调制式制动系统技术方案

本发明专利技术提供了一种新型制动系统，采用脉冲宽度调制技术（ＰＷＭ）控制制动力的大小，即：制动器只产生一种大小固定的制动力Ｆ，制动时，在控制器的控制下，制动器不断地快速在有制动力和无制动力状态切换，形成制动力脉冲串，通过调节占空比，调节制动力的大小。由于占空比易于控制，因而制动力的大小也就易于控制。本制动系统可以方便实现制动负荷动态分配。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机动车的制动系统，尤其是用于汽车、摩托车的具有优良的可控制性的制动装置。中国专利02122371.8提出了调制式防抱死制动系统，该专利技术以防抱死为重点，提供的调制器都是减力式的，其他ABS系统也有相同特点，都以减力方式工作。本专利技术是该专利技术的继续深入，以全面改善制动性能为目的，调制器大都以增力方式工作。本专利技术的基本思想是脉冲宽度调制技术(PWM，Pulse-Width Modulation)，基本技术方案是制动器只产生一种大小固定的制动力F，制动时，在控制器的控制下，制动器不断地快速在有制动力和无制动力状态切换，形成制动力脉冲串，有制动力状态的时间为T1，无制动力状态的时间为T2，则制动力的平均值就是Fξ＝FT1/(T1+T2)，其中ξ＝T1/(T1+T2)，称为占空比，有制动力状态固定制动力大小F称为制动力脉冲幅度。一般保持制动力脉冲幅度F不变，通过调节占空比ξ，调节平均制动力的大小。由于T1、T2易于控制，因而平均制动力的大小也就易于控制了。由于车辆的制动效果与平均制动力的大小有关，即平均制动力与现有系统的制动器制动力等价，因此，把平均制动力简称制动力。上述基本技术方案有个缺点由于ξ≤1，F必须不小于所需的最大制动力，当需要较小的制动力时，占空比ξ可能很小，不易实现，需要改进。本专利技术解决其技术问题所采用的一种改进技术方案是制动器可以产生几种大小固定的制动力，即有多个制动力脉冲幅度F1、F2…Fn，(F1＜F2…＜Fn)；当需要较小的制动力对，选用较小的脉冲幅度(如F1)，以产生较小的平均制动力(F1ξ)；当需要较大的制动力时，选用较大的脉冲幅度(如Fn)，以产生较大的平均制动力(Fnξ)；每个脉冲幅度对应一个制动力调节范围，在调节范围内脉冲幅度保持不变，通过调节ξ改变制动力，超出该范围时，由控制器改变脉冲幅度，选择新的范围。各固定力对应的范围一般有重叠，以避免频繁改变调节范围。采用多个制动力脉冲幅度后，就可以避免占空比ξ过小、过大的问题。也可以有如下工作模式，需要的制动力为P，0＜F1＜P＜F2，制动器交替输出脉冲幅度为F1和脉冲幅度为F2的制动力，幅度为F1的时间长度T1，幅度为F2的制动力时间长度T2，控制T1、T2的长度，使(F1*T1+F2*T2)/(T1+T2)＝P。为实现上述技术方案，调制式制动系统由操作器、控制器、调制器、制动器等构成。操作器是由驾驶员进行操作的装置，它把手柄或脚踏板的转角、位移、力度等，变为模拟或数字控制信号，送到控制器。控制器根据操作器的控制信号，及其他传感器的信号，产生PWM电压或电流信号，送调制器。调制器是把PWM电压或电流信号变为制动控制力的装置，根据制动器是液压式或机械式，有不同的形式。制动器是把制动控制力变为制动力的装置，基本上可以使用现有的盘式、鼓式制动器，在某些局部地方，为适应脉宽调制方式，充分发挥其优势，也可以进行改进。操作器的原理是把制动踏板或手柄的转角、位移、力度等物理量变为模拟或数字电压电流信号，以表示制动强度，所需的技术、器件都很成熟，易于实现。转角型操作器由踏板或手柄、角度传感器(或变送器)等构成，踏板或手柄可以绕轴转动，角度传感器(或变送器)可以测量出转动的角度，以电压电流等形式输出。位移型操作器由踏板或手柄、位移元件、位移传感器(或变送器)等构成，踏板或手柄可以平动或转动，运动时使位移元件产生位移，位移传感器(或变送器)可以测量出位移的大小，以电压电流等形式输出。力度型操作器由踏板或手柄、弹性元件、力传递元件、力度传感器(或变送器)等构成，踏板或手柄可以平动或绕轴转动，弹性元件将该运动变换为力度的变化，由力传递元件传递到力度传感器(或变送器)，力度传感器(或变送器)可以测量出力度的大小，以电压电流等形式输出。另外，操作器还设置两个数字信号(开关信号)——制动信号和紧急制动信号制动信号表示正在进行制动操作，只要踩下制动踏板，制动信号一直有效；紧急制动信号是表示进行紧急制动操作，通常制动踏板踩到底时有效。这两个信号可以由位置检测开关实现。控制器由信号输入电路、信号输出电路、信号处理电路等基本电路构成，也可以加入键盘、显示电路等附属电路。信号输入电路接收操作器送来的信号，也接收其他传感器的信号，如轮速、加速度、轮胎磨损量、温度等。信号输出电路输出PWM电压电流给调制器，也可以输出其他信号(如固定力大小选择信号)，或给其他系统(如发动机)。信号处理电路可以由单片机(MCU)、数字信号处理器(DSP)、存储器及相关电路构成，单片机(MCU)或数字信号处理器(DSP)内有控制程序，可以根据各输入信号，产生相应的输出，如根据操作器信号，选择固定力的大小和占空比。显示电路显示各种状态和参数。键盘用于输入各种系统配置和参数。控制器内加入动态制动负荷分配等控制方法，可以改善制动性能。根据制动动力学原理，对于双轴车，分配系数β＝/L，式中L是轴距、h是质心高度、b是质心至后轴中心线的距离，Fμ是总制动力，W是车总重量。控制器根据总制动力Fμ，动态计算分配系数β，并以此为据，动态调节前后轮的脉冲宽度，就实现了动态制动负荷分配。车总重量W，可以由传感器测出，也可以由键盘输入。对于某些车辆(如摩托车、轿车等)，可在键盘上设置1人、2人、3人等按键，就可大体输入车总重量。对于某些重量变化不大的车辆(如单人摩托车等)，车总重量W还可以取固定值。调制器是把控制器输出的PWM电压或电流信号变为制动控制力的装置，根据制动器的工作方式，有不同的形式。常用制动器有液压(油压)控制式、气动控制式、机械式等，也就对应有不同的调制器。另外，由于调制式制动系统是动力制动系统，按惯例通常还需考虑动力失效时，制动系统能用人力直接控制。一种简单的方法是单独设立人力制动系统，不过更经济的方法，是在一套系统中，实现两种操作方式。对于液压控制的制动器，调制制动系与人力制动系共存，可以用一个二位三通电磁换向阀实现，该阀称为手自动选择阀，如附图说明图1、2、3。二位三通电磁换向阀有三个进出油口公共油口、常通油口、常断油口，阀线圈中无电流时公共油口与常通油口连通，有电流时公共油口与常断油口连通。系统油路连接为手自动选择阀公共油口与轮缸油路连接，常通油口与主缸油路连接，常断油口与油压调制器油路连接。手自动选择阀线圈与控制器电路连接，阀位由控制器控制。手自动选择阀通电时，轮缸与油压调制器连通，构成调制制动系；手自动选择阀断电时，轮缸与主缸连通，构成人力制动系。第一种液压制动器的调制器是密封加压式油压调制器，其核心是由调制油缸、加压活塞、电磁动力部件等构成的电磁加压缸。加压活塞在调制油缸中，可以滑动，以改变调制油缸的容积，改变油压；电磁动力部件通常是电磁铁，也可以是各种电动机，如直线电机、摆动电机等，图1为电磁铁。电磁动力部件与加压活塞机械连接，可以在加压活塞上施加压力或拉力；电磁动力部件与控制器连接，能根据控制器输出的脉冲控制信号产生力脉冲，该力脉冲施加给加压活塞，能在调制油缸中产生油压脉冲；油压脉冲宽度由控制信号脉冲宽度决定，油压脉冲幅度由控制信号脉冲幅度决定。图1是由该油压调制器构成的调制式制动系统。如图，调制油缸与手自动选择阀常断油口油路连接。调制工作时，调制油缸与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆制动装置，由制动器、调制器、控制器、操作器等构成，其特征在于：制动时，采用脉冲宽度调制方式控制制动力的大小，即：制动器产生大小固定的制动力Ｆ，在控制器、调制器的作用下，制动器不断地快速在有制动力和无制动力状态切换，形成制动力脉冲 串，有制动力状态的时间为Ｔ１，无制动力状态的时间为Ｔ２，制动力的平均值为Ｆξ＝ＦＴ１／（Ｔ１＋Ｔ２），通过调节占空比ξ，调节平均制动力的大小。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱筱杰，
申请(专利权)人：朱筱杰，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]