏板推杆在保持段时，停止转动助力电机，以保持助力(步骤103)。踏板推杆在回位段时，控制器反向旋转助力电机减少助力，以对车辆的制动进行控制(步骤104)。

具体为，步骤如下：1、首先判断是否进行再生制动，如果不进行再生制动时，则返回，即不进行关于调整阀的控制；当判断进行再生制动时进入下一步骤。2、2.对比制动主缸压力是否大于所需压力值，否，则关闭调整阀；是，则打开调整阀

下面对制动过程进行进一步说明。

在本实用新型的实施例中，当驾驶员开始想要制动时，会踩下制动踏板100带动踏板推杆105助力柱塞106偏离保持段进入了助力段。控制器BCU302读取出位移传感器202的数据，并控制助力电机201正转带动增力机构推动助力挡板104产生助力。其中，控制器302控制助力电机201的控制方式可以预先设助力段的转速为既定值与位移的大小无关，也可以根据进入助力段的不同位置设定不同的转速。

在本实用新型的实施例中，当驾驶员在踏板行程的某一位置希望保持此时制动力时，会保持制动踏板100的位置不变。由于在驾驶员保持制动踏板100的位置之前助力电机201处于正转助力状态，则带动活塞推杆103及助力柱塞106继续前进，直至使得助力柱塞106和踏板推杆105的相对位移进入保持段，则控制器302读取位移传感器202的数据，控制助力电机201停转，以保持控制力。由于保持段存在一段区间，因此驾驶员在踏板上的轻微抖动不会改变保持制动力的状态。如果驾驶员从保持制动力的状态继续加大制动力时，踩下制动踏板100，带动了踏板推杆105助力柱塞106偏离保持段进入了助力段。控制器302读取位移传感器202的数据，并控制助力电机201正转带动增力机构推动助力挡板1047继续增大助力。

在本实用新型的实施例中，在助力柱塞106中相对位置回位弹簧402的作用下，松开踏板后，踏板推杆105会回到助力柱塞106的最右段，即使得助力电机201反转的回位段。当驾驶员从保持制动力的状态想要减小制动力时，松开制动踏板100或者减小制动踏板100的行程，踏板推杆105退回直到进入回位段。控制器302读取位移传感器202的数据，并控制助力电机201反转，在整体回位弹簧402的作用下活塞推杆103回位。其中，控制器302控制助力电机201的控制方式可以预先设回位段的转速为既定值与位移的大小无关，也可以根据进入回位段的不同位置设定不同的转速。

通过上述控制能够根据相对位移偏离的大小来改变电机转速，从而加快或减小制动力变化使得车辆的行驶更加稳定、安全。

在本实用新型的实施例中，调整阀的控制过程具体如下：步骤A，判断是否进行再生制动，如果不进行再生制动时，则返回，即不进行关于调整阀203的控制；当判断进行再生制动时，进入步骤B。步骤B，根据活塞推杆103的行程和能量回收比实时计算得到制动主缸的所需压力。步骤C，比较制动主缸111内的压力是否大于所需压力值，如果大于所需压力值，则打开调整阀203将多余的制动液压流入到调整容积室109，否则，关闭调整阀203。

当摩擦制动与电动机再生制动相结合时，汽车相同减速度下所需摩擦制动力较小。为了使得此时驾驶员在踩下制动踏板到相同行程位置时总制动力与不应用再生制动时相差不大，则BCU控制调整阀开启，制动液进入调整容积室，直至需要制动液压升高的时候再关闭。这就使得在同时应用再生制动的时候不至于驾驶员制动脚感过于灵敏。

在汽车断电或者特殊情形下，如上***特点，驾驶员可以直接通过踩踏板使汽车获得制动力。当出现紧急情况驾驶员来不及踩踏板的时候，BCU控制助力电机直接正转带动活塞推杆产生制动力。驾驶员与电机均可单独操纵制动***产生制动力，这是人机并行的含义。

根据上述对于本实用新型的描述，通过位移传感器对于踏板推杆和助力柱塞相对位移的检测，使得本实用新型所述的人机并行的电制动助力器在正常工作的情况下具有的简单可行的随动随止工作特点，替代了真空助力器随动随止的工作特点，很好的符合了驾驶员制动特性。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种人机并行的电制动助力器***，其特征在于，包括：

踏板推杆，所述踏板推杆由制动踏板带动；

助力柱塞，用于承受制动助力或者踏板推杆推力；

位移传感器，所述位移传感器安装在所述助力柱塞上，用于检测所述踏板推杆和所述助力柱塞相对位移；

活塞推杆，所述活塞推杆与所述助力柱塞固连，用于带动第一制动活塞；

助力电机，所述助力电机连接在所述活塞推杆的一端，用于增加或减少助力；

第一制动活塞，所述第一制动活塞连接在所述活塞推杆的另一端，所述第一制动活塞收纳在制动主缸内；

控制器，所述控制器根据所述位移传感器的检测结果控制所述助力电机，以改变所述制动主缸内压力，以对车辆的制动进行控制。

2.如权利要求1所述的人机并行的电制动助力器***，其特征在于，所述踏板推杆和所述助力柱塞的相对位置包括：助力段、保持段和回位段，当所述位移传感器的检测结果为所述踏板推杆在所述助力段时，所述控制器控制所述助力电机正向旋转增加助力，以对所述车辆进行制动。

3.如权利要求2所述的人机并行的电制动助力器***，其特征在于，当所述位移传感器的检测结果为所述踏板推杆在所述保持段时，所述控制器停止转动所述助力电机，以保持助力。

4.如权利要求2所述的人机并行的电制动助力器***，其特征在于，当所述位移传感器的检测结果为所述踏板推杆在所述回位段时，所述控制器反向旋转所述助力电机减少助力，以对所述车辆进行制动。

5.如权利要求1所述的人机并行的电制动助力器***，其特征在于，所述控制器采用再生制动进行制动控制时，所述人机并行的电制动助力器***还包括连通所述制动主缸和调整容积室的调整阀，

所述控制器通过开闭所述调整阀将所述制动主缸内的多余制动液流入到所述调整容积室。

6.如权利要求5所述的人机并行的电制动助力器***，其特征在于， 所述控制器根据所述活塞推杆的行程和能量回收比实时计算得到所述制动主缸的所需压力，当所述制动主缸内的压力大于所述所需压力时，打开所述调整阀将多余的制动液压流入到所述调整容积室。

7.如权利要求5所述的人机并行的电制动助力器***，其特征在于，所述助力柱塞与所述活塞推杆固连，或者采用弹簧阻尼连接。

8.如权利要求1所述的人机并行的电制动助力器***，其特征在于，所述控制器根据所述位移传感器控制所述助力电机的过程中，相对位移偏移初始位置越大，助力增加或减小的速度越大。

9.如权利要求1所述的人机并行的电制动助力器***，其特征在于，所述控制器控制所述助力电机增加助力的方式包括：控制所述助力电机的转角，或控制所述助力电机的扭矩。