CN105936262A - 电控辅助制动方法及装置 - Google Patents

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Abstract

电控辅助制动方法充分利用真空助力器固有的随动特性、真空助力器的制动挺杆与安装固定点相对位置确定的特点，提供一种作用力施加于真空助力器本身、安装简便、安装位置确定、制动强度可量化、通用性强、结构紧凑、有健康自诊断、与汽车系统界线清晰、不牵涉任何汽车零部件改动、占用空间小、动力源与执行器分离适应狭窄空间安装，既保留人工脚踏制动模式，又可在自动控制系统控制下，按需要的制动强度直接向真空助力器制动伺服机构施加制动力，在可应用于轮胎爆裂、防撞紧急情况下替代人工脚踏制动的真空助力器电控辅助制动方法及装置。

Description

电控辅助制动方法及装置
技术领域
本发明涉及汽车制动机构，特别是以汽车真空助力器制动机构为基础，提供既保留人工脚踏制动模式，又可接受自动控制系统控制的真空助力器的电控辅助制动方法及装置。
背景技术
汽车是高速行驶的交通工具，其核心价值是安全。由于人体的生理局限性，在很多情况下很难对突发事件做出正确的反应，电控制动对汽车安全至关重要，但并非紧急情况下一定要采取紧急制动；能通过ABS电控辅助制动的只属于高档车，在广泛使用的真空助力器增加电控辅助制动功能，将使普通车辆也能享受安全，对提升汽车的安全品质，降低道路安全事故将发挥积极的作用。
真空助力器固有的随动特性，表现为膜片活塞在制动过程中跟随制动挺杆，产生关闭大气阀，打开真空阀的负反馈动作。驾驶者踩踏制动踏板，可实现不同强度(加速度)的制动。放弃原有特性转而以其他方式实现电控制动，将增加其复杂程度，而违背固有特性无疑将带来安全隐患。CN 201235783以电磁阀替代真空助力器的真空阀、大气阀，使得真空助力器固有的随动特性丧失。
制动是达到预定效果的控制过程，是驾驶者观察与感知制动强度，配合踩踏行程的协调操作才能完成的。仅靠某个装置产生简单的刹车动作，不能定量给出制动强度，离真正的制动相去甚远。CN 2704517所述的制动装置结构复杂、通用性差、安装位置不确定、安装繁琐等问题，需要花费创造性劳动才能完成安装；其他类似方案甚至牵涉到汽车已有部件的改动，对汽车安全带来隐患，同时很难应对不同车型内部结构的差异化安装；汽车内部空间日渐紧凑，更进一步增加了辅助制动控制装置的安装难度。缺失健康自诊断环节，将很难保证制动质量和电控辅助制动装置的可靠性。
发明内容
本发明目的技术解决问题是：利用真空助力器固有的随动特性、真空助力器的制动挺杆与安装固定点相对位置确定的特点，提供一种作用力施加于真空助力器本身、安装简便、安装位置确定、制动强度可量化、通用性强、结构紧凑、有健康自诊断、与汽车系统界线清晰、不牵涉任何汽车零部件改动、占用空间小、动力源与执行器分离适应狭窄空间安装，既保留人工脚踏制动模式，又可在自动控制系统控制下,按需要的制动强度直接向真空助力器制动伺服机构施加制动力，在紧急情况下替代人工脚踏制动的真空助力器电控辅助制动方法及装置。
本发明技术解决方案：真空助力器电控辅助制动方法，为满足不同车辆制动系统安装的差异，以及制动系统使用过程中因机械磨损产生的误差，电控辅助制动的ECU内部设有电流传感器、指令接口、位移传感器信号接口、车速传感器信号接口、制动进给行程与制动强度的自适应算法和制动行程与制动强度的参数表；
所述的自适应算法，包含比例微积分(PID)算法、制动行程与制动强度参数表的修正算法，以适应车辆制动装置差异以及磨损造成的不同技术状态;
所述的ECU根据自适应算法，包含制动进给行程与制动强度的制动参数表，控制电动力源实施制动控制，通过车速信号得到的制动强度，与控制指令规定的制动强度比对，调整制动进给行程达到预定的制动强度；当ECU调整制动进给行程的修正量出现某一趋向性偏差，且达到一定累计量时，ECU对制动参数表进行修正；电动力源在ECU控制下可产生制动进给行程、停止和解除制动行程，电动力源产生的任何行程，驱动电流，及响应时间均作为ECU制动参数表修正，与健康自诊断的依据性数据。
电控辅助制动装置，包括ECU、电动力源、卷轮、位移传感器、行程开关、半导体二极管、卷轮防护板、钢丝控制绳、推杆套管组件和螺套组件；所述的电动力源包含电动机减速机构，本发明优选包含了电动机蜗轮蜗杆减速机构的汽车玻璃升降电动机；根据蜗轮蜗杆减速机构的特点，所述的位移传感器选择齿轮传感器；所述的ECU包含电流传感器、电动机驱动接口、车速信号接口、指令信号接口与齿轮传感器接口；所述的卷轮设有钢丝控制绳安装孔，设有行程开关的顶触件及顶触件安装螺钉，顶触件设有调节卷轮旋转角度限位的长孔，与安装螺钉配合实现卷轮旋转角的限位调节，卷轮通过镶嵌于内孔的单向轴承安装于电动机蜗轮输出轴，单向轴承的受力方向与卷轮制动力产生的方向一致；所述的齿轮传感器由霍尔传感器、磁钢、PCB与磁钢安装件组成，齿轮传感器安装于能感受蜗杆旋转，输出旋转信号的位置，齿轮传感器信号用于ECU控制电控辅助制动装置提供精确的进给行程，以及健康自检测；
电控辅助制动装置安装方法是：推杆套管组件的制动推杆，垂直安装于真空助力器的制动挺杆；螺套组件的螺套安装于真空助力器的安装螺柱；钢丝控制绳铠甲套管的螺纹一端，通过螺母固定于安装在电动机的安装螺扣通孔；钢丝控制绳无固定块的一端，从卷轮的大孔穿入小孔端穿出，经铠甲套管，穿过推杆套管组件的套管与套管的紧固螺钉孔，穿过螺套组件的固定螺钉孔，穿入固定块，铠甲套管在套管与紧固套管的螺钉紧固于推杆通孔后，插入推杆套管组件的套管，顶至紧固螺钉处，在钢丝控制绳适当长度的位置压接固定块后，剪去钢丝控制绳多余长度；固定螺钉螺接紧固安装在真空助力器安装螺柱的螺套；卷轮安装于电动机输出轴，卷轮防护板通过螺钉螺母安装固定在电动机安装孔，行程开关安装于卷轮防护板，用于构成行程开关断路回程电路的半导体二极管，按制动解除的电流方向并联于行程开关常闭触点两端，电动机按旋转方向正确连接在ECU的电动机驱动接口；采用强力磁钢吸附于电控辅助制动装置铁质平面结构，与汽车铁质平面结构之间完成安装，如：电动机平面外壳，与汽车方向盘高低调整槽之间采用强力磁钢吸附安装，免除了在汽车上打孔、寻找安装点的麻烦，以及对原车结构的破坏。
在实际应用中，电控辅助制动装置每次上电自检，自检时ECU驱动电动机向单向轴承不受力的方向旋转至电流稳定状态，在蜗杆齿位与齿轮传感器相对位置有利于电动机下一次旋转测试的位置结束旋转；ECU通过内部电流传感器检测驱动电流参数，通过齿轮传感器得到升降电动机空载的响应时间与升降电动机每转的时间参数，当参数在合理范围内自检通过，否则，提示自检失败；
当汽车处于行驶状态，需要执行某种强度制动时，ECU根据控制指令，控制电动机驱动钢丝控制绳，将制动力通过推杆套管组件作用于真空助力器的制动挺杆与真空助力器安装紧固点之间，使真空助力器的真空阀关闭，大气阀打开，当将制动挺杆推进至一定的行程，产生预定强度的制动，真空助力器的膜片活塞在气压差的推动下，带动阀柱体跟随制动挺杆推进方向前移，关闭大气阀，打开真空阀，与此同时，ECU通过电流传感器检测驱动电流参数，通过齿轮传感器得到控制制动的响应时间与车速信号，计算出制动强度与控制指令比对，并通过电动机实时调整制动进给行程，以达到预期的制动强度；当需要解除制动时，ECU控制电动机驱动钢丝控制绳，向解除制动的方向旋转，并在有利于电动机下一次旋转测试的位置结束旋转，解除施加在制动挺杆与真空助力器安装螺柱之间的作用力，真空助力器的制动挺杆在回位弹簧作用下回到初始位置。
本发明的有益效果在于，充分利用真空助力器固有的随动特性、真空助力器的制动挺杆与安装固定点相对位置确定的特点，提供一种作用力施加于真空助力器本身、安装简便、安装位置确定、制动强度可量化、通用性强、结构紧凑、有健康自诊断、与汽车系统界线清晰、不牵涉任何汽车零部件改动、占用空间小、动力源与执行器分离更适应狭窄空间安装，既保留人工脚踏制动模式，又可在自动控制系统控制下，按需要的制动强度直接向真空助力器制动伺服机构施加制动力，在可应用于轮胎爆裂、防撞紧急情况下替代人工脚踏制动的真空助力器电控辅助制动方法及装置。
附图说明
图1电控辅助制动装置原理图；
图2电控辅助制动装置结示意构图；
图3电控辅助制动装置安装于球头式制动挺杆真空助力器示意图；
图4齿轮传感器结构示意图；
图5卷轮结构示意图；
图6钢丝控制绳安装示意图；
图7电动机处于无制动状态示意图；
图8电动机制动极限位置示意图；
图9电控辅助制动装置安装于螺杆式制动挺杆真空助力器示意图。
具体实施方式
实施例1
本发明设计的电控辅助制动装置的实施例1，是通过ECU在接受制动指令后，控制驱动电动机将制动力传递至真空助力器的球头式制动挺杆与真空助力器安装螺柱之间。
以下结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8对本发明实施例1进行详细描述。
本发明技术方案设计的电控辅助制动装置，由ECU(1)、包含了电动机蜗轮蜗杆减速机构的汽车玻璃升降电动机(2)、卷轮(3)、齿轮传感器(4)、行程开关(5)、半导体二极管(6)、卷轮防护板(A)、钢丝控制绳(B)、推杆套管组件(C)、螺套组件(D)组成；所述的ECU(1)包含电流传感器、电动机驱动接口、车速信号接口、指令信号接口与齿轮传感器接口；所述的卷轮(3)设有钢丝控制绳(B1)安装孔(见图5)，设有行程开关的顶触件(33)及顶触件安装螺钉(34)，顶触件(33)设有调节卷轮旋转角度限位的长孔，与安装螺钉(34)配合实现卷轮旋转角的限位调节，卷轮(31)通过镶嵌于内孔单向轴承(32)安装于电动机(2)蜗轮输出轴，单向轴承(32)的受力方向与卷轮(3)制动力产生的方向一致；所述的齿轮传感器(4)由霍尔传感器(41)、磁钢(42)、PCB(43)与磁紧固件组成(见图4)，齿轮传感器(4)安装于能感受蜗杆(21)旋转，输出旋转信号的位置，齿轮传感器信号用于ECU(1)控制电控辅助制动装置提供精确的进给行程，以及健康自检测。
电控辅助制动装置安装方法，其特征在于：推杆套管组件(C)的制动推杆(C1)，垂直安装于真空助力器制动(Z)的制动挺杆(Z1)；螺套组件(D)的螺套(D1)安装于真空助力器的安装螺柱(Z2)；钢丝控制绳(B)铠甲套管(B2)的螺纹一端，通过螺母(B4)固定于安装在电动机(2)的安装螺扣(A2)通孔；钢丝控制绳(B1)无固定块的一端(见图6)，从卷轮(3)的大孔端穿入小孔端穿出，经铠甲套管(B2)，穿过套管(C3)、推杆(C1)的安装通孔与紧固套管的螺钉(C2)孔，穿孔螺套组件(D)的固定螺钉(D2)，穿入固定块(B3)，铠甲套管(B2)在套管(C3)与紧固套管的螺钉(C2)紧固于推杆(C1)通孔后，插入推杆套管组件(C)的套管(C3)，顶至紧固螺钉(C2)，在钢丝控制绳(B1)适当长度的位置压接固定块(B3)后，剪去钢丝控制绳(B1)多余长度；固定螺钉(D2)螺接紧固安装在真空助力器安装螺柱(Z2)的螺套(D1)；卷轮(3)安装于电动机(2)输出轴，卷轮防护板(A1)通过螺钉螺母将安装固定在电动机安装孔，行程开关(5)通过螺钉安装于卷轮防护板(A1)；用于构成行程开关(5)断路回程电路的半导体二极管(6)，按制动解除的电流方向并联于行程开关(5)常闭触点两端，电动机(2)按旋转方向，正确连接在ECU(1)的电动机驱动接口；电动机(2)平面外壳，与汽车方向盘高低调整槽之间采用强力磁钢吸附安装，免除了在汽车上打孔、寻找安装点的麻烦，以及对原车结构的破坏。
在实际应用中，电控辅助制动装置每次上电自检，自检时ECU(1)驱动电动机(2)向单向轴承(32)不受力的方向旋转至电流稳定状态，在蜗杆(21)齿位与齿轮传感器(4)相对位置有利于电动机(2)下一次旋转测试的位置结束旋转；ECU(1)通过内部电流传感器检测驱动电流参数，通过齿轮传感器(4)得到电动机(2)空载的响应时间与升降电动机每转的时间参数，当参数在合理范围内自检通过，否则，提示自检失败；当汽车处于行驶状态，需要执行某种强度制动时，ECU(1)根据控制指令，控制电动机(2)将制动力驱动钢丝控制绳(B)，将制动力通过推杆套管组件(C)作用于真空助力器(Z)的制动挺杆(Z1)与真空助力器安装螺柱(Z2)之间，使真空助力器(Z)的真空阀关闭，大气阀打开，当将制动挺杆(Z1)推进至一定的行程，产生预定强度的制动，真空助力器(Z)的膜片活塞在气压差的推动下，带动阀柱体跟随制动挺杆(Z1)推进方向前移，关闭大气阀，打开真空阀，与此同时，ECU(1)通过内部电流传感器检测电动机(2)负载电流参数，通过齿轮传感器(4)获取响应时间以及制动进给行程，通过车速信号SPEED，计算出制动强度与控制指令COMMAND比对，并通过电动机(2) 实时调整制动进给行程，以达到预期的制动强度；当需要解除制动时，ECU(1)控制电动机(2)带动卷轮(3)向解除制动的方向旋转，驱动钢丝控制绳(B)解除施加在制动挺杆(Z1)与真空助力器(Z)安装螺柱(Z2)之间的作用力，真空助力器制动挺杆(Z1)在回位弹簧作用下回到初始位置(见图7)，在齿轮与齿轮传感器相对位置有利于电动机(2)下一次旋转测试的位置结束旋转。
当电动机(2)运行到极限位置(见图8)，行程开关(5)被卷轮(3)的顶触件(33)顶触断路，电动机(2)停止旋转，ECU(1)从电流传感器、齿轮传感器(4)得到电动机(2)运行到极限位置的信息，ECU(1)控制电动机(2)带动卷轮(3)向解除制动的方向旋转，跨接于行程开关(5)断路触点的半导体二极管(6)构成电动机(2)反向驱动的回路，驱动钢丝控制绳(B)，解除施加在制动挺杆(Z1)与真空助力器(Z)安装螺柱(Z2)之间的作用力，真空助力器制动挺杆(Z1)在回位弹簧作用下回到初始位置，在齿轮与齿轮传感器相对位置有利于电动机(2)下一次旋转测试的位置结束旋转。
实施例2
本发明设计的电控辅助制动装置的实施例2，是通过ECU在接受制动指令后，控制驱动电动机将制动力传递至真空助力器的螺杆式制动挺杆与真空助力器安装螺柱之间。
以下结合图1、图2、图4、图5、图6、图7和图9对本发明实施例2进行详细描述。
作为一种变换，采用螺杆式制动挺杆(Z1’)的真空助力器的实施例2，将推杆套管组件(C)中的推杆(C1)变换成推动片(C1’)，螺套组件(D)变换成耳孔式安装片组件(D’)，安装于真空助力器的安装螺柱(Z2)，钢丝控制绳(B1)由穿孔压线螺钉螺母安装于耳孔式安装片组件(D’)。其它方面实施例2与实施例1无本质的差别。

Claims (10)

1.电控辅助制动方法，其特征在于：在电控辅助制动装置的ECU内部设有电流传感器、指令接口、位移传感器信号接口、车速传感器信号接口、制动进给行程与制动强度的自适应算法和制动行程与制动强度的参数表；
所述的自适应算法，包含比例微积分算法、制动行程与制动强度参数表的修正算法，以适应车辆制动装置差异以及磨损造成的不同技术状态；
所述的ECU根据自适应算法，按照制动进给行程与制动强度的制动参数表，控制电动力源实施制动控制，通过车速信号得到的制动强度，与控制指令规定的制动强度比对，调整制动进给行程达到预定的制动强度；当ECU调整制动进给行程的修正量出现某一趋向性偏差，且达到一定累计量时，ECU对制动参数表进行修正；电动力源在ECU控制下可产生制动进给行程、停止和解除制动行程，电动力源产生的任何行程，驱动电流，及响应时间均作为ECU制动参数表修正，与健康自诊断的依据性数据。
2.根据权利要求1所述的电控辅助制动方法，其特征在于：电控辅助制动装置每次上电自检，自检时ECU驱动电动机向单向轴承不受力的方向旋转至电流稳定状态，在有利于电动机下一次旋转测试的位置结束旋转；ECU通过内部电流传感器检测驱动电流参数，通过齿轮传感器得到升降电动机空载的响应时间与升降电动机每转的时间参数，当参数在合理范围内自检通过，否则，提示自检失败。
3.电控辅助制动装置，其特征在于：由ECU、电动力源、卷轮、位移传感器、顶触件、行程开关、半导体二极管、卷轮防护板、钢丝控制绳、推杆套管组件、螺套组件组成；
所述的ECU包含电流传感器、电动机驱动接口、车速信号接口、指令信号接口与齿轮传感器接口；
设有行程开关的顶触件及顶触件安装螺钉，顶触件设有调节卷轮旋转角度限位的长孔，与安装螺钉配合实现卷轮旋转角的限位调节，卷轮通过镶嵌于内孔的单向轴承安装于电动机蜗轮输出轴，单向轴承的受力方向与卷轮制动力产生的方向一致；
所述的齿轮传感器由霍尔传感器、磁钢、PCB与磁钢安装件组成，齿轮传感器安装于能感受蜗杆旋转，输出旋转信号的位置，齿轮传感器信号用于ECU控制电控辅助制动装置提供精确的进给行程，以及健康自检测。
4.根据权利要求3所述的电控辅助制动装置，其特征在于：所述的电动力源包含电动机减速机构。
5.根据权利要求3所述的电控辅助制动装置，其特征在于：所述的卷轮设有钢丝控制绳安装孔。
6.根据权利要求3所述的电控辅助制动装置，其特征在于：所述电动力源包含电动机蜗轮蜗杆减速机构的汽车玻璃升降电动机。
7.根据权利要求3所述的电控辅助制动装置，其特征在于：所述位移传感器选择齿轮传感器。
8.根据权利要求3所述的电控辅助制动装置，其特征在于：所述安装方法是：
推杆套管组件的制动推杆，垂直安装于真空助力器的制动挺杆；螺套组件的螺套安装于真空助力器的安装螺柱；钢丝控制绳铠甲套管的螺纹一端，通过螺母固定于安装在电动机的安装螺扣通孔；钢丝控制绳无固定块的一端，从卷轮的大孔穿入小孔端穿出，经铠甲套管，穿过推杆套管组件的套管与套管的紧固螺钉孔，穿过螺套组件的固定螺钉孔，穿入固定块，铠甲套管在套管与紧固套管的螺钉紧固于推杆通孔后，插入推杆套管组件的套管，顶至紧固螺钉处，调整钢丝控制绳的长度，在钢丝控制绳适当长度的位置压接固定块后，剪去钢丝控制绳多余长度；固定螺钉螺接紧固安装在真空助力器安装螺柱的螺套；卷轮安装于电动机输出轴，卷轮防护板通过螺钉螺母安装固定在电动机安装孔，行程开关安装于卷轮防护板，用于构成行程开关断路回程电路的半导体二极管，按制动解除的电流方向并联于行程开关常闭触点两端，电动机按旋转方向正确连接在ECU的电动机驱动接口。
9.根据权利要求3所述的电控辅助制动装置，其特征在于：当汽车处于行驶状态，需要执行某种强度制动时，ECU根据控制指令，控制电动机驱动钢丝控制绳，将制动力通过推杆套管组件作用于真空助力器的制动挺杆与真空助力器安装紧固点之间，使真空助力器的真空阀关闭，大气阀打开，当将制动挺杆推进至一定的行程，产生预定强度的制动，真空助力器的膜片活塞在气压差的推动下，带动阀柱体跟随制动挺杆推进方向前移，关闭大气阀，打开真空阀，与此同时，ECU通过电流传感器检测驱动电流参数，通过齿轮传感器得到控制制动的响应时间与车速信号，计算出制动强度与控制指令比对，并通过电动机实时调整制动进给行程，以达到预期的制动强度；当需要解除制动时，ECU控制电动机驱动钢丝控制绳，向解除制动的方向旋转，并在有利于电动机下一次旋转测试的位置结束旋转，解除施加在制动挺杆与真空助力器安装螺柱之间的作用力，真空助力器的制动挺杆在回位弹簧作用下回到初始位置。
10.根据权利要求3所述的电控辅助制动装置，其特征在于：采用强力磁钢吸附于电控辅助制动装置铁质平面结构，与汽车铁质平面结构之间完成安装。
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