CN112224190B

CN112224190B - 一种制动助力系统及制动方法、电动汽车

Info

Publication number: CN112224190B
Application number: CN201910581690.7A
Authority: CN
Inventors: 刘峰宇; 应卓凡; 刘晓康
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2019-06-30
Filing date: 2019-06-30
Publication date: 2023-01-13
Anticipated expiration: 2039-06-30
Also published as: JP2022509123A; EP3851348A4; CN112224190A; MX2021006676A; EP3851348A1; KR102585991B1; JP7187695B2; BR112021010535A2; US11400816B2; US20210291665A1; WO2021000601A1; KR20210069107A

Abstract

本申请提供一种制动助力系统及制动方法、电动汽车，该制动助力系统包括：制动踏板、助力电机、模拟电机、行星排耦合节点以及制动主缸。其中，制动主缸用于提供汽车的制动力；制动踏板、助力电机及模拟电机分别与行星排耦合节点连接，该行星排耦合节点用于将制动踏板的扭矩、助力电机及模拟电机输出的扭矩转换成作用到制动主缸中的活塞杆的作用力。由上述描述可以看出，通过设置的行星排耦合节点将模拟电机、助力电机的输出扭矩同时作为驱动制动主缸的活塞杆的力，从而可以改善单个电机的输出功率要求。此外，采用两个电机同时驱动制动主缸时，在一个电机出现失效时，可以通过另一个电机进行制动，提高了整个制动助力系统的可靠性。

Description

一种制动助力系统及制动方法、电动汽车

技术领域

本申请涉及汽车技术领域，尤其涉及一种制动助力系统及制动方法、电动汽车。

背景技术

新能源汽车是当今发展迅速的一种车型，由于采用电机驱动，因此新能源汽车中的制动系统与现有的汽油能源车有一些区别。如图1中所示的新能源汽车的制动系统，驾驶员制动踏板踩下时，汽车制动通过两条路径传递，1)驾驶员踩踏制动踏板产生的制动力通过制动助力机构传递到液压制动系统，液压制动系统中的制动主缸、液压管路及制动卡钳将制动力作用到车轮上；2)通过控制器控制电机制动，电机制动中的驱动电机产生反向扭矩并通过传动部件直接作用于车轮，实现制动。

如图2中所示，图2示出了一种现有技术的制动装置，该制动装置由制动踏板1、执行电机2、执行电机3串连组成。制动踏板1与执行电机2相连接，执行电机3与制动主缸4相连接。执行电机2和执行电机3的中间轴不直接接触，有缝隙5。因此，在正常工作时，两个执行电机的运动相互独立，执行电机2模拟制动踏板1的阻力，执行电机3推动制动主缸4建立液压制动的压力。因此，该系统实现了踏板1与制动主缸4间的解耦。此外，在执行电机2失效时，制动踏板1仍可通过两执行电机之间的间隙5直接推动制动主缸4，产生一定强度的液压制动力。但是两个执行电机之间首尾相接，系统的长度较长，接对空间布局以及安装尺寸要求比较高。另外，执行电机2始终作为阻力模拟踏板力，制动主缸4只能由执行电机3推动，对驱动电机3的功率、扭矩等要求较高。

发明内容

本申请提供一种制动助力系统及制动方法、电动汽车，用以改善电动机的制动助力系统。

第一方面，提供了一种制动助力系统，该制动助力系统应用于电机驱动的电动汽车中进行制动。该制动助力系统包括：制动踏板、助力电机、模拟电机、行星排耦合节点以及制动主缸。其中，制动主缸用于提供汽车的制动力；制动踏板、助力电机、模拟电机作为制动力的输入机构，而行星排耦合节点用于将输入机构产生的力带动制动气缸工作。在具体连接时，制动踏板、助力电机及模拟电机分别与所述行星排耦合节点连接，该行星排耦合节点用于将制动踏板的扭矩、助力电机及模拟电机输出的扭矩转换成作用到所述制动主缸中的活塞杆的作用力。由上述描述可以看出，通过设置的行星排耦合节点将模拟电机、助力电机的输出扭矩同时作为驱动制动主缸的活塞杆的力，从而可以改善单个电机的输出功率要求。此外，采用两个电机同时驱动制动主缸时，在一个电机出现失效时，可以通过另一个电机进行制动，提高了整个制动助力系统的可靠性。

在一个具体的可实施方案中，所述行星排耦合节点包括：行星齿轮机构、第一传动机构、第二传动机构及第三传动机构；所述制动踏板通过所述第一传动机构驱动所述行星齿轮机构的齿圈转动；所述助力电机通过所述第二传动机构驱动所述行星齿轮机构的行星架转动；所述模拟电机与所述行星齿轮机构的太阳轮连接并用于驱动所述太阳轮转动；所述行星架通过所述第三传动机构推动所述活塞杆直线运动。通过设置行星齿轮机构与三个传动机构的配合，实现了将制动踏板、助力电机及模拟电机的输出作用到制动主缸。通过采用行星排齿轮机构可以实现制动踏板与制动主缸的解耦，即制动踏板在相同位置可以实现制动主缸可以有不同的制动力，此时制动主缸可以根据需要调节，实现了电液解耦。

在一个具体的可实施方案中，所述第一传动机构包括与所述制动踏板连接的第一齿条，以及与所述第一齿条啮合的第一齿轮，其中，所述第一齿轮与所述齿圈固定连接且同轴设置。通过采用第一齿轮与第一齿条的配合，将制动踏板的力传递到行星齿轮机构中。

在一个具体的可实施方案中，所述第二传动机构包括与所述助力电机连接的蜗杆，以及与所述蜗杆啮合的蜗轮，且所述蜗轮与所述行星架固定连接且同轴设置。通过采用蜗轮与蜗杆组成的第二传动机构将助力电机输出的扭矩作用到制动主缸上。

在一个具体的可实施方案中，所述第二传动机构包括与所述助力电机连接的第一锥齿轮，以及与所述行星架固定连接的第二锥齿轮，且所述第一锥齿轮及第二锥齿轮啮合。通过采用锥齿轮组将助力电机的扭矩作用到制动主缸上。

在一个具体的可实施方案中，所述第三传动结构包括与所述制动主缸的活塞杆固定连接的第二齿条，以及与所述第二齿条啮合的第二齿轮，其中，所述第二齿轮与所述行星架固定连接且同轴设置。通过设置的第二齿条与第二齿轮的配合将行星齿轮机构的扭矩转换成推动制动主缸的活塞杆的直线运动。

在一个具体的可实施方案中，所述行星排耦合节点还包括用于限定所述太阳轮转动到设定角度的限位装置。通过行星排耦合节点避免在模拟电机失效后，通过限位装置提供对太阳轮的支撑力。

在一个具体的可实施方案中，所述行星排耦合节点还包括用于推动所述太阳轮恢复到初始位置的复位弹簧。通过设置的复位弹簧推动太阳轮恢复到初始位置。

在一个具体的可实施方案中，所述制动助力系统还包括：用于检测所述电动汽车的制动信息的第一检测装置；用于检测所述电动汽车的电池的电池量的第二检测装置；控制装置，根据所述第一检测装置检测的所述电动汽车的制动信息获取所述电动汽车的制动需求，根据所述电动汽车的制动需求以及所述第二检测装置获取的所述电动汽车的电池的电池量，确定所述电动汽车的电机与所述制动主缸的制动力分配比例；以及根据获取的所述电动汽车的制动信息获取所述模拟电机的第一扭矩；根据所述模拟电机的第一扭矩及所述制动主缸的制动力分配比例确定所述助力电机的第二扭矩，并控制所述助力电机及所述模拟电机分别输出所述第一扭矩及所述第二扭矩。通过采用行星排齿轮机构可以实现制动踏板与制动主缸的解耦，即制动踏板在相同位置可以实现制动主缸可以有不同的制动力，此时制动主缸可以根据需要调节，实现了电液解耦。同时，在制动踏板与制动主缸解耦后，控制装置可以根据电动汽车的驾驶状态选择主动制动模式或助力制动模式。

在一个具体的可实施方案中，所述第一检测装置为检测所述制动踏板的位置的第一位移传感器或所述电动汽车的ADAS系统；在所述第一检测装置为所述第一位移传感器时，所述电动汽车的制动信息为所述制动踏板的位置。

在一个具体的可实施方案中，所述控制装置具体用于根据所述第一位移传感器检测的所述制动踏板的位置，以及设定的所述制动踏板的位置与制动需求的对应关系获取所述电动汽车的制动需求。通过获取的制动踏板的位置，判断电动汽车的制动需求。

在一个具体的可实施方案中，所述控制装置还用于：根据所述第一位移传感器检测的所述制动踏板的位置及所述制动主缸的制动力分配比例，获取所述太阳轮的转动角度，并根据所述太阳轮的转动角度以及复位弹簧的弹性系数获取所述复位弹簧对所述太阳轮的扭矩。将复位弹簧对制动主缸的推动也考虑到制动方案中，提高了控制的精度。

在一个具体的可实施方案中，所述控制装置还用于根据所述第一位移传感器检测的制动踏板的位置，以及所述制动踏板的位置与所述制动踏板的制动力的对应关系，获取所述制动踏板的制动力；所述控制装置根据获取的所述电动汽车的制动信息获取所述模拟电机的第一扭矩，符合下述公式：

T_{b_trg}＝i₁F_padel

其中，T_{m_cmd}为所述第一扭矩，a代表所述齿圈与所述太阳轮的齿数比；T_s为所述复位弹簧对所述太阳轮的扭矩，所述T_{b_trg}为所述制动踏板的扭矩，F_padel为所述制动踏板的制动力，i₁为所述第一传动机构中的第一齿轮与第一齿条的速比系数。

在一个具体的可实施方案中，所述控制装置根据所述模拟电机的第一扭矩及所述制动主缸的制动力分配比例确定所述助力电机的第二扭矩，符合下述公式：

T_{c_trg}＝F_{piston_trg}·i₂

T_{a_FF}＝T_{c_trg}-(a+1)(T_{m_cmd}+T_s)

其中，F_{piston_trg}为所述制动主缸的制动力，i₂为所述第三传动机构中的第二齿轮与第二齿条的速比系数；T_{c_trg}为制动主缸对所述行星架作用的扭矩；

T_{a_FF}为所述第二扭矩；T_{m_cmd}为所述第一扭矩；Ts为所述复位弹簧对所述太阳轮的扭矩；a代表所述齿圈与所述太阳轮的齿数比。

在一个具体的可实施方案中，还包括用于检测所述制动主缸的活塞杆的位移的第二位移传感器；

所述控制装置还用于根据所述制动主缸的制动力分配比例，获取所述制动主缸的活塞杆需要运动的位移量，在所述第二位移传感器检测到所述活塞杆的位移未到达所述位移量时，控制所述助力电机推动所述活塞杆移动到所述位移量。对助力电机实现闭环控制，提高了制动效果。

在一个具体的可实施方案中，所述控制装置还用于在所述助力电机或所述模拟电机失效时，根据所述制动主缸的制动力分配比例确定未失效的模拟电机或未失效的助力电机的第三扭矩，并控制未失效的模拟电机或未失效的助力电机输出所述第三扭矩。在其中的一个电机失效时，仍可通过其他的电机实现制动，提高了整个制动助力系统的可靠性。

在一个具体的可实施方案中，所述控制装置还可以应用在电动汽车处于主动制动的状态时，当制动踏板被踩下时，根据设定的制动踏板的位置与制动需求的对应关系确定制动踏板提供的制动需求大于主动制动的制动需求时，控制装置采用制动踏板对应的制动需求。

第二方面，提供了一种电动汽车的制动方法，该方法包括：

检测所述电动汽车的制动信息；

根据所述电动汽车的制动信息获取所述电动汽车中模拟电机的第一扭矩；

根据所述电动汽车的制动信息获取所述电动汽车的制动需求；

获取所述电动汽车的电池的电池量；

根据所述电动汽车的驾驶状态，所述电动汽车的制动需求以及所述电动汽车的电池量，确定所述电动汽车中的电机与制动主缸的制动力分配比例；

根据所述模拟电机的第一扭矩及所述制动主缸的制动力分配比例确定所述助力电机的第二扭矩；

控制所述模拟电机输出所述第一扭矩，及控制所述助力电机输出所述第二扭矩；

其中，所述模拟电机及所述助力电机分别输出的第一扭矩和第二扭矩作用到所述电动汽车中的制动主缸中的活塞杆进行移动。

在上述技术方案中，通过将模拟电机、助力电机的输出扭矩同时作为驱动制动主缸的活塞杆的力，从而可以改善单个电机的输出功率要求。此外，采用两个电机同时驱动制动主缸时，在一个电机出现失效时，可以通过另一个电机进行制动，提高了整个制动助力系统的可靠性。并且可以根据电动汽车的驾驶状态选择主动制动模式或者助力制动模式，在电动汽车处于自动驾驶状态时，可采用主动制动模式，在电动汽车处于人员驾驶状态，可采用助力制动模式。

在一个具体的可实施方案中，所述根据所述电动汽车的制动信息获取所述电动汽车的制动需求，包括：

根据所述电动汽车中的ADAS系统获取所述电动汽车的制动需求；或者检测所述电动汽车中的制动踏板的位置，并根据所述制动踏板的位置，以及设定的所述制动踏板的位置与制动需求的对应关系获取所述电动汽车的制动需求。通过不同的方式获取电动汽车的制动信息。

在一个具体的可实施方案中，该方法还包括：根据所述制动踏板的位置，以及设定的所述制动踏板的位置与所述制动踏板的制动力的对应关系，获取所述制动踏板的制动力；

根据所述制动踏板的位置及所述制动主缸的制动力分配比例，获取所述电动汽车中的太阳轮的转动角度，并根据所述太阳轮的转动角度以及所述电动汽车中的复位弹簧的弹性系数获取所述复位弹簧对所述太阳轮的扭矩；

其中，所述太阳轮位于所述电动汽车中的行星排耦合节点的行星齿轮机构中，所述行星排耦合节点用于将所述制动踏板的制动力、所述复位弹簧对所述太阳轮的扭矩、助力电机及模拟电机分别输出的第一扭矩和第二扭矩转换成作用到所述制动主缸中的活塞杆的作用力。更精确的控制助力电机、模拟电机的控制。通过采用行星排齿轮机构可以实现制动踏板与制动主缸的解耦，即制动踏板在相同位置可以实现制动主缸可以有不同的制动力，此时制动主缸可以根据需要调节，实现了电液解耦。

在一个具体的可实施方案中，所述根据所述电动汽车的制动信息获取所述模拟电机的第一扭矩，符合下述公式：

T_{b_trg}＝i₁F_padel

其中，T_{m_cmd}为所述第一扭矩，a代表齿圈与所述太阳轮的齿数比；T_s为所述复位弹簧对所述太阳轮的扭矩，所述T_{b_trg}为所述制动踏板的扭矩，F_padel为所述制动踏板的制动力，i₁为第一传动机构中的第一齿轮与第一齿条的速比系数；

其中，所述齿圈和所述第一传动机构均设置于所述行星排耦合节点中，所述第一齿条与所述制动踏板连接，所述第一齿轮与所述第一齿条啮合，且所述第一齿轮与所述齿圈固定连接且同轴设置。

在一个具体的可实施方案中，根据所述模拟电机的第一扭矩及所述制动主缸的制动力分配比例确定所述助力电机的第二扭矩，符合下述公式：

T_{c_trg}＝F_{piston_trg}·i₂

T_{a_FF}＝T_{c_trg}-(a+1)(T_{m_cmd}+T_s)

其中，F_{piston_trg}为所述制动主缸的制动力，i₂为第三传动机构中的第二齿轮与第二齿条的速比系数；T_{c_trg}为制动主缸对行星架作用的扭矩；

T_{a_FF}为所述第二扭矩；T_{m_cmd}为所述第一扭矩；Ts为所述复位弹簧对所述太阳轮的扭矩；a代表所述齿圈与所述太阳轮的齿数比；

其中，所述第一传动机构和所述行星架均设置于所述行星排耦合节点中，所述第二齿条与所述制动主缸的活塞杆固定连接，所述第二齿条啮合所述第二齿轮，所述第二齿轮与所述行星架固定连接且同轴设置。

在一个具体的可实施方案中，该方法还包括：

检测所述制动主缸的活塞杆的第一位移量；

根据所述制动助力系统的制动力分配比例，获取所述制动主缸的活塞杆需要运动的第二位移量，在所述第一位移量未到达所述第二位移量时，控制所述助力电机推动所述活塞杆运动到所述第二位移量。实现对助力电机的闭环控制。

在一个具体的可实施方案中，该方法还包括：

在所述助力电机或模拟电机失效时，根据所述制动主缸的制动力分配比例确定未失效的模拟电机或未失效的助力电机的第三扭矩，并控制未失效的模拟电机或未失效的助力电机输出所述第三扭矩。提高了制动助力系统的可靠性。

在一个具体的可实施方案中，该方法还包括：在电动汽车处于主动制动的状态上，当制动踏板被踩下时，根据设定的制动踏板的位置与制动需求的对应关系确定制动踏板提供的制动需求大于主动制动的制动需求时，控制装置采用制动踏板对应的制动需求。

第三方面，提供了一种电动汽车，该电动汽车包括汽车本体，设置在汽车本体上的电池，以及上述任一项所述的制动助力系统。在上述技术方案中，通过将模拟电机、助力电机的输出扭矩同时作为驱动制动主缸的活塞杆的力，从而可以改善单个电机的输出功率要求。此外，采用两个电机同时驱动制动主缸时，在一个电机出现失效时，可以通过另一个电机进行制动，提高了整个制动助力系统的可靠性。

附图说明

图1为现有技术中的电动汽车制动流程图；

图2为现有技术中制动助力系统的结构示意图；

图3a为行星齿轮机构的结构示意图；

图3b为行星齿轮机构受力分析等效杠杆图；

图4为本申请实施例提供的制动助力系统的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的制动助力系统的原理图；

图6为本申请实施例提供的行星排耦合节点的原理图；

图7为本申请实施例提供的制动助力系统的受力分析图；

图8为本申请实施例提供的控制框图；

图9为本申请实施例提供的制动踏板及对应的制动力曲线图；

图10a为本申请实施例提供的单独靠制动助力系统制动时制动助力系统的受力分析图；

图10b为本申请实施例提供的电机制动及制动助力系统制动时制动助力系统的受力分析图；

图10c为本申请实施例提供的电机制动时制动助力系统的受力分析图；

图11a为本申请实施例提供的单独靠制动助力系统制动时制动助力系统的受力分析图；

图11b为本申请实施例提供的电机制动及制动助力系统制动时制动助力系统的受力分析图；

图11c为本申请实施例提供的单独电机制动时制动助力系统的受力分析图；

图12a为本申请实施例提供的助力电机在失效的情况时制动助力系统的受力分析图；

图12b为本申请实施例提供的模拟电机在失效的情况时制动助力系统的受力分析图；

图12c为本申请实施例提供的模拟电机及助力电机在失效的情况时制动助力系统的受力分析图；

图13a为本申请实施例提供的助力电机在失效的情况时制动助力系统的受力分析图；

图13b为本申请实施例提供的模拟电机在失效的情况时制动助力系统的受力分析图；

图14为本申请实施例提供的制动方法的流程图；

图15为本申请实施例提供的制动模式选择以及行星齿轮机构节点参考指令计算的流程图；

图16为本申请实施例提供的制动助力系统中执行电机扭矩指令计算的流程图；

图17为本申请实施例提供的制动助力系统的控制流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。方法实施例中的具体操作方法也可以应用于装置实施例或系统实施例中。其中，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

为了方便理解本申请实施例，首先说明几个概念：

行星齿轮机构：如图3a所示，行星齿轮机构包括：齿圈(R)、行星架(C)和太阳轮(S)，其中，行星架(C)通过行星轮(P)与齿圈(R)转动连接，而太阳轮(S)与行星轮(P)转动连接。在行星齿轮机构运动与受力分析时，常用杠杆法进行分析，如图3b中所示，在单行星齿轮机构中，由于齿圈和太阳轮在相对于行星架的运动中运动方向相反，因此在等效杠杆图时，太阳轮和齿圈分列在行星架的两侧。如图3b所示，齿圈、行星架、太阳轮三个部运动角位移分别用θ_R(齿圈)，θ_c(行星架)，θ_s(太阳轮)，受力分别用T_{R_ext}(齿圈)，

(行星架)，

(太阳轮)。三个部件在行星齿轮机构内部存在约束关系，可以用以下三个公式来表示：

aθ_R+θ_s＝(1+a)θ_c (3)

通过上述三个公式，可以看出，行星轮的受力与运动与杠杆的受力相近，因此用杠杆图来分析行星齿轮机构受力和运动更加直观，等效结果如图3b所示。行星齿轮机构的齿数比用杠杆的长度比表示，如图3b中所示，此外，1：a为齿圈与太阳轮的齿数比。行星齿轮机构的旋转运动用杠杆节点的平动(图3b中虚线箭头的长度)，将行星齿轮机构受到的扭矩用水平的受力代替(图3b中的实线箭头)。

电液制动解耦(简称电液解耦)：实现电机制动和液压制动的解耦控制。提高整车制动能量回收效率。

为了方便理解本申请实施例提供的制动助力系统，首先说明一下电动汽车，该电动汽车包括电池，以及与电池连接的电机，该电机为驱动电机，用于提供电动汽车的动力。且在制动时，该电机也可以通过车轮带动转动，电机作为发电机给电池供电，以回收动能。此外，电动汽车还有专门的液压制动系统，如图1中所示，图1示出了现有技术中汽车在制动时的两种不同路径，第一路径为：制动力通过制动助力机构、液压制动系统、制动卡钳作用与车轮；第二路径是通过驱动电机产生反向扭矩直接作用于车轮，实现制动。本申请实施例提供的制动助力系统为采用第一路径进行制动的机构，下面结合附图以及具体的实施例详细说明一下本申请实施例提供的制动助力系统。

一并参考图4及图5，图4示出了本申请实施例提供的制动助力系统的结构示意图，图5示出了本申请实施例提供的制动助力系统的原理图。本申请实施例提供的制动助力系统包括制动踏板10、模拟电机20及助力电机30。制动踏板10用于驾驶员进行制动操作时踩踏的结构，与现有技术中的制动踏板10相同，模拟电机20用于模拟制动踏板10的踏板力并根据制动踏板10的踩踏深度提供不同的踏板力，而助力电机30用于辅助驱动制动主缸40进行制动。而该制动助力系统还包括制动主缸40，通过制动主缸40对电动汽车进行制动。上述制动踏板10、模拟电机20及助力电机30通过与行星排耦合节点100连接将力作用到制动主缸40，制动主缸40再对电动汽车进行制动。下面详细说明一下上述几个部件的具体连接方式。

一并参考图4及图6，图6示出了本申请实施例提供的行星排耦合节点的原理图。本申请实施例的行星排耦合节点100包括：第一传动机构60、第二传动机构70、第三传动机构80及行星齿轮机构50，其中行星齿轮机构50如图3a中所示，其包含齿圈52、行星架51及太阳轮53。继续参考图4及图6，制动踏板10通过第一传动机构60与行星齿轮机构50的齿圈52连接，并且通过第一传动机构60驱动齿圈52转动，如图4中所示，第一传动机构60可以采用齿轮齿条机构，其包含与制动踏板10连接的第一齿条62，以及与第一齿条62啮合的第一齿轮61，且第一齿轮61与齿圈52固定连接且同轴设置。在制动踏板10被踩下时，制动踏板10转动并带动第一齿条62沿直线运动，第一齿条62带动第一齿轮61转动，进而带动齿圈52转动。在踩踏时，制动踏板10对行星齿轮机构50产生扭矩，简称为制动踏板10的扭矩。应当理解的是，在图4中仅仅示出了齿轮齿条机构作为第一传动机构60，但是本申请实施例提供的第一传动机构60不仅限于齿轮齿条机构，还可以采用其他已知的可以将线性运动转化成转动的传动机构。

继续参考图4及图6，助力电机30的轴线方向与行星齿轮机构50的轴线方向垂直，在采用助力电机30的轴线与行星齿轮机构50的轴线垂直时，如图4中所示，可以减少制动助力系统在行星齿轮机构50轴线方向上占用的空间，改善整个制动助力系统占用的空间。助力电机30通过第二传动机构70与行星齿轮机构50的行星架51连接。其中第二传动机构70可以采用蜗轮72蜗杆71机构，如图4中所示，助力电机30连接一个蜗杆71，而行星架51固定连接且同轴设置有一个蜗轮72，且蜗杆71与一个蜗轮72啮合。在助力电机30工作时，助力电机30的输出轴与上述蜗杆71固定连接，并在输出轴转动时带动蜗杆71转动，蜗杆71带动蜗轮72转动进而带动行星架51转动，同时助力电机30对行星架51产生扭矩，简称为助力电机30的扭矩。本申请实施例提供的第二传动机构70不仅限于上述蜗轮72蜗杆71机构，如第二传动机构70采用锥齿轮组。在采用锥齿轮组时，锥齿轮组的第一锥齿轮与助力电机30连接，第二锥齿轮与行星架51固定连接且同轴设置，且第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，同样也可以实现助力电机30带动行星架51转动。在采用锥齿轮配合时，助力电机30的设置位置可以有更多的选择。如在选择不同锥度的锥齿轮时，助力电机30的轴线可与行星齿轮机构50的轴线之间呈不同的角度，选择性更加灵活。或者在助力电机30的轴线与助力电机30的轴线为同一轴线或者平行时，可以采用其他常见的传动机构带动行星架51转动。

继续参考图4及图6，模拟电机20的轴线与行星齿轮机构50的轴线为同一轴线，且模拟电机20与行星齿轮机构50的太阳轮53连接并用于驱动太阳轮53转动。在模拟电机20工作时，模拟电机20的输出轴直接与太阳轮53连接，从而直接带动太阳轮53转动，模拟电机20的扭矩即为直接作用到行星齿轮机构50的扭矩。在模拟电机20的轴线与行星齿轮机构50的轴线平行但是为不同轴线时，可以采用其他传动机构实现模拟电机20与太阳轮53的连接，如采用联轴器，或者其他常见的传动机构。此外，在模拟电机20的轴线与行星齿轮机构50的轴线不平行时，可以参考上述助力电机30的传动方式实现模拟电机20与太阳轮53的连接。

一并参考图图3b及图4，由上述描述制动踏板10驱动齿圈52转动，而模拟电机20与太阳轮53连接，而在图3b中所示的行星齿轮机构50的受力分析中可以看出，齿圈52及太阳轮53分列在行星架51的两侧，可以看出以行星架51为支点，而齿圈52及太阳轮53的受力在杠杆的两端，因此，虽然模拟电机20及制动踏板10施加的力作用在行星齿轮机构50上的方向相同，但是模拟电机20仍可模拟制动踏板10的踏板力。

继续参考图4及图6，制动主缸40的轴线垂直与行星齿轮机构50的轴线，且制动主缸40为现有技术中常见的液压缸，其包含缸体以及与缸体滑动连接的活塞杆41。在与行星齿轮机构50连接时，制动主缸40连接有第二齿条82，行星架51上固定连接有同轴设置的第二齿轮81，且第二齿条82与第二齿轮81啮合。在行星架51转动时带动第二齿轮81转动，第二齿轮81带动第二齿条82滑动进而带动活塞杆41滑动，从而驱动制动主缸40做工并提供作用到电动汽车的车轮上的制动力。其中第二齿条82及第二齿轮81作为上述的第三传动机构80实现行星架51推动活塞杆41做直线运动。当然上述第三传动机构80不仅限于上述的齿轮齿条机构，还可以采用现有已知的其他可以实现转动转换成线性运动的其他结构。

继续参考图4，该行星排耦合节点100还包括一个复位弹簧90，该复位弹簧90为扭簧，行星齿轮机构50还包括一个包裹上述齿圈52、行星架51及太阳轮53的壳体(图中未示出)，扭簧的一端固定在壳体上，另一端固定在太阳轮53。在模拟电机20带动太阳轮53转动时，扭簧发生形变，在模拟电机20停止后，通过扭簧的弹性力推动太阳轮53反向转动并恢复到初始位置。

如图5及图6，行星排耦合节点100还包括一个限位装置200，该限位装置200用于限定太阳轮53转动到设定角度。在具体设置限位装置200时，该限位装置200用于限定太阳轮53转动的方向与模拟电机20驱动太阳轮53转动的方向相反，用于在模拟电机20失效时，太阳轮53在行星架51的带动下会反向转动，当太阳轮53反向转动设定角度时，通过限位装置200限定了在太阳轮53转动到设定角度时无法继续进行转动。

参考图7，图7示出了本申请实施例提供的制动助力系统的受力分析图。虚线箭头示意出了行星齿轮机构的运动方向。在行星排耦合节点100中采用行星齿轮机构50，由上述描述可以看出，行星齿轮机构50的受力可以等效成杠杆受力分析，因此在图7中将行星齿轮机构50等效成了杠杆。在图7中T_b为制动踏板10对齿圈52产生的扭矩；T_m为模拟电机20对太阳轮53产生的扭矩；T_a为助力电机30对行星架51产生的扭矩；T_c为制动主缸40对行星架51产生的扭矩；T_s为复位弹簧90对太阳轮53产生的扭矩。a为齿圈52与太阳轮53的齿数比。θ_R为齿圈52旋转角度，即制动踏板10的角位移；θ_c为行星架51旋转角度，即助力电机30(或制动主缸40)角位移；θ_s为太阳轮53旋转角度，即模拟电机20角位移。

在采用行星齿轮机构时，由上述公式(1)、公式(2)及公式(3)可以得到以下三个公式：

T_b＝a(T_m+T_s) (4)

T_c-T_a＝T_b+T_m+T_s (5)

aθ_R+θ_s＝(1+a)θ_c (6)

由上述公式(5)可以看出T_c＝T_a+T_b+T_m+T_s。即制动主缸对行星架作用的扭矩等于制动踏板的扭矩、助力电机的扭矩、复位弹簧对太阳轮产生的扭矩的及模拟电机的扭矩，因此，在本申请实施例提供的上述扭矩可以同时对制动主缸做工，用来推动制动主缸来对电动汽车的车轮进行制动。当然在上述复位弹簧可以为一个可选的装置，在没有复位弹簧时，T_c＝T_a+T_b+T_s时，即制动主缸对行星架作用的扭矩通过制动踏板的扭矩、助力电机的扭矩及模拟电机的扭矩来提供，此时行星排耦合节点用于将制动踏板的扭矩、助力电机及模拟电机输出的扭矩转换成作用到制动主缸中的活塞杆的作用力。

在需要对电动汽车制动时，电动汽车制动有两个途径：电机制动及制动助力系统制动。在选择不同的制动方式时，根据电动汽车的电池量来决定。在电池量良好时，无需对电池进行反向充电，可以采用单独制动助力系统进行制动。在需要对电池进行充电时，可以选择电机制动及制动助力系统制动同时进行，或者单独进行电机制动。下面结合上述不同的工作模式对制动助力系统进行详细的描述。

如图8所示，图8示出了制动助力系统的控制结构框图。本申请实施例提供的制动助力系统还包括第一检测装置及第二检测装置，其中，第一检测装置用于获取电动汽车的制动信息，该第一检测装置可以为检测制动踏板的位置的第一位移传感器或电动汽车的ADAS系统(Advanced Driver Assistance System,先进驾驶辅助系统)，其中的ADAS系统可以采用已有的ADAS系统，其具体实现方式在此不再详细赘述。在第一检测装置为上述的第一位移传感器时，电动汽车的制动信息为制动踏板的位置。第二检测装置用于检测电动汽车的电池的电池量，第二检测装置可以采用现有的电量传感器或者其他常见的检测电池量的传感器。

继续参考图8，本申请实施例提供的制动助力系统还包括控制装置，该控制装置分别与上述的第一检测装置、第二检测装置、助力电机、模拟电机以及制动主缸分别连接。在控制时，控制装置根据第一检测装置检测的电动汽车的制动信息获取电动汽车的制动需求，在第一检测装置为第一位移传感器时，控制装置根据第一位移传感器检测的制动踏板的位置，以及设定的制动踏板的位置与制动需求的对应关系获取电动汽车的制动需求。而在采用ADAS系统时，控制装置可以直接从ADAS系统中获取制动需求。

此外，控制装置根据电动汽车的制动需求以及第二检测装置获取的电动汽车的电池的电池量，确定电动汽车的电机与制动主缸的制动力分配比例。在具体确定电动汽车是采用电机制动或者采用制动助力系统制动时，根据电池量作为参考，如电池量达到设定值时，该设定值可以为满电量的70％、80％或90％时，判定电机不需要进行充电，此时制动仅选择制动助力系统，即制动助力系统提供百分之百的制动需求。在电池量小于设定值时，判定电池需要进行充电，此时控制装置控制进行电机制动及制动助力系统制动或者仅采用电机制动。在采用同时制动时，根据电池量的多少来划分电机制动及制动助力系统制动的制动力分配比例，该制动力分配比例可以根据实际的需要进行调整，在此不做具体的限定。

在控制装置获取电动汽车的制动信息时，控制装置可以根据制动信息获取模拟电机的第一扭矩。以第一检测装置采用第一位移传感器为例，控制装置可以根据第一位移传感器检测的制动踏板的位置，以及制动踏板的位置与制动踏板的制动力的对应关系，获取制动踏板的制动力；其中上述的制动踏板的制动力即为制动踏板的踏板力。而制动踏板的位置与制动踏板的踏板力，可以通过设定的曲线设定，如图9中的三条不同曲线f1、f2及f3，驾驶员可以根据需要选择不同的踏板曲线。制动踏板的制动力为F_padel，制动踏板的位置为S_padel，则满足公式:7：

F_padel＝f_i(S_padel),i＝1,2,3… (7)

控制装置根据第一位移传感器检测的制动踏板的实际位置S_padel以及对应的图9中的曲线(即公式7)计算出模拟电机需要模拟的踏板力，进而计算制动踏板的扭矩T_{b_trg}，即行星齿轮机构中齿圈上所受扭矩的目标值，如下式所示：

T_{b_trg}＝i₁F_padel (8)

其中i₁位为第一传动机构中的第一齿轮与第一齿条的速比系数。

控制装置根据行星齿轮机构受力分析及公式8可以获取模拟电机的第一扭矩：

其中，T_{m_cmd}为第一扭矩，a代表齿圈与太阳轮的齿数比；T_s为复位弹簧对太阳轮的扭矩，T_{b_trg}为制动踏板的扭矩，F_padel为制动踏板的制动力，i₁为第一传动机构中的第一齿轮与第一齿条的速比系数。

在确定T_s时，控制装置根据第一位移传感器检测的制动踏板的位置及制动主缸的制动力分配比例，获取太阳轮的转动角度，并根据太阳轮的转动角度以及复位弹簧的弹性系数获取复位弹簧对太阳轮的扭矩。由于本申请实施例中复位弹簧仅起到复位作用，在正常工作模式下，可以近似认为T_s为一个较小的恒定值。当然在制动助力系统没有复位弹簧时，则T_s＝0。

在电动汽车采用ADAS系统实现自动驾驶时，此时制动踏板不会被踩踏下，则根据公式7获取制动踏板在处于初始位置时对应的制动力F_padel来获取模拟电机的第一扭矩。

控制装置在确定好模拟电机的第一扭矩后，可以根据获取的第一扭矩及制动主缸的制动力分配比例确定助力电机的第二扭矩。在获取制动主缸的制动力分配比例后，可以确定制动主缸需要提供的制动力。

在确定助力电机的第二扭矩时，根据制动主缸的制动力、模拟电机的第二扭矩及行星齿轮机构的受力关系，根据公式10及公式11，可以计算助力电机的第二扭矩T_{a_FF}

T_{c_trg}＝F_{piston_trg}·i₂ (10)

T_{a_FF}＝T_{c_trg}-(a+1)(T_{m_cmd}+T_s) (11)

其中，F_{piston_trg}为制动主缸的制动力，i₂为第三传动机构中的第二齿轮与第二齿条的速比系数；T_{c_trg}为制动主缸对行星架作用的扭矩；

T_{a_FF}为第二扭矩；T_{m_cmd}为第一扭矩；Ts为复位弹簧对太阳轮的扭矩；a代表齿圈与太阳轮的齿数比。

控制装置在确定了模拟电机的第一扭矩与助力电机的第二扭矩后，控制助力电机及模拟电机分别输出第一扭矩及第二扭矩，并通过制动主缸对电动汽车进行制动。

继续参考图8，在确定好制动主缸的制动力时，活塞杆会根据上述行星齿轮机构输出的扭矩动作，形成制动主缸的行程，且制动主缸的行程S_piston与制动主缸的制动力之间的关系制动主缸的特性决定，该特性满足公式12：

F_{piston_trg}＝g(S_piston) (12)

其中，g是制动主缸的性能曲线，每个制动主缸对应的曲线是唯一的，可以通过制动主缸的性能参数中获取该性能曲线。

在确定了制动主缸的需要提供的制动力后，通过公式12可以确定制动主缸的行程，即制动主缸的活塞杆需要运动的距离。

本申请实施例提供的制动助力系统还包括制动主缸的活塞杆的位移的第二位移传感器。活塞杆的位移即为上述制动主缸的行程S_piston，控制装置还用于根据制动主缸的制动力分配比例，获取制动主缸的活塞杆需要运动的位移量，即制动主缸需要运动的行程S_piston，在第二位移传感器检测到活塞杆的位移未到达位移量时，控制助力电机推动活塞杆移动到位移量。在上述方案中，对制动主缸采用闭环控制的方式，保证了对电动汽车制动的效果。当然上述以制动主缸的行程作为闭环控制的参考，也可以采用与制动主缸连接的行星架的角位移作为闭环控制的参考，此时通过检测行星架的角位移与目标角位移的差值，并控制助力电机推动行星架转动到该目标角位移。

为了方便理解本申请实施例提供的制动助力系统的工作原理，下面以不同的制动情况进行说明。首先对电动汽车的制动模式进行了划分，在本申请实施例中，将制动模式划分成两种：助力制动模式及主动制动模式。其中助力制动模式为驾驶员参与的制动模式，即通过驾驶员踩踏制动踏板进行的制动模式，此时第一检测装置为第一位移传感器。而主动制动模式为电动汽车在自动驾驶状态下的制动模式，即通过ADAS系统进行自动驾驶时的制动，此时第一检测装置为ADAS系统。

首先说明助力制动模式，一并参考图10a～图10c，其中，图10a示出了单独靠制动助力系统制动(子模式1)时制动助力系统的受力分析图，图10b示出了电机制动及制动助力系统制动(子模式2)时制动助力系统的受力分析图；图10c示出了电机制动(子模式3)时制动助力系统的受力分析图。

在图10a～图10c中，均满足上述行星齿轮机构的受力分析公式2，根据行星齿轮机构受力分析公式2可得到T_c＝T_a+T_b+T_m+T_s，其中，制动踏板(作用扭矩T_b)、助力电机(作用扭矩T_a)、模拟电机(作用扭矩T_m)以及复位弹簧(作用扭矩T_s)共同作用于制动主缸(作用扭矩T_c)。制动主缸产生的压力是四者合力。因此同样的助力效果下，本申请实施例中对单个电机(模拟电机或助力电机)的扭矩、功率需求较低。

当驾驶员踩下制动踏板时，助力电机会根据制动踏板的位置，推动主缸移动到相应的位置θ_c。根据行星齿轮机构受力分析公式6可得到一下公式：

制动踏板的角位移θ_R与制动主缸的位移(对应车辆液压制动力)可解耦(制动踏板解耦)，即在同一个制动踏板位移θ_R下，制动主缸可以存在不同的位移(如子模式1、子模式2与子模式3)，因此，制动助力系统的制动力可以根据需求进行调节，从而实现电液解耦。

由行星齿轮机构受力分析公式1T_b＝a(T_m+T_s)可知，模拟电机根据需求调整力矩T_m，从而调整制动踏板处的力矩T_b。由公式2T_c＝T_a+T_b+T_m+T_s，可知，同步调整助力电机T_a的大小，可以维持制动主缸力矩T_c不变，进而保持行星齿轮机构各部件角位移不变(即θ_R、θ_s、θ_c不变)。因此通过模拟电机与助力电机的协调控制，可实现制动踏板的踏板力模拟曲线的电子调节。

在子模式1单独采用制动助力系统制动时，制动主缸压力最高，对应的行星架角位移θ_c最大。在子模式2中采用制动助力系统及电机同时制动的模式下，由于有电机制动分担了部分制动力，需求的制动助力系统的制动力与子模式1相比有所降低，因此θ_c也对应减少。在子模式3中纯电机制动模式下，电动汽车的制动力由电机回收电能，制动主缸不建立压力，θ_c＝0。

由图10a～图10c中可以看出，在三种制动模式下，助力电机T_a和模拟电机扭矩T_m通过控制进行调整，保证了制动踏板受力保持一致，从而保证了不同模式下驾驶员感受一致。

因此，在本申请实施例中可以实现：

(1)、可以选择不同的助力曲线，实现不同的踏板感觉(制动踏板的踏板力模拟曲线的电子调节)。

(2)、根据电机制动及制动助力系统制动的制动力分配比例，灵活调节制动主缸位置和模拟电机扭矩，使得踏板-制动力关系以及驾驶员踏板感觉在不同工况下保持一致。

(3)、在不同模式下，驾驶员感受一致。

其次，说明主动制动模式，一并参考图11a～图11b，其中，图11a示出了单独靠制动助力系统制动(模式4)时制动助力系统的受力分析图，图11b示出了电机制动及制动助力系统制动(模式5)时制动助力系统的受力分析图。

在采用主动制动模式下，通过ADAS系统获取电动汽车的制动信息，无需驾驶员踩踏制动踏板，因此，制动踏板保持初始位置不动，由于制动踏板在踏板限位装置(踏板限位装置为现有技术中的装置，在此不再说明)的作用下只能在初始位置右侧运动，因此该状态下，制动踏板的扭矩Tb来自踏板限位装置的反向作用力，Tb为被动力，在图11a～图11c的受力分析中，略去不画。

在主动制动模式下，可以使用助力电机或模拟电机单独推动制动主缸，但是也可以采用助力电机及模拟电机让二者同时工作。

一并参考图11a～图11b对主动制动模式下的制动助力系统进行受力分析：

在主动制动模式下，要求制动踏板保持原位即：

θ_R＝0

根据公式6可得：

制动主缸与模拟电机的角位移关系如下：

根据公式4及公式6，制动主缸的扭矩与助力电机的扭矩、制动踏板的扭矩、以及模拟电机的扭矩之间满足公式13：

T_c＝(a+1)T_m+T_a-T_s (13)

通过上式可以得到，制动主缸的角位移θ_c与扭矩T_c可以通过助力电机与模拟电机的联合驱动来实现需求的目标值。因此，在制动踏板维持原位时，本申请实施例可以按照ADAS的制动需求，实现所需求的制动踏板与液压制动力的解耦。

图11a～图11c中展示了在相同总制动力需求下，本申请的制动助力系统在三个不同子模式下的工作状态。

在子模式4中，如图11a所示，制动力全部来源于制动助力系统，因此，制动助力系统的制动力最大，制动主缸的角位移θ_c最大，相应的制动主缸扭矩T_c也最高。在子模式5中，如图11b所示，有一部分制动力通过电机电制动实现，因此制动助力系统的制动力降低，制动主缸的角位移θ_c减少。在子模式6下，如图11c所示，制动能量全部由电机电制动实现，制动助力系统的制动力为零，因此制动助力系统维持原位，模拟电机及助力电机可以处于关闭状态，不工作。

在电动汽车使用过程中，不可避免出现制动助力系统中的电机失效的问题。在制动助力系统中的电机失效模式分为三种：助力电机失效、模拟电机失效，以及两者均失效。在出现电机失效时，控制装置还用于在助力电机或模拟电机失效时，根据制动主缸的制动力分配比例确定未失效的模拟电机或未失效的助力电机的第三扭矩，并控制未失效的模拟电机或未失效的助力电机输出第三扭矩。下面结合附图分别对助力电机失效、模拟电机失效，或助力电机及模拟电机均失效进行说明。

首先参考图12a～图12c，图12a～图12c示出了在助力制动模式下的电机失效时制动助力系统的受力分析图。如图12a所示，图12a示出了助力电机在失效的情况的具体情况。在助力电机失效时，控制装置根据制动主缸的制动力分配比例，来计算未失效的模拟电机的第三扭矩，在具体计算时，可以模拟电机的第三扭矩不再通过制动踏板的力来确定。而是制动踏板的扭矩与模拟电机的第三扭矩同时作用到制动主缸来提供制动所需要的力。如图12b所示，图12b示出了模拟电机失效时的情况。在模拟电机失效时，模拟电机无法提供制动踏板对应的踩踏力，在制动踏板被踩踏下时，通过设置的限位装置限制太阳轮在行星架的带动下会反向转动设定角度后无法继续转动。此时，制动主缸的扭矩等于制动踏板的扭矩、助力电机的第三扭矩及限位装置提供的扭矩的和。如图12c示出了助力电机及模拟电机同时失效的情况。此时仅通过踩下制动踏板，可以在行星齿轮机构的太阳轮克服限位装置的空行程后，使得限位装置起作用，从而仅通过制动踏板力对主缸产生压力，这里，由于行星齿轮机构的减速作用，其仍可以对踏板力进行额外的

倍的放大，能够在使电动汽车产生足够的制动力，保证车辆安全。

参考图13a及图13b，图13a及图13b示出了在主动制动模式下电机失效的情况。如图13a中所示，在助力电机失效时，通过模拟电机来推动制动主缸。如图13b所示，在模拟电机失效时，通过助力电机推动制动主缸。但是在主动制动模式下，由于不踩踏制动踏板，在模拟电机和制动电机失效时，制动助力系统不会产生助力，因此主动制动功能失效。

通过上述描述可以看出，在本申请实施例提供的制动助力系统中，当助力电机失效或者模拟电机失效时，另外一个执行电机可以单独推动制动主缸，因此仍然可以实现助力制动功能和部分主动制动功能。提高了电动汽车制动的可靠性。

此外，对于控制装置还可以应用在电动汽车处于主动制动的状态时，当制动踏板被踩下时，根据设定的制动踏板的位置与制动需求的对应关系确定制动踏板提供的制动需求大于主动制动的制动需求时，控制装置采用制动踏板对应的制动需求。

本申请实施例还提供了一种电动汽车的制动方法，该电动汽车的制动方法应用上述的制动助力系统，该方法包括：

检测电动汽车的制动信息；

根据电动汽车的制动信息获取电动汽车中模拟电机的第一扭矩；

根据电动汽车的制动信息获取电动汽车的制动需求；

获取电动汽车的电池的电池量；

根据电动汽车的制动需求以及电动汽车的电池量，确定电动汽车中的电机与制动主缸的制动力分配比例；

根据模拟电机的第一扭矩及制动主缸的制动力分配比例确定助力电机的第二扭矩；

控制模拟电机输出第一扭矩，及控制助力电机输出第二扭矩；

其中，模拟电机及助力电机分别输出的第一扭矩和第二扭矩作用到电动汽车中的制动主缸中的活塞杆进行移动。

下面结合具体的图14详细说明一下本申请实施例提供的制动流程。

S1：检测电动汽车的制动信息；

具体的，通过驾驶员踩下制动踏板或者车载ADAS系统发出的请求获取当前电动汽车制动强度需求。具体的可以参考上述关于制动助力系统的控制描述。

S2:根据电动汽车的制动信息获取电动汽车的制动需求；

具体的，根据电动汽车的车速、转向以及车身姿态等信息以及电池的SOC、电压和温度等对电动汽车进行液压制动力和电机制动力分配，然后确定电动汽车中的电机与制动主缸的制动力分配比例，具体的可以参考上述关于制动助力系统的控制描述。

S3：制动模式选择以及行星齿轮机构节点参考指令计算；

如图15所示，具体包含以下步骤：

S31：主动制动模式与助力制动模式选择。

根据所述电动汽车的驾驶状态，确定采用主动制动模式或助力制动模式，具体的根据制动踏板位置，ADAS系统制动指令，以及驾驶员是否开启自动驾驶模式等信息，判断电动汽车应当处于主动制动模式或助力制动模式，该过程采用现有技术，在此不再详细赘述。

在从主动制动模式切换到助力制动模式时，当制动踏板被踩下时，根据设定的制动踏板的位置与制动需求的对应关系确定制动踏板提供的制动需求大于主动制动的制动需求时，控制装置采用制动踏板对应的制动需求。即从主动制动模式向助力制动模式切换。避免出现在助力制动模式接入时，当制动踏板踩踏的幅度比较小时，制动助力系统提供的制动力小于主动制动的制动力，造成降低制动力的情况。

电机制动模式指的只依靠驱动电机制动来实现电动汽车减速，最大限度地回收制动能量。助力制动模式下可以是电机制动和制动助力系统耦合，也可能是仅制动助力系统工作(电池SOC较高时)，具体的可以参考上述制动助力系统的控制的描述。

S32：根据电机与制动主缸的制动力分配比例情况判断当前制动子模式；

针对本申请提出的制动助力系统，可实现6种制动模式的控制逻辑如表1所示。本步骤根据表1中所列的制动模式所在工况以及当前电液制动需求分配情况，选择制动系统应当工作的子模式，并确定助力电机以及模拟电机所需控制模式。

表1制动系统不同的工作模式

注：√表示有相应制动需求，X表示相应制动需求为0。位置控制是指执行电机以最终的转角位置为闭环控制目标，扭矩控制是指以执行电机输出扭矩为控制目标。

S33根据制动助力系统的制动需求计算制动主缸压力目标值以及制动主缸的位置目标指令θ_{c_trg}；

制动扭矩与制动主缸的液压压力相关，由液压管路设计决定，制动主缸的液压压力目标值F_{piston_trg}的计算为现有技术，在此不再详细赘述。

而制动主缸的液压压力与制动主缸的行程相关，由制动主缸的特性决定，制动主缸的行程目标值S_{piston_trg}可由查表得到，该表格的获得可借鉴现有技术。

由于制动主缸与行星架相通过齿轮齿条连接，因此主缸行程目标值S_{piston_trg}与行星架位置目标指令θ_{c_trg}满足S_{piston_trg}＝θ_{c_trg}/i₂；因此行星架角位移θ_{c_trg}目标值可以由制动主缸的行程目标值计算得到：

θ_{c_trg}＝S_{piston_trg}/i₂

其中i₂为第三传动机构的第三齿轮和第三齿条的速比系数。

S34根据制动踏板的位置计算需要模拟的制动踏板的扭矩T_{b_trg}

制动踏板的踏板力可通过设定的曲线设定，如图9设定中的三条不同曲线，由驾驶员选择。用以公式7表示：

F_padel＝f_i(S_padel),i＝1,2,3…

控制装置根据第一位移传感器检测的制动踏板的实际位置S_padel以及对应的图9中的曲线(即公式7)计算出模拟电机需要模拟的踏板力，进而计算制动踏板的扭矩T_{b_trg}，即行星齿轮机构中齿圈上所受扭矩，如公式8：

T_{b_trg}＝i₁F_padel

S4：制动助力系统中执行电机扭矩指令计算；

助力机构电机扭矩计算流程如图14所示，其中S41-S43的控制框图如图16所示。本步骤设计了助力电机与模拟电机协调控制方法。模拟电机采用扭矩控制，根据S3中所需模拟的制动踏板的力矩T_{b_trg}计算出模拟电机所需的扭矩指令；助力电机采用位置闭环控制，根据的目标位移以及模拟电机扭矩给出助力电机的参考扭矩T_{a_FF}，把制动主缸的目标位置θ_{c_trg}和实际位移θ_c进行比较，然后对参考扭矩进行补偿，进而实现制动主缸位置的稳定可靠控制。

S41计算模拟电机的第一扭矩T_{m_cmd}与助力电机扭矩的第二扭矩T_{a_FF}

一并参考图17，图17中示出了模拟电机和助力电机的控制流程，模拟电机的第一扭矩T_{m_cmd}计算：根据制动踏板的扭矩T_{b_trg}以及行星齿轮机构的受力关系，计算模拟电机的第一扭矩T_{m_cmd}；具体可以参考公式9：

其中，a代表齿圈与太阳轮齿数比。

助力电机的第二扭矩计算：根据制动主缸目标压力、模拟电机的第一扭矩T_{m_cmd}以及行星齿轮机构的受力关系，计算助力电机的第二扭矩T_{a_FF}

T_{c_trg}＝F_{piston_trg}·i₂

T_{a_FF}＝T_{c_trg}-(a+1)(T_{m_cmd}+T_s)

S42根据主缸参考位置与主缸实际位置计算补偿扭矩T_{a_FB}

在具体实现时，检测制动主缸的活塞杆的第一位移量(实际位置)，根据制动助力系统的制动力分配比例，获取制动主缸的活塞杆需要运动的第二位移量(目标位置)，在第一位移量未到达第二位移量时，控制助力电机推动活塞杆运动到第二位移量。该部分内容可通过制动主缸实际位置θ_c并与主缸目标位置θ_{c_trg}相比较，通过反馈控制(如PID控制)，输出反馈补偿扭矩指令T_{a_FB}，实现反馈调节。

S43助力电机的输出扭矩T_{a_cmd}；

将助力电机的补偿扭矩与第二扭矩相加，得到助力电机的输出扭矩T_{a_cmd}：

T_{a_cmd}＝T_{a_FF}+T_{a_FB}

S44输出助力电机与模拟电机扭矩；

根据S41与S43中计算的指令，将助力电机的输出扭矩T_{a_cmd}与模拟电机的第一扭矩T_{m_cmd}输出至执行电机的驱动器。

在S4的控制策略中，模拟电机扭矩指令可以根据驾驶员所希望的踏板力进行调整，因此可以实现不同踏板力的模拟；助力电机扭矩根据制动主缸的目标压力以及模拟电机扭矩指令计算助力电机前馈扭矩指令，在闭环控制的基础上综合考虑了行星齿轮机构受力情况，从而提高其响应速度，进而实现制动主缸位置的稳定可靠控制。

S5：在助力电机或模拟电机失效时，根据制动主缸的制动力分配比例确定未失效的模拟电机或未失效的助力电机的第三扭矩，并控制未失效的模拟电机或未失效的助力电机输出第三扭矩。提高了制动助力系统的可靠性。

通过上述描述可以看出，在本申请提供的制动方法中，通过将模拟电机、助力电机的输出扭矩同时作为驱动制动主缸的活塞杆的力，从而可以改善单个电机的输出功率要求。此外，采用两个电机同时驱动制动主缸时，在一个电机出现失效时，可以通过另一个电机进行制动，提高了整个制动助力系统的可靠性。

本申请实施例还提供了一种电动汽车，该电动汽车包括汽车本体，设置在汽车本体上的电池，以及上述任一项的制动助力系统。在上述技术方案中，通过将模拟电机、助力电机的输出扭矩同时作为驱动制动主缸的活塞杆的力，从而可以改善单个电机的输出功率要求。此外，采用两个电机同时驱动制动主缸时，在一个电机出现失效时，可以通过另一个电机进行制动，提高了整个制动助力系统的可靠性。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种制动助力系统，应用于电机驱动的电动汽车中，其特征在于，包括：制动踏板、助力电机、模拟电机、行星排耦合节点以及制动主缸，所述制动主缸中包括活塞杆；其中，所述制动踏板、助力电机及模拟电机通过行星排耦合节点连接，所述行星排耦合节点用于将所述制动踏板的扭矩、助力电机及模拟电机输出的扭矩转换成作用到所述制动主缸中的活塞杆的作用力，所述制动主缸对所述行星架作用的扭矩为所述制动踏板的扭矩、所述助力电机的扭矩及所述模拟电机的扭矩之和；

所述行星排耦合节点包括：行星齿轮机构、第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构及限位装置；

所述制动踏板通过所述第一传动机构驱动所述行星齿轮机构的齿圈转动；

所述助力电机通过所述第二传动机构驱动所述行星齿轮机构的行星架转动；

所述模拟电机与所述行星齿轮机构的太阳轮连接并用于驱动所述太阳轮转动；

所述行星架通过所述第三传动机构推动所述活塞杆直线运动；

所述限位装置用于限定所述太阳轮转动到设定角度。

2.根据权利要求1所述的制动助力系统，其特征在于，所述第一传动机构包括与所述制动踏板连接的第一齿条，以及与所述第一齿条啮合的第一齿轮，其中，所述第一齿轮与所述齿圈固定连接且同轴设置。

3.根据权利要求2所述的制动助力系统，其特征在于，所述第二传动机构包括与所述助力电机连接的蜗杆，以及与所述蜗杆啮合的蜗轮，且所述蜗轮与所述行星架固定连接且同轴设置。

4.根据权利要求3所述的制动助力系统，其特征在于，所述第三传动机构包括与所述制动主缸的活塞杆固定连接的第二齿条，以及与所述第二齿条啮合的第二齿轮，其中，所述第二齿轮与所述行星架固定连接且同轴设置。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的制动助力系统，其特征在于，所述行星排耦合节点还包括用于推动所述太阳轮恢复到初始位置的复位弹簧。

6.根据权利要求5所述的制动助力系统，其特征在于，所述制动助力系统还包括：

第一检测装置，用于检测所述电动汽车的制动信息；

第二检测装置，用于检测所述电动汽车的电池的电池量；

控制装置，根据所述第一检测装置检测的所述电动汽车的制动信息获取所述电动汽车的制动需求，根据所述电动汽车的制动需求以及所述第二检测装置获取的所述电动汽车的电池的电池量，确定所述电动汽车的电机与所述制动主缸的制动力分配比例；以及根据获取的所述电动汽车的制动信息获取所述模拟电机的第一扭矩；根据所述模拟电机的第一扭矩及所述制动主缸的制动力分配比例确定所述助力电机的第二扭矩，并控制所述助力电机及所述模拟电机分别输出所述第一扭矩及所述第二扭矩。

7.根据权利要求6所述的制动助力系统，其特征在于，所述第一检测装置为检测所述制动踏板的位置的第一位移传感器；所述控制装置还用于：

根据所述第一位移传感器检测的所述制动踏板的位置及所述制动主缸的制动力分配比例，获取所述太阳轮的转动角度，并根据所述太阳轮的转动角度以及复位弹簧的弹性系数获取所述复位弹簧对所述太阳轮的扭矩。

8.根据权利要求7所述的制动助力系统，其特征在于，所述控制装置还用于根据所述第一位移传感器检测的制动踏板的位置，以及所述制动踏板的位置与所述制动踏板的制动力的对应关系，获取所述制动踏板的制动力；

所述控制装置根据获取的所述电动汽车的制动信息获取所述模拟电机的第一扭矩，符合下述公式：

T_{b_trg}＝i₁F_padel

9.根据权利要求8所述的制动助力系统，其特征在于，所述控制装置根据所述模拟电机的第一扭矩及所述制动主缸的制动力分配比例确定所述助力电机的第二扭矩，符合下述公式：

T_{c_trg}＝F_{piston_trg}·i₂

T_{a_FF}＝T_{c_trg}-(a+1)(T_{m_cmd}+T_s)

10.根据权利要求6所述的制动助力系统，其特征在于，还包括用于检测所述制动主缸的活塞杆的位移的第二位移传感器；

所述控制装置还用于根据所述制动主缸的制动力分配比例，获取所述制动主缸的活塞杆需要运动的位移量，在所述第二位移传感器检测到所述活塞杆的位移未到达所述位移量时，控制所述助力电机推动所述活塞杆移动到所述位移量。

11.根据权利要求6～10任一项所述的制动助力系统，其特征在于，所述控制装置还用于在所述助力电机或所述模拟电机失效时，根据所述制动主缸的制动力分配比例确定未失效的模拟电机或未失效的助力电机的第三扭矩，并控制未失效的模拟电机或未失效的助力电机输出所述第三扭矩。

12.一种电动汽车的制动方法，应用于包括如权利要求1-11中任一项所述的制动助力系统的电动汽车；其特征在于，所述制动方法包括：

检测所述电动汽车的制动信息；

获取所述电动汽车的电池的电池量；

根据所述模拟电机的第一扭矩及所述制动主缸的制动力分配比例确定所述电动汽车的助力电机的第二扭矩；

13.根据权利要求12所述的电动汽车的制动方法，其特征在于，根据所述电动汽车的制动信息获取所述电动汽车的制动需求，包括：

根据所述电动汽车中的ADAS系统获取所述电动汽车的制动需求；或者，

检测所述电动汽车中的制动踏板的位置，并根据所述制动踏板的位置，以及设定的所述制动踏板的位置与制动需求的对应关系获取所述电动汽车的制动需求。

14.根据权利要求13所述的电动汽车的制动方法，其特征在于，还包括：

根据所述制动踏板的位置，以及设定的所述制动踏板的位置与所述制动踏板的制动力的对应关系，获取所述制动踏板的制动力；

根据所述制动踏板的位置以及所述制动主缸的制动力分配比例，获取所述电动汽车中的太阳轮的转动角度，并根据所述太阳轮的转动角度以及所述电动汽车中的复位弹簧的弹性系数获取所述复位弹簧对所述太阳轮的扭矩；

其中，所述太阳轮位于所述电动汽车中的行星排耦合节点的行星齿轮机构中，所述行星排耦合节点用于将所述制动踏板的制动力、所述复位弹簧对所述太阳轮的扭矩、助力电机及模拟电机分别输出的第一扭矩和第二扭矩转换成作用到所述制动主缸中的活塞杆的作用力。

15.根据权利要求14所述的电动汽车的制动方法，其特征在于，根据所述电动汽车的制动信息获取所述模拟电机的第一扭矩，符合下述公式：

T_{b_trg}＝i₁F_padel

16.根据权利要求15所述的电动汽车的制动方法，其特征在于，根据所述模拟电机的第一扭矩及所述制动主缸的制动力分配比例确定所述助力电机的第二扭矩，符合下述公式：

T_{c_trg}＝F_{piston_trg}·i₂

T_{a_FF}＝T_{c_trg}-(a+1)(T_{m_cmd}+T_s)

17.根据权利要求12所述的电动汽车的制动方法，其特征在于，还包括：

检测所述制动主缸的活塞杆的第一位移量；

根据所述制动助力系统的制动力分配比例，获取所述制动主缸的活塞杆需要运动的第二位移量，在所述第一位移量未到达所述第二位移量时，控制所述助力电机推动所述活塞杆运动到所述第二位移量。

18.根据权利要求12～17任一项所述的电动汽车的制动方法，其特征在于，还包括：

在所述助力电机或模拟电机失效时，根据所述制动主缸的制动力分配比例确定未失效的模拟电机或未失效的助力电机的第三扭矩，并控制未失效的模拟电机或未失效的助力电机输出所述第三扭矩。

19.一种电动汽车，其特征在于，包括汽车本体，设置在汽车本体上的电池，以及如权利要求1～11任一项所述的制动助力系统。