专利名称：一种具有电子辅助制动功能的制动系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车制动系统，特别是关于一种具有电子辅助制动功能的制动系统。
背景技术：
随着汽车的日渐普及和道路车流的增多，交通安全问题日趋严重。为此，各汽车厂 商都致力于自适应巡航控制系统(ACC，AdaptiVe Cruise Control)、走-停巡航系统(S&G， Stop & Go)及主动避撞系统(CAS，Collision Avoidance System)等驾驶辅助系统的开发。 此类驾驶辅助系统的共同特点是均具有主动制动功能，从而可以避免多种危险工况。为使 汽车具有主动制动功能，必须具备一套可以电控的辅助制动装置。目前应用较多的一类辅 助制动装置为真空助力式辅助制动装置。例如，专利US 5605088在普通真空助力器的内 部加装一个电磁铁替代驾驶员对真空助力器的大气阀和真空阀进行操作，进而达到主动制 动的目的，并在助力器内部加装一个释放开关以检测驾驶员是否踩下了制动踏板。专利US 6453735 Bl对电子真空助力器的压力调节控制器进行了设计，并采用传统的牛顿散热公式 计算电磁铁的温升，进而对控制量进行了补偿，但这只能得到近似的结果，导致控制结果存 在较大的误差。另外，现有压力调节控制算法并未考虑发动机进气歧管真空度变化对真空 助力器增益的影响。电子真空助力的另一个功能是在紧急情况下对驾驶员进行制动辅助(BA，Braking Assistant)，即在驾驶员进行紧急制动时，自动增加制动压力，以缩短制动距离。实现此功 能的前提是对驾驶员的紧急制动意图进行判断。为此，专利US5261312在电子真空助力器 前壳体上加装一个膜片位移传感器，通过所测量的膜片位移计算膜片移动速度，进而判断 驾驶员是否进行了紧急制动。而专利US 6516701B1则在电子真空助力器阀体内部加装一 个传感器测量阀体和控制阀活塞的相对位移，进而判断驾驶员是否紧急制动。但上述方法 均需额外加装膜片位移传感器，导致系统成本增加，且在膜片位移传感器安装过程中对气 密性及初始位置校正均需要较高的工艺要求。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种在无需加装膜片位移传感器的情况下， 可以主动而精确调节制动压力的具有电子辅助制动功能的制动系统。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种具有电子辅助制动功能的制动 系统，其特征在于，它包括一电子真空助力器，包括新增设在真空阀中的一电磁铁铁芯、一 电磁铁线圈和一电动套管，所述电磁铁线圈套设在所述电磁铁铁芯外，所述电磁铁铁芯与 所述电动套管一端自然接触并连通，大气阀穿设在所述电磁铁铁芯和电动套管中，与橡胶 阀座紧密接触，所述电动套管与橡胶阀座之间留有间隙；一电子真空助力器控制器，其中预 先设置有一制动压力阈值、一紧急制动辅助模式工作时间阈值以及一实际制动压力的变化 率阈值，与一车载CAN总线和所述电子真空助力器中的电磁铁线圈电连接，用于从所述车载CAN总线中接收由驾驶辅助系统发出期望制动压力、实际制动压力和驾驶员制动信号， 并将接收到的各种信号与预先设置的各相应的阈值进行比较、判断，向所述电磁铁线圈输 出一个可调的电流；一原车ABS，其通过管道与所述电子真空助力器的制动主缸连接；若干 制动分泵，其均通过管道与所述原车ABS连接。所述电子真空助力器的制动主缸下侧加装一个制动压力传感器，用于采集实际制 动压力，并通过所述车载CAN总线发送给所述电子真空助力器控制器。所述电子真空助力器控制器包括一路CAN总线收发外围电路，其输入端连接所 述车载CAN总线，用于从所述车载CAN总线中接收由驾驶辅助系统发出期望制动压力、实际 制动压力和驾驶员制动信号；一单片机，其内预设有所述制动压力阈值、紧急制动辅助模式 工作时间阈值以及实际制动压力的变化率阈值，所述单片机输入端连接所述CAN总线收发 外围电路的输出端，用于从所述车载CAN总线中接收由驾驶辅助系统发出期望制动压力、 实际制动压力和驾驶员制动信号，并将接收到的各种信号与预先设置的各相应的阈值进行 比较、判断，并得出一占空比可调的PWM信号；一路电磁铁PWM驱动外围电路，其输入端连接 所述单片机，输出端连接所述电子真空助力器中的电磁铁线圈，用于接收所述单片机输出 的占空比可调的PWM信号，向所述电磁铁线圈输出一个可调的电流。所述电子真空助力器控制器的单片机中预置有一中心处理与控制单元、一压力调 节单元、一待机执行单元和一紧急制动辅助执行单元；其中所述中心处理与控制单元中 预置有所述制动压力阈值、紧急制动辅助模式工作时间阈值和实际制动压力的变化率阈 值，所述中心处理与控制单元从所述车载CAN总线中接收期望制动压力、实际制动压力和 驾驶员制动信号，并将期望制动压力、实际制动压力和驾驶员制动信号与相应的各相应的 所述阈值进行比较、判断，得出一输送给所述压力调节单元或待机执行单元或紧急制动辅 助执行单元的控制指令。所述压力调节单元连接所述电子真空助力器控制器中的电磁铁PWM驱动外围电 路，用于当所述期望制动压力大于相应阈值且驾驶员制动信号等于0时，调节输出给所述 电磁铁PWM驱动外围电路的PWM信号的占空比，以改变流过所述电磁铁线圈的平均电流。所述压力调节单元包括一参考模型和一自适应律；其中所述参考模型的传递函 数为
权利要求
1.一种具有电子辅助制动功能的制动系统，其特征在于，它包括一电子真空助力器，包括新增设在真空阀中的一电磁铁铁芯、一电磁铁线圈和一电动 套管，所述电磁铁线圈套设在所述电磁铁铁芯外，所述电磁铁铁芯与所述电动套管一端自 然接触并连通，大气阀穿设在所述电磁铁铁芯和电动套管中，且与橡胶阀座紧密接触，所述 电动套管与橡胶阀座之间留有间隙；一电子真空助力器控制器，其中预先设置有一制动压力阈值、一紧急制动辅助模式工 作时间阈值以及一实际制动压力的变化率阈值，与一车载CAN总线和所述电子真空助力器 中的电磁铁线圈电连接，用于从所述车载CAN总线中接收由驾驶辅助系统发出期望制动压 力、实际制动压力和驾驶员制动信号，并将接收到的各种信号与预先设置的各相应的阈值 进行比较、判断，向所述电磁铁线圈输出一个可调的电流；一原车ABS，其通过管道与所述电子真空助力器的制动主缸连接； 若干制动分泵，其均通过管道与所述原车ABS连接。
2.如权利要求1所述的一种具有电子辅助制动功能的制动系统，其特征在于所述电 子真空助力器的制动主缸下侧加装一个制动压力传感器，用于采集实际制动压力，并通过 所述车载CAN总线发送给所述电子真空助力器控制器。
3.如权利要求1所述的一种具有电子辅助制动功能的制动系统，其特征在于，所述电 子真空助力器控制器包括一路CAN总线收发外围电路，其输入端连接所述车载CAN总线，用于从所述车载CAN总 线中接收由驾驶辅助系统发出期望制动压力、实际制动压力和驾驶员制动信号；一单片机，其内预设有所述制动压力阈值、紧急制动辅助模式工作时间阈值以及实际 制动压力的变化率阈值，所述单片机输入端连接所述CAN总线收发外围电路的输出端，用 于从所述车载CAN总线中接收由驾驶辅助系统发出期望制动压力、实际制动压力和驾驶员 制动信号，并将接收到的各种信号与预先设置的各相应的阈值进行比较、判断，并得出一占 空比可调的PWM信号；一路电磁铁PWM驱动外围电路，其输入端连接所述单片机，输出端连接所述电子真空 助力器中的电磁铁线圈，用于接收所述单片机输出的占空比可调的PWM信号，向所述电磁 铁线圈输出一个可调的电流。
4.如权利要求2所述的一种具有电子辅助制动功能的制动系统，其特征在于，所述电 子真空助力器控制器包括一路CAN总线收发外围电路，其输入端连接所述车载CAN总线，用于从所述车载CAN总 线中接收由驾驶辅助系统发出期望制动压力、实际制动压力和驾驶员制动信号；一单片机，其内预设有所述制动压力阈值、紧急制动辅助模式工作时间阈值以及实际制动压 力的变化率阈值，所述单片机输入端连接所述CAN总线收发外围电路的输出端，用于从所述车载 CAN总线中接收由驾驶辅助系统发出期望制动压力、实际制动压力和驾驶员制动信号，并将接收 到的各种信号与预先设置的各相应的阈值进行比较、判断，并得出一占空比可调的P丽信号；一路电磁铁PWM驱动外围电路，其输入端连接所述单片机，输出端连接所述电子真空 助力器中的电磁铁线圈，用于接收所述单片机输出的占空比可调的PWM信号，向所述电磁 铁线圈输出一个可调的电流。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种具有电子辅助制动功能的制动系统，其特征在于所述电子真空助力器控制器的单片机中预置有一中心处理与控制单元、一压力调节 单元、一待机执行单元和一紧急制动辅助执行单元；其中所述中心处理与控制单元中预 置有所述制动压力阈值、紧急制动辅助模式工作时间阈值和实际制动压力的变化率阈值， 所述中心处理与控制单元从所述车载CAN总线中接收期望制动压力、实际制动压力和驾驶 员制动信号，并将期望制动压力、实际制动压力和驾驶员制动信号与相应的各相应的所述 阈值进行比较、判断，得出一输送给所述压力调节单元或待机执行单元或紧急制动辅助执 行单元的控制指令。
6.如权利要求5所述的一种具有电子辅助制动功能的制动系统，其特征在于所述压 力调节单元连接所述电子真空助力器控制器中的电磁铁PWM驱动外围电路，用于当所述期 望制动压力大于相应阈值且驾驶员制动信号等于0时，调节输出给所述电磁铁PWM驱动外 围电路的PWM信号的占空比，以改变流过所述电磁铁线圈的平均电流。
7.如权利要求6所述的一种具有电子辅助制动功能的制动系统，其特征在于所述压 力调节单元包括一参考模型和一自适应律；其中所述参考模型的传递函数为
8.如权利要求7所述的一种具有电子辅助制动功能的制动系统，其特征在于所述参 考模型的传递函数中的T = 0.1s，所述自适应律表达式中的X1= A2 = I0
9.如权利要求5所述的一种具有电子辅助制动功能的制动系统，其特征在于所述待 机执行单元连接所述电子真空助力器控制器中的电磁铁PWM驱动外围电路，用于当所述期 望制动压力小于其相应的阈值Ptl且驾驶员制动信号等于0，或者驾驶员制动信号等于1且 实际制动压力的变化率小于其相应的阈值，或者所述紧急制动辅助执行单元的工作时间大 于其相应的紧急制动辅助模式工作时间阈值且驾驶员制动信号等于0的情况下，将输出给 所述电磁铁PWM驱动外围电路的PWM信号占空比设置为零。
10.如权利要求5所述的一种具有电子辅助制动功能的制动系统，其特征在于所述紧 急制动辅助执行单元连接所述电子真空助力器控制器中的电磁铁PWM驱动外围电路，用于 在待机模式或压力调节模式下，若驾驶员制动信号等于1且实际制动压力的变化率大于阈 值的情况下，将输出给所述电磁铁PWM驱动外围电路的PWM信号的占空比设置为100%。
11.如权利要求1 10中任一项所述的一种具有电子辅助制动功能的制动系统，其特 征在于所述制动压力阈值为0. 3MPa，所述紧急制动辅助模式工作时间阈值、=15s，所述 实际制动压力的变化率阈值为14MPa/s。
全文摘要
本发明涉及一种具有电子辅助制动功能的制动系统，它包括电子真空助力器，包括设在真空阀中的电磁铁铁芯、电磁铁线圈和电动套管，大气阀设在电磁铁铁芯和电动套管中，且与橡胶阀座紧密接触，电动套管与橡胶阀座之间留有间隙；电子真空助力器控制器，其中预设有制动压力、紧急制动辅助模式工作时间和实际制动压力的变化率的阈值，用于从车载CAN总线中接收由驾驶辅助系统发出期望制动压力、实际制动压力和驾驶员制动信号，并将接收到的各种信号与预设的各阈值进行比较、判断，向电磁铁线圈输出电流；原车ABS，通过管道与电子真空助力器的制动主缸连接；制动分泵，均通过管道与原车ABS连接。本发明可广泛应用于自适应巡航控制、走-停巡航、主动避撞及紧急制动辅助等驾驶辅助系统中。
文档编号B60T13/72GK102060009SQ20101058331
公开日2011年5月18日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者张德兆, 张玉海, 张立国, 徐继福, 李克强, 王卫中, 王建强, 班浩, 袁亮 申请人:吉林汽车制动器厂, 清华大学