CN102060009A - 一种具有电子辅助制动功能的制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有电子辅助制动功能的制动系统，它包括：电子真空助力器，包括设在真空阀中的电磁铁铁芯、电磁铁线圈和电动套管，大气阀设在电磁铁铁芯和电动套管中，且与橡胶阀座紧密接触，电动套管与橡胶阀座之间留有间隙；电子真空助力器控制器，其中预设有制动压力、紧急制动辅助模式工作时间和实际制动压力的变化率的阈值，用于从车载CAN总线中接收由驾驶辅助系统发出期望制动压力、实际制动压力和驾驶员制动信号，并将接收到的各种信号与预设的各阈值进行比较、判断，向电磁铁线圈输出电流；原车ABS，通过管道与电子真空助力器的制动主缸连接；制动分泵，均通过管道与原车ABS连接。本发明可广泛应用于自适应巡航控制、走-停巡航、主动避撞及紧急制动辅助等驾驶辅助系统中。

Description

一种具有电子辅助制动功能的制动系统

技术领域

本发明涉及一种汽车制动系统，特别是关于一种具有电子辅助制动功能的制动系统。

背景技术

随着汽车的日渐普及和道路车流的增多，交通安全问题日趋严重。为此，各汽车厂商都致力于自适应巡航控制系统(ACC，Adaptive Cruise Control)、走-停巡航系统(S&G，Stop & Go)及主动避撞系统(CAS，Collision Avoidance System)等驾驶辅助系统的开发。此类驾驶辅助系统的共同特点是均具有主动制动功能，从而可以避免多种危险工况。为使汽车具有主动制动功能，必须具备一套可以电控的辅助制动装置。目前应用较多的一类辅助制动装置为真空助力式辅助制动装置。例如，专利US 5605088在普通真空助力器的内部加装一个电磁铁替代驾驶员对真空助力器的大气阀和真空阀进行操作，进而达到主动制动的目的，并在助力器内部加装一个释放开关以检测驾驶员是否踩下了制动踏板。专利US 6453735 B1对电子真空助力器的压力调节控制器进行了设计，并采用传统的牛顿散热公式计算电磁铁的温升，进而对控制量进行了补偿，但这只能得到近似的结果，导致控制结果存在较大的误差。另外，现有压力调节控制算法并未考虑发动机进气歧管真空度变化对真空助力器增益的影响。

电子真空助力的另一个功能是在紧急情况下对驾驶员进行制动辅助(BA，Braking Assistant)，即在驾驶员进行紧急制动时，自动增加制动压力，以缩短制动距离。实现此功能的前提是对驾驶员的紧急制动意图进行判断。为此，专利US5261312在电子真空助力器前壳体上加装一个膜片位移传感器，通过所测量的膜片位移计算膜片移动速度，进而判断驾驶员是否进行了紧急制动。而专利US 6516701B1则在电子真空助力器阀体内部加装一个传感器测量阀体和控制阀活塞的相对位移，进而判断驾驶员是否紧急制动。但上述方法均需额外加装膜片位移传感器，导致系统成本增加，且在膜片位移传感器安装过程中对气密性及初始位置校正均需要较高的工艺要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种在无需加装膜片位移传感器的情况下，可以主动而精确调节制动压力的具有电子辅助制动功能的制动系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种具有电子辅助制动功能的制动系统，其特征在于，它包括：一电子真空助力器，包括新增设在真空阀中的一电磁铁铁芯、一电磁铁线圈和一电动套管，所述电磁铁线圈套设在所述电磁铁铁芯外，所述电磁铁铁芯与所述电动套管一端自然接触并连通，大气阀穿设在所述电磁铁铁芯和电动套管中，与橡胶阀座紧密接触，所述电动套管与橡胶阀座之间留有间隙；一电子真空助力器控制器，其中预先设置有一制动压力阈值、一紧急制动辅助模式工作时间阈值以及一实际制动压力的变化率阈值，与一车载CAN总线和所述电子真空助力器中的电磁铁线圈电连接，用于从所述车载CAN总线中接收由驾驶辅助系统发出期望制动压力、实际制动压力和驾驶员制动信号，并将接收到的各种信号与预先设置的各相应的阈值进行比较、判断，向所述电磁铁线圈输出一个可调的电流；一原车ABS，其通过管道与所述电子真空助力器的制动主缸连接；若干制动分泵，其均通过管道与所述原车ABS连接。

所述电子真空助力器的制动主缸下侧加装一个制动压力传感器，用于采集实际制动压力，并通过所述车载CAN总线发送给所述电子真空助力器控制器。

所述电子真空助力器控制器包括：一路CAN总线收发外围电路，其输入端连接所述车载CAN总线，用于从所述车载CAN总线中接收由驾驶辅助系统发出期望制动压力、实际制动压力和驾驶员制动信号；一单片机，其内预设有所述制动压力阈值、紧急制动辅助模式工作时间阈值以及实际制动压力的变化率阈值，所述单片机输入端连接所述CAN总线收发外围电路的输出端，用于从所述车载CAN总线中接收由驾驶辅助系统发出期望制动压力、实际制动压力和驾驶员制动信号，并将接收到的各种信号与预先设置的各相应的阈值进行比较、判断，并得出一占空比可调的PWM信号；一路电磁铁PWM驱动外围电路，其输入端连接所述单片机，输出端连接所述电子真空助力器中的电磁铁线圈，用于接收所述单片机输出的占空比可调的PWM信号，向所述电磁铁线圈输出一个可调的电流。

所述电子真空助力器控制器的单片机中预置有一中心处理与控制单元、一压力调节单元、一待机执行单元和一紧急制动辅助执行单元；其中：所述中心处理与控制单元中预置有所述制动压力阈值、紧急制动辅助模式工作时间阈值和实际制动压力的变化率阈值，所述中心处理与控制单元从所述车载CAN总线中接收期望制动压力、实际制动压力和驾驶员制动信号，并将期望制动压力、实际制动压力和驾驶员制动信号与相应的各相应的所述阈值进行比较、判断，得出一输送给所述压力调节单元或待机执行单元或紧急制动辅助执行单元的控制指令。

所述压力调节单元连接所述电子真空助力器控制器中的电磁铁PWM驱动外围电路，用于当所述期望制动压力大于相应阈值且驾驶员制动信号等于0时，调节输出给所述电磁铁PWM驱动外围电路的PWM信号的占空比，以改变流过所述电磁铁线圈的平均电流。

所述压力调节单元包括一参考模型和一自适应律；其中：所述参考模型的传递函数为：

$P_m=\frac{1}{T\·s+1}{P}_{\mathrm{des}}$

式中，P_m和T分别为所述参考模型的输出和时间常数，P_des为驾驶辅助系统发出期望制动压力；所述自适应律用于调整前馈增益g和反馈增益k，使所述电子真空助力器实际输出的制动压力P_act与所述参考模型的输出值P_m趋于一致，所述自适应律表达式为：

$\stackrel{\·}{g}\left(t\right)={\mathrm{\λ}}_{1}e\left(t\right)P_{\mathrm{des}}\left(t\right)$

$\stackrel{\·}{k}\left(t\right)=-{\mathrm{\λ}}_{2}e\left(t\right)P_{\mathrm{act}}\left(t\right)$

式中，t为当前时间，

和

表示前馈增益g和反馈增益k的变化量，e为所述P_m与P_act之间的偏差，P_act为所述车载CAN总线输入的实际制动压力，λ₁和λ₂为大于零的常数。

所述参考模型的传递函数中的T＝0.1s，所述自适应律表达式中的λ₁＝λ₂＝1。

所述待机执行单元连接所述电子真空助力器控制器中的电磁铁PWM驱动外围电路，用于当所述期望制动压力小于其相应的阈值P₀且驾驶员制动信号等于0，或者驾驶员制动信号等于1且实际制动压力的变化率小于其相应的阈值，或者所述紧急制动辅助执行单元的工作时间大于其相应的紧急制动辅助模式工作时间阈值且驾驶员制动信号等于0的情况下，将输出给所述电磁铁PWM驱动外围电路的PWM信号占空比设置为零。

所述紧急制动辅助执行单元连接所述电子真空助力器控制器中的电磁铁PWM驱动外围电路，用于在待机模式或压力调节模式下，若驾驶员制动信号等于1且实际制动压力的变化率大于阈值的情况下，将输出给所述电磁铁PWM驱动外围电路的PWM信号的占空比设置为100％。

所述制动压力阈值为0.3MPa，所述紧急制动辅助模式工作时间阈值t₀＝15s，所述实际制动压力的变化率阈值为14MPa/s。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于在普通真空助力器的真空阀中增设了电磁铁铁芯、电磁铁线圈和电动套管，且在电子真空助力器控制器中预先设制动压力阈值、紧急制动辅助模式工作时间阈值以及实际制动压力的变化率阈值，电子真空助力器控制器将从车载CAN总线中接收由驾驶辅助系统发出期望制动压力、实际制动压力和驾驶员制动信号与预先设置的各相应的阈值进行比较、判断，向电磁铁线圈输出一个可调的电流，因此在无需加装膜片位移传感器的情况下，结合实际车辆制动工况调节提供给电磁铁线圈的电流，对真空助力器的大气阀和真空阀进行操作，进而达到主动而精确调节制动压力的目的。2、本发明由于在电子真空助力器控制器中设置了CAN总线收发外围电路、电磁铁PWM驱动外围电路和单片机，尤其是在单片机中预置了中心处理与控制单元、压力调节单元、待机执行单元和紧急制动辅助执行单元，而中心处理与控制单元采用实际制动压力的变化率阈值作为紧急制动辅助工作模式的起动条件，因此无需额外安装制动踏板行程传感器或其它类似传感器，减少系统成本。3、本发明由于压力调节单元中设置了参考模型和自适应律，通过参考模型和自适应律可以对输出给电磁铁PWM驱动外围电路的PWM信号的占空比进行自适应调节，从而改变流过电磁铁线圈的平均电流，因此能够随着电子真空助力器电磁铁的力特性及发动机进气歧管真空度等参数的变化自适应的对控制策略进行调整，使控制效果趋于最优，而无需进行人工干预。本发明可广泛应用于自适应巡航控制、走-停巡航、主动避撞及紧急制动辅助等驾驶辅助系统中。

附图说明

图1是本发明的结构框图

图2是本发明中电子真空助力器的结构示意图

图3是图2中A区的局部放大图

图4是本发明中电子真空助力器控制器的原理图

图5是本发明中电子真空助力器控制模块的方框图

图6是本发明中电子真空助力器工作模式的切换逻辑

图7是本发明中电子真空助力器压力调节模式的控制算法框图

图8是本发明中电子真空助力器紧急制动辅助模式起动阈值确定曲线

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明系统包括一电子真空助力器1、一电子真空助力器控制器2、一原车ABS(Anti-lock Brake System，防抱死制动系统)3和若干制动分泵4。其中，电子真空助力器1和电子真空助力器控制器2之间通过电线连接，电子真空助力器1与原车ABS3、原车ABS3与各制动分泵4之间通过油管连接，电子真空助力器控制器2与车载CAN总线5进行信息交互。

如图2、图3所示，普通真空助力器包括大气阀6、真空阀7、橡胶阀座8、工作腔9、真空腔10、真空管11和制动主缸12。

本发明系统中的电子真空助力器1是在普通真空助力器的基础上，在真空阀7中增设一电磁铁线圈101、电磁铁铁芯102和电动套管103。其中，电磁铁线圈101套设在电磁铁铁芯102外，且电磁铁线圈101与电子真空助力器控制器2电连接。电磁铁铁芯102与电动套管103一端自然接触，二者连通，形成一通孔，该通孔中穿设有大气阀6，大气阀6伸出电动套管103的部分与橡胶阀座8紧密接触，而电动套管103与橡胶阀座8之间设置有间隙。电动套管103的外壁上开设有一环形槽(图中未示出)，用于嵌入一密封圈13，与真空阀7的内壁紧密接触，以将工作腔9和真空腔10隔绝。

上述实施例中，对于具有制动压力传感器的车辆，可以通过车载CAN总线5直接获取实际制动压力。而对于不具有制动压力传感器的车辆，本发明可以在电子真空助力器1的制动主缸12下侧加装一个制动压力传感器14，制动压力传感器14将采集到的实际制动压力通过车载CAN总线5发送给电子真空助力器控制器2。本实施例中，制动压力传感器14采用Antact公司的AT5700型液压传感器，其量程为20MPa，灵敏度为0.2V/MPa，工作温度范围为-40～+120℃，供电电压为5～14VDC，也可以采用其它类似的压力传感器，在此不作限制。

如图4所示，电子真空助力器控制器2包括一路CAN总线收发外围电路201、一路电磁铁PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)驱动外围电路202和一单片机203。其中，CAN总线收发外围电路201的一端连接车载CAN总线5，另一端连接单片机203，用于从车载CAN总线5中接收由驾驶辅助系统发出的期望制动压力P_des、实际制动压力P_act和驾驶员制动信号BS。电磁铁PWM驱动外围电路202的输入端连接单片机203的输出端，电磁铁PWM驱动外围电路202的输出端与电子真空助力器1中的电磁铁线圈101相连接，用于根据单片机203发出的PWM信号的占空比，调节提供给电磁铁线圈101的电流的大小。在本实施例中，单片机203采用飞思卡尔公司生产的型号为MC9S08DZ60的8位单片机，也可以采用其它类似的单片机芯片，在此不作限制。

上述实施例中，CAN总线收发外围电路201采用芯片U1作为驱动器。芯片U1的管脚1与单片机203的管脚29连接，芯片U1的管脚4与单片机203的管脚30连接。芯片U1的管脚7和管脚6分别接车载CAN总线5的高端和低端。电容C1和C2并联连接构成滤波稳压电路，该滤波稳压电路一端与芯片U1的管脚3连接，另一端与芯片U1的管脚2连接。同时芯片U1的管脚3还与电源电压VCC相连，管脚2与地线相连。本实施例中，芯片U1采用的是PCA82C250芯片。

电磁铁PWM驱动外围电路202包括芯片U2和光隔元件U3。其中，芯片U2用于将单片机203发出的TTL(Transistor-Transistor Logic，逻辑门电路)类型的PWM信号转换成MOS(Metal-Oxide-Semiconductor，半导体金属氧化物)类型。芯片U2的输入端与单片机203的管脚31相连，输出端连接光隔元件U3的管脚2。光隔元件U3的作用是将单片机203与电磁铁PWM驱动外围电路202中后续电路中的强电隔离开。光隔元件U3的管脚1经过一个510Ω的限流电阻R1后与电源电压VCC相连，管脚4接入车辆蓄电池正极+12V，管脚3接一MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化层-半导体-场效晶体管)管Q1的栅极。本实施例所用MOSFET管Q1的型号为IRFZ48N，其门极和地线相连，漏极PWMOUT1连接电磁铁线圈101的一个引线端子，同时电磁铁线圈101的另一个引线端子接车辆蓄电池的正极+12V。

这样，当单片机203发出的PWM信号为低电平时，光隔元件U3的管脚4和管脚3导通，MOSFET管Q1的栅极为高电平，此时MOSFET管Q1的漏极和源极之间导通，从而电磁铁线圈101上电，电磁铁开始工作；当单片机203发出的PWM信号为高电平时，光隔元件U3的管脚4和管脚3不导通，MOSFET管Q1的栅极为低电平，此时MOSFET管Q1的漏极和源极之间也不导通，从而电磁铁线圈101的电路回路断电。而对PWM信号的占空比进行调节，就可以改变流过电磁铁线圈101的平均电流，从而达到控制电磁铁铁芯102产生的电磁力大小，进而主动调节制动压力的目的。另外，还将一个二极管D1和电磁铁线圈101并联，且二极管D1的正极接在Q1的漏极PWMOUT1上，二极管D1的负极接车辆蓄电池的正极，其主要作用是保证在断电之后，电磁铁线圈101的剩余电动势能通过二极管D1形成的回路迅速消失。本实施例中，芯片U2采用的是SN7407N芯片，光隔元件U3采用的是光隔元件TLP521。

如图5、图6所示，单片机203中预先设置有一电子真空助力器控制模块，电子真空助力器控制模块包括一中心处理与控制单元2031、一压力调节单元2032、一待机执行单元2033和一紧急制动辅助执行单元2034。其中：

中心处理与控制单元2031中预置有一制动压力阈值P₀，阈值P₀是一个大于零的数，设此阈值主要是为了避免由于制动压力传感器14的噪声而造成压力调节模式下控制量的不断调整。在本实施例中，取P₀＝0.3MPa。同时，中心处理与控制单元2031通过CAN总线收发外围电路201从车载CAN总线5中接收期望制动压力P_des、实际制动压力P_act和驾驶员制动信号BS，并将输入的期望制动压力P_des、实际制动压力P_act和驾驶员制动信号BS与相应的各阈值进行比较、判断，得出一个控制指令，输送给压力调节单元2032或待机执行单元2033或紧急制动辅助执行单元2034。压力调节单元2032、待机执行单元2033和紧急制动辅助执行单元2034与压力调节模式、待机模式和紧急制动辅助模式一一对应。

压力调节单元2032连接电子真空助力器控制器2中的电磁铁PWM驱动外围电路202，用于在期望制动压力P_des大于阈值P₀且驾驶员制动信号BS等于0，即驾驶员未踩下制动踏板的情况下，对输出给电磁铁PWM驱动外围电路202的PWM信号的占空比进行调节，改变流过电磁铁线圈101的平均电流，进而主动调节制动压力，实现对ACC等驾驶辅助系统发出的期望制动压力P_des的精确跟踪。如图7所示，压力调节单元2032主要包括参考模型20321和自适应律20322两部分。其中，参考模型20321是一个理想化的电子真空助力器系统模型，本实施例采用一阶惯性环节作为参考模型，其传递函数为：

$P_m=\frac{1}{T\·s+1}{P}_{\mathrm{des}}$

式中，P_des为ACC等驾驶辅助系统发出的期望制动压力，P_m为参考模型20321的输出，s是拉普拉斯算子，T为参考模型20321的时间常数。在本实施例中，取T＝0.1秒。

电子真空助力器1是压力调节控制器1的控制对象，由于电磁铁的力特性与其工作温度有关，随着电子真空助力器1工作时间的增加，电磁铁温度上升，在相同PWM占空比p_PWM作用下其输出的电磁力会有所减小；另外，真空助力器1对输入力的增益还受发动机进气歧管真空度的影响；因此，电子真空助力器1是一个时变系统。

自适应律20322的作用就是自适应电子真空助力器所受干扰的变化，通过不断的调整前馈增益g和反馈增益k使得电子真空助力器1实际输出的制动压力P_act与参考模型20321的输出值P_m趋于一致。在本实施例中，设计自适应律表达式如下：

$\stackrel{\·}{g}\left(t\right)={\mathrm{\λ}}_{1}e\left(t\right)P_{\mathrm{des}}\left(t\right)$

$\stackrel{\·}{k}\left(t\right)=-{\mathrm{\λ}}_{2}e\left(t\right)P_{\mathrm{act}}\left(t\right)$

式中，t为当前时间，

和

表示前馈增益g和反馈增益k的变化量，e为参考模型20321的输出值P_m与车载CAN总线5输入的实际制动压力P_act之间的偏差，λ₁和λ₂为任意大于零的常数。本实施例中，取λ₁＝λ₂＝1。

采用上述算法的优点在于：该算法能够随着电子真空助力器1的电磁铁力特性及发动机进气歧管真空度等参数的变化自适应的对控制策略进行调整，使控制效果趋于最优，而无需进行人工干预。

待机执行单元2033连接电子真空助力器控制器2中的电磁铁PWM驱动外围电路202，用于在期望制动压力P_des小于阈值P₀且驾驶员制动信号BS等于0，或者驾驶员制动信号BS等于1且实际制动压力P_act的变化率PV小于阈值PV₀，或者紧急制动辅助执行单元2034的工作时间t_BA大于某一阈值t₀且驾驶员制动信号BS等于0的情况下，待机执行单元2033对输出给电磁铁PWM驱动外围电路202的PWM信号占空比设置为零，即切断对电磁铁线圈101的供电。在本实施例中，取t₀＝15s。

紧急制动辅助执行单元2034连接电子真空助力器控制器2中的电磁铁PWM驱动外围电路202，用于在待机模式或压力调节模式下，若驾驶员制动信号BS等于1，即驾驶员踩下了制动踏板，且实际制动压力P_act的变化率PV大于阈值PV₀的情况下，也就是说，当驾驶员发现危险情况而实施紧急制动时，若存在犹豫或脚踏板力不足的情况，电子真空助力器1将自动增加制动压力以缩短制动距离，即将输出给电磁铁PWM驱动外围电路202的PWM信号的占空比设置为100％，在制动主缸12中产生最大的制动压力，此时由于原车ABS3能够对输入到各制动分泵4的制动压力进行调节，因此不会出现车轮抱死的现象。

如图8所示，阈值PV₀由实际驾驶员特性试验得到，且预置在中心处理与控制单元2031中。连续曲线组1是驾驶员紧急制动时的制动压力变化率曲线，虚线组2是驾驶员缓和制动时的制动压力变化率曲线，上述两组曲线存在明显区别，因此实际制动压力的变化率能够准确反映驾驶员的紧急制动意图。本实施例取驾驶员踩下制动踏板0.1s时连续曲线组1对应的最小值作为阈值PV₀，且PV₀＝14MPa/s。车型不同，PV₀的取值也有所不同，在此不作限制。采用实际制动压力的变化率作为紧急制动辅助模式的起动条件的优点在于：实际制动压力的变化率能够准确反映驾驶员的紧急制动意图，且无需额外安装制动踏板行程传感器或其它类似传感器，减少系统成本。

综上所述，本发明的工作步骤如下：

1)电子真空助力器控制器2的单片机203中的中心处理与控制单元2031通过CAN总线收发外围电路201从车载CAN总线5中接收期望制动压力P_des、实际制动压力P_act和驾驶员制动信号BS，并将输入的期望制动压力P_des、实际制动压力P_act和驾驶员制动信号BS与相应的各阈值进行比较，得出一个控制指令，输送给压力调节单元2032或待机执行单元2033或紧急制动辅助执行单元2034；压力调节单元2032或待机执行单元2033或紧急制动辅助执行单元2034根据输入的控制指令，调节输送给电子真空助力器控制器2中电磁铁PWM驱动外围电路202的PWM信号的占空比，进而调节提供给电子真空助力器1中电磁铁线圈101的平均电流。

2)电磁铁铁芯102受到向右的电磁力而推动电动管套101右移，直到电动套管103与真空助力器橡胶阀座8的密封面接触；电动套管103挤压嵌入橡胶阀座8的密封面，使真空阀7关闭，此时真空腔10和工作腔9完全隔断，而真空腔10仍通过真空管11与发动机进气歧管(图中未示出)相连；进一步增大提供给电磁铁线圈101的电流，电动套管103受到向右的力更大，继续往右运动，从而推动橡胶阀座8克服其右侧弹簧15的作用力右移，直到大气阀6打开，此时电磁力代替驾驶员的踏板完成了关闭真空阀7、打开大气阀6的过程，外部大气开始进入工作腔9，在工作腔9和真空腔10压力差的作用下，助力器活塞16被推向制动主缸12，此时制动主缸12中的制动压力上升，制动系统加压过程开始。

3)原车ABS3根据制动主缸12中的压力大小及车轮的滑移情况对分配到各制动分泵4的制动压力进行调节，从而完成制动过程.

在上述步骤1)中，在期望制动压力P_des大于某一阈值P₀且驾驶员制动信号BS等于0时，进入压力调节模式，压力调节单元2032对输出给电磁铁PWM驱动外围电路202的PWM信号的占空比进行调节，改变流过电磁铁线圈101的平均电流；在期望制动压力P_des小于阈值P₀且驾驶员制动信号BS等于0，或者驾驶员制动信号BS等于1且实际制动压力P_act的变化率PV小于阈值PV₀，或者紧急制动辅助执行单元2034的工作时间t_BA大于某一阈值t₀且驾驶员制动信号BS等于0的情况下，进入待机模式，待机执行单元2033对输出给电磁铁PWM驱动外围电路202的PWM信号占空比设置为零；在待机模式或压力调节模式下，若驾驶员制动信号BS等于1，即驾驶员踩下了制动踏板，且实际制动压力P_act的变化率PV大于阈值PV₀的情况下，紧急制动辅助执行单元2034将输出给电磁铁PWM驱动外围电路202的PWM信号的占空比设置为100％。

在上述步骤2)中，一旦实际制动压力等于期望制动压力，减小对电磁铁36的供电，电磁力减小，相应的电动套管103在弹簧力的作用下会左移。当电磁铁线圈101电流减小到大气阀6和真空阀7均关闭的状态时，真空助力器进入保压状态。如果电流继续减小，电动套管103继续左移，真空阀7打开，大气阀6关闭，真空腔10和工作腔9重新连通，减压过程开始。通过以上三个过程的协调工作，从而实现对原车制动压力的电控主动调节。

上述各实施例中，各部件的结构、设置位置、及其连接都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，对个别部件进行的改进和等同变换，不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (11)

1.一种具有电子辅助制动功能的制动系统，其特征在于，它包括：

一电子真空助力器，包括新增设在真空阀中的一电磁铁铁芯、一电磁铁线圈和一电动套管，所述电磁铁线圈套设在所述电磁铁铁芯外，所述电磁铁铁芯与所述电动套管一端自然接触并连通，大气阀穿设在所述电磁铁铁芯和电动套管中，且与橡胶阀座紧密接触，所述电动套管与橡胶阀座之间留有间隙；

一电子真空助力器控制器，其中预先设置有一制动压力阈值、一紧急制动辅助模式工作时间阈值以及一实际制动压力的变化率阈值，与一车载CAN总线和所述电子真空助力器中的电磁铁线圈电连接，用于从所述车载CAN总线中接收由驾驶辅助系统发出期望制动压力、实际制动压力和驾驶员制动信号，并将接收到的各种信号与预先设置的各相应的阈值进行比较、判断，向所述电磁铁线圈输出一个可调的电流；

一原车ABS，其通过管道与所述电子真空助力器的制动主缸连接；

若干制动分泵，其均通过管道与所述原车ABS连接。

2.如权利要求1所述的一种具有电子辅助制动功能的制动系统，其特征在于：所述电子真空助力器的制动主缸下侧加装一个制动压力传感器，用于采集实际制动压力，并通过所述车载CAN总线发送给所述电子真空助力器控制器。

3.如权利要求1所述的一种具有电子辅助制动功能的制动系统，其特征在于，所述电子真空助力器控制器包括：

一路CAN总线收发外围电路，其输入端连接所述车载CAN总线，用于从所述车载CAN总线中接收由驾驶辅助系统发出期望制动压力、实际制动压力和驾驶员制动信号；

一单片机，其内预设有所述制动压力阈值、紧急制动辅助模式工作时间阈值以及实际制动压力的变化率阈值，所述单片机输入端连接所述CAN总线收发外围电路的输出端，用于从所述车载CAN总线中接收由驾驶辅助系统发出期望制动压力、实际制动压力和驾驶员制动信号，并将接收到的各种信号与预先设置的各相应的阈值进行比较、判断，并得出一占空比可调的PWM信号；

一路电磁铁PWM驱动外围电路，其输入端连接所述单片机，输出端连接所述电子真空助力器中的电磁铁线圈，用于接收所述单片机输出的占空比可调的PWM信号，向所述电磁铁线圈输出一个可调的电流。

4.如权利要求2所述的一种具有电子辅助制动功能的制动系统，其特征在于，所述电子真空助力器控制器包括：

一路CAN总线收发外围电路，其输入端连接所述车载CAN总线，用于从所述车载CAN总线中接收由驾驶辅助系统发出期望制动压力、实际制动压力和驾驶员制动信号；

一单片机，其内预设有所述制动压力阈值、紧急制动辅助模式工作时间阈值以及实际制动压力的变化率阈值，所述单片机输入端连接所述CAN总线收发外围电路的输出端，用于从所述车载CAN总线中接收由驾驶辅助系统发出期望制动压力、实际制动压力和驾驶员制动信号，并将接收到的各种信号与预先设置的各相应的阈值进行比较、判断，并得出一占空比可调的PWM信号；

一路电磁铁PWM驱动外围电路，其输入端连接所述单片机，输出端连接所述电子真空助力器中的电磁铁线圈，用于接收所述单片机输出的占空比可调的PWM信号，向所述电磁铁线圈输出一个可调的电流。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种具有电子辅助制动功能的制动系统，其特征在于：所述电子真空助力器控制器的单片机中预置有一中心处理与控制单元、一压力调节单元、一待机执行单元和一紧急制动辅助执行单元；其中：所述中心处理与控制单元中预置有所述制动压力阈值、紧急制动辅助模式工作时间阈值和实际制动压力的变化率阈值，所述中心处理与控制单元从所述车载CAN总线中接收期望制动压力、实际制动压力和驾驶员制动信号，并将期望制动压力、实际制动压力和驾驶员制动信号与相应的各相应的所述阈值进行比较、判断，得出一输送给所述压力调节单元或待机执行单元或紧急制动辅助执行单元的控制指令。

6.如权利要求5所述的一种具有电子辅助制动功能的制动系统，其特征在于：所述压力调节单元连接所述电子真空助力器控制器中的电磁铁PWM驱动外围电路，用于当所述期望制动压力大于相应阈值且驾驶员制动信号等于0时，调节输出给所述电磁铁PWM驱动外围电路的PWM信号的占空比，以改变流过所述电磁铁线圈的平均电流。

7.如权利要求6所述的一种具有电子辅助制动功能的制动系统，其特征在于：所述压力调节单元包括一参考模型和一自适应律；其中：

所述参考模型的传递函数为：

$P_m=\frac{1}{T\·s+1}{P}_{\mathrm{des}}$

式中，P_m和T分别为所述参考模型的输出和时间常数，P_des为驾驶辅助系统发出期望制动压力；

所述自适应律用于调整前馈增益g和反馈增益k，使所述电子真空助力器实际输出的制动压力P_act与所述参考模型的输出值P_m趋于一致，所述自适应律表达式为：

$\stackrel{\·}{g}\left(t\right)={\mathrm{\λ}}_{1}e\left(t\right)P_{\mathrm{des}}\left(t\right)$

$\stackrel{\·}{k}\left(t\right)=-{\mathrm{\λ}}_{2}e\left(t\right)P_{\mathrm{act}}\left(t\right)$

式中，t为当前时间，

和

表示前馈增益g和反馈增益k的变化量，e为所述P_m与P_act之间的偏差，P_act为所述车载CAN总线输入的实际制动压力，λ₁和λ₂为大于零的常数。

8.如权利要求7所述的一种具有电子辅助制动功能的制动系统，其特征在于：所述参考模型的传递函数中的T＝0.1s，所述自适应律表达式中的λ₁＝λ₂＝1。

9.如权利要求5所述的一种具有电子辅助制动功能的制动系统，其特征在于：所述待机执行单元连接所述电子真空助力器控制器中的电磁铁PWM驱动外围电路，用于当所述期望制动压力小于其相应的阈值P₀且驾驶员制动信号等于0，或者驾驶员制动信号等于1且实际制动压力的变化率小于其相应的阈值，或者所述紧急制动辅助执行单元的工作时间大于其相应的紧急制动辅助模式工作时间阈值且驾驶员制动信号等于0的情况下，将输出给所述电磁铁PWM驱动外围电路的PWM信号占空比设置为零。

10.如权利要求5所述的一种具有电子辅助制动功能的制动系统，其特征在于：所述紧急制动辅助执行单元连接所述电子真空助力器控制器中的电磁铁PWM驱动外围电路，用于在待机模式或压力调节模式下，若驾驶员制动信号等于1且实际制动压力的变化率大于阈值的情况下，将输出给所述电磁铁PWM驱动外围电路的PWM信号的占空比设置为100％。

11.如权利要求1～10中任一项所述的一种具有电子辅助制动功能的制动系统，其特征在于：所述制动压力阈值为0.3MPa，所述紧急制动辅助模式工作时间阈值t₀＝15s，所述实际制动压力的变化率阈值为14MPa/s。

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