CN108032851A - 一种制动踏板行程模拟器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制动踏板行程模拟器及其控制方法，克服了现有技术在不同车型匹配困难、踏板感觉不可调与无法满足不同驾驶员驾驶需求的问题，其包括踏板感觉调节部分与液压弹簧缸体部分；踏板感觉调节部分包括单向阀(24)、柱塞泵(25)、电机(26)与稳压电磁阀(30)；液压弹簧缸体部分包括模拟器缸体(41)；电机(26)与柱塞泵(25)采用联轴器连接，柱塞泵(25)p口与单向阀(24)a口连接，单向阀(24)p口和稳压电磁阀(30)a口与制动操纵机构(1)连接，柱塞泵(25)a口和模拟器缸体(41)通孔K1、通孔K2、压力传感器(28)与稳压电磁阀(30)p口连接，还提供了制动踏板行程模拟器的控制方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车制动踏板行程模拟装置，更确切地说，本发明涉及一种制动踏板行程模拟器及其控制方法。
背景技术
为了使新能源汽车续驶里程提高、降低能耗，新能源汽车厂商都普遍推出了制动能量回收技术。由于电机制动力矩有一定作用范围，国家制动法规也对制动系统有相关要求。现在的制动能量回收系统均采用传统液压制动与电机制动相结合的控制方式。为了在电机制动时使制动能量回收系统具有传统制动系统一致的踏板感觉，制动踏板行程模拟器的一系列发明专利随之产生。
经过相关专利文献查询,目前制动踏板行程模拟器专利普遍分为被动式踏板模拟器和主动式踏板模拟器两种。
中国专利公布(告)号为CN101879891B，公布(告)日为2012年8月15日，发明名称为《汽车制动踏板感觉模拟器》，申请人为浙江亚太机电股份有限公司。中国专利公布(告)号为CN202130438，公布(告)日为2012年02月1日，专利申请号为915068.8，发明名称为《一种汽车制动踏板感觉模拟器》，申请人为浙江亚太机电股份有限公司。美国专利公布(告)号为US7,219,966B2，公布(告)日为2007年5月22日，专利申请号为10/958021，发明名称为《制动踏板感觉模拟器》,申请人为大陆汽车公司。这三个专利均为被动式踏板模拟器，一旦模拟器参数选定，踏板感觉不可调。应用在各不同车型上时，需要对模拟器参数进行重新设计，不利于模拟器的大批量生产制造。
现有制动踏板行程模拟器专利中，关于主动式踏板模拟器的专利较少，经检索与本发明最相关的专利有：
中国专利公布(告)号为CN101566211A，公布(告)日为2009年10月28日，发明名称为《阻尼调节器和电子制动踏板感觉模拟器》，申请人为奇瑞汽车股份有限公司。该专利主要利用电流变液体的电场流体粘性关系调节踏板阻尼，但上述公开的踏板感觉模拟器需要提供高达几千伏的电压，并且对电流变液体中生物杂质敏感，适用温度范围较窄，设备的体积较大，且没有考虑到制动踏板的自由行程，最终则影响其制动性能。
中国专利公布(告)号为CN101982356A，公布(告)日为2011年3月2日，发明名称为《汽车制动踏板机构及其踏板感觉模拟器》，申请人为江苏技术师范学院。该专利涉及微波测距雷达、中央处理单元等机构，结构复杂，成本高，且磁流变液体控制难度高，模拟踏板感觉困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服了现有制动踏板行程模拟器在不同车型匹配困难、需要重新设计模拟器参数、且踏板感觉不可调节与无法满足不同驾驶习惯人员的驾驶需求的问题，提供了一种可调踏板感觉的制动踏板行程模拟器及其控制方法。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：
所述的可调踏板感觉的制动踏板行程模拟器包括踏板感觉调节部分与液压弹簧缸体部分；
所述的踏板感觉调节部分包括单向阀、柱塞泵、电机、压力传感器与稳压电磁阀；
所述的液压弹簧缸体部分包括模拟器缸体；
所述的电机与柱塞泵采用联轴器连接，柱塞泵的p口与单向阀的a口液压管路连接，单向阀的p口和稳压电磁阀的a口与制动操纵机构中的储液罐的出液口e液压管路连接，柱塞泵的a口和模拟器缸体上的内螺纹通孔K1、模拟器缸体上的内螺纹通孔K2、压力传感器的接口与稳压电磁阀的p口液压管路连接。
技术方案中所述的单向阀的p口和稳压电磁阀的a口与制动操纵机构中的储液罐的出液口e液压管路连接，柱塞泵的a口和模拟器缸体上的内螺纹通孔K1、模拟器缸体上的内螺纹通孔K2、压力传感器的接口与稳压电磁阀的p口液压管路连接是指:
所述的踏板感觉调节部分还包括一号三通、二号三通、三号三通与四号三通；所述的单向阀的p口与一号三通的b口液压管路连接，一号三通的c口与稳压电磁阀的a口液压管路连接，一号三通的a口与制动操纵机构中的储液罐的出液口e液压管路连接；柱塞泵的a口与二号三通的b口液压管路连接，二号三通的c口与稳压电磁阀的p口液压管路连接，二号三通的a口与三号三通的c口液压管路连接，三号三通的b口与压力传感器的接口液压管路连接，三号三通的a口与四号三通的b口液压管路连接，四号三通的c口与a口依次和模拟器缸体上的内螺纹通孔K1与内螺纹通孔K2液压管路连接。
技术方案中所述的液压弹簧缸体部分还包括第一弹簧、第二弹簧、端盖、垫片、橡胶块、第二弹簧座、第二活塞密封圈、第二活塞、第一弹簧座、第一活塞密封圈与第一活塞；所述的第一活塞密封圈、第二活塞密封圈分别套装在第一活塞、第二活塞的环形槽内，第一活塞与第二活塞相继安装在模拟器缸体的中间孔与左侧孔中；第一弹簧座与第二弹簧座分别采用焊接方式固定在第一活塞与第二活塞的中心处，焊接在第一活塞与第二活塞中心处的第一弹簧座与第二弹簧座的回转轴线共线；第一弹簧与第二弹簧分别套装在第一弹簧座与第二弹簧座上，第一弹簧的左端面与第二活塞的右端面接触连接，第一弹簧的右端面与第一活塞的左端面接触连接，第二弹簧的左端面与端盖的右端面接触连接，第二弹簧的右端面与第二活塞的左端面接触连接；橡胶块的左端面与端盖的右端面采用热粘合剂连接，橡胶块回转轴线与端盖的回转轴线共线；端盖与模拟器缸体的左端通过端盖连接螺栓连接固定，端盖的右端面与模拟器缸体的左端面之间安装有垫片。
技术方案中所述的第二活塞与第一活塞均为圆形盘类结构件，第二活塞的结构尺寸大于第一活塞的结构尺寸，第二活塞与第一活塞周边的圆柱面上加工有用于放置密封圈的环形槽，第二活塞与第一活塞的直径依次和模拟器缸体的左侧孔与中间孔的直径相等，第二活塞与第一活塞依次和模拟器缸体的左侧孔与中间孔之间为滑动配合。
技术方案中所述的模拟器缸体为圆筒类结构件，沿模拟器缸体的中轴线加工有三段式圆柱形的阶梯孔，三段式阶梯孔的直径从左到右依次递减，其中右侧孔K3为模拟器缸体的进出油孔，且加工成内螺纹孔；模拟器缸体的左侧端面上加工有六个均布的用来连接固定端盖的圆柱形内螺纹孔；模拟器缸体左侧孔的孔壁的左右两端加工有两圆柱形的内螺纹通孔K1与内螺纹通孔K2，圆柱形的内螺纹通孔K1、圆柱形的内螺纹通孔K2为踏板感觉调节腔的进出油孔。
技术方案中所述的制动操纵机构包括制动踏板、踏板位移传感器、真空助力器前端顶杆、真空助力器、储液罐、电动真空泵与制动主缸；所述的制动踏板位于车厢内驾驶员前部下方，制动踏板的顶端通过销轴固定在踏板支架上，踏板支架通过螺栓固定在车身上，制动踏板中端的左端面和真空助力器的真空助力器前端顶杆的右端面接触连接，踏板位移传感器固定在与车身连接的踏板支架上，踏板位移传感器的活动臂与制动踏板的上端连接，所述真空助力器位于发动机舱中，通过法兰盘固定于车身上，其输出将通过真空助力器输出推杆顶在制动主缸的活塞推杆上。电动真空泵位于发动机舱中，电动真空泵的p口利用真空软管与真空助力器的真空口相连，电动真空泵的a口采用真空软管直接与大气相连，制动主缸位于发动机舱中的真空助力器的左侧，储液罐集成于制动主缸的上方，储液罐中的出液口f与出液口r分别通过管路和制动主缸的前腔与后腔相连接，储液罐的出液口e通过软管与制动踏板行程模拟器连接。
一种可调踏板感觉的制动踏板行程模拟器的控制方法，其步骤如下：
1)驾驶员选择制动踏板模式：运动踏板模式、普通踏板模式或舒适踏板模式；
2)制动控制器根据制动踏板工作模式查踏板感觉调节腔目标压力Ppurpose与制动踏板工作模式关系表，确定踏板感觉调节腔目标压力值Ppurpose；主缸压力反映踏板感觉，同一踏板位移下，主缸压力为：
P主缸＝Pact+F弹簧/S活塞
同一踏板位移下，弹簧力F弹簧和活塞面积S活塞不变，则主缸压力P主缸只受踏板感觉调节腔实际压力Pact影响,控制目标为使Pact＝Ppurpose；踏板感觉调节腔目标压力Ppurpose与踏板工作模式关系表需要根据具体车型进行标定，第一弹簧、第二弹簧刚度与工作行程和活塞直径根据轮缸制动液压力体积特性标定，为了提高踏板感觉调节范围，可以适当降低第一弹簧、第二弹簧刚度，增大活塞直径和工作行程；
3)制动控制器查踏板感觉调节腔目标压力Ppurpose与稳压电磁阀占空比关系表，确定稳压电磁阀占空比；踏板感觉调节腔目标压力Ppurpose与稳压电磁阀占空比关系表需要对不同占空比下稳压电磁阀溢流压力值进行标定；
4)制动控制器接收到踏板位移传感器信号；
5)若踏板位移S＝0，则进行步骤6)；若踏板位移S>0，则进行步骤7)；
6)制动控制器发送0信号，电机和稳压电磁阀均断电不工作，此时稳压电磁阀为通路状态，踏板感觉调节腔压力为大气压力，结束返回步骤4)；
7)制动控制器接收到压力传感器传来的踏板感觉调节腔压力Pact信号；
8)若Pact<Ppurpose，即踏板感觉调节腔实际压力小于踏板感觉调节腔的目标压力，则进入步骤9)；若Pact>＝Ppurpose,即踏板感觉调节腔实际压力大于或等于踏板感觉调节腔目标压力，则进入步骤10)；
9)制动控制器发送步骤3)确定的占空比信号给稳压电磁阀，稳压电磁阀在此占空比对应电流下通电工作，同时电机接收制动控制器发送的1信号通电工作带动柱塞泵抽制动液，踏板感觉调节腔增压，返回步骤7)；
10)制动控制器发送0信号使电机停止工作，稳压电磁阀依旧在步骤3)确定的占空比电流下通电工作，返回步骤4)。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.本发明所述的一种可调踏板感觉的制动踏板行程模拟器通过控制稳压电磁阀占空比值调节踏板感觉调节腔压力，实现3种踏板感觉的切换，满足不同驾驶习惯人群的驾驶需求。且驾驶者可以根据自身驾驶习惯增加自定义踏板模式，提高用户的满意度。
2.本发明所述的一种可调踏板感觉的制动踏板行程模拟器在应用于不同车型时，汽车厂商只需对稳压电磁阀在不同踏板模式下的占空比值重新标定即可应用于不同车型，不需要对踏板模拟器零件参数重新设计，降低了汽车厂商联合开发成本。
3.本发明所述的一种可调踏板感觉的制动踏板行程模拟器提供了一种踏板感觉调节控制方法，根据稳压电磁阀占空比值与溢流压力值的关系调节踏板感觉，一种踏板模式对应一个占空比值，切换模式时只需控制器更改占空比信号值配合电机液压泵工作即可，控制简单。
4.本发明所述的一种可调踏板感觉的制动踏板行程模拟器采用两种不同刚度的弹性元件来模拟踏板感觉，使得模拟踏板力曲线与传统踏板力曲线更加接近，从而可以使踏板感觉更贴近传统液压制动系统。
5.本发明所述的一种可调踏板感觉的制动踏板行程模拟器结构简单，自身的功能相对完整，且接口简单，可以方便的集成在现有的液压制动系统当中。汽车厂商只需对制动管路进行改动，加入少量电磁阀，即可将其接入传统的液压制动系统之中。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1是本发明所述的一种可调踏板感觉的制动踏板行程模拟器的结构原理示意图；
图2是本发明所述的一种可调踏板感觉的制动踏板行程模拟器结构组成的示意图；
图3是本发明所述的一种可调踏板感觉的制动踏板行程模拟器的控制方法的流程框图；
图4是本发明所述的一种可调踏板感觉的制动踏板行程模拟器的制动踏板位移与制动踏板力之间关系的曲线图；
图5是本发明所述的一种可调踏板感觉的制动踏板行程模拟器的稳压电磁阀占空比与溢流压力关系的标定示意图；
图中：1.制动操纵机构，2.制动踏板，3.踏板位移传感器，4.真空助力器前端顶杆，5.真空助力器，6.储液罐，7.电动真空泵，8.制动主缸，9.模拟器进液电磁阀，10.制动踏板行程模拟器，11.前轴电磁阀，12.后轴电磁阀，13.电控液压调节单元，14.左前轮，15.右前轮，16.左后轮，17.右后轮，18.模拟器进液腔，19.第一弹簧，20.踏板感觉调节腔，21.第二弹簧，22.端盖，23.一号三通，24.单向阀，25.柱塞泵，26.电机，27.二号三通，28.压力传感器，29.三号三通，30.稳压电磁阀，31.端盖连接螺栓，32.垫片，33.四号三通，34.橡胶块，35.第二弹簧座，36.第二活塞密封圈，37.第二活塞，38.第一弹簧座，39.第一活塞密封圈，40.第一活塞，41.模拟器缸体，42.制动控制器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述：
本发明所述的一种可调踏板感觉的制动踏板行程模拟器即制动踏板行程模拟器10包括踏板感觉调节部分与液压弹簧缸体部分。
参阅图2，所述的踏板感觉调节部分可以主动调节踏板模拟器刚度。
所述的踏板感觉调节部分包括一号三通23、单向阀24、柱塞泵25、电机26、二号三通27、压力传感器28、三号三通29、稳压电磁阀30、四号三通33。
所述的一号三通23、二号三通27、三号三通29和四号三通33采用结构相同的卡套式三通管接头，用于同时连接三条液压管路。
所述的单向阀24采用直通式单向阀，正向开启压力为0.04MPa。单向阀24用于控制制动液流向，仅能使制动液从单向阀24的p口流入柱塞泵25中，而不能使制动液回流。
所述的柱塞泵25采用偏心轴式柱塞泵，可以将储液罐6中经过单向阀24流入柱塞泵25的低压制动液变为高压制动液，供给踏板感觉调节腔20。
所述的电机26采用有刷直流永磁电动机，可带动柱塞泵25工作吸入与输出制动液。
所述的压力传感器28采用BOSCH公司生产的型号为303的主动式压力传感器，需要输入5V的供电电压，可以测量踏板感觉调节腔20的压力。
所述的稳压电磁阀30为二位二通常开电磁阀，通过控制稳压电磁阀30的占空比可以主动调节踏板感觉调节腔20中的压力。
具体部件的位置及连接方式为：单向阀24的p口与一号三通23的b口液压管路连接，稳压电磁阀30的a口与一号三通23的c口液压管路连接，柱塞泵25的p口与单向阀24的a口液压管路连接，柱塞泵25的a口与二号三通27的b口液压管路连接，二号三通27的c口与稳压电磁阀30的p口液压管路连接，二号三通27的a口与三号三通29的c口液压管路连接，压力传感器28与三号三通29的b口液压管路连接，三号三通29的a口与四号三通33的b口液压管路连接。所述的电机26与柱塞泵25通过联轴器连接。
参阅图2，所述的液压弹簧缸体部分用于容纳制动液，利用两根刚度不同的弹簧和两个活塞串联的方式模拟前后轮缸刚度，使踏板感觉与传统制动系统一致。
所述的液压弹簧缸体部分包括第一弹簧19、第二弹簧21、端盖22、端盖连接螺栓31、垫片32、橡胶块34、第二弹簧座35、第二活塞密封圈36、第二活塞37、第一弹簧座38、第一活塞密封圈39、第一活塞40以及模拟器缸体41。
所述的模拟器缸体41为圆筒类结构件，沿模拟器缸体41的中轴线加工有三段式圆柱形的阶梯孔，三段式阶梯孔的直径从左到右依次递减，其中右侧孔K3为模拟器缸体41的进出油孔，且加工成内螺纹孔；缸体左侧端面加工有六个均布圆柱形内螺纹孔，用来连接固定端盖22；模拟器缸体41左侧孔(大直径孔)的孔壁的左右两端加工有两圆柱形的内螺纹通孔K1、K2，圆柱形的内螺纹通孔K1、K2为踏板感觉调节腔20的进出油孔。
所述的第一弹簧19采用圆柱螺旋弹簧，刚度较小，主要模拟小强度制动时轮缸压力体积特性。
所述的第二弹簧21采用圆柱螺旋弹簧，刚度较大，主要模拟大强度制动时轮缸压力体积特性。
所述的端盖22为圆柱形盘类结构件，端面加工有六个均布圆柱形通孔，用于支撑第二弹簧21和固定橡胶块34以及密封模拟器缸体41。
所述的端盖连接螺栓31为单头螺栓，用来连接端盖22和模拟器缸体41。
所述的垫片32为橡胶材质，起到防松和密封缸体的作用。
所述的橡胶块34为圆柱形橡胶材质，用于第二弹簧座35的缓冲减振。
所述的第二弹簧座35、第一弹簧座38均为圆柱形结构件，分别用于安装固定第二弹簧21和第一弹簧19。
所述的第二活塞密封圈36、第一活塞密封圈39均为O形密封圈，用于制动液的密封。
所述的第二活塞37、第一活塞40均为圆柱形盘类结构件，第二活塞37的结构尺寸大于第一活塞40的结构尺寸，第二活塞37与第一活塞40周边的圆柱面上加工有用于放置密封圈的环形槽，第二活塞37与第一活塞40的直径依次和模拟器缸体41的左侧孔与中间孔的直径相等，第二活塞37与第一活塞40依次和模拟器缸体41的左侧孔与中间孔之间为滑动配合。
具体部件的位置及连接方式为：第一活塞密封圈39、第二活塞密封圈36分别套在第一活塞40、第二活塞37的环形槽内，第一活塞40与第二活塞37相继安装在模拟器缸体41的中间孔与左侧孔中；第一活塞40与第二活塞37将模拟器缸体分隔为左中右三个腔室，其中右腔位于第一活塞40右侧，为模拟器进液腔18，用于容纳传统制动时流入四个轮缸的制动液。中腔位于第一活塞40与第二活塞37之间，左腔位于第二活塞37与端盖22之间，中腔和左腔均为踏板感觉调节腔20，用于容纳柱塞泵25输入的液体，中腔和左腔通过液压管路连通，右腔和中腔、左腔不连通。第一弹簧座38、第二弹簧座35分别焊接在第一活塞40与第二活塞37的中心处，焊接在第一活塞40与第二活塞37中心处的第一弹簧座38、第二弹簧座35的回转轴线共线；第一弹簧19和第二弹簧21分别安装于第一弹簧座38与第二弹簧座35上，第一弹簧19的左端面与第二活塞37的右端面相接触，第一弹簧19的右端面与第一活塞40的左端面相接触，第二弹簧21的左端面与端盖22的右端面相接触，第二弹簧21的右端面与第二活塞37的左端面相接触；橡胶块34的左端面与端盖22的右端面通过热粘合剂连接，橡胶块34回转轴线与端盖22的回转轴线共线；端盖22与模拟器缸体41的左端通过端盖连接螺栓31连接固定，端盖22的右端面与模拟器缸体41的左端面之间安装有垫片32。
参阅图1，本发明所述的制动踏板行程模拟器10安装在整车制动系统中，与制动系统内制动操纵机构1相连接。整车制动系统包括制动操纵机构1与制动执行机构。其中制动执行机构需满足传统线控制动系统功能要求，本发明重点为制动踏板行程模拟器10，故不作描述，图1所示制动执行机构(包括前轴电磁阀11、后轴电磁阀12、电控液压调节单元13、左前轮14、右前轮15、左后轮16、右后轮17)仅作参考。
所述的制动操纵机构1主要包括制动踏板2、踏板位移传感器3、真空助力器前端顶杆4、真空助力器5、储液罐6、电动真空泵7和制动主缸8。
所述的制动踏板2分为旋转部分和踏板支架，旋转部分顶端安装销轴，踏板支架采用螺栓与车身固定。
所述的踏板位移传感器3采用德国ASM公司CLM系列的拉线式位移传感器，利用踏板位移传感器3上的活动臂可测量出制动踏板2的角位移，并将角位移发送给控制器，用于汽车制动能量回收时获取驾驶员的踏板位移信息。
所述的真空助力器前端顶杆4为真空助力器5的输入端。
所述的真空助力器5采用贯穿式真空助力器，利用负压将真空助力器前端顶杆4的输入力放大，增加了驾驶员作用于制动系统的力。
所述的储液罐6用于存储制动液并检测制动液剩余量，采用硬质塑料材质，共有三个出液口，分别为出液口f、出液口r、出液口e，其中出液口f、出液口r布置在储液罐6底部，出液口e布置在储液罐6侧面中下部。
所述的电动真空泵7选用活塞式电动真空泵，利用车载电源12V进行供电，用于模拟原车发动机进气管的负压源。
所述的制动主缸8将驾驶员踏板输入的机械能转化成液压能，其采用串联双腔式，制动主缸8内部有两个可彼此独立产生高压制动液的腔室，两个腔室成串联布置，其机械入口为活塞推杆，液压出口为前腔出液口H、后腔出液口I。
具体部件的位置与连接方式：制动踏板2位于车厢内驾驶员前部下方，制动踏板2旋转部分的顶端通过销轴固定在踏板支架上，踏板支架通过螺栓固定在车身上，制动踏板2旋转部分的中端左端面和真空助力器5的真空助力器前端顶杆4的右端面接触连接。踏板位移传感器3固定在与车身连接的踏板支架上，踏板位移传感器3的活动臂与制动踏板2的旋转部分连接。所述真空助力器5位于发动机舱中，通过法兰盘固定于车身上，其输出将通过真空助力器5输出推杆顶在制动主缸8的活塞推杆上。所述电动真空泵7位于发动机舱中，电动真空泵7的p口利用真空软管与真空助力器的真空口相连，电动真空泵7的a口经由真空软管直接与大气相连。所述制动主缸8位于发动机舱中的真空助力器5后部。储液罐6集成于制动主缸8的上部，储液罐6的出液口共有三个，其中出液口f和出液口r分别通过管路与制动主缸8的前腔和后腔相连，出液口e通过软管与制动踏板行程模拟器10连接。
本发明提供的一种制动操纵机构1、制动踏板行程模拟器10中踏板感觉调节部分和液压弹簧缸体部分的连接关系为：制动操纵机构1中储液杯6的出液口e通过软管与踏板感觉调节部分的一号三通23的a口相连接；踏板感觉调节部分的四号三通33的c口和a口分别与液压弹簧缸体部分的K1孔和K2孔相连接；制动操纵机构1中制动主缸8的H口与模拟器进液电磁阀9的p口管路连接，模拟器进液电磁阀9的a口与液压弹簧缸体部分的K3口相连接。
参阅图4，本发明所述的一种可调踏板感觉的制动踏板行程模拟器具有三种工作模式，即普通踏板模式、舒适踏板模式和运动踏板模式，不同踏板模式的踏板感觉不同，即同一踏板位移下踏板力大小不同，运动模式下踏板力最大，舒适模式下踏板力最小。各个模式的切换通过稳压电磁阀30和电机26的控制来完成。下面以运动踏板模式为例介绍本发明所述踏板模拟器工作过程。
当本发明所述的一种可调踏板感觉的制动踏板行程模拟器工作在运动模式时，制动控制器42接收到踏板位移传感器3的踏板位移信号，一旦踏板位移超过门限值，制动控制器42使电机26工作，电机26使柱塞泵25工作从储液罐6中抽制动液，制动液经过单向阀24和柱塞泵25变为高压制动液，同时稳压电磁阀30接收到一个对应占空比的电流，通电关闭，一旦压力传感器28所测踏板感觉调节腔20压力超过运动模式压力门限值，稳压电磁阀30受液压力作用打开溢流减压，压力低于运动模式压力门限值时，液压力降低不能够使稳压电磁阀30打开，电机液压泵继续增压使踏板感觉调节腔压力维持在一个稳定的范围。
本发明所述的一种可调踏板感觉的制动踏板行程模拟器还提供了一种模拟器失效处理方式，当可调踏板感觉的制动踏板行程模拟器失效时，制动机构切换为传统刹车状态，模拟器进液电磁阀9、前轴电磁阀11、后轴电磁阀12均为断电状态，驾驶员踩踏板，制动液从制动主缸8通过前轴电磁阀11和后轴电磁阀12经过电控液压调节单元13到四个轮缸产生制动力。
参阅图3，本发明所述的一种可调踏板感觉的制动踏板行程模拟器作为制动系统的一个部件，需要根据制动控制器42的指令来工作。本发明所述的一种可调踏板感觉的制动踏板行程模拟器采用闭环控制方法进行控制，具体分为以下几个步骤：
步骤一、驾驶员选择制动踏板模式，一共有三种模式：运动踏板模式、普通踏板模式与舒适踏板模式，生产厂家在本发明的基础上通过改变软件程序还可自行开发自定义踏板模式；
步骤二、制动控制器42根据踏板工作模式查踏板感觉调节腔20目标压力Ppurpose与踏板工作模式关系表，确定踏板感觉调节腔20目标压力值Ppurpose。主缸压力反映踏板感觉，同一踏板位移下，主缸压力为：
P主缸＝Pact+F弹簧/S活塞
同一踏板位移下，弹簧力F弹簧和活塞面积S活塞不变，则主缸压力P主缸只受踏板感觉调节腔20实际压力Pact影响,控制目标为使Pact＝Ppurpose。踏板感觉调节腔目标压力Ppurpose与踏板工作模式关系表需要根据具体车型进行标定，第一弹簧、第二弹簧刚度与工作行程和活塞直径根据轮缸制动液压力体积特性标定，为了提高踏板感觉调节范围，可以适当降低第一、第二弹簧刚度，增大活塞直径和工作行程；
步骤三、制动控制器42查踏板感觉调节腔20目标压力Ppurpose与稳压电磁阀30占空比关系表，确定稳压电磁阀30占空比。踏板感觉调节腔20目标压力Ppurpose与稳压电磁阀30占空比关系表需要对不同占空比下稳压电磁阀30溢流压力值进行标定，具体标定方法可参阅图5所示，不是本发明重点；
步骤二、步骤三可合并为一个步骤，再生制动控制器根据踏板工作模式查踏板工作模式与稳压电磁阀30占空比关系表，确定稳压电磁阀30占空比；
步骤四、制动控制器42接收到踏板位移传感器3信号；
步骤五、若踏板位移S＝0，则进行步骤六；若踏板位移S>0，则进行步骤七；
步骤六、制动控制器42发送0信号，电机26和稳压电磁阀30均断电不工作，此时稳压电磁阀30为通路状态，踏板感觉调节腔20压力为大气压力。结束返回步骤四；
步骤七、制动控制器42接收到压力传感器28传来的踏板感觉调节腔20压力Pact信号；
步骤八、若Pact<Ppurpose，即踏板感觉调节腔20实际压力小于踏板感觉调节腔20目标压力，则进入步骤九；若Pact>＝Ppurpose,即踏板感觉调节腔20实际压力大于或等于踏板感觉调节腔20目标压力，则进入步骤十；
步骤九、制动控制器42发送步骤三确定的占空比信号给稳压电磁阀30，稳压电磁阀在此占空比对应电流下通电工作，同时电机26接收制动控制器42发送的1信号通电工作带动柱塞泵25抽制动液，踏板感觉调节腔20增压，返回步骤七；
步骤十、制动控制器42发送0信号使电机26停止工作，稳压电磁阀30依旧在步骤三确定的占空比电流下通电工作，返回步骤四。
Claims (7)
1.一种制动踏板行程模拟器，其特征在于，所述的一种制动踏板行程模拟器包括踏板感觉调节部分与液压弹簧缸体部分；
所述的踏板感觉调节部分包括单向阀(24)、柱塞泵(25)、电机(26)、压力传感器(28)与稳压电磁阀(30)；
所述的液压弹簧缸体部分包括模拟器缸体(41)；
所述的电机(26)与柱塞泵(25)采用联轴器连接，柱塞泵(25)的p口与单向阀(24)的a口液压管路连接，单向阀(24)的p口和稳压电磁阀(30)的a口与制动操纵机构(1)中的储液罐(6)的出液口e液压管路连接，柱塞泵(25)的a口和模拟器缸体(41)上的内螺纹通孔K1、模拟器缸体(41)上的内螺纹通孔K2、压力传感器(28)的接口与稳压电磁阀(30)的p口液压管路连接。
2.按照权利要求1所述的一种制动踏板行程模拟器，其特征在于，所述的单向阀(24)的p口和稳压电磁阀(30)的a口与制动操纵机构(1)中的储液罐(6)的出液口e液压管路连接，柱塞泵(25)的a口和模拟器缸体(41)上的内螺纹通孔K1、模拟器缸体(41)上的内螺纹通孔K2、压力传感器(28)的接口与稳压电磁阀(30)的p口液压管路连接是指:
所述的踏板感觉调节部分还包括一号三通(23)、二号三通(27)、三号三通(29)与四号三通(33)；
所述的单向阀(24)的p口与一号三通(23)的b口液压管路连接，一号三通(23)的c口与稳压电磁阀(30)的a口液压管路连接，一号三通(23)的a口与制动操纵机构(1)中的储液罐(6)的出液口e液压管路连接；柱塞泵(25)的a口与二号三通(27)的b口液压管路连接，二号三通(27)的c口与稳压电磁阀(30)的p口液压管路连接，二号三通(27)的a口与三号三通(29)的c口液压管路连接，三号三通(29)的b口与压力传感器(28)的接口液压管路连接，三号三通(29)的a口与四号三通(33)的b口液压管路连接，四号三通(33)的c口与a口依次和模拟器缸体(41)上的内螺纹通孔K1与内螺纹通孔K2液压管路连接。
3.按照权利要求1所述的一种制动踏板行程模拟器，其特征在于，所述的液压弹簧缸体部分还包括第一弹簧(19)、第二弹簧(21)、端盖(22)、垫片(32)、橡胶块(34)、第二弹簧座(35)、第二活塞密封圈(36)、第二活塞(37)、第一弹簧座(38)、第一活塞密封圈(39)与第一活塞(40)；
所述的第一活塞密封圈(39)、第二活塞密封圈(36)分别套装在第一活塞(40)、第二活塞(37)的环形槽内，第一活塞(40)与第二活塞(37)相继安装在模拟器缸体(41)的中间孔与左侧孔中；第一弹簧座(38)与第二弹簧座(35)分别采用焊接方式固定在第一活塞(40)与第二活塞(37)的中心处，焊接在第一活塞(40)与第二活塞(37)中心处的第一弹簧座(38)与第二弹簧座(35)的回转轴线共线；第一弹簧(19)与第二弹簧(21)分别套装在第一弹簧座(38)与第二弹簧座(35)上，第一弹簧(19)的左端面与第二活塞(37)的右端面接触连接，第一弹簧(19)的右端面与第一活塞(40)的左端面接触连接，第二弹簧(21)的左端面与端盖(22)的右端面接触连接，第二弹簧(21)的右端面与第二活塞(37)的左端面接触连接；橡胶块(34)的左端面与端盖(22)的右端面通过热粘合剂连接，橡胶块(34)回转轴线与端盖(22)的回转轴线共线；端盖(22)与模拟器缸体(41)的左端通过端盖连接螺栓(31)连接固定，端盖(22)的右端面与模拟器缸体(41)的左端面之间安装有垫片(32)。
4.按照权利要求3所述的一种制动踏板行程模拟器，其特征在于，所述的第二活塞(37)与第一活塞(40)均为圆形盘类结构件，第二活塞(37)的结构尺寸大于第一活塞(40)的结构尺寸，第二活塞(37)与第一活塞(40)周边的圆柱面上加工有用于放置密封圈的环形槽，第二活塞(37)与第一活塞(40)的直径依次和模拟器缸体(41)的左侧孔与中间孔的直径相等，第二活塞(37)与第一活塞(40)依次和模拟器缸体(41)的左侧孔与中间孔之间为滑动配合。
5.按照权利要求1所述的一种制动踏板行程模拟器，其特征在于，所述的模拟器缸体(41)为圆筒类结构件，沿模拟器缸体(41)的中轴线加工有三段式圆柱形的阶梯孔，三段式阶梯孔的直径从左到右依次递减，其中右侧孔K3为模拟器缸体(41)的进出油孔，且加工成内螺纹孔；模拟器缸体(41)的左侧端面上加工有六个均布的用来连接固定端盖(22)的圆柱形内螺纹孔；模拟器缸体(41)左侧孔的孔壁的左右两端加工有两圆柱形的内螺纹通孔K1与内螺纹通孔K2，圆柱形的内螺纹通孔K1、圆柱形的内螺纹通孔K2为踏板感觉调节腔(20)的进出油孔。
6.按照权利要求1所述的一种制动踏板行程模拟器，其特征在于，所述的制动操纵机构(1)包括制动踏板(2)、踏板位移传感器(3)、真空助力器前端顶杆(4)、真空助力器(5)、储液罐(6)、电动真空泵(7)与制动主缸(8)；
所述的制动踏板(2)位于车厢内驾驶员前部下方，制动踏板(2)的顶端通过销轴固定在踏板支架上，踏板支架通过螺栓固定在车身上，制动踏板(2)中端的左端面和真空助力器(5)的真空助力器前端顶杆(4)的右端面接触连接，踏板位移传感器(3)固定在与车身连接的踏板支架上，踏板位移传感器(3)的活动臂与制动踏板(2)的上端连接，所述真空助力器(5)位于发动机舱中，通过法兰盘固定于车身上，其输出将通过真空助力器(5)输出推杆顶在制动主缸(8)的活塞推杆上。电动真空泵(7)位于发动机舱中，电动真空泵(7)的p口利用真空软管与真空助力器(5)的真空口相连，电动真空泵(7)的a口采用真空软管直接与大气相连，制动主缸(8)位于发动机舱中的真空助力器(5)的左侧，储液罐(6)集成于制动主缸(8)的上方，储液罐(6)的中出液口f与出液口r分别通过管路和制动主缸(8)的前腔与后腔相连接，储液罐(6)的出液口e通过软管与制动踏板行程模拟器(10)连接。
7.一种权利要求1所述的一种制动踏板行程模拟器的控制方法，其特征在于，所述的一种制动踏板行程模拟器的控制方法的步骤如下：
1)驾驶员选择制动踏板模式：运动踏板模式、普通踏板模式或舒适踏板模式；
2)制动控制器(42)根据制动踏板工作模式查踏板感觉调节腔(20)目标压力Ppurpose与制动踏板工作模式关系表，确定踏板感觉调节腔(20)目标压力值Ppurpose；主缸压力反映踏板感觉，同一踏板位移下，主缸压力为：
P主缸＝Pact+F弹簧/S活塞
同一踏板位移下，弹簧力F弹簧和活塞面积S活塞不变，则主缸压力P主缸只受踏板感觉调节腔(20)实际压力Pact影响,控制目标为使Pact＝Ppurpose；踏板感觉调节腔(20)目标压力Ppurpose与踏板工作模式关系表需要根据具体车型进行标定，第一弹簧、第二弹簧刚度与工作行程和活塞直径根据轮缸制动液压力体积特性标定，为了提高踏板感觉调节范围，可以适当降低第一弹簧(19)、第二弹簧(21)刚度，增大活塞直径和工作行程；
3)制动控制器(42)查踏板感觉调节腔(20)目标压力Ppurpose与稳压电磁阀(30)占空比关系表，确定稳压电磁阀(30)占空比；踏板感觉调节腔(20)目标压力Ppurpose与稳压电磁阀(30)占空比关系表需要对不同占空比下稳压电磁阀(30)溢流压力值进行标定；
4)制动控制器(42)接收到踏板位移传感器(3)信号；
5)若踏板位移S＝0，则进行步骤6)；若踏板位移S>0，则进行步骤7)；
6)制动控制器(42)发送0信号，电机(26)和稳压电磁阀(30)均断电不工作，此时稳压电磁阀(30)为通路状态，踏板感觉调节腔(20)压力为大气压力，结束返回步骤4)；
7)制动控制器(42)接收到压力传感器(28)传来的踏板感觉调节腔(20)压力Pact信号；
8)若Pact<Ppurpose，即踏板感觉调节腔(20)实际压力小于踏板感觉调节腔(20)的目标压力，则进入步骤9)；若Pact>＝Ppurpose,即踏板感觉调节腔(20)实际压力大于或等于踏板感觉调节腔(20)目标压力，则进入步骤10)；
9)制动控制器(42)发送步骤3)确定的占空比信号给稳压电磁阀(30)，稳压电磁阀(30)在此占空比对应电流下通电工作，同时电机(26)接收制动控制器(42)发送的1信号通电工作带动柱塞泵(25)抽制动液，踏板感觉调节腔(20)增压，返回步骤7)；
10)制动控制器(42)发送0信号使电机(26)停止工作，稳压电磁阀(30)依旧在步骤3)确定的占空比电流下通电工作，返回步骤4)。
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