CN203601251U

CN203601251U - 一种电子驻车制动系统

Info

Publication number: CN203601251U
Application number: CN201320564324.9U
Authority: CN
Inventors: 钱康荣
Original assignee: LONGFINE SHANGHAI AUTOMOTIVE ELECTRICAL CO Ltd
Current assignee: LONGFINE SHANGHAI AUTOMOTIVE ELECTRICAL CO Ltd
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2023-09-11

Abstract

本实用新型公开了一种电子驻车制动系统，包括：一控制单元，接入整车通信网络，提供输入/输出信号处理的平台，一倾角传感器，测量车辆当前停靠路面的驻车坡度，并将测量的驻车坡度传递给控制单元，以确定需要的驻车力的强度，一拉线式驻车驱动执行机构，分别安装于车辆左、右后轮，并将电力转换为制动力，根据控制单元的控制信号对车辆左、右后轮实施制动。采用拉线式结构，并使用2个独立的电机分别控制左后轮和右后轮，使其具有更大的驻车力；达到在平地驻车1000N以上的拉力要求，和在30%以上坡道1800N以上的拉力要求。

Description

一种电子驻车制动系统

技术领域

本实用新型涉及一种电子驻车制动系统，应用于大吨位汽车。

背景技术

电子驻车制动系统(EPB:Electrical Park Brake)是指将行车过程中的临时性制动和停车后的长时性制动功能整合在一起，并且由电子控制方式实现停车制动的技术。电子手刹是由电子控制方式实现停车制动的技术，其工作原理与机械式手刹相同，均是通过刹车盘与刹车片产生的摩擦力来达到控制停车制动，只不过控制方式从之前的机械式手刹拉杆变成了电子按钮。

EPB系统主要由电子控制器、马达、减速齿轮等元件组合而成，要控制EPB系统的开和关，驾驶员只要按下EPB电子手刹车的按钮即可，当驾驶员按下按钮后电信号会传送到电子控制器，电子控制器会启动马达，依照输入的电信号使制动器实施制动。

一般汽车车重都在1.5吨左右，平地驻车往往只要几百N的拉力即可，而30%以上的坡道上驻车也只要1000N左右就能满足要求；而对于大自重的车辆，特别是自重超过4000KG的车辆，传统的电机就无法满足要求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种电子驻车制动系统，采用拉线式结构，并使用2个独立的电机分别控制左后轮和右后轮，使其具有更大的驻车力；达到在平地驻车1000N以上的拉力要求，和在30%以上坡道1800N以上的拉力要求。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种电子驻车制动系统，包括：

一控制单元，接入整车通信网络，提供输入/输出信号处理的平台，

一倾角传感器，测量车辆当前停靠路面的驻车坡度，并将测量的驻车坡度传递给控制单元，以确定需要的驻车力的强度，

一拉线式驻车驱动执行机构，分别安装于车辆左、右后轮，并将电力转换为制动力，根据控制单元的控制信号对车辆左、右后轮实施制动。

在本实用新型的一个优选实施例中，还包括一人机接口输入模块和人机接口输出模块，

所述人机接口输入模块采用按钮控制器，按钮控制器以开关量的形式，通过直接导线连接控制单元，并传输驾驶员输入的驻车控制信号，

所述人机接口输出模块采用指令灯或警示音，提示驾驶员电子驻车制动系统的工作状态。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述拉线式驻车驱动执行机构包括一内置控制板，

一接受信号的线束，所述线束通过一电缆接头连接所述内置控制板，

以及一安装于内置控制板上的直流电机，所述直流电机的输出轴端部连接一减速齿轮组，所述减速齿轮组转动带动一丝杠螺母转动，

一丝杆，贯穿设置丝杠螺母内，且所述丝杠螺母内螺纹和与丝杆外螺纹配合，使得丝杆在丝杠螺母内自由伸缩，将转动变为丝杆的前后运动，

所述丝杆端部通过一拉索连接一车轮制动器。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述丝杆端部设置一拉索接头，拉索接头包括一U型槽和一侧板，拉索端部连接一圆柱体，圆柱体放置于U型槽内，并固定于侧板上，拉索连接一车轮制动器。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述丝杠螺母一侧设置一球轴承和一推力轴承，所述球轴承和推力轴承能承受丝杆转动过程中的过大载荷。

在本实用新型的一个优选实施例中，还包括一将实时拉力值反馈给控制单元的拉力监测装置，

所述拉力监测装置包括一设置直流电机输出轴上的磁环，一设置磁环一侧的霍尔传感器。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述减速齿轮组的减速比为1:25。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过在车辆左、右后轮各使用一套独立的执行机构达到加大驻车力的目的；

且控制单元产生控制信号发送到直流伺服电机，通过减速机构将直流伺服电机的高转速、小扭矩转换为低转速大扭矩，再由丝杠螺母传动，将直流伺服电机的旋转运动转化为拉索的直线运动；电子驻车系统根据倾角传感器的检测结果自动产生需求的制动力，同吋控制单元又对制动压力进行监测从而构成闭环控制，直至最后的制动力符合坡度要求；

达到在平地驻车1000N以上的拉力要求，和在30%以上坡道1800N以上的拉力要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的工作原理框图。

图2为本实用新型的拉线式驻车驱动执行机构的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参照图1，电子驻车制动系统以控制单元为核心，按照信号流可划分为三大部分包括七个模块：

其中(l)信号输入包括：人机接口输入100，车辆状态200、拉力监测装置300；(2)信号处理包括：控制单元（ECU）400；(3)信号输出包括：人机接口输出500，拉线式驻车驱动执行机构600，车辆其他电子控制单元700。

a.人机接口输入100：驾驶员对电子驻车制动系统的输入模块，此模块采用按钮方式，即通过点按驻车按键操作电子驻车制动系统。按钮以开关量的形式，通过直接导线连接传输，ECU可对此信号查询，通过检测到电平信号，断定驾驶员对按钮是否进行操作，及进行何种操作；

b.车辆状态200：车辆的状态包括车速信号、发动机信号、油门踏板信号、制动踏板信号、档位信号等，通过车载电子通信网络可以由车载的相应电控设备获取这些车辆的状态信号。

目前汽车己具备车载电子网络中较为常见的类型，如控制器局域网（Control Aiea Network，CAN）、本地互联网络（Local InterconnectNetwork，LIN）等。而且在车载网络中确定已存在发动机管理系统（EMS）和自动变速器（TCU）等相关节点，为信号的获取创造了条件；

通过倾角传感器判断车辆当前停靠路面的坡度以确定需要的驻车力的强度。

c.拉力监测装置300：霍尔传感器与弹簧机构、均匀条形磁体配合使用，将拉力转换为位移量，磁体的移动使作用在霍尔传感器的磁场强度发生变化，并转换为电压。通过对此电压的检测便可获取拉力值；

d.控制单元（ECU）400：ECU是设计重点所在，是电子驻车制动系统控制的主体部分，控制单元接入整车通信网络，提供输入/输出信号处理的平台；

e.人机接口输出500：对于电子驻车制动系统的运转情况，驾驶员应该也有必要明确。此模块采用两种方式实现：指示灯和警示音。以提示驾驶员系统的工作状态，特别是错误、故障状态；

f.拉线式驻车驱动执行机构600：对电子驻车制动系统，电机是将电力转换为动力的核心部件，在DC12V的作用下，必须产生足够的力矩和转速，以保证在规定的时间内完成规定驻车力的要求；

拉线式驻车驱动执行机构，分别安装于车辆左、右后轮，并将电力转换为制动力，根据控制单元的控制信号对车辆左、右后轮实施制动。

参照图2，拉线式驻车驱动执行机构600包括一内置控制板601，一接受信号的线束602，线束602通过一防水电缆接头603连接所述内置控制板601，以及一安装于内置控制板601上的直流电机604，直流电机604的输出轴605端部连接一减速齿轮组606，减速齿轮组606转动带动一丝杠螺母607转动，一丝杆608，贯穿设置丝杠螺母607内，且丝杠螺母607内螺纹和与丝杆608外螺纹配合，使得丝杆608在丝杠螺母607内自由伸缩，将转动变为丝杆的前后运动，丝杆608端部设置一拉索接头609，拉索接头609包括一U型槽610和一侧板611，拉索612端部连接一圆柱体613，圆柱体613放置于U型槽610内，并固定于侧板611上，拉索612连接一车轮制动器。

丝杠螺母607一侧设置一球轴承614和一推力轴承615，所述球轴承和推力轴承能承受丝杆转动过程中的过大载荷。

拉力监测装置300包括一设置直流电机输出轴上的磁环301，一设置磁环301一侧的霍尔传感器302。

齿轮选用45号钢，表面淬火，增加齿轮硬度，使更加耐磨，有效提高使用寿命。主要受力件丝杆，采用轴承钢，表面高频淬火，保证刚性的同时也保证了韧性。

与之相配的螺母选用黄铜，有韧性，而且耐磨。齿轮的材料和加工精度，保证了EPB总成在恶劣的环境下可靠而且，长寿命的工作，完全满足设计要求。

g.车辆其他电子控制单元700：与驻车相关的其他控制单元也可接收电子驻车制动系统的状态信号，以配合电子驻车制动系统达到更合理、更优质的控制效果。但对于发送给其他电子控制单元的信息，需要与其他ECU的设计配合制定。

本实用新型的工作原理：

1、实施驻车制动

实施驻车制动是在驾驶员踩下制动踏板，电子驻车制动系统对其状态进行分析是否处于正常进行驻车制动的要求，当车辆处于正常的情况下时，控制电元（ECU）只要接受到驾驶员施行的制动按钮的开关信号，便依程序执行命令，通过总线传输至左右轮放置的拉线式驻车驱动执行机构，从而控制电机机根据需求进行相应的动作。

为了使电子驻车系统具有完善的性能，在需求适合的驻车制动力时，还要求具有防干扰，滤除误操作等非正常状态下产生的不安全因素，采集模块需要采集驻车按钮信号、车速信号、驻车坡度、驻车制动压力并实时通过总线提供给电子控制单元。

一般制动过程为电子控制单元捕获驾驶员按下驻车按钮时的信号，来启用制动中断服务程序，其根据分析总线中传送的采集到的参数数据，确信目前车辆是否处于驻车状况。在车速不超过车速阀值而满足驻车状况时，电子控制单元通过总线给驻车制动模块发布驻车指令以控制驻车电机的动作，完成驻车制动。

当电子控制单元确信驻车制动压力满足此时驻车坡度需求的压力时，然后锁止。同时在仪表板上驻车指示灯变为红色。由于电机的高速旋转，一般转速超过12000r/min，从而制动过程耗时不超过2s，配上减速机构的减速增扭作用，使其迅速产生所需求的制动力以达到稳定驻车。

电子驻车系统根据倾角传感器的检测结果自动产生需求的制动力，同吋控制单元又对制动压力进行监测从而构成闭环控制，直至最后的制动力符合坡度要求。在完成驻车制动而不需要电机的动作时，驻车制动机构通过螺杆的机械自锁来保证车辆稳定的处于驻车制动状态。

2、解除驻车制动

解除驻车制动的一般流程为电子控制单元捕获驾驶员按下驻车按钮时的信号，来启用制动中断服务程序，其根据分析总线中传送的采集到的参数数据，判断此时是否满足解除驻车制动的状况。当制动踏板踩下提供制动力时，驻车制动就可以解除，此过程的耗时也相对较短，一般在2s之内。

本实用新型由于采取以下措施：

a.增加转速比

EPB驻车系统的减速比达到1:25；通过齿轮与丝杆的组合设计，齿轮转动带动黄铜螺母转动，螺母内螺纹与丝杆外螺纹配合，将转动变为丝杆的前后运动，因为齿数比较大，所以可以达到较高的减速比。（图2）

b.选用更大功率电机

选用电机额定功率达到180W；

c.提高输出电流

额定电流输出12A时，拉力达到2400N，最大电流输出20A以上时，拉力达到3000N以上；

d.使用两套独立执行机构

在车辆左、右后轮各使用一套独立的执行机构达到加大驻车力的目的。

表1为汽车设计需求与本文设计产品实际参数对比，满足设计要求。

表1

表2为实验台上对电子驻车制动系统进行24℃和100℃两种温度下不同电流情况的实施驻车与解除驻车力值曲线记录；

按下EPB按钮，系统对车辆模型进行一次拉紧操作，在1.35s后达到所需制动力，左右拉力均达到2400余牛。可见，实施制动的动作时间约为1.35；同样的测试得到解除时间约为1.05s。也同样达到设计要求。

表2

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种电子驻车制动系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种电子驻车制动系统，其特征在于：还包括一人机接口输入模块和人机接口输出模块，

3.根据权利要求1所述的一种电子驻车制动系统，其特征在于：所述拉线式驻车驱动执行机构包括一内置控制板，

所述丝杆端部通过一拉索连接一车轮制动器。

4.根据权利要求3所述的一种电子驻车制动系统，其特征在于：所述丝杆端部设置一拉索接头，拉索接头包括一U型槽和一侧板，拉索端部连接一圆柱体，圆柱体放置于U型槽内，并固定于侧板上，拉索连接一车轮制动器。

5.根据权利要求3所述的一种电子驻车制动系统，其特征在于：所述丝杠螺母一侧设置一球轴承和一推力轴承，所述球轴承和推力轴承能承受丝杆转动过程中的过大载荷。

6.根据权利要求3所述的一种电子驻车制动系统，其特征在于：还包括一将实时拉力值反馈给控制单元的拉力监测装置，

7.根据权利要求3所述的一种电子驻车制动系统，其特征在于：所述减速齿轮组的减速比为1:25。