CN106915340A - 电子驻车系统、汽车以及用于控制电子驻车机械夹紧力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于控制电子驻车机械夹紧力的方法、电子驻车系统以及布置有所述电子驻车系统的汽车。所述机械夹紧力由制动主缸输送的液压能通过制动轮缸转换并作用于制动器来提供，对所述制动主缸监测作为第一液压力值的主缸液压力值以及主缸液压变化率，当监测到的所述第一液压力值大于第一预设值时，对所述机械夹紧力进行调节；当监测到的所述液压变化率大于第二预设值时，对所述机械夹紧力进行修正和调节。

Description

电子驻车系统、汽车以及用于控制电子驻车机械夹紧力的 方法

技术领域

本发明属于车辆电子驻车领域，具体说，涉及一种用于控制电子驻车机械夹紧力的方法以及电子驻车系统。

本发明还涉及一种布置有上述电子驻车系统的汽车。

背景技术

电子驻车制动系统不仅实现了驻车制动的电子化控制，同时电子驻车制动系统控制单元通过数据总线与车辆稳定控制系统（ESP）链接，可以实现车辆的自动停止固定功能和动态的应急制动。现代车辆上装配的电子驻车制动系统有两种形式，一种是通过驻车制动执行电机驱动制动拉线使驻车制动系统工作的鼓式电子驻车制动系统。另外一种是将驻车制动执行电机安装于轮两侧的制动卡钳上，由驻车制动执行电机控制制动卡钳的活塞。

发明内容

本发明涉及的一个方面是提供一种控制电子驻车机械夹紧力的方法，所述机械夹紧力由制动主缸输送的液压能通过制动轮缸转换并作用于制动器来提供，对所述制动主缸监测作为第一液压力值的主缸液压力值以及主缸液压变化率，当监测到的所述第一液压力值大于第一预设值时，对所述机械夹紧力进行调节；当监测到的所述液压变化率大于第二预设值时，对所述机械夹紧力进行修正和调节。

可选地，对于上述控制电子驻车机械夹紧力的方法，对所述机械夹紧力进行调节的步骤包括计算所述制动器需要的机械夹紧力以执行调节的机械夹紧力。

可选地，对于上述控制电子驻车机械夹紧力的方法，对所述机械夹紧力进行修正和调节的步骤包括当所述制动主缸增压时，计算所述制动器需要的机械夹紧力以执行调节的机械夹紧力；当所述制动主缸减压时，提供最小所述机械夹紧力并继续监测所述制动主缸的液压变化率，直到所述液压变化率小于所述第二预设值并持续一定时间后，计算所述制动器需要的机械夹紧力以执行调节的机械夹紧力。

可选地，对于上述控制电子驻车机械夹紧力的方法，所述制动轮缸具有基于所述制动主缸的第二液压力值，所述调节的机械夹紧力根据所述第二液压力值计算。

可选地，对于上述控制电子驻车机械夹紧力的方法，调节的所述机械夹紧力通过公式：F_调＝F_目标－（F_轮缸－F_损失）得到，其中F_目标为目标机械夹紧力，F_轮缸为所述制动轮缸的第二液压力值，F_损失为所述制动主缸减压后损失的作用力所述调节的机械夹紧力依据公式：F_调＝F_目标－（F_轮缸－F_损失）计算，其中F_目标为目标机械夹紧力，F_轮缸为所述制动轮缸的第二液压力值，F_损失为所述制动主缸减压后损失的作用力。

可选地，对于上述控制电子驻车机械夹紧力的方法，当所述制动主缸的液压力值异常时，提供最小所述机械夹紧力。

可选地，对于上述控制电子驻车机械夹紧力的方法，通过在所述制动轮缸中设置套筒以满足增加的所述机械夹紧力所需的液量。

本发明涉及的另一个方面是提供一种电子驻车系统，包括：控制单元；制动主缸；以及包括制动轮缸的执行器、和制动器，所述制动轮缸将来自所述制动主缸的液压能转换并作用于所述制动器来提供用于制动的机械夹紧力，所述制动主缸具有作为第一液压力值的的主缸液压力值和主缸液压变化率，其中所述控制单元具有第一预设值和第二预设值，并设置成当所述第一液压力值大于所述第一预设值时，所述控制单元通过控制所述执行器使所述制动器提供调节的所述机械夹紧力，以及所述控制单元还包括修正子单元，当所述液压变化率大于第二预设值时，所述控制单元经由所述修正子单元来控制所述执行器以使所述制动器提供调节的所述机械夹紧力。

可选地，在上述电子驻车系统中，所述制动轮缸的开口面向所述执行器的电机侧，所述制动轮缸内设有轴，所述轴上设有自锁螺母，所述自锁螺母上压装刚性套筒。

可选地，在上述电子驻车系统中，所述执行器和所述制动器分别有两个，所述制动器为浮动卡钳。

可选地，对于上述控制电子驻车机械夹紧力的方法，或在上述电子驻车系统中，所述制动器布置于前轮。

本发明还涉及一种布置有上述电子驻车系统的汽车，其中所述制动器为卡钳，所述卡钳集成所述执行器并且设置在所述汽车的前轮上。

本发明可以对机械夹紧力进行调节以缓解总作用力过大的问题，从而保护机械零部件的性能；能不受制动管路需液量增大的影响，从而不影响制动效果。在集成式制动器安装在前轮时，不会与周边样件产生干涉。由于前制动器（卡钳）的制动有效半径一般较大，使得在相同驻车力矩的要求下，可以选择功率较小的电子驻车执行器电机。而且，对于后轮采用鼓式制动器的车型，也可以选择安装和应用电子驻车制动系统。此外，系统的电子控制单元与执行器的电机线束长度将大大缩短，从而节省成本。由于制动距离减小，驱动轮与驱动轮上的制动器释放配合将更加直接，从而提高自动驶离功能的用户体验。

通过以下参考附图的详细说明，本发明的其他方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，附图仅仅意图概念地说明此处描述的结构和流程，除非另外指出，不必要依比例绘制附图。

附图说明

结合附图参阅以下具体实施方式的详细说明，将更加充分地理解本发明，附图中同样的参考附图标记始终指代视图中同样的元件。其中：

图1是本发明涉及的电子驻车系统的构成简图；

图2是本发明涉及的用于控制电子驻车机械夹紧力的方法的示图；

图3是本发明涉及的用于控制电子驻车机械夹紧力的修正步骤的示图；

图4是本发明涉及的电子驻车系统中的执行器的局部结构示意图;

图5是本发明涉及的电子驻车系统中的驻车自锁结构的结构示意图；以及

图6－7是本发明涉及的集成有执行器的制动器安装于前轮、从不同角度看过去的示意图。

具体实施方式

为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本发明要求保护的主题，下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。

如图1所示，电子驻车系统包括具有修正子单元的控制单元、制动主缸、执行器和制动器。电子驻车系统的控制单元集成在车辆稳定控制系统（ESP）的控制单元中，并从中引出控制电路对执行器驻车开关，轮速传感器等进行控制。控制单元安装在车辆发动机舱内靠近防火墙附近，从而使连接控制单元与电子驻车执行器的线束长度控制在3米以内，减少传输过程的效率损失。控制单元与车辆仪表盘以及车辆上其他控制单元的信息交互通过CAN通讯来进行。制动主缸（又称为制动总泵），其主要作用是推动制动液传输至各个制动轮缸（又称为制动分泵）之中推动活塞。执行器主要包括电机和制动轮缸，执行器可集成于制动器上。电机经减速增矩后，再传到丝杠螺母机构中，丝杆螺母机构将丝杆的旋转运动转换成螺母的直线运动，直线运动的螺母再推动活塞运动，进而作用于制动器如卡钳以提供机械加紧力。

集成有电子驻车执行器的制动器可以安装于汽车的前轮或后轮。当该集成式制动器用于前轮时，控制单元与执行器之间的线束长度将大大缩短。

根据制动主缸的压力信号可以调节驻车机械夹紧力。制动主缸设有压力传感器，通过压力传感器监测制动主缸的主缸液压力值和主缸液压变化率。制动轮缸的液压力值可以根据制动主缸的压力传感器信号读出。

参见图2－3，图2为本发明涉及的用于控制机械夹紧力的方法的示意图，图3为其中当液压变化率过大时的对机械夹紧力进行的修正步骤。当电子驻车系统申请夹紧动作时，控制单元需要监测制动主缸的液压力值是否大于第一预设值。如果否，则电子驻车系统直接执行目标机械夹紧力；如果是，则电子驻车系统需要施加液压调节的机械夹紧力，按照如下公式来计算随液压调节的机械夹紧力：

F_调＝F_目标－（F_轮缸－F_损失），

其中F_调为调节的机械夹紧力；F_目标为车辆的目标机械夹紧力；F_轮缸为制动轮缸的液压力值，F_损失为制动主缸减压后损失的作用力，主缸泄压后作用在自锁部件上的反作用力不是全部的力，会损失一部分，可以定义为F_轮缸的一定占比。

为了能够准确计算施加的驻车机械夹紧力，制动主缸液压信号必须要正确。如果主缸压力信号值无效，则电子驻车系统施加定义的最小驻车机械夹紧力并通过CAN系统发出错误提醒，通过在仪表盘亮灯或提示声来警告驾驶员，以减少液压力过大与驻车机械夹紧力叠加后所带来的反作用力过大的风险。

行车制动施加液压制动力的同时，电子驻车也施加机械夹紧力，则两个力将会叠加在一起作用于活塞以及制动器上。当行车制动释放时，行车制动液压力和电子驻车的机械夹紧力所产生的总的反作用力将施加在执行器中的自锁受力零件上。当集成有执行器的制动器安装于前轮上时，由于前制动器轮缸缸径一般较后制动器大，产生的制动液压力也相对较大，这将导致总的反作用力大大增加，使电子驻车系统的执行器中的自锁零部件（包括轴向受力轴承）的耐久性能受到影响，甚至可能损坏。长期受力过大，轴向受力轴承的效率受到影响，并且这种影响是电子驻车系统所不能检测到的，这将使驻车输出力损失，威胁到安全驻车功能。本发明很好地解决了这个问题。可以根据行车制动的液压力来调整电子驻车的机械夹紧力输出，避免在一些情况下产生过大的反作用力，从而保护驻车的自锁受力结构以及轴向受力轴承。

在上述公式中，根据主缸压力传感器信号读出的制动轮缸液压力值F_轮缸，会考虑一定的正负公差来进行计算，这其中考虑了传感器本身的误差以及制动主缸和制动轮缸之间的液压偏差。虽然这可通过在制动轮缸上装轮缸传感器来验证，但在一些特殊情况下，如在低温下行车制动施加或释放过快时，制动主缸中的压力信号已经产生快速变化，但由于制动液流动速度较慢，液压力从主缸传递到制动轮缸是存在偏差的，这个偏差可能会超过上述定义的公差，这会导致不准确的电子驻车机械夹紧力的计算。对于这些情况，需要通过修正来计算机械夹紧力，修正过程可见图3。控制单元中包含了一个修正子单元，当满足一定的条件时，修正子单元被触发，以对电子驻车策略进行干预。在修正后，再计算车辆所需的机械夹紧力以进行实施可以有效解决上述问题。在电子驻车申请机械夹紧时，需要制动主缸的液压变化率同时被监测，如果监测到变化率大于一定数值时，则会触发修正子单元，按不同策略来调整机械夹紧力。结合图3，如果变化率是正值并且大于第二预设值，说明制动主缸正在快速建压，不宜施加最大的驻车机械夹紧力。制动主缸压力传感器需要将液压变化率信号输入给控制单元，电子驻车系统根据上述公式，计算出此时的液压调节机械夹紧力F_调，并发送指令给执行器来施加。 如果制动主缸压力传感器监测到液压变化率是负值并且大于第二预设值，说明制动轮缸中的实际液压较大，并且制动主缸正在快速泄压，电子驻车夹紧动作应该立即停止，避免机械力与液压力叠加在一起产生过大的总作用力。同时，保持制动主缸压力传感器持续监测，当制动主缸的液压力信号变化值小于第二预设值并持续稳定一段时间时，此信号需输入给控制单元。电子驻车系统根据上述公式计算出来此时的液压调节机械夹紧力F_调，发指令给执行器进行再夹紧，以调整正确的夹紧力，使驻车自锁零件能够避免因受力过大影响性能，同时能够使车辆安全驻车。

当集成有执行器的制动器安装于前轮时，整个制动管路系统需液量增大。参见图4，为本发明涉及的电子驻车系统中的执行器的局部结构示意图。其中，制动轮缸2的开口面向执行器的电机侧1，制动轮缸内设有轴3，该轴上设有自锁螺母4，自锁螺母4上压装刚性套筒5。该刚性套筒5可选为金属套筒。继续参见图5，驻车自锁结构包括轴3和自锁螺母4两个部件，它们通过自锁螺纹连接。套筒5与自锁螺母4连接，其中心孔与自锁螺母4的圆轴过盈配合，以保证套筒5在制动轮缸2内部的稳固。自锁螺母4的头部形状特殊，与制动轮缸2内部形状配合，具有防止两者相对旋转的特殊功能，因此，套筒5的外形需要与自锁螺母4的头部形状一样，在轮缸轴线方向的投影的套筒的最大外轮廓不能超出自锁螺母4头部外轮廓，使其不影响自锁螺母4与制动轮缸2的配合。当然，本领域技术人员可以想到，套筒形状不限于与如图所示的自锁螺母配合的形状，若机械自锁机构的自锁螺母形状和样式发生变化，套筒形状亦需要发生改变。由于制动轮缸的开口朝里指向自锁螺母和执行器的方向，导致活塞前进本身需要的液量增加，所需液量作为制动器的一个性能参数直接影响着汽车的制动效果，反映到整车的表现有制动反映时间、制动距离、踏板感觉、拖滞力矩等。套筒在制动轮缸中取代了原本由制动液占据的空间，使制动轮缸中的制动液减少。金属是刚性的，可压缩性远远小于制动液，这将大大改善制动踏板感觉等制动性能。

当集成有执行器的制动器安装于前轮时，可使用两个较小尺寸规格的电机连同双制动轮缸分别安装在双制动器上。由于电机径向尺寸可减小，就避免了与前轮周边件的干涉。图6是双制动轮缸双执行器示意图。图7是双制动轮缸双执行器在制动盘上的布置示意图，此布置只是作为示例，具体车辆需要视车辆前轮环境进行相应的布置和校核。目前，前刹车卡钳有相当比例的设计是双活塞浮动卡钳，比较容易对其进行设计修改，以满足双执行器的安装与集成。制动轮缸的开口需要朝里，以便于电机和驻车自锁结构的安装。两个电机分别与对应的制动轮缸安装在同一轴线，同时集成的还有相应的机械自锁机构和套筒等，整个驻车执行机构11的集成方式与单个执行器-制动器的集成方法一样。电子驻车原理仍然为，控制单元给电机供电，电机产生扭矩，传递给机械螺纹自锁机构；通过自锁机构的轴，扭矩转化为轴向输出力，使调自锁母推动活塞前进；活塞进而推动内摩擦片，而浮动卡钳由于反作用力推动外摩擦片，共同夹紧制动盘，达到驻车的目的。执行器仍然通过螺栓固定在制动器上，为了避免两个电机之间互相干涉，可适当旋转电机至某个角度，使双电机互不干涉并且便于固定在制动器上。电机仍然通过电子驻车控制单元来供电，控制单元给电机的供电输出需要多分出一控制回路，以便于给双电机提供输入。电机的大小和规格，以及可提供的夹紧力级别，可根据车辆驻车力的要求来计算。这样能够解决单个驻车执行器由于工艺和尺寸等限制无法为一些中大型车辆提供足够驻车力的问题，因为双执行器的输出力叠加在一起能够产生较大的驻车力。

虽然已详细地示出并描述了本发明的具体实施例以说明本发明的原理，但应理解的是，本发明可以其它方式实施而不脱离这样的原理。

Claims (16)

1.一种用于控制电子驻车机械夹紧力的方法，所述机械夹紧力由制动主缸输送的液压能通过制动轮缸转换并作用于制动器来提供，其特征是：对所述制动主缸监测作为第一液压力值的主缸液压力值以及主缸液压变化率，当监测到的所述第一液压力值大于第一预设值时，对所述机械夹紧力进行调节；当监测到的所述液压变化率大于第二预设值时，对所述机械夹紧力进行修正和调节。

2.根据权利要求1所述的用于控制电子驻车机械夹紧力的方法，其特征是：对所述机械夹紧力进行调节的步骤包括计算所述制动器需要的机械夹紧力以执行调节的机械夹紧力。

3.根据权利要求1所述的用于控制电子驻车机械夹紧力的方法，其特征是：对所述机械夹紧力进行修正和调节的步骤包括当所述制动主缸增压时，计算所述制动器需要的机械夹紧力以执行调节的机械夹紧力；当所述制动主缸减压时，提供最小所述机械夹紧力并继续监测所述制动主缸的液压变化率，直到所述液压变化率小于所述第二预设值并持续一定时间后，计算所述制动器需要的机械夹紧力以执行调节的机械夹紧力。

4.根据权利要求1－3中任一项所述的用于控制电子驻车机械夹紧力的方法，其特征是：所述制动轮缸具有基于所述制动主缸的第二液压力值，所述调节的机械夹紧力根据所述第二液压力值计算。

5.根据权利要求4所述的用于控制电子驻车机械夹紧力的方法，其特征是：所述调节的机械夹紧力依据公式：F_调＝F_目标－（F_轮缸－F_损失）计算，其中F_目标为目标机械夹紧力，F_轮缸为所述制动轮缸的第二液压力值，F_损失为所述制动主缸减压后损失的作用力。

6.根据权利要求1所述的用于控制电子驻车机械夹紧力的方法，其特征是：当所述制动主缸的液压力值异常时，提供最小所述机械夹紧力。

7.根据权利要求1所述的用于控制电子驻车机械夹紧力的方法，其特征是：通过在所述制动轮缸中设置套筒以满足增加的所述机械夹紧力所需的液量。

8.一种电子驻车系统，包括：

控制单元；

制动主缸；以及

包括制动轮缸的执行器、和制动器，所述制动轮缸将来自所述制动主缸的液压能转换并作用于所述制动器来提供用于制动的机械夹紧力，其特征是：

所述制动主缸具有作为第一液压力值的的主缸液压力值和主缸液压变化率，

其中所述控制单元具有第一预设值和第二预设值，并设置成当所述第一液压力值大于所述第一预设值时，所述控制单元通过控制所述执行器使所述制动器提供调节的所述机械夹紧力，以及

所述控制单元还包括修正子单元，当所述液压变化率大于第二预设值时，所述控制单元经由所述修正子单元来控制所述执行器以使所述制动器提供调节的所述机械夹紧力。

9.根据权利要求8所述的电子驻车系统，其特征是：所述修正子单元具有以下设置：当所述制动主缸增压时，所述制动器提供调节的机械夹紧力；当所述制动主缸减压时，所述制动器提供最小所述机械夹紧力，直到所述液压变化率小于所述第二预设值并持续一定时间后，所述制动器提供调节的机械夹紧力。

10.根据权利要求8或9所述的电子驻车系统，其特征是：所述制动轮缸具有基于所述制动主缸的第二液压力值，调节的所述机械夹紧力基于所述第二液压力值。

11.根据权利要求10所述的电子驻车系统，其特征是：调节的所述机械夹紧力通过公式：F_调＝F_目标－（F_轮缸－F_损失）得到，其中F_目标为目标机械夹紧力，F_轮缸为所述制动轮缸的第二液压力值，F_损失为所述制动主缸减压后损失的作用力。

12.根据权利要求8所述的电子驻车系统，其特征是：当所述制动主缸的液压力值异常时，所述控制单元通过所述执行器使所述制动器提供最小所述机械夹紧力。

13.根据权利要求8所述的电子驻车系统，其特征是：所述制动轮缸的开口面向所述执行器的电机侧，所述制动轮缸内设有轴，所述轴上设有自锁螺母，所述自锁螺母上压装刚性套筒。

14.根据权利要求8所述的电子驻车系统，其特征是：所述执行器和所述制动器分别有两个，所述制动器为浮动卡钳。

15.根据权利要求1-7中任一项所述用于控制电子驻车机械夹紧力的方法或根据权利要求8-13中任一项所述的电子驻车系统，其特征是：所述制动器布置于前轮。

16.一种布置有权利要求8-13中任一项所述的电子驻车系统的汽车，其特征是所述制动器为卡钳，所述卡钳集成所述执行器并且设置在所述汽车的前轮上。