CN210680681U - 一种无线制动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无线制动系统，包括通过无线方式相互连接的刹车控制模块和刹车实现模块；刹车控制模块包括脚踏板和第一控制模块，脚踏板处设有用于检测脚踏板的转角和角加速度的角度传感器，角度传感器与第一控制模块连接，第一控制模块包括第一微控制单元和与第一微控制单元连接的第一无线通信模块；刹车实现模块包括依次连接的第二控制模块、电机和机械制动单元，第二控制模块包括第二微控制单元和与第二微控制单元连接的第二无线通信模块，第一无线通信模块与第二无线通信模块连接。与现有技术相比，本实用新型采用电子控制与机械结构相结合的方法，既避免了油刹系统“漏油”现象，也节省了车舱布置线束的空间。

Description

一种无线制动系统

技术领域

本实用新型涉及汽车制动系统，尤其是涉及一种无线制动系统。

背景技术

目前节能赛车的制动系统多为线刹或油刹，两者制动系统中都包含刹车线。其中油刹系统中油路可能存在“漏油”现象，会导致刹车性能不足。而对于线刹，在安装以及使用时因为刚度、安装误差等因素会造成“蹭碟”现象，增加能量损耗。其次，线刹在使用过程中往往会出现刹车行程固定、刹车力不足的现象，增加了车手的负担。最后，在布置原有制动系统时要考虑线束与车舱及内部零件的干涉问题，增加了整车布置的复杂性。

德国萨尔州大学的计算机科学家们曾研发出了自行车无线刹车装置：骑车人只需捏紧安装有压力传感器的车把手柄，捏的力度越大，给前轮刹车系统施加的压力也就越大。为了提高可靠性，自行车还安装有附加的信号发送器，能多次发送相同的无线电信号。但该项目仅能检索到新闻，并无具体结构，而且类似项目研究国内并没有。除此之外，该无线刹车系统的使用场景目前仅限于自行车，对于节能赛车、电瓶车、摩托车、汽车等竞技或交通工具并没有相关的应用。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种无线制动系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种无线制动系统，包括通过无线方式相互连接的刹车控制模块和刹车实现模块；所述刹车控制模块包括脚踏板和第一控制模块，所述脚踏板处设有用于检测脚踏板的转角和角加速度的角度传感器，所述角度传感器与第一控制模块连接，所述第一控制模块包括第一微控制单元和与第一微控制单元连接的第一无线通信模块；所述刹车实现模块包括依次连接的第二控制模块、电机和机械制动单元，所述第二控制模块包括第二微控制单元和与第二微控制单元连接的第二无线通信模块，所述第一无线通信模块与第二无线通信模块连接。

优选的，所述第二微控制单元还通过增量式编码器与电机连接。

优选的，所述角度传感器通过A/D模块与所述第一微控制单元连接。

优选的，所述A/D模块接有显示器。

优选的，所述机械制动单元包括传动组件和与传动组件连接的刹车夹器。

优选的，所述传动组件包括连杆、固定架，所述连杆与电机连接。

优选的，所述刹车夹器中通过加入垫片增大原有来令片间的距离。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本系统采用电子控制与机械结构相结合的方法，精确采集刹车踏板转动角度与角加速度，通过无线通信将信号传输到机械制动部分处的控制器，对电机转角和转速进行闭环控制，电机通过机械传动组件中的连杆将扭矩传递到刹车夹器，压紧或松开碟刹片，完成制动，既避免了油刹系统“漏油”现象，也节省了车舱布置线束的空间。

2、去除现有刹车夹器旋转曲柄的限位，通过电机旋转带动刹车夹器的曲柄旋转，增大旋转角度，增大刹车力，保证制动效果；可以通过反转实现比现有刹车夹器更大的刹车夹器空隙，避免蹭碟现象。

3、采集信号时留有一定角度的间隙，对此不作响应，实现防误触功能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中标注：1、角度传感器，2、脚踏板，3、第一控制模块，4、第二控制模块，5、电机，6、机械制动单元，7、电阻屏显示器，8、A/D模块，9、第一微控制单元，10、第一无线通信模块，11、第二无线通信模块，12、第二微控制单元，13、传动组件，14、刹车夹器，15、增量式编码器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1所示，本申请提出一种无线制动系统，包括通过无线方式相互连接的刹车控制模块和刹车实现模块。刹车控制模块包括脚踏板2和第一控制模块3，脚踏板2处设有用于检测脚踏板2的转角和角加速度的角度传感器1，角度传感器1与第一控制模块3连接。第一控制模块3包括第一微控制单元9和与第一微控制单元9连接的第一无线通信模块10。刹车实现模块包括依次连接的第二控制模块4、电机5和机械制动单元6。第二控制模块4包括第二微控制单元12和与第二微控制单元12连接的第二无线通信模块11。第一无线通信模块10与第二无线通信模块11连接。驾驶员脚踩刹车踏板后，第一控制模块3采集信号并无线传送到第二控制模块4，第二控制模块4经过演算发出控制命令，控制电机5正转或反转将扭矩传递到刹车夹器14，压紧或松开碟刹片，完成制动。

本实施例中，角度传感器1具体采用MPU6050型号。第一无线通信模块10和第二无线通信模块11均采用NRF24L01无线收发器芯片。电机5具体为Hybrid Servo Motor57BYGH78EC-1000，由驱动器HBS57H驱动。

角度传感器1通过A/D模块8与第一微控制单元9连接，A/D模块8接有电阻屏显示器7。数据采集部分由装有角度传感器1的刹车踏板与A/D模块8完成。驾驶员脚踩刹车改变踏板角度，信号接入第一微控制单元9的ADC模数转换模块通道，获取电位变化信号。为了精确度，还设置了多个采集周期并求取平均值。为实现防误触功能，采集信号时留有一定角度的间隙不作响应。

本实施例中，无线通信部分由两个位于不同单片机的2.4G无线通信模块NRF24L01完成。将通信模块和串口通信并用，可将较为复杂的无线通信模块的初始化数据处理变为串口的处理方式，简单地初始化串口后，便可通过串口模式收发数据。第一无线通信模块10将电压变化值发送，第二块无线通信模块接收该信号并传输给第二微控制单元12进一步演算。

本实施例中，第一微控制单元9和第二微控制单元12都采用STM32F407单片机。第二微控制单元12分析无线通信模块接收的信号，判断驾驶者的输入是正转还是反转(正转则为继续刹车，反转则为停止刹车)。第二微控制单元12发出控制指令，通过定时器TIM发送脉冲至电机5驱动芯片，选择正转或反转，通过改变脉冲频率控制电机5转动角度和速度。第二微控制单元12还通过增量式编码器15与电机5连接，本实施例中，增量式编码器15采用ROTARY ENCODER HQK38H6-600N-G5-24。增量式编码器15捕获电机5角度位置反馈给第二微控制单元12，第二微控制单元12将该角度位置与系统复位时电机5角度位置相减得出转动角度，以此形成闭环控制。为了克服碟刹片在车辆行驶过程中抖动产生“蹭碟”现象，本系统通过改造原有刹车夹器，加入垫片增大原有来令片间的距离实现更大的刹车间隙。

机械制动单元6包括传动组件13和与传动组件13连接的刹车夹器14。传动组件13包括连杆、固定架，连杆与电机5连接。刹车夹器14由BB7刹车夹器、刹车片等组成。本实施例中，机械制动单元6沿用志远车队原型车上的整套碟刹系统，通过转动刹车器曲柄，调节来令片夹紧刹车片的程度实现制动。针对不同工况(急刹车、轻微刹车等)提供不同响应(刹车力大小)。在改造原有的BB7碟刹夹器过程中，本申请去除现有曲柄旋转的限位和原有设置安装刹车线的结构，加装垫片增大原有刹车间隙，并将刹车曲柄与电机相结合，实现电机旋转带动刹车曲柄旋转，实现制动效果，并通过开发板控制直线步进电机5推进控制卡盘钳的位置，精准调试。整套装置的调试：将装置安装在志远车队的赛车上，并进行实地测试，调试以提高装置的可靠性。

本系统工作原理：

驾驶者在前舱脚踩刹车踏板，角度传感器1检测转角及其角加速度并传送信号到A/D模块8，第一微控制单元9采集信号并及时通过第一无线通信模块10传送到后舱的第二微控制单元12。第二微控制单元12确认此时电机5所处位置，根据脚踏板2转过的角度和角加速度，计算出电机5需要正转或反转的角度和速度，并发出指令。电机5提供扭矩给与其相连接的传动组件13，控制刹车夹器14，压紧或松开刹车碟片，从而达到可控无线刹车的效果。通过电控部分的参数设置和闭环控制，本系统能实现改变刹车力大小、调节刹车间隙、减少线束布置等功能。

Claims (7)

1.一种无线制动系统，其特征在于，包括通过无线方式相互连接的刹车控制模块和刹车实现模块；所述刹车控制模块包括脚踏板和第一控制模块，所述脚踏板处设有用于检测脚踏板的转角和角加速度的角度传感器，所述角度传感器与第一控制模块连接，所述第一控制模块包括第一微控制单元和与第一微控制单元连接的第一无线通信模块；所述刹车实现模块包括依次连接的第二控制模块、电机和机械制动单元，所述第二控制模块包括第二微控制单元和与第二微控制单元连接的第二无线通信模块，所述第一无线通信模块与第二无线通信模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种无线制动系统，其特征在于，所述第二微控制单元还通过增量式编码器与电机连接。

3.根据权利要求1所述的一种无线制动系统，其特征在于，所述角度传感器通过A/D模块与所述第一微控制单元连接。

4.根据权利要求3所述的一种无线制动系统，其特征在于，所述A/D模块接有显示器。

5.根据权利要求1所述的一种无线制动系统，其特征在于，所述机械制动单元包括传动组件和与传动组件连接的刹车夹器。

6.根据权利要求5所述的一种无线制动系统，其特征在于，所述传动组件包括连杆、固定架，所述连杆与电机连接。

7.根据权利要求5所述的一种无线制动系统，其特征在于，所述刹车夹器中通过加入垫片增大原有来令片间的距离。

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