CN101722942A - 一种电子制动踏板及其制动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电子制动踏板，包括呈套筒状的踏板支架，踏板支架套设在转轴上，踏板支架的外周壁向外延伸设置踏板，踏板带动位于缸体内部的活塞推杆在竖直方向上上下运动，缸体的底部固设弹簧组，活塞推杆的杆长方向与弹簧组的伸缩方向一致。本发明还公开了一种电子制动踏板的制动方法。本发明采用线制动的控制方式，即采用电机驱动机械执行机构，制动响应时间快，通过采集两路位移传感器的电压信号，以保证制动的准确性和安全性。此外，在电子制动踏板的下方设有触发开关，用于判断踏板是否受力驾驶员是否有制动需求，并设置弹簧组来提供踏板阻尼作用，该弹簧组能够提供较好的踏板感觉，结构简单，便于操作。
Description
技术领域
本发明涉及汽车线控制动技术领域，尤其是一种电子制动踏板及其制动方法。
背景技术
随着汽车电子技术的发展，线控制动技术将会是新能源汽车普遍采用的技术，而电子制动踏板是线控制动技术的重要组成部分之一，好的电子制动踏板对其系统控制的可靠性有着重要影响。
传统的液压制动系统中，制动踏板通过杠杆机构和真空助力器，进而与制动主缸相连，驾驶员踩下制动踏板，一方面制动踏板克服机构间隙，在真空助力器作用下，推动主缸活塞运动，使管路油压升高，推动制动分泵并使得摩擦片和制动盘间产生制动力矩；另一方面，驾驶员通过踩制动踏板反馈得到的踏板位移和踏板阻力信号获得制动踏板感觉。由于制动轮缸以及制动管路等所产生的机械力矩，上述的制动系统在制动时会造成踏板抖动和顶脚现象。此外，传统制动踏板还存在结构复杂、装配困难、成本高等缺陷。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种结构简单、安全性强的电子制动踏板。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种电子制动踏板，包括呈套筒状的踏板支架，踏板支架套设在转轴上，踏板支架的外周壁向外延伸设置踏板，踏板带动位于缸体内部的活塞推杆在竖直方向上上下运动，缸体的内部设置弹簧组，活塞推杆的杆长方向与弹簧组的伸缩方向一致。
本发明的另一目的在于提供一种电子制动踏板的制动方法，该方法包括下列顺序的步骤：
(1)踩下踏板后，触发开关被触发，两个位移传感器分别对踏板行程进行检测，并输出用于表示踏板行程的电压信号至电子控制单元ECU；
(2)电子控制单元ECU根据两个位移传感器输出的电压信号计算出最终踏板行程百分比，并根据该百分比输出控制信号至电机驱动电路，电子控制单元EC驱动电机输出相应的扭矩。
由上述技术方案可知，本发明的结构简单，便于安装电子元器件，同时采用线制动的控制方式，即采用电机驱动机械执行机构，制动响应时间快，并通过采集两路位移传感器的电压信号，由两路位移传感器信号的电压值可测得踏板的最终行程百分比，根据该百分比控制电机的输出扭矩，以保证制动的准确性和安全性。此外，在电子制动踏板的下方设有触发开关，用于判断踏板是否受力驾驶员是否有制动需求，并设置弹簧组来提供踏板阻尼作用，该弹簧组能够提供较好的踏板感觉，结构简单，便于操作。
附图说明
图1是本发明的电路图；
图2、3分别是本发明的结构图；
图4是本发明中踏板行程的示意图；
图5、6分别是本发明中逐渐下压弹簧组的运动状态示意图；
图7是本发明中线制动的结构框图。
具体实施方式
一种电子制动踏板，包括呈套筒状的踏板支架10，踏板支架10套设在转轴70上，踏板支架10的外周壁向外延伸设置踏板30，踏板30带动位于缸体40内部的活塞推杆20在竖直方向上上下运动，缸体40的内部设置弹簧组50，活塞推杆20的杆长方向与弹簧组50的伸缩方向一致，如图2、3、5、6所示。
结合图5、6，所述的弹簧组50由多个长短各异的弹簧组成，弹簧由中心向两边依次呈阶梯状排列，位于中心的弹簧的长度最长，在踏板行程前半段用相对小的力就能踩下踏板30，获得制动力，而后半段则需要相对较大的力使踏板行程继续增大。由于线控制动取消了原液压系统的液压管路、缸、阀以及助力装置，因此需要提供好的踏板感觉，这种结构在向下踩踏板30的时候，首先只是中间的弹簧受力，然后继续踩下踏板30，当所有弹簧均受力时，弹簧反作用力最大，以保证提供一定的踏板阻尼作用和较好的踏板感觉。
结合图1、2、3、5、6，所述的踏板支架10的外周壁也可向外延伸设置两个杆体，即第一、二杆体11、12，在本发明中，第一杆体11与第二杆体12之间有夹角，也就是说在垂直于转轴70的投影面上二者之间存在夹角，第一杆体11的杆头部位固设踏板30，踏板30的板面与第一杆体11的杆长方向大致垂直，第二杆体12的杆头与活塞推杆20的一端铰接，活塞推杆20呈竖直方向布置，活塞推杆20的另一端与位于缸体40内部的活塞41固连，活塞推杆20的运动方向与弹簧组50的伸缩方向一致，缸体40与其端盖42通过螺栓连接。第一杆体11的杆身上靠近于第一杆体11与踏板支架10的结合部的位置处安装触发开关K，触发开关K也可安装在位于踏板30下方的第一杆体11的杆身上，触发开关K用于判断踏板30是否受力、驾驶员是否有制动需求，只要踏板30受力即能触发该触发开关K，不受力则消除触发。第一杆体11的杆身上还安装两个用于采集踏板行程的位移传感器60。所述的触发开关K、两个位移传感器60的输出端分别与电子控制单元ECU的输入端连接，电子控制单元ECU的输出端电机驱动电路80相连，电机驱动电路80驱动电机90动作。
另一种情况，也可以在踏板支架10的外周壁向外延伸设置一个杆体，杆体的一端与踏板支架10固连，杆体的另一端呈悬置状且该悬置端上固设用于施加外力的踏板30，杆体的杆身与活塞推杆20铰接，活塞推杆20呈竖直方向布置，活塞推杆20的另一端与位于缸体40内部的活塞41固连，活塞推杆20的运动方向与弹簧组50的伸缩方向一致，缸体40与其端盖42通过螺栓连接，杆体的杆身上靠近于杆体与踏板支架10的结合部的位置处安装触发开关K，杆体的杆身上还安装两个用于检测踏板行程的位移传感器60，这种一体化的结构同样能够实现，同时也减轻了整个装置的重量。
以下结合图1、2、3、4、5、6、7对本发明作进一步的说明。
当踩下踏板30后，位于踏板30下方的触发开关K受力被触发，两个位移传感器60分别对踏板行程进行检测，并输出用于表示踏板行程的电压信号至电子控制单元ECU；电子控制单元ECU分别计算出第一、二位移传感器的行程百分比，并取二者的平均值为最终踏板形成百分比，并根据该百分比输出控制信号至电机驱动电路80，电子控制单元EC驱动电机90输出相应的扭矩。PWM_A、PWM_B分别是控制电机90的两路占空比信号，CON是控制PWM_A、PWM_B是否输出信号的控制信号，CURRENT为电路驱动电路80反馈给电子控制单元ECU的电流值。假设踏板30所处的最小行程点为A点，最大行程点为B点，当向下踩踏板30使踏板30位于C点时，C点的行程百分比是指A点和C点之间的垂直方向上的距离L1除以A点和B点之间的垂直方向上的距离L2，即L1/L2，如图4所示。
所述的两个位移传感器60分别为第一、二位移传感器，在相同踏板行程的条件下，将第一位移传感器输出的电压值设置为第二位移传感器输出的电压值的两倍，设置踏板同步度变量SYNCH＝第一位移传感器SENSOR_1/2-第二位移传感器SENSOR_2，当同步度变量SYNCH超出设定的上下限时及认为其中某一位移传感器故障，并采用其中一个位移传感器输出的行程百分比为最终行程百分比，通过软件程序实现单个位移传感器控制线控制动，其优点在于比单个位移传感器多了一种安全冗余控制，使系统更加可靠。
如图7所示，由于线控制动是通过电机90驱动机械执行机构，而由非制动状态到制动状态中间需要消除制动块到制动盘的间隙，并且以最快速度缩短制动响应时间。本发明提出电机90以最大占空比转速消除空行程，通过采集电机90负载电流来判断是否已消除间隙，待消除间隙后重新调整电机占空比控制电机输出力矩并与踏板行程形成对应关系调节制动压紧力，电机90驱动皮带及行星齿轮转动，行星齿轮又会驱动螺杆转动，螺杆与套筒组成螺杆推进结构，将旋转运动转化为套筒的直线推进运动，因为套筒上设计有凹槽，套筒与制动钳体相互卡咬住，当螺杆旋转时，因为套筒有钳体与其凹槽咬合，套筒无法产生旋转运动而只能向前推进，当推进到一定位置时，套筒顶住制动块，随着电机90的继续转动，套筒施加给制动块的压紧力加大，直到电机90堵转。
事实上，当套筒顶住制动块并与制动盘接触产生摩擦力时，电机90就有一定程度的堵转发生，这个时候，电机90反馈回的电流也会加大，设定一个阈值，来判定套筒是否已经顶住制动块并有施加给制动盘压紧力，同样当电机90反转给制动盘卸载压紧力时，也可以通过设定好的电流阈值而判定套筒已经基本无法给制动盘施加压紧力。这个时候可以通过软件设计，关闭CON信号输出，而停止输出PWM_A和PWM_C信号，使电机90停转，这样因为单片机控制速度迅速，电机90反应灵敏，可以避免电机90过度反转而导致的套筒与制动块及制动盘间的空行程增加。这种结构使下次制动时，无需通过电机90正转消耗掉太多的空行程才能施加制动压紧力，减少了制动响应时间。本结构还有一个优点，当制动块在制动时有磨损，通过判断电机反馈电流是否达到设定阈值，来判断套筒与制动块及制动盘是否已经分离，如分离则立即停止电机90转动，可以有效保持空行程在一定范围内而不受制动块的磨损影响。
Claims (8)
1.一种电子制动踏板，其特征在于：包括呈套筒状的踏板支架，踏板支架套设在转轴上，踏板支架的外周壁向外延伸设置踏板，踏板带动位于缸体内部的活塞推杆在竖直方向上上下运动，缸体的内部设置弹簧组，活塞推杆的杆长方向与弹簧组的伸缩方向一致。
2.根据权利要求1所述的电子制动踏板，其特征在于：所述的踏板支架的外周壁向外延伸设置第一、二杆体，第一杆体的杆头部位固设踏板，第二杆体的杆头与活塞推杆的一端铰接，活塞推杆呈竖直方向布置，活塞推杆的另一端与位于缸体内部的活塞固连，活塞推杆的运动方向与弹簧组的伸缩方向一致，第一杆体的杆身上靠近于第一杆体与踏板支架的结合部的位置处安装触发开关，第一杆体的杆身上安装两个用于检测踏板行程的位移传感器。
3.根据权利要求1所述的电子制动踏板，其特征在于：所述的踏板支架的外周壁向外延伸设置一个杆体，杆体的一端与踏板支架固连，杆体的另一端呈悬置状且该悬置端上固设用于施加外力的踏板，杆体的杆身与活塞推杆铰接，活塞推杆呈竖直方向布置，活塞推杆的另一端与位于缸体内部的活塞固连，活塞推杆的运动方向与弹簧组的伸缩方向一致，杆体的杆身上靠近于杆体与踏板支架的结合部的位置处安装触发开关，杆体的杆身上安装两个用于检测踏板行程的位移传感器。
4.根据权利要求1所述的电子制动踏板，其特征在于：所述的弹簧组由多个长短各异的弹簧组成，弹簧由中心向两边依次呈阶梯状排列，位于中心的弹簧的长度最长。
5.根据权利要求2或3所述的电子制动踏板，其特征在于：所述的触发开关、两个位移传感器的输出端分别与电子控制单元ECU的输入端连接，电子控制单元ECU的输出端电机驱动电路相连，电机驱动电路驱动电机动作。
6.根据权利要求1所述的电子制动踏板的制动方法，该方法包括下列顺序的步骤：
(1)踩下踏板后，触发开关被触发，两个位移传感器分别对踏板行程进行检测，并输出用于表示踏板行程的电压信号至电子控制单元ECU；
(2)电子控制单元ECU根据两个位移传感器输出的电压信号计算出最终踏板行程百分比，并根据该百分比输出控制信号至电机驱动电路，电子控制单元ECU驱动电机输出相应的扭矩。
7.根据权利要求6所述的电子制动踏板的制动方法，其特征在于：所述的两个位移传感器分别为第一、二位移传感器，所述的触发开关、两个位移传感器的输出端分别与电子控制单元ECU的输入端连接，电子控制单元ECU的输出端电机驱动电路相连，电机驱动电路驱动电机动作，电子控制单元ECU分别计算出第一、二位移传感器的行程百分比，并取二者的平均值为最终踏板形成百分比。
8.根据权利要求6或7所述的电子制动踏板的制动方法，其特征在于：在相同踏板行程的条件下，将第一位移传感器输出的电压值设置为第二位移传感器输出的电压值的两倍，并设置踏板同步变量，当踏板同步变量超过或低于预先设定值时，判断其中第一位移传感器或第二位移传感器出现故障，并采用其中一个位移传感器输出的行程百分比为最终行程百分比。
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