具有踏板力补偿功能的电动助力制动系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种具有踏板力补偿功能的电动助力制动系统，包括有助力电机、第一齿轮、第二齿轮、丝杠、制动主缸、踏板推杆、主缸推杆、储液罐、液压控制单元和电控单元，其中第一齿轮和第二齿轮装配在一壳体内，第一齿轮和第二齿轮相啮合，助力电机与第一齿轮相连接并驱使第一齿轮进行转动，第一齿轮转动过程中带动第二齿轮进行转动，第二齿轮螺接在丝杠上，第二齿轮的转动带动丝杠进行移动，丝杠为中空结构，丝杠的后端能够与制动主缸内的第一活塞前端相抵靠，有益效果：能够实现踏板力与电机助力的完全解耦，在保证能量回收效果的前提下，解决了踏板“顶脚”的问题，使驾驶员能够获得和传统制动系统相同的踏板感觉。

Electric power assisted brake system with pedal force compensation function

【技术实现步骤摘要】
具有踏板力补偿功能的电动助力制动系统
本技术涉及一种电动助力制动系统，特别涉及一种具有踏板力补偿功能的电动助力制动系统。
技术介绍
目前，随着电动汽车、智能汽车的快速发展，传统的真空助力器式液压制动系统难以满足智能电动汽车对再生制动及主动制动的功能需求，由于电动助力制动系统通过进行合理的结构设计能够实现制动踏板与主缸之间的部分解耦或者完全解耦，可以应用在电动汽车上实现制动能量回收；此外，电动助力制动系统虽然保留了液压增压结构，但是由于是线控化系统，响应速度以及压力控制精确程度相比于传统真空助力制动系统有显著提升，并且电动助力制动系统可以独立于驾驶员的制动动作主动建压，具备主动制动能力，能够作为智能驾驶辅助系统的底层执行器。总结来说，电动助力制动系统及其控制方法是汽车制动系统智能化、电动化的主流方向。但目前流行的电动助力制动系统通过橡胶反馈盘将驾驶员踏板力和电机助力进行耦合，这种耦合方式由于反馈盘形变量小以及电机跟随延迟等问题导致踏板脚感生硬。并且在再生制动工况下，由于不能实现制动主缸到轮缸的完全解耦，电机反拖制动产生的液压力会反作用到反馈盘处，进而导致制动踏板出现“顶脚”的现象。一些电子液压制动系统采用了完全解耦的方案，由于是通过调节储液缸和弹簧等硬件来模拟踏板感觉，模拟的踏板感觉与传统踏板感有异，并且不能匹配精细的电器元件和控制算法，结构复杂，成本高且不便于实车布置。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有的车辆电动助力制动系统在使用过程中所存在的诸多问题而提供的一种具有踏板力补偿功能的电动助力制动系统。本技术提供的具有踏板力补偿功能的电动助力制动系统包括有助力电机、第一齿轮、第二齿轮、丝杠、制动主缸、踏板推杆、主缸推杆、储液罐、液压控制单元和电控单元，其中第一齿轮和第二齿轮装配在一壳体内，第一齿轮和第二齿轮相啮合，助力电机与第一齿轮相连接并驱使第一齿轮进行转动，第一齿轮转动过程中带动第二齿轮进行转动，第二齿轮螺接在丝杠上，第二齿轮的转动带动丝杠进行移动，丝杠为中空结构，丝杠的后端能够与制动主缸内的第一活塞前端相抵靠，踏板推杆穿过壳体侧壁插设在丝杠的内腔中，踏板推杆的后端与主缸推杆的前端相铰接，主缸推杆的后部插设在制动主缸内的第一活塞中，制动主缸装配在壳体的后端，储液罐通过管路与制动主缸的内腔相连通，制动主缸的内腔通过管路与液压控制单元相连通，电控单元与助力电机和液压控制单元相连接，电控单元控制助力电机和液压控制单元的工作。踏板推杆上装配有踏板行程传感器，踏板行程传感器与电控单元相连接，踏板行程传感器能够把踏板推杆的实时位移数据传输给电控单元，踏板推杆与壳体侧壁之间设置有第一复位弹簧。第一齿轮的直径小于第二齿轮的直径，第二齿轮与丝杠之间设置有滚珠进行传动，壳体内装配有固定架，第二齿轮通过轴承与固定架相连接，固定架上设置有两个导向柱，每个导向柱上均套设有滑块，两个滑块之间设有连接架，丝杠的前端固定在连接架上，丝杠的移动带动两个滑块在导向柱上进行同步滑动。制动主缸的内腔中装配有第一活塞和第二活塞，第一活塞和第二活塞之间的制动主缸的内腔中形成有第一工作腔，第二活塞的后端与制动主缸内腔的后端之间形成有第二工作腔，第二工作腔中装配有第二复位弹簧，储液罐通过管路分别与第一工作腔和第二工作腔相连通，主缸推杆的后部插设在第一活塞内，主缸推杆为变径结构，主缸推杆两端部位的直径大于主缸推杆中间部位的直径，主缸推杆前端部位的外径与丝杠内腔的内径相应，主缸推杆的中间部位设置有挡块，挡块的两侧分别设置有踏板力补偿弹簧。第一工作腔通过第一输液管路与液压控制单元相连接，第一输液管路上依次装配有液压力传感器、第一电磁阀和第一比例阀，第二工作腔通过第二输液管路与液压控制单元相连接，第二输液管路上依次装配有第二电磁阀和第二比例阀，第一电磁阀和第二电磁阀之间设置有连接管路，连接管路通过第三输液管路与储液罐相连通，液压力传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、第一比例阀和第二比例阀均与电控单元相连接，液压力传感器能够把第一输液管路上的实时数据传输到电控单元内，电控单元控制第一电磁阀、第二电磁阀、第一比例阀和第二比例阀的工作。第一电磁阀、第二电磁阀均为两位三通电磁阀。液压控制单元上连接有制动轮缸，液压控制单元控制制动轮缸的工作。上述的助力电机、液压控制单元、电控单元、踏板行程传感器、液压力传感器、第一电磁阀、第二电磁阀、第一比例阀、第二比例阀和制动轮缸均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。本技术的工作原理：本技术提供的具有踏板力补偿功能的电动助力制动系统，具有电动助力制动、再生制动、主动制动和失效备份四种工作模式，具体如下所述：一、电动助力制动功能：当系统处于电动助力制动模式时，驾驶员踩下制动踏板，踏板推杆克服第一复位弹簧的阻力向右平动，穿过壳体，在丝杠的内腔中与主缸推杆铰接，进而推动主缸推杆穿过丝杠内腔、第一活塞内腔，克服两个踏板力补偿弹簧的弹簧力作用于第一工作腔内的制动液，实现人力给制动主缸建压。在此过程中两个踏板力补偿弹簧通过与主缸推杆上的挡块相互作用，解决了驾驶员踏板力与电机助力耦合生硬的问题，通过踏板力补偿弹簧保证驾驶员能够获得和传统制动系统相同的踏板感觉。与此同时，踏板行程传感器采集到踏板推杆的位移量，并将位移量信号发送给电控单元，电控单元根据踏板行程信息，分析驾驶员的制动意图，通过助力特性曲线得出助力电机需要的助力值，并将控制指令发送给助力电机，助力电机根据指令产生相应的转速和转矩，助力电机输出轴带动第一齿轮驱使第二齿轮转动，第二齿轮通过滚珠结构带动丝杠向右平动推动第一活塞作用于第一工作腔内的制动液，实现电动助力给制动主缸建压。此过程驾驶员踩踏板产生的人力与电机助力在制动主缸的第一工作腔中通过液压面耦合。电动助力制动模式下两个电磁阀和两个比例阀均断电处于图示位置，此时两个比例阀处于最大开度。驾驶员松开制动踏板时，踏板推杆在第一复位弹簧的作用下回位，主缸推杆在踏板力补偿弹簧的作用下回位，电动助力机构通过助力电机反转回位。二、再生制动功能：对于装有再生制动装置的车辆，当系统判断车辆只需要再生制动装置产生的再生制动力来完成制动时，电控单元发出相应的控制指令使第一电磁阀和第二电磁阀均通电，此时制动主缸中的制动液将通过第一电磁阀和第二电磁阀流回储液罐，车辆所需制动力完全由反拖电机制动产生，即电动助力制动模式不参与制动工作，驾驶员踏板脚感由第一复位弹簧和踏板力补偿弹簧以及第二复位弹簧共同模拟。不需要专门设置踏板感觉模拟器来模拟制动感觉。此外，还能通过调节助力电机动作通过踏板力补偿弹簧来进行踏板感觉的调节。当车辆需要较大的制动减速度时，如果系统判断得出再生制动力和摩擦制动共同工作来满足车辆对制动力的要求时，电控单元发出控制指令使第一电磁阀和第二电磁阀均断电，电控单元根据踏板行程信息，分析驾驶员的制动意图，计算出本次制动所需要的总制动力FS，对于新能源汽车，电控单元根据此时车辆的动力电机以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有踏板力补偿功能的电动助力制动系统，其特征在于：包括有助力电机、第一齿轮、第二齿轮、丝杠、制动主缸、踏板推杆、主缸推杆、储液罐、液压控制单元和电控单元，其中第一齿轮和第二齿轮装配在一壳体内，第一齿轮和第二齿轮相啮合，助力电机与第一齿轮相连接并驱使第一齿轮进行转动，第一齿轮转动过程中带动第二齿轮进行转动，第二齿轮螺接在丝杠上，第二齿轮的转动带动丝杠进行移动，丝杠为中空结构，丝杠的后端能够与制动主缸内的第一活塞前端相抵靠，踏板推杆穿过壳体侧壁插设在丝杠的内腔中，踏板推杆的后端与主缸推杆的前端相铰接，主缸推杆的后部插设在制动主缸内的第一活塞中，制动主缸装配在壳体的后端，储液罐通过管路与制动主缸的内腔相连通，制动主缸的内腔通过管路与液压控制单元相连通，电控单元与助力电机和液压控制单元相连接，电控单元控制助力电机和液压控制单元的工作。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有踏板力补偿功能的电动助力制动系统，其特征在于：包括有助力电机、第一齿轮、第二齿轮、丝杠、制动主缸、踏板推杆、主缸推杆、储液罐、液压控制单元和电控单元，其中第一齿轮和第二齿轮装配在一壳体内，第一齿轮和第二齿轮相啮合，助力电机与第一齿轮相连接并驱使第一齿轮进行转动，第一齿轮转动过程中带动第二齿轮进行转动，第二齿轮螺接在丝杠上，第二齿轮的转动带动丝杠进行移动，丝杠为中空结构，丝杠的后端能够与制动主缸内的第一活塞前端相抵靠，踏板推杆穿过壳体侧壁插设在丝杠的内腔中，踏板推杆的后端与主缸推杆的前端相铰接，主缸推杆的后部插设在制动主缸内的第一活塞中，制动主缸装配在壳体的后端，储液罐通过管路与制动主缸的内腔相连通，制动主缸的内腔通过管路与液压控制单元相连通，电控单元与助力电机和液压控制单元相连接，电控单元控制助力电机和液压控制单元的工作。


2.根据权利要求1所述的一种具有踏板力补偿功能的电动助力制动系统，其特征在于：所述的踏板推杆上装配有踏板行程传感器，踏板行程传感器与电控单元相连接，踏板行程传感器能够把踏板推杆的实时位移数据传输给电控单元，踏板推杆与壳体侧壁之间设置有第一复位弹簧。


3.根据权利要求1所述的一种具有踏板力补偿功能的电动助力制动系统，其特征在于：所述的第一齿轮的直径小于第二齿轮的直径，第二齿轮与丝杠之间设置有滚珠进行传动，壳体内装配有固定架，第二齿轮通过轴承与固定架相连接，固定架上设置有两个导向柱，每个导向柱上均套设有滑块，两个滑块之间设有连接架，丝杠的前端固定在连接架上，丝杠的移动带动两个滑块在导向柱上进行同步滑动。


4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱冰，张伊晗，赵健，陈志成，李论，郭笑通，陶晓文，王志伟，包智鹏，杨港，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22