一种带电机失效保护的线控制动系统及制动方法与流程

本发明涉及车辆制动控制，具体的，本发明应用于车辆线控制动系统，特别是涉及一种带电机失效保护的线控制动系统及制动方法。

背景技术：

1、线控制动系统（brake-by-wire，简称bbw）是现代车辆中的重要组成部分。线控制动系统通过电子信号控制制动器，从而实现了精确、快速和稳定的制动效果。在这类系统中，电动制动主泵扮演着至关重要的角色，它负责在需要制动时提供必要的制动液压力。然而，当助力电机失效时，整个线控制动系统可能会面临无法完成制动的风险。

2、电动制动主泵通常由助力电机、泵体和控制系统等部分组成。助力电机作为核心部件，负责驱动泵体产生制动液压力。在正常工作状态下，当驾驶员踩下制动踏板或车辆需要紧急制动时，控制系统会向电动制动主泵发送指令，助力电机随之启动并带动泵体工作，将制动液压力传递到制动器，从而实现制动效果。

3、然而，当电动制动主泵中的助力电机失效时，整个制动过程将受到严重影响。助力电机失效可能由多种原因引起，如电路故障、电机过热、机械故障等。一旦助力电机失效，泵体将无法正常工作，导致制动液压力无法产生或传递，从而使线控制动系统失去制动能力。

4、为了应对这种情况，现代车辆通常会配备冗余系统。当检测到电动制动主泵电机失效时，系统会立即启动冗余制动模式，如使用备用制动泵，以确保车辆在安全范围内减速和停车。但是配置了备用制动泵的制动系统结构复杂，成本高。因此，需要完善线控制动系统中冗余系统的结构，降低线控制动系统的成本，提升适用范围，并提高线控制动系统的整体安全性和稳定性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对现有技术中的上述问题，提供一种带电机失效保护的线控制动系统及制动方法，进而解决目前配置了备用制动泵的线控制动系统结构复杂，成本高的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

3、本发明提供一种带电机失效保护的线控制动系统，包括：控制单元、刹车踏板行程传感器、主缸压力传感器、助力电机和机械制动装置；所述机械制动装置包括：制动主缸、助力电机、齿柱、内齿圈和推杆。

4、所述助力电机包括电机壳、固定在所述电机壳两端的端盖、固定在所述电机壳内的定子、与所述定子配合的转子以及呈中空状的电机轴；所述转子套设在所述电机轴上，所述电机轴两端通过轴承与所述端盖连接。

5、所述内齿圈至少为一个，内齿圈固定在所述电机轴内且与电机轴同轴线；所述齿柱穿过所述内齿圈并与所述内齿圈啮合，齿柱和内齿圈的齿均为斜齿，齿柱与内齿圈之间无自锁；所述齿柱两端均伸出于所述电机轴；在正常工作状态下，当驾驶员踩下制动踏板或车辆需要紧急制动时，控制系统会向助力电机发送指令，助力电机随之启动，电机轴带动内齿圈旋转，内齿圈带动齿柱沿电机轴轴线方向移动。

6、所述齿柱上开设有与所述齿柱同轴线的通孔，所述推杆通过所述通孔插入所述齿柱。所述推杆首端伸出所述齿柱并与所述制动主缸的制动泵活塞连接，所述推杆首端设有与所述齿柱端部配合的台肩，当齿柱向制动泵活塞方向移动时通过台肩推动推杆；所述推杆尾端伸出所述齿柱并通过连杆与刹车踏板连接；当助力电机失效时，踩下刹车踏板后通过连杆推动推杆，推杆直接推动制动泵活塞，实现制动。

7、所述刹车踏板行程传感器安装在所述刹车踏板处，所述刹车踏板行程传感器用于检测所述刹车踏板的行程及行程变化率并生成行程信号发送至所述控制单元；

8、所述主缸压力传感器安装于所述制动主缸，所述主缸压力传感器用于检测所述制动主缸的压力并生成实际压力值发送至所述控制单元；

9、当所述助力电机有效可控时，所述控制单元根据所述行程信号生成期望压力值，所述控制单元基于所述期望压力值和所述实际压力值生成转矩信号，所述控制单元根据所述转矩信号控制所述助力电机；所述助力电机工作时所述电机轴带动所述内齿圈旋转，所述内齿圈带动所述齿柱沿所述电机轴轴线移动，当所述齿柱向所述制动泵活塞方向移动时，所述齿柱通过所述台肩推动所述推杆，进而所述推杆推动所述制动泵活塞；

10、当所述助力电机失效不可控时，所述刹车踏板通过所述连杆推动所述推杆，进而所述推杆推动所述制动泵活塞。

11、作为一种改进方案，所述控制单元基于所述期望压力值和所述实际压力值生成转矩信号，进一步包括：当所述期望压力值大于所述实际压力值时，所述控制单元生成控制助力电机增加能够推动推杆的正向转矩的转矩信号；当所述期望压力值等于所述实际压力值时，所述控制单元生成控制助力电机保持当前正向转矩不变的转矩信号，保持推杆不动；当所述期望压力值小于所述实际压力值时，所述控制单元生成控制助力电机卸掉其正向转矩的转矩信号，使得推杆能够回退。

12、作为一种改进方案，由于长期摩擦会导致偏磨，进而影响制动主缸的响应，为避免这种情况，所述制动泵活塞的端面开设有弧形的凹槽，所述推杆首端设有与所述推杆同轴线的延伸杆，所述延伸杆端部抵在所述凹槽的中心处；所述延伸杆上固定有与所述制动泵活塞横截面匹配的止推环，所述止推环抵在所述凹槽的槽口处；所述延伸杆上与所述凹槽接触的一面为弧形。

13、作为一种改进方案，所述凹槽呈半球形。

14、本发明还提供一种带电机失效保护的线控制动系统的制动方法，包括：

15、获取刹车踏板的行程；

16、计算期望压力值；

17、获取实际压力值；

18、基于所述期望压力值和所述实际压力值生成转矩信号；

19、根据所述转矩信号控制助力电机；

20、机械制动装置在助力电机的转矩作用下进行作动，形成主缸压力。

21、作为一种改进方案，所述获取刹车踏板的行程，进一步包括：通过刹车踏板行程传感器检测刹车踏板的行程，通过行程的历史数据计算行程变化率；

22、所述计算期望压力值，进一步包括：设定刹车踏板行程和制动主缸压力之间函数关系，基于刹车踏板的行程、行程变化率和所述函数关系计算期望压力值。

23、作为一种改进方案，所述基于所述期望压力值和所述实际压力值生成转矩信号，进一步包括：

24、当所述期望压力值大于所述实际压力值时，控制助力电机增加能够推动推杆的正向转矩；当所述期望压力值等于所述实际压力值时，控制助力电机保持当前正向转矩不变，保持推杆不动；当所述期望压力值小于所述实际压力值时，控制助力电机卸掉其正向转矩，使得推杆能够回退。

25、本发明技术方案的有益效果是：

26、本发明针对线控制动系统中的冗余系统进行改善，降低线控制动系统的成本；能够在助力电机失效时，可通过踏板直接驱动制动主缸产生制动液压力；本方案将冗余制动机构集成在制动系统中，降低现有配置了备用制动泵的制动系统的结构复杂度；本方案在兼顾成本的同时，能够提高线控制动系统的整体安全性和稳定性。

技术特征：

1.一种带电机失效保护的线控制动系统，其特征在于，包括：控制单元、刹车踏板行程传感器（11）、主缸压力传感器、助力电机和机械制动装置；所述机械制动装置包括：制动主缸（8）、齿柱（5）、内齿圈和推杆（4）；

2.根据权利要求1所述的一种带电机失效保护的线控制动系统，其特征在于：所述控制单元基于所述期望压力值和所述实际压力值生成转矩信号，进一步包括：当所述期望压力值大于所述实际压力值时，所述控制单元生成控制助力电机增加能够推动推杆的正向转矩的转矩信号；当所述期望压力值等于所述实际压力值时，所述控制单元生成控制助力电机保持当前正向转矩不变的转矩信号，保持推杆不动；当所述期望压力值小于所述实际压力值时，所述控制单元生成控制助力电机卸掉其正向转矩的转矩信号，使得推杆能够回退。

3.根据权利要求1所述的一种带电机失效保护的线控制动系统，其特征在于：所述齿柱（5）和所述内齿圈的齿均为斜齿。

4.根据权利要求3所述的一种带电机失效保护的线控制动系统，其特征在于：所述制动泵活塞（9）的端面开设有弧形的凹槽（7），所述推杆（4）首端设有与所述推杆（4）同轴线的延伸杆，所述延伸杆端部抵在所述凹槽（7）的中心处。

5.根据权利要求4所述的一种带电机失效保护的线控制动系统，其特征在于：所述延伸杆上固定有与所述制动泵活塞（9）横截面匹配的止推环（6），所述止推环（6）抵在所述凹槽（7）的槽口处。

6.根据权利要求5所述的一种带电机失效保护的线控制动系统，其特征在于：所述延伸杆上与所述凹槽（7）接触的一端为弧形；所述凹槽（7）呈半球形。

7.根据权利要求5所述的一种带电机失效保护的线控制动系统，其特征在于：所述助力电机包括电机壳、固定在所述电机壳两端的端盖、固定在所述电机壳内的定子（2）以及与所述定子（2）配合的转子（3）；所述转子（3）套设在所述电机轴（10）上，所述电机轴（10）两端通过轴承与所述端盖连接。

8.一种基于权利要求1-7中任一项所述的一种带电机失效保护的线控制动系统的制动方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种带电机失效保护的线控制动系统的制动方法，其特征在于：所述获取刹车踏板（1）的行程，进一步包括：通过刹车踏板行程传感器（11）检测刹车踏板（1）的行程，通过行程的历史数据计算行程变化率；

10.根据权利要求9所述的一种带电机失效保护的线控制动系统的制动方法，其特征在于：所述基于所述期望压力值和所述实际压力值生成转矩信号，进一步包括：

技术总结本发明公开了一种带电机失效保护的线控制动系统，包括：控制单元、刹车踏板行程传感器、主缸压力传感器、助力电机、制动主缸、齿柱、内齿圈和推杆；助力电机的电机轴呈中空状，内齿圈固定在电机轴内，齿柱穿过内齿圈并与内齿圈啮合；齿柱上开设有通孔，推杆通过通孔插入齿柱；推杆首端与制动主缸的制动泵活塞连接，推杆尾端与刹车踏板连接；刹车踏板行程传感器检测刹车踏板的行程及行程变化率并生成行程信号；主缸压力传感器检测制动主缸的压力并生成实际压力值；控制单元根据行程信号、实际压力值生成转矩信号，并控制助力电机；本发明在助力电机失效时，还可通过踏板直接驱动制动主缸产生制动液压力，提高了线控制动系统的安全性和稳定性。技术研发人员：高青松,刘翼,杨小朋,杨立煜,刘军,范晶晶,杜甫,王威,陈畅,王师凯,谢红受保护的技术使用者：江苏智能无人装备产业创新中心有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9