電動汽車制動系統的製作方法

2023-11-01 02:02:17

專利名稱：電動汽車制動系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電動汽車制動系統。
背景技術：
汽車上廣泛採用真空助力器作為制動助力器，主要利用發動機喉管處的真空度來幫助駕駛員操縱制動踏板，以達到助力的效果，制動踏板與真空助力器之間採用的是機械連接。由於有體積龐大的真空助力器，整車結構的布置受到諸多限制。
另一方面，在電動汽車上如果採用真空助力器系統，在制動的過程中助力的效果就不太明顯。事實上，由於沒有發動機的負壓作用因而真空度太小，不能達到明顯的省力的效果。
在專利號為02261501.6、名稱為《電機反饋制動與液壓制動聯合控制的制動系統》的中國實用新型專利中，公開一種電動車制動系統，利用電機的反饋制動特性進行輔助制動並回收能量。但該系統的主要優點在於回收能量，而不在於提供制動助力。事實上，當電池容量接近滿荷(如SOC值大於60％)時，該系統無法利用電機的反饋制動特性進行輔助制動，因而也就不存在制動助力。

發明內容
本發明的目的就是為了解決電動汽車無法提供制動助力的問題，提供一種電動汽車制動系統，達到明顯的省力的效果，並優化系統布置。
為實現上述目的，本發明提出一種電動汽車制動系統，包括制動踏板、制動主缸、與制動主缸靠液壓相聯動的制動輪缸或制動鉗以及與制動輪缸或制動鉗機械相連的制動摩擦片或制動盤，制動摩擦片或制動盤設於車輪旁且在制動輪缸的作用下可與車輪的一個部位緊貼摩擦以產生制動力，其特徵是還包括用於感應制動踏板位置移動並把該位置移動轉化為電信號的制動意圖傳感器，接收來自製動意圖傳感器的電信號並發出動作指令的電子控制單元，接收電子控制單元的動作指令並產生動作的執行器，所述執行器通過傳動裝置與所述制動主缸相連。
由於採用了以上的方案，本發明提供了一套電子控制的制動助力系統，它可以通過傳感器探知駕駛員的制動意圖，並將該意圖線傳到控制單元，進而控制執行單元動作，通過傳動裝置驅動制動主缸，產生制動助力。
由於取消了體積龐大的真空助力器，因此在電動汽車制動系統上讓制動踏板與制動主缸的連接關係實現了由機械連接轉變為線性連接，從而可以達到優化整車結構布置的效果。


圖1是本發明實施例一執行器和傳動裝置示意圖(原始位置)。
圖2是本發明實施例一執行器和傳動裝置示意圖(運行位置)。
圖3是本發明實施例一防滾作用塊示意圖。
圖4是本發明實施例一系統總體結構方框圖。
圖5是本發明實施例一系統機械結構示意圖。
圖6是本發明實施例二系統機械結構示意圖。
具體實施例方式下面通過具體的實施例並結合附圖對本發明作進一步詳細的描述。
實施例一見圖4、5，所示電動汽車制動系統，包括制動踏板13、制動主缸8、與制動主缸8靠液壓相聯動的制動輪缸(或用制動鉗)15以及與制動輪缸機械相連的制動摩擦片(或制動盤)16，制動摩擦片設於車輪上且在制動輪缸的作用下可與車輪的一個部位緊貼摩擦以產生制動力。
與傳統制動系統不同，本發明還包括用於感應制動踏板13位置移動並把該位置移動轉化為電信號的制動意圖傳感器12，接收來自製動意圖傳感器12的電信號並發出動作指令的電子控制單元10(簡稱ECU)，接收電子控制單元10的動作指令並產生動作的執行器，所述執行器通過傳動裝置與所述制動主缸8相連。
圖1、2是所述制動系統中執行器和傳動裝置示意圖。
在執行器和傳動裝置中各個部分的相互位置關係及連接關係為電動機1和減速器2為一個整體，螺母4和推桿9固定在連接塊(又叫連接總成)6上，電動機及減速器、防滾作用塊、制動主缸、位置傳感器5均是固定關係，螺旋絲槓3與減速器2輸出軸之間採用平鍵、螺栓同時連接，螺旋絲槓3與螺母4的螺紋相配合，這樣連接塊在螺旋絲槓的旋轉作用下發生平移運動，防滾作用塊7如圖3所示，在結構中它是固定的，它僅與連接塊之間有運動關係，該運動關係為滑移運動，通過兩側的導向槽來防止電機作用杆在螺旋絲杆旋轉的帶動下跟隨其轉動，控制推桿9(在圖6中為電機作用杆91)只在軸向運動。其中位置傳感器5的作用是實時動態的監測活塞連杆的位置，以便計算出當前制動主缸內的壓力。
圖5中其餘元件的標號是11-踏板腳感模擬器，14-三通連接閥，15-制動鉗，16-制動盤，信號1---速度傳感器，信號2---轉角傳感器，信號3---橫擺速度傳感器。需要說明的是，傳動系統的具體結構可以有其他方式如採用齒輪傳動、槓桿傳動等，不再一一列舉。
電子控制單元10可採用工控CPU、DSP數位訊號處理器或專用晶片等。
制動意圖傳感器12可以是位移傳感器——探測制動踏板13的運動位移，或轉角傳感器——探測制動踏板13繞轉軸轉過的角度，壓力傳感器——探測制動踏板13下側支撐部位的受力，等等。
電動機1採用直流伺服電機，具有較好的時間響應特性，避免產生助力滯後現象。
在所述制動踏板13上還設置有腳感模擬器11(本例中為一彈簧)，用於在制動踏板13被踏下時產生反力，以便駕馭人員能感知踩下踏板的多少，並在制動踏板13被鬆開後使制動踏板13能及時回位。
制動過程的控制方法為制動力由ECU和執行器控制，在駕駛員進行制動操作過程中，由踏板行程傳感器探知駕駛員的制動意圖(緩慢減速，快速制動)，把該意圖轉換成電信號並傳給ECU，最簡單的控制方法就是把位置傳感器5(即本例中的制動意圖傳感器)的信號線性處理，使制動力正比於制動踏板踩下的距離。
但考慮到防抱死等需要，可以採用更加優化的控制方法，例如本實施例中ECU匯集輪速傳感器(信號1)、轉向角傳感器(信號2)、橫擺速度，縱向加速度傳感器(信號3)等各路信號，通過比較轉角傳感器和橫擺速度傳感器收集到的數據，可以判斷出車輛是否在彎道路況，利用車速和車輪轉速可以得到車輪的滑移率，另外用制動踏板位移傳感器通過微分計算的方法，識別出踏板的速度，就可以探知出駕駛員的制動意圖(緩慢制動，快速制動)，再與事先設定的一個數據進行比較，選擇出執行其中一種制動意圖。在電子控制單元中，由它同步處理各種不同的傳感器信號，以不同的車輛行駛狀態和滑移率為依據計算出當前所需要的制動力。
還有一個可能的控制方式是ECU根據收集到的數據，計算出此刻允許的最大制動力，當正比於制動踏板踩下的距離的制動力接近或等於該最大制動力時，不再增加制動力，以防車輛抱死。
目前本實施例採用的制動器工作原理是駕駛員踩下制動踏板，推動與制動調壓器及制動主缸相連的活塞連杆。制動主缸將根據踏板力的大小，在制動路線上形成相應的壓力，在機械和液力相互作用下，通過輪邊制動缸推動制動鉗壓向制動盤。
在執行系統中採用伺服電機以閉環控制的方式對電機進行電流控制，利用螺旋傳動的特點，把旋轉運動轉化為直線運動，從而帶動制動主缸活塞的工作，把制動主缸中產生的液壓制動力傳遞到各個制動輪缸上，從而在保證行駛穩定性條件下以最佳的減速度完成車輛的制動。
在本系統中採用的是電子制動踏板13，它通過線纜的方式(線性連接)和系統ECU連接，由於線性連接系統比起機械連接的優越性。因此在整個制動系統結構部件中的布置就顯得很靈活，不象現在汽車上制動作用臂和真空助力器的連接(必須通過真空助力器的推桿叉固定在一起)。用電子式制動踏板13替代了傳統的液壓制動踏板13，取消了體積龐大的真空制動助力器，能夠優化整車的結構布置。另外，系統可以根據不同的駕駛工況自動調節主缸制動壓力，縮短了反應時間，避免了液壓機械制動系統作用反力引起震動而導致駕駛者不自覺地減小制動力的危險。
實施例二如圖6所示，本例中還包括第二傳動裝置——踏板推桿21，它一端與制動踏板13相連，另一端通過匯接塊20和制動主缸8的活塞連杆相連，用於在制動踏板13踩下後直接驅動制動主缸8產生制動力。注意實施例一中的推桿9在這裡分成了電機作用杆91、活塞推桿92和踏板推桿21三個，以示區分。電機作用杆91和踏板推桿21都可以各自獨立的作用於匯接塊20上(這裡採用「匯接塊」一詞是為了便於與實施例一中的「連接塊」相區分)，兩個作用杆在匯接塊20上都是滑動關係，匯接塊20將來自踏板的直接推動力和來自電機推桿的推動力全部都傳遞到活塞推桿。這樣當電控系統失靈時，還可以保持一定的制動力，以確保安全。實際上，在本例中，電控制動系統只是對制動產生助力，而不是制動系統的全部。
權利要求
1.一種電動汽車制動系統，包括制動踏板13、制動主缸(8)、與制動主缸(8)靠液壓相聯動的制動輪缸或制動鉗以及與制動輪缸或制動鉗機械相連的制動摩擦片或制動盤，制動摩擦片或制動盤設於車輪旁且在制動輪缸的作用下可與車輪的一個部位緊貼摩擦以產生制動力，其特徵是還包括用於感應制動踏板(13)位置移動並把該位置移動轉化為電信號的制動意圖傳感器(12)，接收來自製動意圖傳感器(12)的電信號並發出動作指令的電子控制單元(10)，接收電子控制單元(10)的動作指令並產生動作的執行器，所述執行器通過傳動裝置與所述制動主缸(8)相連。
2.如權利要求1所述的電動汽車制動系統，其特徵是所述執行器包括電動機(1)和與之相連的減速器(2)；所述傳動裝置包括螺旋絲槓(3)、與螺旋絲槓(3)螺紋配合的螺母(4)和與螺母(4)相連的推桿(9)，所述推桿(9)與制動主缸(8)的活塞相連。
3.如權利要求2所述的電動汽車制動系統，其特徵是所述推桿(9)是通過連接塊(6)與螺母(4)相連的，即螺母(4)和推桿(9)固定在連接塊(6)上；在連接塊(6)上或其外側有防滾作用塊(7)，使得連接塊(6)可以在防滾作用塊(7)的限制下只能產生滑移動運而限制其轉動。
4.如權利要求2所述的電動汽車制動系統，其特徵是所述電動機(1)和減速器(2)為一個整體；螺旋絲槓(3)與減速器(2)輸出軸之間採用平鍵、螺栓同時連接。
5.如權利要求1或2所述的電動汽車制動系統，其特徵是所述制動意圖傳感器(12)是位移傳感器；制動系統中還包括速度傳感器、轉角傳感器和橫擺速度、縱向加速度傳感器，其信號輸出端均與電子控制單元(10)相連，分別用於感應輪速、轉向角和橫擺速度縱向加速度。
6.如權利要求1或2所述的電動汽車制動系統，其特徵是在所述制動踏板(13)上還設置有腳感模擬器(11)，用於在制動踏板(13)被踏下時產生反力，並在制動踏板(13)被鬆開後使制動踏板(13)能及時回位。
7.如權利要求1或2所述的電動汽車制動系統，其特徵是還包括第二傳動裝置，它與制動踏板(13)和制動主缸(8)均相連，用於在制動踏板(13)踩下一定距離後直接驅動制動主缸(8)產生制動力。
全文摘要
本發明公開一種電動汽車制動系統，包括制動踏板、制動主缸、與制動主缸靠液壓相聯動的制動輪缸以及與制動輪缸機械相連的制動摩擦片，制動摩擦片設於車輪上且在制動輪缸的作用下可與車輪的一個部位緊貼摩擦以產生制動力，其特徵是還包括用於感應制動踏板位置移動並把該位置移動轉化為電信號的位移傳感器，接收來自位移傳感器的電信號並發出動作指令的電子控制單元，接收電子控制單元的動作指令並產生動作的執行器，所述執行器通過傳動裝置與所述制動主缸相連。本發明通過電子控制的制動助力系統產生制動助力；取消了體積龐大的真空助力器，達到優化整車結構布置的效果。
文檔編號B60T13/74GK1706701SQ20041004000
公開日2005年12月14日 申請日期2004年6月10日 優先權日2004年6月10日
發明者劉波, 夏承鋼, 張金濤 申請人:比亞迪股份有限公司