CN209064080U - 一种基于电机获取制动意图的电子液压制动系统 - Google Patents

Abstract

一种基于电机获取制动意图的电子液压制动系统，其中包括制动踏板、弹簧、第一运动模块、第二运动模块、第三运动模块、第二电机、电控单元、电控线路、ABS/ESP模块以及各种液压元件。第一运动模块是由丝杠、第一丝杠螺母、第一电机组成。第二运动模块是由第二丝杠螺母、齿轮、电磁离合器、第一齿条构成。第三运动模块是由蜗杆、涡轮以及第二齿条结构组成。液压元件包括液压缸、电磁阀、液压管路、各轮缸。第一电机可以做发电机得到驾驶员的制动信号，也可以作为电动机用于提供制动力来实现失效保护。所述电子液压制动系统用第一电机取代了传感器，节省了制造成本。双电机两条主液压管路同时可以实现制动踏板与制动主缸的机械连接大大提升汽车的安全性。

Description

一种基于电机获取制动意图的电子液压制动系统

技术领域

本实用新型涉及汽车制动技术领域，尤其是一种基于电机获取制动意图的电子液压制动系统。

背景技术

电子液压制动系统(EHB)是线控制动的一种，驾驶员踩下踏板，不需要机械连接把驾驶员踩踏板的力传递给制动盘或制动鼓。其原理是通过踏板力传感器以及位移传感器等装置来获得驾驶员的制动意图，然后根据驾驶员的制动意图采用电机来提供制动力。

现在大部分电子制动液压系统由制动踏板单元、液压驱动单元、制动执行单元、控制单元、传感器等部分组成。现有的电子液压制动系统多采用单电机单液压管路，当电机失效或者液压管路出现问题制动系统就会失效，安全性差。所以需要我们对原有的液压制动系统进行改进。比如采用双电机电子液压制动系统，当其中一个电机失效时，另一个电机会及时提供制动力为车辆提供失效保护。

专利申请号为201410008403.0的一种双电机驱动的电子液压制动系统。其中采用了双电机来实现制动失效保护。制动失效一般是由于液压管路液位不足以及液压管路进入空气引发的。连接制动主缸的主液压管路，由于长期受到较高的压力，它是引起制动失效的主要部件。上述专利双电机共用了一条液压管路，一旦液压管路出现问题就不能实现制动保护。本实用新型采用双电机用来防止电机失效，通过双主液压管路防止液压管路液位不足以及液压管路进入空气引发的制动失效。现在大部分的电子液压制动系统都采用了各种复杂的传感器，成本高、安装复杂。我们可以根据电机的特性，通过电机可以获得电磁信号，用来取代繁多的传感器，节约成本。

实用新型内容

针对现有技术的上述问题本实用新型提出了一种基于电机获取制动意图的电子液压制动系统，通过其中一个电机来获得驾驶员制动意图省去了各种传感器。实现了双电机双主液压管路设计，使整个电子液压制动系统更安全，成本更低。

本实用新型可以通过以下技术方案来实现：一种基于电机获取制动意图的电子液压制动系统，其中包括踏板、弹簧、第一运动模块、第二运动模块、第三运动模块、第二电机、电控单元、电控线路、AD转换器以及各种液压元件。所述第一运动模块是由丝杠、第一丝杠螺母和第一电机组成。第二运动模块是由第二丝杠螺母、齿轮、电磁离合器、第一齿条构成。第三运动模块是由蜗杆、涡轮以及第二齿条结构组成。液压元件包括液压缸、电磁阀、液压管路、各轮缸。

在制动时驾驶员踩下踏板，踏板运动通过所述第一运动模块传递给第一电机，其中踏板与丝杠相连，丝杠的直线运动转化成第一丝杠螺母的转动，其中第一丝杠螺母与电机转子固定连接，电机转子转动。此时所述第一电机发电，产生感应电动势，产生的模电信号通过AD转换器转换成数电信号传递给电控单元。所述第一电机既可作为发电机又可以作为电动机来使用；作为发电机使用时可用来获取驾驶员的制动信号，作为电动机时用来实现失效保护。

所述第二电机提供制动力时所述电磁离合器使主轴与所述齿轮断开，所述第一电机和所述踏板不能提供制动力；所述第二电机失效时所述电磁离合器使主轴与所述齿轮连接，由所述第一电机和所述踏板提供制动力。

本实用新型与背景技术相比，具有的有益效果是：(1)上述第一电机即可作为发电机又可以作为电动机来使用，其特征在于作为发电机使用时可以用来获取驾驶员的制动信号，省去了复杂的传感器，降低了成本。

(2)采用电磁离合器来控制第一电机和踏板制动力的传递，避免了踏板运动与第二电机的相互干涉，防止出现制动力提供不准确的现象。

(3)采用双电机双主液压管路来实现制动时的失效保护，提高了车辆的安全性。

附图说明

图1为本实用新型整体结构的示意图。

图2为本实用新型第一电机原理示意图。

图1中的标号表示：1—制动踏板；2—丝杠；3—第一丝杠螺母；4—电机转子；5—电机定子；6—第二丝杠螺母；7—主轴；8、10—齿轮；9—电磁离合器；11—第一齿条；12—弹簧；13—第二电机；14—蜗杆；15—涡轮；16—第二齿条；17—第一液压缸；18—第二液压缸；19、20、22—液压管路；21—电磁阀；23—ABS/ESP模块；24—电控单元；25、26、37、 28、29—电控线路；30—AD转换模块，31—第一运动模块；32—第二运动模块；33—第三运动模块；34—第一电机。

图2中标号表示：101—电源；102、110—铜环；103—导线；104—永磁体N极；105—转子；106—永磁体S极；107—换向器；108—解算装置；109、112、111—电控线路；113、114—电磁继电器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对技术方案进行清楚、完整地描述。

在制动时驾驶员踩下踏板1，踏板运动通过第一运动模块31传递给第一电机34，其中踏板1与丝杠2相连，丝杠2的直线运动转化成第一丝杠螺母3的转动，其中第一丝杠螺母3与电机转子4固定连接，电机转子4 转动，第一电机34发电，产生感应电动势。模电信号通过AD转换器30 转换成数电信号传递给电控单元24。结合直流发电机感应电动势公式、图像，以及力学公式来分析如何用第一电机34的电信号来描述踏板力与踏板位移。直流发电机基本公式E_a＝K_eω；其中E_a为感应电动势，K_e为电势系数，ω为转子转速。

感应电动势的大小与转速成正比，电势的方向由转速的方向确定。

根据公式α＝ωt；其中α为角位移，ω为转子转速，t为电动势发生时间。确定了转子角位移后，根据齿轮半径等相关参数，不难求出踏板的位移。

根据力学公式其中M为作用在转子上的转矩。确定转矩后，根据齿轮半径等相关参数，不难求出踏板上的作用力。

电控单元24分析电信号，驱动第二电机13通过第三运动模块33将制动力传递给液压元件。第二电机13带动蜗轮蜗杆转动，涡轮15把运动传递给第二齿条16，第二齿条16与第一液压缸17相连。所述的运动机构将电机的旋转运动换成了直线运动。此时电磁阀21连通液压管路19与液压管路22，制动液经液压管路到达ABS/ESP模块，及防抱死制动系统/电子稳定性控制系统模块，其作用是调节各轮缸的液压制动力。当第二电机 13或液压管路19失效时，此时ECU会驱动第一电机34作为电动机提供制动力。第一电机34通过第二运动模块将制动力传递到液压把元件上。第一电机34通过电磁力使电机转子4转动从而使丝杠2做直线运动，丝杠 2又带动第二丝杠螺母6转动，第二丝杠螺母6外圈和齿轮8啮合，齿轮8与主轴7为一体结构，齿轮10需要通过电磁离合器9的作用才能同主轴 7连接。此时电控单元24控制电磁离合器9使主轴7与齿轮10连接，并控制电磁阀21使液压管路20与液压管路22连通。主轴7的转动通过齿轮10与第一齿条11传递到液压缸18，制动力通过液压管路作用到各轮缸。

上述实施方式我们需要第一电机34即可作为发电机又可以作为电动机来使用。根据电动机与发电机结构相似，我们可以给第一电机34提供两条作用回路，满足两种工况的需求。具体原理图见图2。

电控单元控制电磁继电器根据工作状态决定接通哪条线路，电磁继电器114常开，电磁继电器113为常闭。当驾驶员踩下踏板后，带动转子105，第一电机34发电，产生的电信号通过解算装置传递给电控单元24。当第二电机13失效时电控单元24关闭电磁继电器114，打开电磁继电器113，电动机回路接通。电源101为转子105提供电流，在磁场作用下转子105转动，从而带动丝杠螺母3转动，通过第一电机34提供制动力。

驾驶员松开踏板1的过程，使所述第一电机34产生反向电动势，可区分主动制动过程和取消制动过程。取消制动过程驾驶员的意图可以通过与主动制动过程相同的方法得到。上述的电子液压制动系统也可以实现制动踏板1与第二液压缸18的机械连接，只要电控单元24控制电磁离合器 9使主轴7与齿轮10连接，可以实现踏板1与第二液压缸18的机械连接，踩下踏板1时也会有制动力作用在车轮上。

Claims (3)

1.一种基于电机获取制动意图的电子液压制动系统，其包括：制动踏板(1)、弹簧(12)、第一运动模块(31)、第二运动模块(32)、第三运动模块(33)、第二电机(13)、电控单元(24)、ABS/ESP模块(23)以及液压元件,其特征在于:所述第一运动模块(31)是由丝杠(2)、第一丝杠螺母(3)、和第一电机(34)组成，所述第二运动模块(32)是由第二丝杠螺母(6)、齿轮(10)、电磁离合器(9)和第一齿条(11)构成，所述第三运动模块(33)是由蜗杆(14)、涡轮(15)以及第二齿条(16)结构组成。

2.根据权利要求1所述的一种基于电机获取制动意图的电子液压制动系统，其特征在于：所述第一电机(34)既可作为发电机又可以作为电动机来使用；作为发电机使用时可用来获取驾驶员的制动信号，作为电动机时用来实现失效保护。

3.根据权利要求1所述的一种基于电机获取制动意图的电子液压制动系统，其特征在于：所述第二电机(13)提供制动力时所述电磁离合器(9)使主轴与所述齿轮(10)断开，所述第一电机(34)和所述制动踏板(1)不能提供制动力；所述第二电机(13)失效时所述电磁离合器(9)使主轴与所述齿轮(10)连接，由所述第一电机(34)和所述制动踏板(1)提供制动力。