CN108674403B - 电动助力制动装置和制动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动助力制动装置和制动方法，所述电动助力制动装置的制动力解耦单元采用中空的梯型丝杆副将踏板力与电机扭矩解耦，并联作用到制动主缸单元；电机助力传动单元采用两级齿轮机构将电机扭矩放大，并设有电磁离合器可锁紧传动轴，防扭转及导向单元可防止梯型丝杆在移动过程发生扭转，起到对梯型丝杆的导向作用。本发明所述的制动方法，电子控制单元根据采集的设置在装置内的压力传感器，油压传感器，以及踏板行程等信号，控制电机的转速与转角，电磁离合器的锁紧与松开，实现驾驶员踏板力与电动助力的解耦，符合电动汽车在多个制动工况下的有效，高效，节能制动功能。

Description

电动助力制动装置和制动方法

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种电动助力制动装置和制动方法。

背景技术

当前最广泛应用的助力制动系统是电动真空助力制动系统，其工作原理与传统真空助力制动系统类似，通过额外附加电动真空泵、真空罐、压力阀等部件，由其将电力转化成气压，再通过真空助力制动器将气压转化成机械力，进而作用于制动主缸活塞上，实现制动，但这种方式存在制动噪声大、可靠性低、连续制动助力不足、助力大小不能有效调节且成本高等缺点。

针对电子真空制动系统用于电动汽车上所存在的缺陷，现出现一种线控制动系统，包括电子液压制动系统EHB与电子机械制动系统EMB。其不再是依赖负压源来实现车辆制动的新型助力制动系统，由电动机、直流电源、电子控制单元、制动踏板的位置传感器、制动主缸以及车辆制动器组成，该制动系统的制动踏板不再与制动主缸活塞间机械相连，而是将踏板的位置信号由传感器转化成电信号，由电子控制单元接收，根据控制规则库，识别驾驶员的输入意图，发送驱动指令，控制直流电机，带动执行机构，将力作用到制动主缸活塞上，推动活塞推杆前进，使得主缸内形成油压，再由油管将油压传递到车辆制动器，从而实现车辆制动。线控制动系统彻底摆脱了真空源的束缚，是一种非常适合电动汽车自身特性的助力制动系统。

申请人运用现有助力制动系统的时候发现存在下述问题：

第一种为采用蜗轮蜗杆机构及齿轮齿条传动方式将电机扭矩转换为推力作用于制动主缸活塞推杆，并通过踏板行程传感器感知制动时的压力及开度，控制电机助力实现产生踏板感觉；采用蜗轮蜗杆传动效率低下，对电机要求很高，结构复杂，精度要求高，不利于降低成本。当电机失效时，由于蜗轮蜗杆有自锁功能，电机断电，助力推杆无法回复，导致车辆无法取消制动，不符合制动器基本要求；

第二种为基于变刚度弹簧的电动助力制动装置，电机通过齿轮齿条传动，踏板推杆可直接作用于制动主缸，两个力通过可滑动的助力滑套在齿条内腔滑动实现踏板力与电机的助力相互解耦；齿条在机体内直接滑动，磨损严重，效率低下。通过变刚度弹簧模拟踏板力，电机助力制动和踏板力直接制动不能耦合控制，电机助力没有依据，实时性差，踏板反馈力不真实。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种电动助力制动装置和制动方法，所述装置通过中空梯型丝杆配合滑动推杆，能有效踏板力与电机的助力相互解耦，所述装置的防扭转及导向单元能能够限制梯型丝杆的转动自由度，并实现其滑动导向，原理简单，结构紧凑。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种电动助力制动装置，包括：

壳体组以及设于所述壳体组的踏板力传动单元、电机助力传动单元、制动力解耦单元、防扭转及导向单元、制动主缸单元和电子控制单元；所述踏板力传动单元包括滑动推杆，所述制动主缸单元包括主缸活塞推杆，所述制动力解耦单元包括梯形丝杆，所述防扭转及导向单元包括导向节臂、滚珠铜套、安装螺杆、圆螺母、橡胶反作用盘和连接螺栓，其中，

所述梯形丝杆为空心轴，所述滑动推杆穿过所述内部嵌有滚珠铜套的梯形丝杆，所述滑动推杆的右端球头接触主缸活塞推杆内锥孔；

所述导向节臂通过所述圆螺母固定在所述梯型丝杆的双D面段，所述导向节臂的两端嵌入所述滚珠铜套并穿过所述安装螺杆，所述橡胶反作用盘通过连接螺栓固定在所述导向节臂的端面以包裹着所述梯型丝杆及所述圆螺母。

进一步的，所述踏板力传动单元还包括制动踏板、踏板连杆、球铰连杆、反馈弹簧和回复弹簧，所述制动踏板通过所述踏板连杆传递踏板力到所述球铰连杆，所述球铰连杆推动所述滑动推杆移动；所述滑动推杆包括输入段、滑动段和球头段，所述制动力解耦单元还包括法兰螺母和滚珠铜套，所述电子控制单元包括压力传感器；

所述球铰连杆的一端端连接到所述滑动推杆输入段，所述球铰连杆的另一端通过螺纹连接到所述踏板连杆，所述踏板连杆铰接到制动踏板，所述回复弹簧的第一端面固定于所述滑动推杆输入段阶梯轴肩端面上，所述回复弹簧的第二端面固定在所述壳体组上；所述压力传感器置于所述输入段与滑动段连接处的环型槽内；

所述反馈弹簧的第一端面接触所述压力传感器，所述反馈弹簧的第二端面接触所述梯形丝杆阶梯段内孔轴肩端面；

所述梯形丝杆的内壁嵌入所述滚珠铜套，所述滑动推杆的滑动段依次穿过所述反馈弹簧和所述滚珠铜套。

进一步的，所述梯形丝杆包括阶梯段、螺纹段和双D轴段，所述阶梯段的内孔为阶梯孔，所述阶梯段孔径大于所述导向段的孔径，且所述阶梯段和所述导向段之间的过渡轴肩用于限制所述反馈弹簧的轴向位移。

进一步的，所述壳体组包括防尘罩、前端盖、后端盖及紧固件，所述防尘罩固定在所述前端盖上，所述前端盖通过所述紧固件固定在所述后端盖上；

所述角接触球轴承的轴向受力方向与所述主缸活塞推杆反作用力方向相同。

进一步的，所述电机助力传动单元包含电机、第一传动轴、电磁离合器、小齿轮、法兰齿轮，大齿轮、第二传动轴、角接触球轴承、中心法兰，其中，

所述电机的输出轴通过轴套连接方式与所述第一传动轴连接，所述小齿轮通过键连接的方式安装在所述第一传动轴上，所述第一传动轴的左端延长伸出，所述电磁离合器器内孔穿过所述第一传动轴伸出段，并通过紧固件固定在所述前端盖上；

所述第二传动轴安装在所述前端盖与所述后端盖之间，所述法兰齿轮固定在所述第二传动轴上；所述法兰螺母通过螺栓固定在所述大齿轮上，所述法兰螺母凸缘套在所述中心法兰内，所述角接触球轴承外圈过盈配合在所述的前端盖内，内圈过盈配合在所述中心法兰上。

进一步的，所述压力传感器为环形压阻式压力传感器。

进一步的，所述电子控制单元还包括油压传感器和控制器；所述油压传感器用于检测所述制动主缸内油压大小；所述控制器用于检测电机的转角；所述控制器用于接收所述油压传感器和压力传感器的信号，并根据所述油压传感器和压力传感器的信号给出电信号控制所述电机的转速及转矩以及所述电磁离合器的通断。

进一步的，所述制动主缸单元包括制动主缸缸体、主缸活塞推杆和储油罐，所述主缸活塞推杆为一中空滑杆，所述活塞推杆的内孔末端为锥型设计，所述滑动推杆的球头段置于所述活塞推杆的内孔内。

本发明实施例还提供一种制动方法，适用于本发明任一实施例所提供的电动助力制动装置，包括：

具体的，定义滑动推杆右端球头与制动主缸活塞推杆内锥面间的间隙为δ₁，滑动推杆在踏板力推动移动的行程为S₁，电机旋转经丝杆副转换为丝杆移动的行程为S₂,定义反馈弹簧的长度为ΔS,即滑动推杆与梯形丝杆的相对距离；反馈弹簧的弹簧刚度为K；

定义车辆行驶速度速度值为V；

定义压力传感器所产生的压力值为F，反馈弹簧最大压缩量时压力传感器所产生的压力值为F₁，根据权利要求1～8所述的电动助力制动装置机械结构，则有

ΔS＝S₁-S₂；F＝K·ΔS；F₁＝K·δ₁；

定义油压传感器所产生的压力值为P，设定油压传感器最大油压阀值为P_max；

定义压力传感器所产生的压力值F随时间t变化速率为I＝d_F/d_t,其中d_F为压力值F微分表示，d_t为时间t微分表示；

I值为驾驶员踩下踏板的加速度大小，即可反映驾驶员的制动意图，可分为以下四种制动工况：紧急制动，一般制动，轻微制动，松开踏板等，有以下定义：

驾驶员紧急制动踩下踏板的加速度大小最小阀值为I₁；

驾驶员一般制动踩下踏板的加速度大小最小阀值为I₂，最大阀值为I₁；

驾驶员轻微制动踩下踏板的加速度大小最小阀值为0，最大阀值为I₂；

驾驶员松开踏板的加速度大小最大阀值为0；

且有0<I₂<I₁；

控制所述电机提供制动力时包括：当I>I₁,所述电子控制单元判断驾驶员紧急踩下制动踏板，汽车紧急制动，启动所述电机，通过所述电机助力传动单元以及所述制动力解耦单元将所述电机的扭矩转换为推动所述制动主缸活塞推杆的推力，所述制动主缸压力P上升，所述制动主缸单元产生制动力,。当P≥P_max，为防止所述电机持续大电流工作，所述电磁离合器闭合，锁死所述第一传动轴，所述梯型丝杆维持位置不变，达到维持制动主缸油压P不变；

当I₂<I≤I₁,所述电子控制单元判断驾驶员一般速度踩下制动踏板，汽车一般制动，为最大限度回收制动能量，一般制动分为两个阶段：

阶段一：0<F<F₁,所述电子控制单元检测所述滑动推杆移动位移小于δ₁，即滑动推杆球头未推动所述主缸活塞推杆移动，所述制动主缸不产生制动力，在保证汽车制动平稳情况下，汽车驱动电机减速制动，并回收制动能量；

阶段二：F≥F₁,所述电子控制单元检测所述滑动推杆移动位移大于δ₁，即滑动推杆右端球头接触并推动所述主缸活塞推杆移动，所述制动主缸产生制动力，启动所述电机，通过所述电机助力传动单元以及所述制动力解耦单元将所述电机的扭矩转换为推动所述制动主缸活塞推杆的推力，所述制动主缸压力P上升，使制动主缸单元产生制动力。当P≥P_max，为防止所述电机持续大电流工作，所述电磁离合器闭合，锁死所述第一传动轴，所述梯型丝杆维持位置不变，达到维持制动主缸油压P不变；

当0≤I≤I₂,所述电子控制单元判断驾驶员缓慢踩下制动踏板，汽车轻微制动，制动减速度小，在保证汽车制动平稳情况下，汽车驱动电机减速制动，回收制动能量。

当I<0,所述电子控制单元判断驾驶员松开踏板；当车速V>0,所述电子控制单元判断汽车不需要再减速，所述制动主缸不需要再维持制动压力P，所述电机不需要再提供助力，所述电磁离合器断开，所述电机反转复位；当车速V＝0，电子控制单元判断汽车停止，所述制动主缸不需要再维持制动压力P，所述电机不需要再提供助力，所述电磁离合器断开，所述电机反转复位，同时启动驻车制动系统。

附图说明

图1是本发明实施例中一种电动助力装置的主剖视图；

图2是本发明实施例中一种电动助力装置的斜剖视图；

图3是本发明实施例中一种电动助力装置的滑动推杆主剖视图；

图4是本发明实施例中一种电动助力装置的梯型丝杆轴测图；

图5是本发明实施例中一种电动助力装置的导向节臂轴测图；

其中，1球铰连杆，2防尘罩，3压力传感器，4电磁离合器，5第一传动轴，6前端盖，7小齿轮，8法兰齿轮，9第二传动轴，10电机，11后端盖，12制动主缸，13油压传感器，14主缸活塞推杆，15滑动推杆，16橡胶反作用盘，17圆螺母，18导向姐比，19连接螺栓，20中心法兰，21滚珠铜套，22大齿轮，23角接触球轴承，24法兰螺母，25梯形丝杆，26回复弹簧，27反馈弹簧，28滚珠铜套，29自锁螺母，30储液罐，31安装螺杆，33踏板连杆，34制动踏板，35紧固件，36控制器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1所示，本发明提供一种电动助力制动装置，通过中空梯形丝杆配合滑动推杆，有效将踏板力与电机的扭矩相互解耦，并其防扭转及导向装置能够限制梯型丝杆运动方向的周转自由度，实现对梯型丝杆的导向，能够实现电动助力制动与踏板力制动的并联作用，原理简单，结构紧凑。

详细参考附图有：图1为电动助力制动装置的主视方向的剖视图，图2为电动助力装置的斜45°方向的剖视图，图3为电动助力装置的滑动推杆主剖视图，图4为电动助力装置的梯型丝杆轴测图，图5为电动助力装置的导向节臂轴测图。

如图1、2所示，这种电动助力制动装置包括壳体组以及设于所述壳体组的踏板力传动单元、电机助力传动单元、制动力解耦单元、防扭转及导向单元、制动主缸单元和电子控制单元；其中，

壳体组包括防尘罩2，前端盖6，后端盖11及其紧固件35，防尘罩2通过紧固件35固定在前端盖6上，前端盖6与后端盖11通过紧固件35连接，以实现对电动助力制动装置的密封，以隔绝空气、水汽及粉尘。

踏板力传动单元包括制动踏板34、踏板连杆33、球铰连杆1、滑动推杆15、反馈弹簧27和回复弹簧26。其中，踏板连杆33将制动踏板34与球铰连杆1连接，球铰连杆1的一端通过螺纹连接方式连接踏板连杆33，球铰连杆1的另一端通过球铰连接方式连接滑动推杆15，回复弹簧26为锥型弹簧，回复弹簧26的第一端面接触在滑动推杆15的法兰轴肩端上，回复弹簧26的第二端面固定在在前端盖6端面上；当驾驶员踩下制动踏板34时，踏板力通过踏板连杆33和球铰连杆1作用到滑动推杆15上，滑动推杆15在滚珠套筒21内滑动，回复弹簧26压缩，当滑动距离大于δ₁，滑动推杆15的球头作用到主缸活塞推杆14，以启动所述制动主缸单元进行制动，具体为滑动推杆15的球头作用到主缸活塞推杆14的内锥面上，踏板力作用到活塞推杆14，活塞推杆14向右移动，使得制动主缸缸体12内油压上升，产生制动力。

如图3所示，所述的滑动推杆15为由分为三段：输入段、滑动段和球铰段；输入段设计内开球头凹槽用于嵌入球铰推杆1的球头，压力传感器3置于滑动段与输入段的过渡环形凹槽内，反馈弹簧27穿过滑动段，滑动推杆15的末端为球头段，用于接触活塞推杆14的内锥面。

电机助力传动单元包括电机10、第一传动轴5、电磁离合器4、小齿轮7、法兰齿轮8、第二传动轴9、大齿轮22、中心法兰20、角接触球轴承23。电机轴通过轴套连接的方式与第一传动轴5连接，小齿轮7通过键连接的方式安装在第一传动轴5上，第一传动轴5的一端伸出，电磁离合器4穿过第一传动轴5，并固定在前端盖6上；第二传动轴9两端分别安装在前端盖6与后端盖11安装孔内，法兰齿轮8配合轴承安装在第二传动轴9上，并限制其轴向位移；法兰螺母24通过螺栓固定在大齿轮22上，法兰螺母24凸缘套在中心法兰20内，角接触球轴承23外圈过盈配合在前端盖6内，内圈过盈配合在中心法兰20上；角接触球轴承23的轴向受力方向与主缸活塞推杆14的反作用力方向相同。

另外，可根据要求，采用电磁离合器4锁死第一传动轴5来维持制动压力。

制动力解耦单元主要包含梯形丝杆25，法兰螺母24，滚珠铜套21。其中，如图4所示，梯形丝杆25中空设计，由分为三段：阶梯段、螺纹段和双D面段；梯形丝杆25的阶梯段的内孔为阶梯孔，阶梯段的孔径大于螺纹的孔径，阶梯段和螺纹段之间的内孔过渡轴肩用于限制反馈弹簧27的轴向位移；螺纹段内孔嵌入滚珠铜套21，以保证滑动推杆15在其中可顺利滑动，以此方式保证梯型丝杆25和滑动推杆15两者同轴同向顺利滑动；梯型丝杆25的双D轴段，且为细牙螺纹段，用于配合圆螺母17将导向节臂18固定在梯形丝杆25上；法兰螺母24通过螺栓固定在大齿轮22上，传递由电机10输出的扭矩，通过梯形丝杠25与法兰螺母24配合将电机10输出扭矩转化为推动梯型丝杆25移动的力。

防扭转及导向装置包括导向节臂18、滚珠铜套28、安装螺杆32、圆螺母17和橡胶反作用盘16。如图5所示，梯形丝杆25的双D面段设计成双D面螺纹段，导向节臂18的内孔设计成双D面孔配合嵌入梯形丝杆25的双D面段，并通过圆螺母17固定；导向节臂18两端设计为对称的轴套，轴套的内孔嵌入滚珠铜套28并穿过安装螺杆32，使得导向节臂18及固接在一起的梯型丝杆25沿着安装螺杆32方向移动，且限制了周向的自由度；橡胶反作用盘16通过连接螺栓19固定在导向节臂18端面上；电机扭矩通过梯形丝杆副，将电机10的转动转化为梯型丝杆25的移动，在导向节臂18装置的导向下，可沿着安装螺杆32轴向移动，梯型丝杆25通过橡胶反作用盘16将推力作用在主缸活塞推杆14的外环端面上，推动活塞推杆14移动，以使制动主缸缸体12内的油压升高，从而产生制动力。

制动主缸单元包括活塞推杆14、制动主缸缸体12、储油罐30和油压传感器13；其中，活塞推杆14为一中空滑杆，内孔末端为锥型设计，滑动推杆15球头段作用在主缸活塞推杆14的内锥面，橡胶反作用盘16传递的电机助力作用在主缸活塞推杆14的环形端面，主缸活塞推杆14可在制动主缸缸体12内滑动一定距离，且随着滑动距离的增大，所需的推力增大；

电子控制单元包括传感器包括压力传感器3、油压传感器13、控制器36。其中，压力传感器3为环形压阻式压力传感器，压力传感器3穿过滑动推杆15，固定在滑动推杆15的输入段环形凹槽内,根据压力传感器3的所测得的压力值F，可得滑动推杆15与梯型丝杆25的相对距离ΔS；压力传感器3与反馈弹簧27结合，实现电机助力与踏板助力跟随控制，直接高效，成本低廉；电机10集成有编码器，控制器36可检测电机10的转速及转角，从而间接得到梯型丝杆25的移动距离S_D；油压传感器13安装在制动主缸缸体12上，可直接检测制动主缸缸体12内油压P变化。

本实施例所提供的电动助力制动装置，具备下述有益效果：

1)采用中空的梯形丝杆将电机的扭矩与踏板推力解耦，实现了电机助力与踏板推力的并联作用于制动主缸活塞推杆，产生制动压力；当电动助力制动系统失效，踏板力仍可直接作用在制动主缸活塞推杆，产生制动压力，符合应急制动法规要求；原理简单可靠，工程实现合理。

2)当制动主缸油压达到最大值时，可以启动电磁离合器锁死传动轴，维持制动压力不变，避免电机因堵转带来的大电流对电机以及控制电路的损伤，对电机的要求不高，可稳定可靠的持续维持制动压力，符合制动法规要求；

3)踏板力作用到制动主缸活塞推杆之间，设置有第一间隙δ₁，在一般制动情况或者缓慢制动情况下，踏板行程小于δ₁时，可以采用再生制动系统制动，即驱动电机自身制动，可最大限度的回收制动能量，符合当前汽车节能环保的发展策略；

4)为保持电机助力的梯形丝杆副有效的将制动力传递到主缸活塞上，防止梯型丝杆产生扭转，采用导向节臂组合安装螺杆，实现对梯型丝杆的导向作用，并限制了梯型丝杆在移动时周向自由度；原理简单，结构紧凑；

本发明实施例还提供一种制动方法，适用于本发明实施例所提供的电动助力制动装置，具体说明如下:

基于上述电动助力制动装置，当驾驶员踩下制动踏板34时，用于连接制动踏板34的球铰连杆1将推动滑动推杆15，压缩回复弹簧26以及反馈弹簧27，压力传感器3采集到压力F增大，即滑动推杆15与梯形丝杆25的相对距离ΔS缩短。反馈弹簧27最大压缩量时压力传感器3所产生的压力值为F₁，滑动推杆15右端球头与制动主缸活塞推杆14内锥面间的间隙为δ₁，滑动推杆15在踏板力推动移动的行程为S₁，电机10旋转经丝杆副转换为丝杆移动的行程为S₂,反馈弹簧27的弹簧刚度为K；车辆行驶速度速度值为V，ΔS＝S₁-S₂；F＝K·ΔS；F₁＝K·δ₁；

油压传感器13所产生的压力值为P，设定油压传感器最大油压阀值为P_max；

定义压力传感器3所产生的压力值F随时间t变化速率为I＝d_F/d_t,其中d_F为压力值F微分表示，d_t为时间t微分表示；

驾驶员紧急制动踩下制动踏板的加速度大小最小阀值为I₁；

驾驶员一般制动踩下制动踏板的加速度大小最小阀值为I₂，最大阀值为I₁；

驾驶员轻微制动踩下制动踏板的加速度大小最小阀值为0，最大阀值为I₂；

驾驶员松开踏板的加速度大小最大阀值为0；且有0<I₂<I₁；

因此，本实施例根据压力传感器3检测得到压力值F大小以及变化率I，根据油压传感器13油压P大小，并控制电机10转速及扭矩，控制电磁离合器4的闭合与断开。

a当I>I₁,所述电子控制单元判断驾驶员紧急踩下制动踏板34，汽车紧急制动，启动所述电机10，通过所述电机助力传动单元以及所述制动力解耦单元将所述电机10的扭矩转换为推动所述制动主缸活塞推杆14的推力，所述制动主缸压力P上升，所述制动主缸单元产生制动力。当P≥P_max，为防止所述电机10持续大电流工作，所述电磁离合器4闭合，锁死所述第一传动轴5，所述梯型丝杆25维持位置不变，达到维持制动主缸12油压P不变；

b当I₂<I≤I₁,所述电子控制单元判断驾驶员一般速度踩下制动踏板34，汽车一般制动，为最大限度回收制动能量，一般制动分为两个阶段：

阶段一：0<F<F₁,所述电子控制单元检测所述滑动推杆15移动位移小于δ₁，即滑动推杆右端球头未推动所述活塞推杆14移动，所述制动主缸12不产生制动力，在保证汽车制动平稳情况下，汽车驱动电机减速制动，并回收制动能量；

阶段二：F≥F₁,所述电子控制单元检测所述滑动推杆15移动位移大于δ₁，即滑动推杆右端球头接触并推动所述活塞推杆14移动，所述制动主缸12产生制动力，启动所述电机10，通过所述电机助力传动单元以及所述制动力解耦单元将所述电机10的扭矩转换为推动所述制动主缸活塞推杆14的推力，所述制动主缸压力P上升，使制动主缸单元产生制动力。当P≥P_max，为防止所述电机10持续大电流工作，所述电磁离合器4闭合，锁死所述第一传动轴5，所述梯型丝杆25维持位置不变，达到维持制动主缸油压P不变；

c当0≤I≤I₂,所述电子控制单元判断驾驶员缓慢踩下制动踏板34，汽车轻微制动，制动减速度小，在保证汽车制动平稳情况下，汽车驱动电机减速制动，回收制动能量。

d当I<0,所述电子控制单元判断驾驶员松开制动踏板34；当车速V>0,电子控制单元判断汽车不需要再减速，所述制动主缸不需要再维持制动压力P，所述电机10不需要再提供助力，所述电磁离合器4断开，所述电机10反转复位；当车速V＝0，电子控制单元判断汽车停止，所述制动主缸不需要再维持制动压力P，所述电机10不需要再提供助力，所述电磁离合器4断开，所述电机10反转复位，同时启动驻车制动系统。

e当制动系统失效时，踩下制动踏板34，球铰连杆1将推动滑动推杆15，在梯形丝杆25内滚珠套筒21的导向下，滑动推杆15克服回复弹簧26的力，克服间隙δ₁，滑动推杆15球头接触到主缸活塞推杆14内锥面，主缸活塞推杆14在滑动推杆15传递的踏板力作用下向内移动，主缸内油压升高，产生制动力，满足应急制动法规要求。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种电动助力制动装置，其特征在于，包括：壳体组以及设于所述壳体组的踏板力传动单元、电机助力传动单元、制动力解耦单元、防扭转及导向单元、制动主缸单元和电子控制单元；所述踏板力传动单元包括滑动推杆，所述制动主缸单元包括主缸活塞推杆，所述制动力解耦单元包括梯形丝杆，所述防扭转及导向单元包括导向节臂、若干个滚珠铜套、安装螺杆、圆螺母、橡胶反作用盘和连接螺栓，其中，

所述梯形丝杆为空心轴，所述滑动推杆穿过内部嵌有若干个滚珠铜套的梯形丝杆，所述滑动推杆的球头端接触主缸活塞推杆内锥孔；所述梯形丝杆包括阶梯段、螺纹段和双D轴段，所述阶梯段的内孔为阶梯孔，所述阶梯段的孔径大于导向段的孔径，且所述阶梯段和导向段之间的过渡轴肩用于限制反馈弹簧的轴向位移；

所述导向节臂通过所述圆螺母固定在所述梯形丝杆的双D面段，所述导向节臂的两端嵌入所述若干个滚珠铜套并穿过所述安装螺杆，所述橡胶反作用盘通过连接螺栓固定在所述导向节臂的端面以包裹着所述梯形丝杆及所述圆螺母；

所述踏板力传动单元还包括制动踏板、踏板连杆、球铰连杆、反馈弹簧和回复弹簧，所述制动踏板通过所述踏板连杆传递踏板力到所述球铰连杆，所述球铰连杆推动所述滑动推杆移动；所述滑动推杆包括输入段、滑动段和球头段，所述制动力解耦单元还包括法兰螺母和若干个滚珠铜套，所述电子控制单元包括压力传感器；

所述球铰连杆的一端连接到所述滑动推杆输入段，所述球铰连杆的另一端通过螺纹连接到所述踏板连杆，所述踏板连杆铰接到制动踏板，所述回复弹簧的第一端面固定于所述滑动推杆输入段阶梯轴肩端面上，所述回复弹簧的第二端面固定在所述壳体组上；所述压力传感器置于所述输入段与滑动段连接处的环型槽内；

反馈弹簧的第一端面接触所述压力传感器，反馈弹簧的第二端面接触所述梯形丝杆阶梯段内孔轴肩端面；

所述梯形丝杆的内壁嵌入所述若干个滚珠铜套，所述滑动推杆的滑动段依次穿过反馈弹簧和所述若干个滚珠铜套；

所述电机助力传动单元包含电机、第一传动轴、电磁离合器、小齿轮、法兰齿轮，大齿轮、第二传动轴、角接触球轴承、中心法兰，其中，

所述电机的输出轴通过轴套连接方式与所述第一传动轴连接，所述小齿轮通过键连接的方式安装在所述第一传动轴上，所述第一传动轴的左端延长伸出，所述电磁离合器内孔穿过所述第一传动轴伸出段，并通过紧固件固定在前端盖上；

所述第二传动轴两端分别安装在前端盖与后端盖安装孔内所述法兰齿轮固定在所述第二传动轴上；法兰螺母通过螺栓固定在所述大齿轮上，法兰螺母凸缘套在所述中心法兰内，所述角接触球轴承的外圈过盈配合在所述的前端盖内，所述角接触球轴承的内圈过盈配合在所述中心法兰上；角接触球轴承的轴向受力方向与所述主缸活塞推杆的反作用力方向相同；

所述壳体组包括防尘罩、前端盖、后端盖及紧固件，所述防尘罩固定在所述前端盖上，所述前端盖通过所述紧固件固定在所述后端盖上。

2.如权利要求1所述的电动助力制动装置，其特征在于，所述压力传感器为环形压阻式压力传感器。

3.如权利要求1所述的电动助力制动装置，其特征在于，所述电子控制单元还包括油压传感器和控制器；所述油压传感器用于检测所述制动主缸单元的制动主缸缸体内油压大小；所述控制器用于检测电机的转角；所述控制器用于接收所述油压传感器和压力传感器的信号，并根据所述油压传感器和压力传感器的信号给出电信号控制所述电机的转速及转矩以及电磁离合器的通断。

4.如权利要求1所述的电动助力制动装置，其特征在于，所述制动主缸单元包括制动主缸缸体、主缸活塞推杆和储油罐，所述主缸活塞推杆为一中空滑杆，所述主缸活塞推杆的内孔末端为锥型设计，所述滑动推杆的球头段置于所述主缸活塞推杆的内孔内。

5.一种制动方法，其特征在于，适用于如权利要求1～4任一项所述的电动助力制动装置，包括：

具体的，定义滑动推杆球头与制动主缸活塞推杆内锥面间的间隙为δ₁，滑动推杆在踏板力推动移动的行程为S₁，电机旋转经丝杆副转换为丝杆移动的行程为S₂,定义反馈弹簧的长度为ΔS,即滑动推杆与梯形丝杆的相对距离；反馈弹簧的弹簧刚度为K；

定义车辆行驶速度速度值为V；

定义压力传感器所产生的压力值为F，反馈弹簧最大压缩量时压力传感器所产生的压力值为F₁，根据权利要求1～4所述的电动助力制动装置，则有

ΔS＝S₁-S₂；F＝K·ΔS；F₁＝K·δ₁；

定义油压传感器所产生的压力值为P，设定油压传感器最大油压阀值为P_max；

定义压力传感器所产生的压力值F随时间t变化速率为I＝d_F/d_t,其中d_F为压力值F微分表示，d_t为时间t微分表示；

I值为驾驶员踩下踏板的加速度大小，即可反映驾驶员的制动意图，可分为以下四种制动工况：紧急制动，一般制动，轻微制动，松开踏板，有以下定义：

驾驶员紧急制动踩下踏板的加速度大小最小阀值为I₁；

驾驶员一般制动踩下踏板的加速度大小最小阀值为I₂，最大阀值为I₁；

驾驶员轻微制动踩下踏板的加速度大小最小阀值为0，最大阀值为I₂；

驾驶员松开踏板的加速度大小最大阀值为0；

且有0<I₂<I₁；

控制电机提供制动力时包括：当I>I₁,电子控制单元判断驾驶员紧急踩下制动踏板，汽车紧急制动，启动电机，通过所述电机助力传动单元以及所述制动力解耦单元将所述电机的扭矩转换为推动制动主缸活塞推杆的推力，所述制动主缸单元压力P上升，所述制动主缸单元产生制动力；当P≥P_max，为防止电机持续大电流工作，电磁离合器闭合，锁死第一传动轴，所述梯形丝杆维持位置不变，达到维持制动主缸油压P不变；

当I₂<I≤I₁,电子控制单元判断驾驶员一般速度踩下制动踏板，汽车一般制动，为最大限度回收制动能量，一般制动分为两个阶段：

阶段一：0<F<F₁,电子控制单元检测主缸活塞滑动推杆移动位移小于δ₁，即滑动推杆右端球头未推动主缸活塞推杆移动，所述制动主缸单元不产生制动力，在保证汽车制动平稳情况下，汽车驱动电机减速制动，并回收制动能量；

阶段二：F≥F₁,电子控制单元检测主缸活塞滑动推杆移动位移大于δ₁，即滑动推杆球头接触并推动主缸活塞推杆移动，所述制动主缸单元产生制动力，启动电机，通过所述电机助力传动单元以及所述制动力解耦单元将电机的扭矩转换为推动制动主缸活塞推杆的推力，所述制动主缸单元压力P上升，使制动主缸单元产生制动力；当P≥P_max，为防止电机持续大电流工作，电磁离合器闭合，锁死第一传动轴，所述梯形丝杆维持位置不变，达到维持制动主缸单元油压P不变；

当0≤I≤I₂,电子控制单元判断驾驶员缓慢踩下制动踏板，汽车轻微制动，制动减速度小，在保证汽车制动平稳情况下，汽车驱动电机减速制动，回收制动能量；

当I<0,电子控制单元判断驾驶员松开踏板；当车速V>0,电子控制单元判断汽车不需要再减速，所述制动主缸单元不需要再维持制动压力P，电机不需要再提供助力，电磁离合器断开，电机反转复位；当车速V＝0，电子控制单元判断汽车停止，所述制动主缸单元不需要再维持制动压力P，电机不需要再提供助力，电磁离合器断开，电机反转复位，同时启动驻车制动系统。

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