CN1706701A - 电动汽车制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电动汽车制动系统，包括制动踏板、制动主缸、与制动主缸靠液压相联动的制动轮缸以及与制动轮缸机械相连的制动摩擦片，制动摩擦片设于车轮上且在制动轮缸的作用下可与车轮的一个部位紧贴摩擦以产生制动力，其特征是：还包括用于感应制动踏板位置移动并把该位置移动转化为电信号的位移传感器，接收来自位移传感器的电信号并发出动作指令的电子控制单元，接收电子控制单元的动作指令并产生动作的执行器，所述执行器通过传动装置与所述制动主缸相连。本发明通过电子控制的制动助力系统产生制动助力；取消了体积庞大的真空助力器，达到优化整车结构布置的效果。

Description

电动汽车制动系统

技术领域：

本发明涉及一种电动汽车制动系统。

背景技术：

汽车上广泛采用真空助力器作为制动助力器，主要利用发动机喉管处的真空度来帮助驾驶员操纵制动踏板，以达到助力的效果，制动踏板与真空助力器之间采用的是机械连接。由于有体积庞大的真空助力器，整车结构的布置受到诸多限制。

另一方面，在电动汽车上如果采用真空助力器系统，在制动的过程中助力的效果就不太明显。事实上，由于没有发动机的负压作用因而真空度太小，不能达到明显的省力的效果。

在专利号为02261501.6、名称为《电机反馈制动与液压制动联合控制的制动系统》的中国实用新型专利中，公开一种电动车制动系统，利用电机的反馈制动特性进行辅助制动并回收能量。但该系统的主要优点在于回收能量，而不在于提供制动助力。事实上，当电池容量接近满荷(如SOC值大于60％)时，该系统无法利用电机的反馈制动特性进行辅助制动，因而也就不存在制动助力。

发明内容：

本发明的目的就是为了解决电动汽车无法提供制动助力的问题，提供一种电动汽车制动系统，达到明显的省力的效果，并优化系统布置。

为实现上述目的，本发明提出一种电动汽车制动系统，包括制动踏板、制动主缸、与制动主缸靠液压相联动的制动轮缸或制动钳以及与制动轮缸或制动钳机械相连的制动摩擦片或制动盘，制动摩擦片或制动盘设于车轮旁且在制动轮缸的作用下可与车轮的一个部位紧贴摩擦以产生制动力，其特征是：还包括用于感应制动踏板位置移动并把该位置移动转化为电信号的制动意图传感器，接收来自制动意图传感器的电信号并发出动作指令的电子控制单元，接收电子控制单元的动作指令并产生动作的执行器，所述执行器通过传动装置与所述制动主缸相连。

由于采用了以上的方案，本发明提供了一套电子控制的制动助力系统，它可以通过传感器探知驾驶员的制动意图，并将该意图线传到控制单元，进而控制执行单元动作，通过传动装置驱动制动主缸，产生制动助力。

由于取消了体积庞大的真空助力器，因此在电动汽车制动系统上让制动踏板与制动主缸的连接关系实现了由机械连接转变为线性连接，从而可以达到优化整车结构布置的效果。

附图说明：

图1是本发明实施例一执行器和传动装置示意图(原始位置)。

图2是本发明实施例一执行器和传动装置示意图(运行位置)。

图3是本发明实施例一防滚作用块示意图。

图4是本发明实施例一系统总体结构方框图。

图5是本发明实施例一系统机械结构示意图。

图6是本发明实施例二系统机械结构示意图。

具体实施方式：

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。

实施例一：见图4、5，所示电动汽车制动系统，包括制动踏板13、制动主缸8、与制动主缸8靠液压相联动的制动轮缸(或用制动钳)15以及与制动轮缸机械相连的制动摩擦片(或制动盘)16，制动摩擦片设于车轮上且在制动轮缸的作用下可与车轮的一个部位紧贴摩擦以产生制动力。

与传统制动系统不同，本发明还包括用于感应制动踏板13位置移动并把该位置移动转化为电信号的制动意图传感器12，接收来自制动意图传感器12的电信号并发出动作指令的电子控制单元10(简称ECU)，接收电子控制单元10的动作指令并产生动作的执行器，所述执行器通过传动装置与所述制动主缸8相连。

图1、2是所述制动系统中执行器和传动装置示意图。

在执行器和传动装置中各个部分的相互位置关系及连接关系为：电动机1和减速器2为一个整体，螺母4和推杆9固定在连接块(又叫连接总成)6上，电动机及减速器、防滚作用块、制动主缸、位置传感器5均是固定关系，螺旋丝杠3与减速器2输出轴之间采用平键、螺栓同时连接，螺旋丝杠3与螺母4的螺纹相配合，这样连接块在螺旋丝杠的旋转作用下发生平移运动，防滚作用块7如图3所示，在结构中它是固定的，它仅与连接块之间有运动关系，该运动关系为滑移运动，通过两侧的导向槽来防止电机作用杆在螺旋丝杆旋转的带动下跟随其转动，控制推杆9(在图6中为电机作用杆91)只在轴向运动。其中位置传感器5的作用是：实时动态的监测活塞连杆的位置，以便计算出当前制动主缸内的压力。

图5中其余元件的标号是：11-踏板脚感模拟器，14-三通连接阀，15-制动钳，16-制动盘，信号1---速度传感器，信号2---转角传感器，信号3---横摆速度传感器。需要说明的是，传动系统的具体结构可以有其他方式：如采用齿轮传动、杠杆传动等，不再一一列举。

电子控制单元10可采用工控CPU、DSP数字信号处理器或专用芯片等。

制动意图传感器12可以是位移传感器——探测制动踏板13的运动位移，或转角传感器——探测制动踏板13绕转轴转过的角度，压力传感器——探测制动踏板13下侧支撑部位的受力，等等。

电动机1采用直流伺服电机，具有较好的时间响应特性，避免产生助力滞后现象。

在所述制动踏板13上还设置有脚感模拟器11(本例中为一弹簧)，用于在制动踏板13被踏下时产生反力，以便驾驭人员能感知踩下踏板的多少，并在制动踏板13被松开后使制动踏板13能及时回位。

制动过程的控制方法为制动力由ECU和执行器控制，在驾驶员进行制动操作过程中，由踏板行程传感器探知驾驶员的制动意图(缓慢减速，快速制动)，把该意图转换成电信号并传给ECU，最简单的控制方法就是把位置传感器5(即本例中的制动意图传感器)的信号线性处理，使制动力正比于制动踏板踩下的距离。

但考虑到防抱死等需要，可以采用更加优化的控制方法，例如：本实施例中ECU汇集轮速传感器(信号1)、转向角传感器(信号2)、横摆速度，纵向加速度传感器(信号3)等各路信号，通过比较转角传感器和横摆速度传感器收集到的数据，可以判断出车辆是否在弯道路况，利用车速和车轮转速可以得到车轮的滑移率，另外用制动踏板位移传感器通过微分计算的方法，识别出踏板的速度，就可以探知出驾驶员的制动意图(缓慢制动，快速制动)，再与事先设定的一个数据进行比较，选择出执行其中一种制动意图。在电子控制单元中，由它同步处理各种不同的传感器信号，以不同的车辆行驶状态和滑移率为依据计算出当前所需要的制动力。

还有一个可能的控制方式是：ECU根据收集到的数据，计算出此刻允许的最大制动力，当正比于制动踏板踩下的距离的制动力接近或等于该最大制动力时，不再增加制动力，以防车辆抱死。

目前本实施例采用的制动器工作原理是：驾驶员踩下制动踏板，推动与制动调压器及制动主缸相连的活塞连杆。制动主缸将根据踏板力的大小，在制动路线上形成相应的压力，在机械和液力相互作用下，通过轮边制动缸推动制动钳压向制动盘。

在执行系统中采用伺服电机以闭环控制的方式对电机进行电流控制，利用螺旋传动的特点，把旋转运动转化为直线运动，从而带动制动主缸活塞的工作，把制动主缸中产生的液压制动力传递到各个制动轮缸上，从而在保证行驶稳定性条件下以最佳的减速度完成车辆的制动。

在本系统中采用的是电子制动踏板13，它通过线缆的方式(线性连接)和系统ECU连接，由于线性连接系统比起机械连接的优越性。因此在整个制动系统结构部件中的布置就显得很灵活，不象现在汽车上制动作用臂和真空助力器的连接(必须通过真空助力器的推杆叉固定在一起)。用电子式制动踏板13替代了传统的液压制动踏板13，取消了体积庞大的真空制动助力器，能够优化整车的结构布置。另外，系统可以根据不同的驾驶工况自动调节主缸制动压力，缩短了反应时间，避免了液压机械制动系统作用反力引起震动而导致驾驶者不自觉地减小制动力的危险。

实施例二：如图6所示，本例中还包括第二传动装置——踏板推杆21，它一端与制动踏板13相连，另一端通过汇接块20和制动主缸8的活塞连杆相连，用于在制动踏板13踩下后直接驱动制动主缸8产生制动力。注意实施例一中的推杆9在这里分成了电机作用杆91、活塞推杆92和踏板推杆21三个，以示区分。电机作用杆91和踏板推杆21都可以各自独立的作用于汇接块20上(这里采用“汇接块”一词是为了便于与实施例一中的“连接块”相区分)，两个作用杆在汇接块20上都是滑动关系，汇接块20将来自踏板的直接推动力和来自电机推杆的推动力全部都传递到活塞推杆。这样当电控系统失灵时，还可以保持一定的制动力，以确保安全。实际上，在本例中，电控制动系统只是对制动产生助力，而不是制动系统的全部。

Claims (7)

1、一种电动汽车制动系统，包括制动踏板13、制动主缸(8)、与制动主缸(8)靠液压相联动的制动轮缸或制动钳以及与制动轮缸或制动钳机械相连的制动摩擦片或制动盘，制动摩擦片或制动盘设于车轮旁且在制动轮缸的作用下可与车轮的一个部位紧贴摩擦以产生制动力，其特征是：还包括用于感应制动踏板(13)位置移动并把该位置移动转化为电信号的制动意图传感器(12)，接收来自制动意图传感器(12)的电信号并发出动作指令的电子控制单元(10)，接收电子控制单元(10)的动作指令并产生动作的执行器，所述执行器通过传动装置与所述制动主缸(8)相连。

2、如权利要求1所述的电动汽车制动系统，其特征是：所述执行器包括电动机(1)和与之相连的减速器(2)；所述传动装置包括螺旋丝杠(3)、与螺旋丝杠(3)螺纹配合的螺母(4)和与螺母(4)相连的推杆(9)，所述推杆(9)与制动主缸(8)的活塞相连。

3、如权利要求2所述的电动汽车制动系统，其特征是：所述推杆(9)是通过连接块(6)与螺母(4)相连的，即螺母(4)和推杆(9)固定在连接块(6)上；在连接块(6)上或其外侧有防滚作用块(7)，使得连接块(6)可以在防滚作用块(7)的限制下只能产生滑移动运而限制其转动。

4、如权利要求2所述的电动汽车制动系统，其特征是：所述电动机(1)和减速器(2)为一个整体；螺旋丝杠(3)与减速器(2)输出轴之间采用平键、螺栓同时连接。

5、如权利要求1或2所述的电动汽车制动系统，其特征是：所述制动意图传感器(12)是位移传感器；制动系统中还包括速度传感器、转角传感器和横摆速度、纵向加速度传感器，其信号输出端均与电子控制单元(10)相连，分别用于感应轮速、转向角和横摆速度纵向加速度。

6、如权利要求1或2所述的电动汽车制动系统，其特征是：在所述制动踏板(13)上还设置有脚感模拟器(11)，用于在制动踏板(13)被踏下时产生反力，并在制动踏板(13)被松开后使制动踏板(13)能及时回位。

7、如权利要求1或2所述的电动汽车制动系统，其特征是：还包括第二传动装置，它与制动踏板(13)和制动主缸(8)均相连，用于在制动踏板(13)踩下一定距离后直接驱动制动主缸(8)产生制动力。

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