一种用于汽车的电动助力制动系统技术方案

本发明专利技术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系统，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；本发明专利技术采用模块化设计，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，还能配合再生制动系统共同实现制动。

Electric power assisted braking system for automobile

The present invention relates to the technical field of automobile braking, a brake system for automobile electric power especially discloses, including hydraulic braking force output module, power module, input mechanical electric power input module and control assembly, electric power input module comprises a motor, a transmission module and sensor system, mechanical power input module via direct coupler the role for hydraulic power output module, motor drive module connected with the coupler; control assembly for setting control strategy, connected with the motor and sensor signal; the invention adopts modular design, shorten the response time and enhance the reliability of the brake braking and braking efficiency, reduce the occupied space; protection unit with redundant measures, with the driver motor brake pedal force and two way, keep the driver traditional mode of operation; control mode The utility model can adjust the man-machine interaction and provide a plurality of driving styles, which can satisfy the braking requirements of the automatic driving, and can also realize the braking together with the regenerative braking system.

【技术实现步骤摘要】
一种用于汽车的电动助力制动系统
本专利技术涉及汽车制动
，尤其公开了一种用于汽车的电动助力制动系统。
技术介绍
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系统尤为重要；对于传统汽车制动的助力系统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，助力制动系统没有依赖的真空源，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系统的占用空间特别大、连续制动时产生的制动力不足。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种用于汽车的电动助力制动系统，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、缩小制动系统的占用空间、连续制动时提供足够的制动力。为实现上述目的，本专利技术的一种用于汽车的电动助力制动系统，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系统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保护单元、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（即目标电流Iref），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系统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，推板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。本专利技术的有益效果：本专利技术的制动系统涉及的部件少，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，使得与现有制动系统安装方式的一致性，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习惯，可避免驾驶员在紧急情况出现错误操作；由于控制通过电信号，其动作响应迅速，使得连续制动时制动力充足，工作时噪声小，制动平稳，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，确保制动系统安全，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系统失效；另外，与再生制动模块（即电动汽车再生制动系统）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为本专利技术的结构框图；图2为本专利技术的控制逻辑图；图3为本专利技术的电机控制策略图；图4为本专利技术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专利技术作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本专利技术的限定。请参阅图1至图3，本专利技术的一种用于汽车的电动助力制动系统，包括制动力输出液压模块1、制动力输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于汽车的电动助力制动系统，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。

【技术特征摘要】
1.一种用于汽车的电动助力制动系统，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。2.根据权利要求1所述的用于汽车的电动助力制动系统，其特征在于：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。3.根据权利要求2所述的用于汽车的电动助力制动系统，其特征在于：所述用于汽车的电动助力制动系统还包括与微处理器电性连接并与电机配合的锁死模块。4.根据权利要求3所述的用于汽车的电动助力制动系统，其特征在于：所述控制总成还包括保护单元、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。5.根据权利要求4所述的用于汽车的电动助力制动系统，其特征在于：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（即目标电流Iref），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...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊会元，邓威，宗志坚，陈冰锋，
申请(专利权)人：中山大学，东莞中山大学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44