CN114802154A - 一种同轴双电机线控制动系统及无制动踏板智能汽车 - Google Patents

Abstract

一种同轴双电机线控制动系统，包括制动动力机构，减速机构，制动执行机构，制动动力机构包括第一制动电机和第二制动电机，其在同一轴线上并通过减速机构与二级从动齿轮啮合，丝杆通过二级从动齿轮实现轴向转动，通过导向支架和顶杆实现对制动主缸的建压，并在回位弹簧的作用下实现丝杆的回位。本发明的两个制动电机能够同时工作，并且互相独立，在其中一个制动电机故障失效时，另一制动电机仍可正常工作，实现系统的冗余，提高制动系统的安全性；双电机同轴同时为制动系统提供助力，可以减小制动系统对电机性能的要求，在简化减速机构的同时保证制动助力大小仍在合适范围内；制动器结构无踏板输入，能够良好的与当前智能汽车相匹配。

Description

一种同轴双电机线控制动系统及无制动踏板智能汽车

技术领域

本发明涉及智能汽车领域，具体的，涉及一种同轴双电机线控制动系统及无制动踏板智能汽车，其制动信号的来源可以不依靠制动踏板输入，双电机同时工作驱动主缸。

背景技术

汽车制动系统的发展。制动系统一直是车辆安全行驶的一个重要模块，随着车辆速度的不断提升，车辆模型不断变化，也要求制动系统不断更新发展。高速的运行车辆需要高强度、稳定、可靠的制动力，仅靠驾驶员的脚力难以实现，因此需要一定的装置为制动踏板提供助力。在燃油汽车中，使用的是真空助力器助力，助力来源是发动机产生的真空度，该技术经过长期的发展已经十分成熟。但在新能源汽车中，无发动机产生真空度，因此发明出了电子真空泵为制动踏板助力，不过这种方式只是一种短时间的替代方案。

经过一段时间的发展，线控制动被引用在汽车中，线控制动系统包括电子液压制动系统(EHB)和电子机械制动系统(EMB)，这两种系统更容易满足新能源汽车对制动方面的要求。

其中新能源汽车使用最普遍的是电子液压制动系统(EHB)，这种制动系统采用电子结构替代传统的部分机械结构，电机作为助力装置，很好地解决了电动汽车的制动助力问题。该种方式的制动系统目前已经量产使用。更为理想的制动系统是电子机械制动系统(EMB)，这种系统由四个电机直接控制四个车轮，可以实现四个车轮单独控制，完全抛弃了液压制动系统，整个制动系统中只有机械和电子模块，一般认为，EHB的最终发展方向就是EMB。不过EMB系统目前尚处于试验阶段，许多技术问题短时间仍然无法解决，这种制动系统目前并未量产。

线控制动系统比传统使用真空助力器的系统有一定优势，比如制动响应更快，方便集成管理等。但可实现的电子液压制动系统(EHB)仍然沿用传统的液压管路系统，存在制动管路较长，污染大，结构布置复杂等问题因此，为满足当前汽车的网络化、智能化发展，对电子液压制动系统(EHB)的改进和创新仍是当前最主要的研究方向。

例如，现有技术一CN113002509A的专利提出了一种多功能双电机冗余制动系统及控制方法。其主电液伺服制动总成两侧分别和制动踏板、并联主缸相连。辅电液伺服总成与制动主缸相连，其中机械总成带自锁机构，可以实现断电锁止。制动主缸的出油口通过两个回路分别和并联制动主缸的两个进油口相连，并联主缸的两个出油口分别通过两个回路与压力调节单元的左右两个进油口相连。但是该方案结构复杂，管路冗长，两套完全的制动系统使成本大大提高，难以布置。没有降低对电机的性能要求。

现有技术二CN104724097B公开了一种双电机线控的压力顺序调节制动系统，通过双电机驱动滚珠丝杠副推动制动主缸两个高压腔内产生制动压力；同时该发明仅具有四个电磁阀，两两一组分别与制动主缸的两个高压腔连通，实现轮缸压力的调节；对于需要减压/增压的制动轮缸来说，关闭不需要减压/增压的制动轮缸连接的常开电磁阀，通过电机控制单元控制第二电机反向/正向转动，当需要减压/增压的制动轮缸的压力减小/增加至预设值时，关闭需要减压/增压的制动轮缸连接的常开电磁阀，实现制动轮缸的减压/增压。但由于，该发明的制动系统第二电机采用蜗轮蜗杆的方式传递动力，传递效率低。且仍使用制动踏板输入制动信号，结构较为复杂。

综上，当前使用的主流的电子液压制动系统中，都是采用单电机助力的方式，这对电机的性能要求较高，且在频繁正反转的使用状态下，电机的寿命大大降低，在如今汽车的高速驾驶状态下，制动电机的故障为汽车安全驾驶带来极大的隐患。此外，在当前的制动系统中，车辆制动信号的来源仍然依靠驾驶员踩踏制动踏板输入制动信号，而随着智能车辆的发展，传统的制动系统不能满足无人驾驶汽车的制动要求。

因此，如何提高电机的冗余特性，实现制动系统响应快速，控制精准，并简化制动系统成为本发明亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种同轴双电机线控制动系统及无制动踏板智能汽车，两制动电机同时工作，互相独立，在其中一个制动电机故障失效时，另一制动电机仍可正常工作，可以实现系统的冗余，提高了制动系统的安全性，同时制动系统中无制动踏板，迎合了当前智能车辆的发展。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种同轴双电机线控制动系统，其特征在于，包括：

制动动力机构，减速机构，制动执行机构；

其中，所述制动动力机构包括:第一制动电机，和第二制动电机；

所述减速机构包括：一级主动齿轮，一级从动齿轮，二级主动齿轮和二级从动齿轮；

所述制动执行机构包括：丝杆，导向支架，回位弹簧，顶杆，和制动主缸；

其中，第一制动电机与第二制动电机在同一轴线上，两个制动电机的旋转轴与一级主动齿轮连接，一级主动齿轮与一级从动齿轮啮合，二级主动齿轮与一级从动齿轮固接成同一个零件，二级主动齿轮与二级从动齿轮啮合；

在所述丝杆与内含螺纹的二级从动齿轮啮合，使二级从动齿轮旋转时可带动丝杆轴向移动；所述丝杆与导向支架固接，在丝杆轴向移动时导向支架也随之动作；导向支架右端设置有顶杆，顶杆可随导向支架轴向移动，从而实现对制动主缸的建压；

所述回位弹簧位于制动主缸和导向支架之间，在第一和第二制动电机作用下回位弹簧压缩，制动信号撤销后，由所述回位弹簧的压缩能量回位导向支架和丝杆；

所述制动主缸连接制动油管。

可选的，所述制动动力机构还包括第一制动电机输入接口，第一制动电机控制器，第二电机输入接口和第二制动电机控制器，第一制动电机输入接口与第二电机输入接口分别接收来自电子控制单元ECU的控制信号。

可选的，所述制动执行机构还包括轴承和轴承套，所述轴承内圈与轴承套过盈配合，轴承紧靠制动器外壳体，轴承套与二级从动齿轮过盈配合

可选的，所述制动执行机构还包括滑杆，所述滑杆具有两个，分别位于所述导向支架的两侧，导向支架两端有导向滑块，所述导向滑块间隙配合在滑杆上。

可选的，所述滑杆具有第一固定螺母和第二固定螺母，以对所述滑杆进行固定。

可选的，所述制动执行机构还包括制动油壶，所述制动油壶与制动主缸密封连接。

可选的，所述制动主缸连接第一制动油管和第二制动油管，第一制动油管分两路连接至左前轮和右后轮，第二制动油管分两路连接至右前轮和左后轮，从而对不同的车轮进行制动控制。

可选的，所述一级主动齿轮，所述一级从动齿轮，所述二级主动齿轮和所述二级从动齿轮均为斜齿轮，和/或

第一制动电机和第二制动电机一个是高压电机、另外一个是低压电机，或者两个电机都是低压电机。

可选的，当第一或第二制动电机故障，由液压传感器反馈故障信号到电子控制单元ECU，电子控制单元ECU发送紧急制动信号，另一正常工作电机将以额定功率工作，增强单电机的制动力。

本发明进一步公开了一种智能汽车，其特征在于：

该智能汽车包括上述的同轴双电机线控制动系统，所述线控制动系统的制动主缸连接第一制动油管和第二制动油管，第一制动油管分两路连接至左前轮和右后轮，第二制动油管分两路连接至右前轮和左后轮，从而对不同的车轮进行制动控制。

综上，本发明具有如下优点：

1、本发明包括两个制动电机能够同时工作，并且互相独立，在其中一个制动电机故障失效时，另一制动电机仍可正常工作，能够实现系统的冗余，提高了制动系统的安全性；

2、本发明的双电机同轴同时为制动系统提供助力，可以减小制动系统对电机性能的要求，在简化减速机构的同时保证制动助力大小仍在合适范围内。

3、本发明的制动器结构无踏板输入，能够良好的与当前智能汽车相匹配，可以适配自动驾驶汽车，遥控汽车等无人驾驶汽车。

附图说明

图1是根据本发明具体实施例的同轴双电机线控制动系统及无制动踏板的侧视图；

图2是根据本发明具体实施例的同轴双电机线控制动系统及无制动踏板的剖视图；

图3是利用本发明同轴双电机线控制动系统的无制动踏板智能汽车的视图。

图中的附图标记所分别指代的技术特征为：

1、丝杆；2、轴承；3、二级从动齿轮；4、导向支架；5、回位弹簧；6、滑杆；7、制动油壶；8、制动主缸；9、第一制动电机输入接口；10、第一制动电机控制器；11、第一制动电机；12、一级主动齿轮；13、第二制动电机；14、第二制动电机控制器；15、第二电机输入接口；16、二级主动齿轮；17、一级从动齿轮；20、轴承套；21、轴承套；22、第一固定螺母；23、第二固定螺母；24、导向滑块；100、制动器；200、整车制动系统；201、右前轮；202、左前轮；203、左后轮；204、右后轮；205、第一制动油管；206、第二制动油管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明主要在于：设置两个单独控制的制动电机，同轴双电机结构同时为制动系统提供助力，两制动电机同时工作，互相独立，满足未来完全无人驾驶汽车线控制动系统动力源冗余的功能安全需求；通过电子控制单元ECU给出控制信号，实现无踏板制动，满足未来完全无人驾驶汽车线控制动系统需要。

具体的，参见图1、2，示出了根据本发明的同轴双电机线控制动系统100的侧视图和剖视图；

其包括：制动动力机构，减速机构，制动执行机构；

其中，所述制动动力机构包括:第一制动电机11，和第二制动电机13；

所述减速机构包括：一级主动齿轮12，一级从动齿轮17，二级主动齿轮16和二级从动齿轮3；

所述制动执行机构包括：丝杆1，导向支架4，回位弹簧5，顶杆21，和制动主缸8；

其中，第一制动电机11与第二制动电机13在同一轴线上，两个制动电机的旋转轴与一级主动齿轮12连接，一级主动齿轮12与一级从动齿轮17啮合，二级主动齿轮16与一级从动齿轮17固接成同一个零件，二级主动齿轮16与二级从动齿轮3啮合；

在所述丝杆1与内含螺纹的二级从动齿轮3啮合，使二级从动齿轮3旋转时可带动丝杆1轴向移动；所述丝杆1与导向支架4固接，在丝杆1轴向移动时导向支架4也随之动作；导向支架4右端设置有顶杆21，顶杆21可随导向支架4轴向移动，从而实现对主缸8的建压；

所述回位弹簧5位于制动主缸8和导向支架4之间，在第一和第二制动电机作用下回位弹簧5压缩，制动信号撤销后，由所述回位弹簧5的压缩能量回位导向支架4和丝杆1；

参见图3，所述制动主缸8连接第一制动油管205和第二制动油管206，第一制动油管分两路连接至左前轮202和右后轮204，第二制动油管分两路连接至右前轮201和左后轮203，从而对不同的车轮进行制动控制。

进一步的，所述一级主动齿轮12，所述一级从动齿轮17，所述二级主动齿轮16和所述二级从动齿轮3均为斜齿轮。

进一步的，所述制动动力机构还包括第一制动电机输入接口9，第一制动电机控制器10，第二电机输入接口15和第二制动电机控制器14，第一制动电机输入接口9与第二电机输入接口15分别接收来自电子控制单元ECU的控制信号，使得第一制动电机控制器10和第二制动电机控制器14能够控制所述第一制动电机11和第二制动电机13的转动，从而实现智能汽车的无踏板制动。

此外，所述制动执行机构还包括轴承2和轴承套20，所述轴承2内圈与轴承套20的小径过盈配合，轴承2(图示左面)紧靠制动器外壳体(图示未画出)，轴承套20的大径与二级从动齿轮3过盈配合，从而使二级从动齿轮3旋转时不发生轴向移动，同时减小二级从动齿轮3的转动摩擦。

在本发明中，轴承套由两段直径不同的中空圆柱组成，轴承套的小径指的是轴承套外径较小的部分，轴承套的大径指的是轴承套外径较大的部分。

更进一步的，所述制动执行机构还包括滑杆6，所述滑杆具有两个，分别位于所述导向支架4的两侧，导向支架4两端有导向滑块24，导向滑块间隙配合在滑杆6上，从而对滑杆6的滑动进行导向和定位。

所述滑杆6具有第一固定螺母22和第二固定螺母23，以对所述滑杆6进行固定。

所述制动执行机构还包括制动油壶7，所述制动油壶7与制动主缸8密封连接，为制动主缸供油和回油。

进一步的，本发明的第一制动电机和第二制动电机一个是高压电机、另外一个是低压电机，或者两个电机都是低压电机。

通过这样的设置，高压电机使用车辆电池包供电，低压电机使用独立的电瓶如铅蓄电池供电，在某一电源故障情况下，另一电源仍可保证某一电机的制动效果；或者两个电机都使用独立的低压电源，更进一步保证制动电机的工作稳定性。这样的设置方式提高了制动系统的冗余性。

本发明的同轴双电机线控制动系统100按照如下的方式进行制动：

(1)正常制动时，遥控装置给出制动信号，第一制动电机输入接口与第二电机输入接口接收来自电子控制单元ECU(图示未画出)的相同控制信号，两制动电机同时工作，带动一级主动齿轮12旋转，随之一级从动齿轮17、二级主动齿轮16、二级从动齿轮3转动。在二级从动齿轮3旋转时，与之内螺纹啮合的丝杆1轴向移动，轴承2保证了二级从动齿轮3仅转动而不轴向移动。

进一步的，两制动电机的动力经减速机构传递至丝杆1，进而与丝杆1固接的导向支架4沿滑杆6的轴向方向移动，在导向支架4上的顶杆21推动制动主缸8，制动主缸8泵油经制动管路205、206输送至制动轮缸(图示未画出)，完成制动建压，四车轮开始制动。

(2)当第一或第二制动电机故障，由液压传感器(图示未画出)反馈故障信号到电子控制单元ECU，电子控制单元ECU发送紧急制动信号，另一正常工作电机将以额定功率工作，增强单电机的制动力。

进一步的，参见图3，本发明还公开了一种智能汽车200，该智能汽车包括上述的同轴双电机线控制动系统100，所述线控制动系统100的制动主缸8连接第一制动油管205和第二制动油管206，第一制动油管分两路连接至左前轮202和右后轮204，第二制动油管分两路连接至右前轮201和左后轮203，从而对不同的车轮进行制动控制。

综上，本发明具有如下优点：

1、本发明包括两个制动电机能够同时工作，并且互相独立，在其中一个制动电机故障失效时，另一制动电机仍可正常工作，能够实现系统的冗余，提高了制动系统的安全性；

2、本发明的双电机同轴同时为制动系统提供助力，可以减小制动系统对电机性能的要求，在简化减速机构的同时保证制动助力大小仍在合适范围内，满足未来完全无人驾驶汽车线控制动系统动力源冗余的功能安全需求。

3、本发明的制动器结构无踏板输入，能够良好的与当前智能汽车相匹配，可以适配自动驾驶汽车，遥控汽车等无人驾驶汽车。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定保护范围。

Claims (10)

1.一种同轴双电机线控制动系统，其特征在于，包括：

制动动力机构，减速机构，制动执行机构；

其中，所述制动动力机构包括:第一制动电机，和第二制动电机；

所述减速机构包括：一级主动齿轮，一级从动齿轮，二级主动齿轮和二级从动齿轮；

所述制动执行机构包括：丝杆，导向支架，回位弹簧，顶杆，和制动主缸；

其中，第一制动电机与第二制动电机在同一轴线上，两个制动电机的旋转轴与一级主动齿轮连接，一级主动齿轮与一级从动齿轮啮合，二级主动齿轮与一级从动齿轮固接成同一个零件，二级主动齿轮与二级从动齿轮啮合；

在所述丝杆与内含螺纹的二级从动齿轮啮合，使二级从动齿轮旋转时可带动丝杆轴向移动；所述丝杆与导向支架固接，在丝杆轴向移动时导向支架也随之动作；导向支架右端设置有顶杆，顶杆可随导向支架轴向移动，从而实现对制动主缸的建压；

所述回位弹簧位于制动主缸和导向支架之间，在第一和第二制动电机作用下回位弹簧压缩，制动信号撤销后，由所述回位弹簧的压缩能量回位导向支架和丝杆；

所述制动主缸连接制动油管。

2.根据权利要求1所述的同轴双电机线控制动系统，其特征在于，

所述制动动力机构还包括第一制动电机输入接口，第一制动电机控制器，第二电机输入接口和第二制动电机控制器，第一制动电机输入接口与第二电机输入接口分别接收来自电子控制单元ECU的控制信号。

3.根据权利要求2所述的同轴双电机线控制动系统，其特征在于，

所述制动执行机构还包括轴承和轴承套，所述轴承内圈与轴承套小径过盈配合，轴承紧靠制动器外壳体，轴承套大径与二级从动齿轮过盈配合。

4.根据权利要求2所述的同轴双电机线控制动系统，其特征在于，

所述制动执行机构还包括滑杆，所述滑杆具有两个，分别位于所述导向支架的两侧，导向支架两端有导向滑块，所述导向滑块间隙配合在滑杆上。

5.根据权利要求4所述的同轴双电机线控制动系统，其特征在于，

所述滑杆具有第一固定螺母和第二固定螺母，以对所述滑杆进行固定。

6.根据权利要求2所述的同轴双电机线控制动系统，其特征在于，

所述制动执行机构还包括制动油壶，所述制动油壶与制动主缸密封连接。

7.根据权利要求2-6中任意一项所述的同轴双电机线控制动系统，其特征在于，

所述制动主缸连接第一制动油管和第二制动油管，第一制动油管分两路连接至左前轮和右后轮，第二制动油管分两路连接至右前轮和左后轮，从而对不同的车轮进行制动控制。

8.根据权利要求7所述的同轴双电机线控制动系统，其特征在于，

所述一级主动齿轮，所述一级从动齿轮，所述二级主动齿轮和所述二级从动齿轮均为斜齿轮；和/或

第一制动电机和第二制动电机一个是高压电机、另外一个是低压电机，或者两个电机都是低压电机。

9.根据权利要求7所述的同轴双电机线控制动系统，其特征在于，

当第一或第二制动电机故障，由液压传感器反馈故障信号到电子控制单元ECU，电子控制单元ECU发送紧急制动信号，另一正常工作电机将以额定功率工作，增强单电机的制动力。

10.一种智能汽车，其特征在于：

该智能汽车包括权利要求1-9中任意一项所述的同轴双电机线控制动系统，所述线控制动系统的制动主缸连接第一制动油管和第二制动油管，第一制动油管分两路连接至左前轮和右后轮，第二制动油管分两路连接至右前轮和左后轮，从而对不同的车轮进行制动控制。

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