专利名称：一种电子机械制动控制系统以及汽车的制作方法
技术领域：
本发明属于汽车制动技术领域，具体涉及一种电子机械制动控制系统以及包括该电子机械制动控制系统的汽车。
背景技术：
目前，国内外大多车用制动系统还是采用基于液压控制机械压力来达到制动目的的液压制动系统。传统液压制动系统通过包括增压阀、减压阀等的电磁阀，真空助力器，液压管路等来实现制动力的控制。上述液压制动系统存在着结构复杂、安装不便、价格昂贵、 不能实时监测故障，制动响应慢等缺点，并且，在进行ABS (Anti-lock Braking System,即 ABS制动系统，以下简称ABQ制动力调节时所引起的踏板脉动反冲力会给驾驶员带来不舒适感。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对目前液压制动系统存在的不足，提供一种结构简单、体积小、制动响应快、制动时稳定性好、制动效果好的电子机械制动控制系统以及采用该电子机械制动控制系统的汽车。解决本发明技术问题所采用的技术方案是该电子机械制动控制系统包括制动信号输入单元、轮速采集单元、微控制器、以及与若干个车轮分别对应的若干个电子机械制动器，其中制动信号输入单元、轮速采集单元、微控制器、以及与若干个车轮分别对应的若干个电子机械制动器，所述制动信号输入单元用于产生制动信号，并将所述制动信号输出；轮速采集单元，用于实时采集车轮轮速，并将采集到的轮速信号输出；所述微控制器用于实时接收所述制动信号和轮速信号，并根据所述制动信号和轮速信号输出若干路控制信号，以实时控制和驱动所述若干个电子机械制动器；所述若干个电子机械制动器分别用于根据微控制器输出的若干路控制信号对其对应的车轮实施制动。优选的是，所述制动信号输入单元包括电子制动踏板和/或驻车按钮，所述电子制动踏板内置位移传感器，所述位移传感器用于捕获驾驶员踩踏电子制动踏板的位移量，并将所述位移量转换为位移信号，再将所述位移信号作为制动信号输出；所述驻车按钮用于将驻车信号作为制动信号输出。如图2所示，优选的是，所述微控制器包括EMB控制单元和EMB驱动单元，所述EMB控制单元包括判断模块、常规制动控制模块和ABS制动控制模块，其中判断模块用于接收轮速采集单元输出的轮速信号和制动信号输入单元输出的制动信号，并根据接收到的轮速计算得到车速，再根据计算得到的车速判断汽车是否进行ABS制动阶段如果判断汽车未进入ABS制动阶段，则将制动信号输入单元输出的制动信号输出至常规制动控制模块；如果判断汽车进入ABS制动阶段，则根据所述轮速计算车轮滑移率，并将计算得到的车轮滑移率以及制动信号输入单元输出的制动信号输出至ABS制动控制模块，常规制动控制模块，用于接收判断模块输出的制动信号，并根据接收到的制动信号实时输出若干路控制信号至所述EMB驱动单元，ABS制动控制模块，用于接收判断模块输出的车轮滑移率和制动信号输入单元输出的制动信号，并根据接收到的车轮滑移率和制动信号输入单元输出的制动信号实时输出若干路控制信号至所述EMB驱动单元；所述EMB驱动单元用于接收常规制动控制模块或ABS制动控制模块输出的若干路制动信号，并根据所述若干路控制信号来驱动相应地若干个电子机械制动器。优选的是，所述判断模块中存储有预设车速值，判断模块将计算得到的车速与所述预设车速值比较，并根据比较结果来判断汽车是否进入ABS制动阶段当计算得到的车速小于所述预设车速值时，判断汽车未进入ABS制动阶段；当计算得到的车速大于或等于所述预设车速值时，判断汽车进入ABS制动阶段。优选的是，ABS制动控制模块中存储有预设滑移率，所述ABS制动控制模块将接收到的滑移率与所述预设滑移率进行比较，并根据比较结果来输出控制信号至EMB驱动单元当计算得到的滑移率小于预设滑移率时，控制输出增压信号至EMB驱动单元，EMB驱动单元根据接收到的增压信号驱动若干个电子机械制动器增大制动夹紧力；当计算得到的滑移率等于所述预设滑移率时，控制输出保压信号至EMB驱动单元，EMB驱动单元根据接收到的保压信号驱动若干个电子机械制动器保持制动夹紧力；当计算得到的滑移率大于所述预设滑移率时，控制输出减压信号至EMB驱动单元，EMB驱动单元根据接收到的减压信号驱动若干个电子机械制动器减小制动夹紧力。优选所述判断模块中存储的预设车速值为10km/h，所述ABS制动控制模块中存储的预设滑移率的取值范围为15% -20%。优选的是，所述若干个电子机械制动器中分别包括有电机，所述常规制动控制模块用于根据接收到的制动信号计算出若干个电子机械制动器应输出的制动力，根据所述若干个电子机械制动器应输出的制动力推算出若干个电子机械制动器应输出的制动力矩，根据若干个电子机械制动器输出的制动力矩推算出若干个电子机械制动器内电机的输出扭矩，再根据所述若干个电子机械制动器内电机的输出扭矩推算出若干个电子机械制动器内电机的初始目标电流，并对推算出的若干个电子机械制动器内电机的初始目标电流进行初始分配，再根据所述经过初始分配的若干个初始目标电流形成若干路控制信号并输出；所述ABS制动控制模块在将接收到的滑移率与所述预设滑移率进行比较后，并根据比较结果来确定输出的增压信号、保压信号或减压信号后，还用于根据需要输出的增压信号、保压信号或减压信号推算若干个电子机械制动器分别应输出的制动力矩，根据若干个电子机械制动器输出的制动力矩推算出若干个电子机械制动器内电机的输出扭矩，再根据所述若干个电子机械制动器内电机输出扭矩推算出若干个电子机械制动器内电机的初始目标电流，并对推算出的若干个电子机械制动器内电机的初始目标电流进行初始分配，并根据所述经过初始分配的若干个初始目标电流形成若干路控制信号并输出；所述EMB驱动单元包括有若干个制动电机控制驱动电路，所述若干个制动电机控制驱动电路分别用于实时接收常规制动控制模块或ABS制动控制模块输出的若干路控制信号，再根据接收的若干路控制信号分别驱动若干个电子机械制动器中的电机。进一步优选的是，所述制动控制系统中还包括若干个电机电流采集单元，所述若干个电机电流采集单元分别用于实时采集若干个电子机械制动器内电机的实际电流，并将采集到的若干个电机的实际电流反馈至EMB控制单元中的常规制动控制模块或ABS制动控制模块，所述常规制动控制模块或ABS制动控制模块还用于对若干个初始目标电流与所述实际电流的差值不断进行调整并输出控制信号至EMB驱动单元，直至两者趋于一致或者所述目标电流与实际电流之差在误差允许范围内，即形成调整后的若干个目标电流，再根据调整后的若干个目标电流形成若干路控制信号传送给EMB驱动单元。优选的是，所述电子机械制动器中包括有刹车片、制动盘、电机、与电机的输出轴相连的运动机构、以及自锁机构，所述运动机构能够向前作直线运动而与刹车片接触，并推动刹车片向前运动从而夹紧制动盘，且所述运动机构采用能够自由回退的非自锁运动机构，所述自锁机构用于将电机的输出轴锁死，当ABS制动控制模块输出增压信号时，EMB驱动单元驱动电机增大输出扭矩，以增大制动夹紧力；当ABS制动控制模块输出保压信号时， 自锁机构将电机的输出轴锁死，EMB驱动单元驱动关闭电机，以保持制动夹紧力；当ABS制动控制模块输出减压信号时，EMB驱动单元驱动电机减小输出扭矩或控制关闭电机，从而减小制动夹紧力。进一步优选的是，所述非自锁运动机构采用滚珠丝杆机构，所述滚珠丝杆机构包括滚珠丝杆轴、套装在滚珠丝杆轴上的丝杆螺母、以及限制滚珠丝杆轴只能作平动而不能转动的限位机构，所述丝杆螺母与电机的输出轴连接，所述刹车片设置在滚珠丝杆轴的前方，滚珠丝杆轴可与刹车片接触；所述自锁机构采用掉电制动器，所述掉电制动器断电时吸合在电机的输出轴上，通电时与电机的输出轴断开；所述电机采用有霍尔的无刷直流电机。更优选的是，所述EMB驱动单元中还包括有掉电制动器驱动电路，所述掉电制动器驱动电路用于控制掉电制动器通电或断电，当ABS制动控制模块输出控制信号的同时， 发出驱动控制信号至掉电制动器驱动电路，掉电制动器驱动电路根据所述驱动控制信号来驱动掉电制动器通电或断电当ABS制动控制模块输出增压信号时，掉电制动器驱动电路驱动掉电制动器通电；当ABS制动控制模块输出保压信号时，掉电制动器驱动电路使掉电制动器断电，从而将电机的输出轴锁死；当ABS制动控制模块输出减压信号时，掉电制动器驱动电路驱动掉电制动器通电。优选的是，所述电子机械制动控制系统还包括有储能机构，所述储能机构采用弹性机构，所述弹性结构套装在滚珠丝杆轴上，在所述运动机构向前运动之前，弹性机构处于压缩状态，当运动机构向前作直线运动时，该弹性机构中的弹性势能被释放从而推动滚珠丝杆轴加速向前运动。一种汽车，包括电子机械制动控制系统，所述电子机械制动控制系统采用上述的电子机械制动控制系统。本发明的有益效果是(1)该电子机械制动控制系统使用电子制动踏板取代传统液压制动踏板，并取消了真空助力器、制动主缸、液压管路和制动液等部件，大大简化了制动系统的结构，具有结构简单、体积小、重量轻、成本低等优点，同时减少了环境污染；(2)所述制动系统可以实现电子行车ABS(Anti_locked Braking System，即防抱死制动系统)&EBD (Electric Brakeforce Distribution,即电子制动力分配系统)、 EPB(Electrical Park Brake，即电子驻车制动系统)、VSC(Vehicle Stability Control, 即车身稳定控制系统)等系统一体化集成，制动控制更加灵活，更易于和自动泊车、主动避撞等主动安全系统配合提高车辆行车安全性，并且使得制动踏板操控更加灵活和便捷，同时也避免了液压ABS制动力调节引起的踏板反冲力带来的不舒适感，进而提高紧急制动时的操作舒适性；(3)该制动系统减轻或消除了制动拖滞现象，能够满足车辆在进行紧急制动时对于制动响应时间的要求和制动力周期调节要求，并且实现了可以在较大的制动夹紧力下进行制动，采用该控制方法进行制动，能实时的控制制动夹紧力的增大、保持、以及减小，且无需电机反转就能实现上述控制过程，同时也不会发生电机长时间堵转的情况，提高了制动系统的性能和可靠性，其控制过程简单易行，且制动效果较佳；(4)所述制动系统中每个车轮均可对应一个电子机械制动器及一个轮速传感器， 可分别对每个车轮的制动力矩进行独立控制与实时调节，而且当其中某一个车轮的制动器出现故障时，并不影响整车的制动性能。
图1是本发明实施例1中电子机械制动控制系统的整体结构示意图；图2是本发明实施例1中所述微控制器的结构示意图；图3是本发明实施例1中所述电子机械制动器的结构示意图。图中1-电机；2-掉电制动器；3-滚珠轴承；4-丝杆螺母；5-限位机构；6-滚珠丝杆轴；7-蝶形弹簧；8-钳体；9、10-刹车片；11-制动盘；12-壳体。
具体实施例方式为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式
对本发明电子机械制动控制系统作进一步详细描述。一种电子机械制动控制系统，其包括制动信号输入单元、轮速采集单元、微控制器、以及与若干个车轮分别对应的若干个电子机械制动器，其中所述制动信号输入单元用于产生制动信号，并将所述制动信号输出；轮速采集单元，用于实时采集车轮轮速，并将采集到的轮速信号输出；所述微控制器用于实时接收所述制动信号和轮速信号，并根据所述制动信号和轮速信号输出若干路控制信号，以实时控制和驱动所述若干个电子机械制动器；所述若干个电子机械制动器分别用于根据微控制器输出的若干路控制信号对其对应的车轮实施制动。实施例1 如图1所示，本实施例中，所述电子机械制动系统包括制动信号采集单元、微控制器、轮速采集单元、以及电子机械制动器。
本实施例中，将该电子机械制动控制系统应用于四轮汽车，对所述四轮汽车的每个车轮配置一个电子机械制动器，即该电子机械制动系统中的电子机械制动器采用四个， 分别为左前轮电子机械制动器、右前轮电子机械制动器、左后轮电子机械制动器、右后轮电子机械制动器。通过为每个车轮配置一个电子机械制动器，所述电子机械制动系统可分别对每个车轮的制动力矩进行独立控制与实时调节，使得该制动系统对制动力的分配和控制更加灵活；而且当其中某一个车轮对应的电子机械制动器出现故障时，并不影响整车的制动性能。当然，本发明电子机械制动系统不限应用于四轮汽车，其可应用于任意多轮汽车， 所述多轮汽车可根据其实际需求配置相应数量的电子机械制动器。本实施例中，该四轮汽车中的每个车轮还配置一个用于实时采集其所对应车轮轮速的轮速采集单元，即该电子机械制动系统中的轮速采集单元采用四个，由于每个轮速采集单元中均包括一个轮速采集电路，所述四个轮速采集电路分别为左前轮轮速采集电路、 右前轮轮速采集电路、左后轮轮速采集电路、右后轮轮速采集电路。所述轮速采集单元将采集到的车轮轮速信号传送给微控制器。本实施例中，所述制动信号输入单元包括电子制动踏板和驻车按钮。电子制动踏板是一种脚踏板压力模拟器，用于模拟输入驾驶员制动需求、踏板受力以及踏板位移之间的关系当驾驶员需要制动系统输出较大的制动力时，会用力踩下电子制动踏板，电子制动踏板产生较大位移；当驾驶员需要制动系统输出较小的制动力时，其踩踏电子制动踏板的力量较小，电子制动踏板则产生较小位移。所述电子制动踏板中内置有位移传感器，本实施例中，所述位移传感器即为制动踏板位移信号采集电路，所述制动踏板位移信号采集电路用于采集驾驶员踩踏电子制动踏板的位移量，并将采集到的位移量转化为位移信号，再将所述位移信号作为制动信号输出至微控制器，该位移信号反映了驾驶员的制动需求，从而使微控制器可根据驾驶员的需求进行动作。电子制动踏板只是模拟现有的脚踏板，以便于制动控制系统根据驾驶员的制动需求来动作，但不会产生因制动力调节时所引起的踏板脉动反冲力给驾驶员带来不舒适感。所述驻车按钮用于将驻车信号作为制动信号输出至微控制器。当车辆停止时，驾驶员可触发驻车按钮，所述驻车、踏板、点火开关信号输入电路用于实时采集所述驻车按钮中的驻车信号以及踏板信号、点火开关信号，并将所述驻车信号以及踏板、点火开关信号输出至微控制器。所述微控制器用于实时接收所述驻车、踏板、点火开关信号输入电路输出的驻车信号以及踏板、点火开关信号，并根据所述驻车信号以及踏板、点火开关信号，综合判断是否实施驻车制动，如实施驻车制动，则输出驻车信号，并将所述驻车信号转化为各个电子机械制动器内电机的最大目标电流并输出。本发明电子机械制动系统中还可包括有故障检测单元(图中未示出)，本实施例中，故障检测单元包括标定电平不同的第一位移传感器和第二位移传感器；在车辆点火启动时，即从驾驶员开始踩踏电子制动踏板到车辆开始运行之前，所述驻车、踏板、点火开关信号输入电路采集到车辆点火启动信号，并将点火启动信号同时输出至所述第一位移传感器和第二位移传感器，所述两个位移传感器开始同时接收电子制动踏板中的位移信号， 并分别将电子制动踏板的位移信号转化为不同的电压值，如果转化后的两个电压的比值与二者对应的标定电平的比值不同，则表示两个位移传感器所接收的电子制动踏板的位移不同。由于二者接收的电子制动踏板的位移本应相同，如若不同，则说明电子制动踏板有故障，如果相同，则说明电子制动踏板无故障。当车辆运行且车速达到10km/h之前，该制动控制系统基于同样道理进行动态自检，并通过接收轮速采集电路采集到的轮速信号来判断轮速采集电路是否有故障。本实施例中，所述微控制器包括EMB控制单元和EMB驱动单元。本实施例中，所述微处理器可采用中断控制器，具体采用芯片Freescale 32位MPC5604P。所述EMB控制单元包括判断模块、常规制动控制模块和ABS制动控制模块。其中判断模块用于分别接收四个轮速采集电路输出的轮速信号和制动信号输入单元输出的制动信号，并根据接收到的四个轮速分别计算得到车速(可以将得到的四个轮速取平均值后得到最终的车速)，再根据计算得到的车速判断汽车是否进行ABS制动阶段如果判断汽车未进入ABS制动阶段，则将制动信号输入单元输出的制动信号输出至常规制动控制模块；如果判断汽车进入ABS制动阶段，则再根据所述轮速计算车轮滑移率，并将计算得到的车轮滑移率和制动信号输入单元输出的制动信号输出至ABS制动控制模块，常规制动控制模块，用于接收判断模块输出的制动信号，并根据接收到的制动信号实时输出四路控制信号至所述EMB驱动单元，ABS制动控制模块，用于接收判断模块输出的车轮滑移率和制动信号输入单元输出的制动信号，首先根据代表驾驶员制动需求的制动信号输入单元输出的位移信号对四个电子机械制动器进行制动力分配，以对各个车轮进行制动力初始控制；然后根据接收到的车轮滑移率和各个车轮经过初始分配后的制动力大小实时输出四路控制信号至所述EMB 驱动单元以对各车轮进行进一步的制动力控制，即增加制动力、保持制动力或是减小制动力，在制动的同时将接收到的车轮滑移率调整到合适的大小。所述EMB驱动单元用于接收常规制动控制模块或ABS制动控制模块输出的四路制动信号，并根据所述四路控制信号来驱动相应的四个电子机械制动器。本实施例中，所述判断模块中存储有预设车速值，判断模块将计算得到的车速与所述预设车速值比较，并根据比较结果来判断汽车是否进入ABS制动阶段当计算得到的车速小于所述预设车速值时，判断汽车未进入ABS制动阶段；当计算得到的车速大于或等于所述预设车速值时，判断汽车进入ABS制动阶段。其中，所述判断模块中存储的预设车速值为 10km/h。其中，ABS制动控制模块输出的控制信号为3种增压信号(即增加制动力)、保压信号(即保持制动力)，或减压信号(即减小制动力)，通过这3种控制信号，使得制动力得到进一步的调节，在制动的同时将车轮滑移率调整到合适的大小。具体地，ABS制动控制模块中存储有预设滑移率，所述ABS制动控制模块将接收到的滑移率与所述预设滑移率进行比较，并根据比较结果来输出控制信号至EMB驱动单元 当初始计算得到的滑移率小于预设滑移率时，控制输出增压信号至EMB驱动单元，EMB驱动单元根据接收到的增压信号驱动四个电子机械制动器增大制动夹紧力，即进一步增大制动力。驾驶员踩踏制动踏板后，判断模块会反复根据实时变化的轮速来计算滑移率，所述ABS 制动控制模块不断将接收到的滑移率与所述预设滑移率进行比较，当计算得到的滑移率仍小于预设滑移率时，则不断对输出的制动力进行调整，直到计算得到的滑移率接近所述预设滑移率或者与所述滑移率的差值在误差允许的范围内为止。当初始计算得到的滑移率等于所述预设滑移率时，控制输出保压信号至EMB驱动单元，EMB驱动单元根据接收到的保压信号驱动四个电子机械制动器保持制动夹紧力，即进一步保持制动力。在此种情况下，在驾驶员踩踏制动踏板后，ABS制动控制模块将接收到的滑移率与所述预设滑移率进行比较，如果接收到的滑移率与所述预设滑移率不等，则输出保压信号至EMB驱动单元以保持制动力。与此同时，在驾驶员踩踏制动踏板后，判断模块会反复根据实时变化的轮速来计算滑移率，所述ABS制动控制模块不断将接收到的滑移率与所述预设滑移率进行比较，当计算得到的滑移率与预设滑移率不相等时，则不断对输出的制动力进行调整，直到计算得到的滑移率接近所述预设滑移率或者与所述滑移率的差值在误差允许的范围内为止。当计算得到的滑移率大于所述预设滑移率时，控制输出减压信号至EMB驱动单元，EMB驱动单元根据接收到的减压信号驱动四个电子机械制动器减小制动夹紧力，即进一步减小制动力。实践中在紧急制动时，驾驶员往往希望制动时间越短越好，所以往往会加大踩踏制动踏板的力度，产生的制动力可能远远大于所需的制动力的大小。此时，当ABS制动控制模块将初始接收到的滑移率与所述预设滑移率进行比较，如果计算得到的滑移率大于所述预设滑移率时，则输出减压信号至EMB驱动单元以减小制动力。与此同时，判断模块会多次反复根据实时变化的轮速来计算滑移率，ABS制动控制模块不断将接收到的滑移率与所述预设滑移率进行比较，当计算得到的滑移率仍大于预设滑移率时，则不断对输出的制动力进行调整，直到计算得到的滑移率接近所述预设滑移率或者与所述滑移率的差值在误差允许的范围内为止。其中，所述ABS制动控制模块中存储的预设滑移率的取值范围为15% _20%。其中，所述若干个电子机械制动器中分别包括有电机，所述常规制动控制模块用于根据从判断模块中接收到的踏板位移输出的制动信号计算出四个电子机械制动器应输出的制动力，根据所述四个电子机械制动器应输出的制动力推算出四个电子机械制动器应输出的制动力矩，根据四个电子机械制动器输出的制动力矩推算出四个电子机械制动器内电机的输出扭矩，再根据所述四个电子机械制动器内电机的输出扭矩推算出四个电子机械制动器内电机的初始目标电流，并对推算出的四个电子机械制动器内电机的初始目标电流进行初始分配，同时根据接收的踏板位移以及制动力曲线，根据前后轴制动力分配比例2. 2 1对各车轮进行制动力分配，再根据所述经过初始分配的四个初始目标电流形成四路控制信号并输出；所述ABS制动控制模块在将接收到的滑移率与所述预设滑移率进行比较后，并根据比较结果来确定输出的增压信号、保压信号或减压信号后，还用于根据需要输出的增压信号、保压信号或减压信号推算出四个电子机械制动器分别应输出的制动力矩，根据四个电子机械制动器输出的制动力矩推算出四个电子机械制动器内电机的输出扭矩，再根据所述四个电子机械制动器内电机输出扭矩推算出四个电子机械制动器内电机的初始目标电流，并对推算出的四个电子机械制动器内电机的初始目标电流进行初始分配，并根据所述经过初始分配的四个初始目标电流形成四路控制信号并输出；所述EMB驱动单元包括有四个制动电机控制驱动电路，即左前轮制动电机控制驱动电路、右前轮制动电机控制驱动电路、左后轮制动电机控制驱动电路和右后轮制动电机控制驱动电路。所述四个制动电机控制驱动电路分别用于实时接收常规制动控制模块或 ABS制动控制模块EMB输出的四路控制信号，再根据接收的四路控制信号分别驱动四个电子机械制动器中的电机。本实施例中，EMB控制单元通过控制各电子机械制动器中的电机的输出占空比来控制电机的转速。其中，所述制动控制系统中还包括有电机电流采集单元。本实施例中，所述电机电流采集单元包括四个电机电流采集电路，分别为左前轮电机电流采集电路、右前轮电机电流采集电路、左后轮电机电流采集电路和右后轮电机电流采集电路。所述四个电机电流采集电路分别用于实时采集四个电子机械制动器内电机的实际电流，并将采集到的四个电机的实际电流反馈至EMB控制单元中的常规制动控制模块或ABS制动控制模块，所述常规制动控制模块或ABS制动控制模块还用于对四个初始目标电流与接收到的实际电流的差值不断进行调整并输出控制信号至EMB驱动单元中的四个制动电机控制驱动电路，直至两者趋于一致或者所述目标电流与实际电流之差在误差允许范围内，即形成调整后的四个目标电流，再根据调整后的四个目标电流形成四路控制信号传送给EMB驱动单元中的四个制动电机控制驱动电路。如图3所示，本实施例中，电子机械制动器主要包括有壳体12、制动盘11、刹车片 9和刹车片10、动力机构、以及自锁机构。所述动力机构可推动刹车片向前运动从而夹紧制动盘11。本实施例中，动力机构包括电机1、扭矩放大机构以及运动机构。运动机构设于壳体12内，所述运动机构可将电机 1的旋转运动转换为直线运动，刹车片9和刹车片10设置在运动机构的前方。所述扭矩放大机构设置在电机1与运动机构之间，本实施例中，扭矩放大机构采用能够实现减速增矩的减速机构，所述减速机构的输入端与电机1的输出轴连接，减速机构的输出端与运动机构连接。本实施例中，所述运动机构采用非自锁机构，非自锁机构在刹车片9和制动盘11 的反作用力下能够自动回退，实现了电机只正转不反转，通过调节电机正向输出扭矩就能够实现制动力的调节，解决了实践中制动存在的以下问题第一，通过电机的正转和反转换向时间长；第二，通过电机换向容易造成电机剧烈抖动，且由换向引发的逆向电动势容易对电机内部的驱动电路等元器件等造成冲击和损坏。本实施例中，所述非自锁运动机构采用滚珠丝杆机构，所述滚珠丝杆机构包括滚珠丝杆轴6、套装在滚珠丝杆轴6上的丝杆螺母4、以及限制滚珠丝杆轴6只能平动不能转动的限位机构5。所述丝杆螺母4与减速机构的输出端连接，通过电机1转动带动减速机构转动进而带动丝杆螺母4转动，丝杆螺母4转动可推动滚珠丝杆轴6向前作直线运动而与刹车片 9接触，并推动刹车片9向前运动从而夹紧制动盘11。本实施例中，动力机构中还包括有储能机构，所述储能机构采用弹性机构，所述弹性结构套装在所述滚珠丝杆轴6上并顶在壳体17的内壁上，在滚珠丝杆机构向前运动之前，弹性机构处于压缩状态，当滚珠丝杆机构向前作直线运动时，弹性机构中的弹性势能被释放从而推动滚珠丝杠轴6加速向前运动。其中，所述弹性机构中包括有弹簧，所述弹簧套装在滚珠丝杆轴6上，并处于滚珠丝杆轴远离刹车片10的一端。本实施例中，所述弹簧采用一组或多组蝶形弹簧7，所述蝶形弹簧7采用复合式或对合式的堆叠结构。
本实施例中，自锁机构采用掉电制动器2。所述掉电制动器2断电时吸合在电机1 的输出轴上，通电时与电机1的输出轴断开。本发明引入掉电制动器的原因在于电机不能够长时间堵转，同时为了使电机在制动过程中产生的热量和电能可以得到有效利用。其中，EMB控制单元中的常规制动控制模块和ABS制动控制模块在输出控制信号的同时，能够控制掉电制动器2的通电和断电。所述EMB驱动单元中还包括有掉电制动器驱动电路，所述常规制动控制模块和ABS制动控制模块通过掉电制动器驱动电路来控制掉电制动器通电或断电。本实施例中，所述掉电制动器驱动电路的数量与所述电子机械制动器的数量相同，且每个掉电制动器驱动电路对应一个电子机械制动器，所述四个掉电制动器驱动电路分别为左前轮掉电制动器驱动电路、右前轮掉电制动器驱动电路、左后轮掉电制动器驱动电路和右后轮掉电制动器驱动电路。当ABS制动控制模块输出控制信号的同时， 同时发出四路驱动控制信号(占空比信号)至上述四个掉电制动器驱动电路，所述四个掉电制动器驱动电路根据所述四路驱动控制信号来分别驱动四个电子机械制动器中的掉电制动器通电或断电当ABS制动控制模块输出增压信号时，掉电制动器驱动电路驱动掉电制动器通电；当ABS制动控制模块输出保压信号时，掉电制动器驱动电路使掉电制动器断电，从而将电机的输出轴锁死；当ABS制动控制模块输出减压信号时，掉电制动器驱动电路驱动掉电制动器通电。本实施例中，电机采用BLDC电机(Brushless DC Motor,即无刷直流电机)。所述电机采用有霍尔的直流无刷电机，所述有霍尔的直流无刷电机能够在转速较低的情况下输出较大的转矩，从而可为电子机械制动器提供较大的启动转矩；其采用电子换向器替代机械电刷来实现换向，稳定可靠；有霍尔的直流无刷电机还具有调速范围宽、效率高、过载能力强等优点。通过所述有霍尔的直流无刷电机中的霍尔传感器输出的霍尔位置信号还可实现所述直流无刷电机的三环(位置环、速度环、电流环等三个闭环负反馈PID调节系统)控制，即通过所述霍尔传感器进行霍尔计数可计算得到所述直流无刷电机的转速，以及所述直流无刷电机从起始位置开始转动的圈数，从而计算出推进机构行程，再根据推进机构行程和制动夹紧力之间的关系推算出制动夹紧力的数值，从而实现了在无压力传感器的情况下对制动夹紧力的闭环控制。在车辆开始制动时为了减少制动响应时间，快速消除空行程，需要电机全速推动推进机构向摩擦片方向移动，以快速消除制动盘与摩擦片之间的间隙，产生用于制动的夹紧力，使用上述有霍尔的直流无刷电机的速度环进行控制与调节可实现对该电机转速的精确控制。本发明中采用的电子机械控制器的工作原理是电机1输出小的扭矩，通过减速机构放大，即通过增加传动比以增大推力，然后通过滚珠丝杆机构将电机的转动转化为平动，再通过滚珠丝杆机构中的滚珠丝杆轴6推动刹车片运动从而实现制动。在滚珠丝杆轴 6向前运动的同时，蝶形弹簧7中的弹性势能被释放从而推动滚珠丝杠轴6加速向前运动。 从而进一步缩短了制动响应时间，且能够在短时间内产生较大的制动夹紧力，使得制动效果更好。在ABS制动控制模块向制动电机控制驱动电路发出增压信号时，控制掉电制动器驱动电路驱动掉电制动器2通电，掉电制动器2通电后与电机1的输出轴断开即解除电机的自锁，电机1的输出轴可以自由转动，制动电机控制驱动电路接收到ABS制动控制模块输出的增压信号后，驱动电机1增大输出扭矩输出，优选电机1以最大输出扭矩输出，即使得电机以100%占空比输出，滚珠丝杆轴6加速向前运动，推动刹车片夹紧制动盘，从而增大电子机械制动器的制动夹紧力；在ABS制动控制模块向制动电机控制驱动电路发出保压信号时，控制掉电制动器驱动电路使掉电制动器2断电，掉电制动器2断电后将电机1的输出轴端锁死，同时，制动电机控制驱动电路接收到ABS制动控制模块输出的保压信号后关闭电机1，从而保持电子机械制动器此时的制动夹紧力，使得制动夹紧力既不增大，也不减小； 在ABS制动控制模块向制动电机控制驱动电路发出减压信号时，控制掉电制动器驱动电路驱动掉电制动器2通电，掉电制动器2通电后与电机1的输出轴断开，电机1的输出轴可以自由转动，同时制动电机控制驱动电路接收到ABS制动控制模块输出的减压信号后，控制电机1减小输出扭矩或者关闭电机1 当需要夹紧力快速的卸除时，制动电机控制驱动电路控制将电机关闭；当需要使夹紧力逐步卸除时，制动电机控制驱动电路逐步减小电机的输出扭矩，以逐步减小制动夹紧力。滚珠丝杆机构在刹车片和制动盘的反作用力下自动向后退回，从而使电机1在不反转的情况下，能够实现自动卸力，从而减小电子机械制动器的制动夹紧力，可以缩短制动夹紧力调节响应时间。在上述制动过程中，当ABS制动控制模块向制动电机控制驱动电路发送保压信号时，如果保压时间较短，比如小于或等于2分钟，也可先不控制掉电制动器断电，而是控制电机持续堵转以保持制动夹紧力；当保压时间大于2分钟时，再控制掉电制动器驱动电路驱使掉电制动器2断电以将电机1的输出轴端锁死，然后制动电机控制驱动电路关闭电机的输出即可实现夹紧力保持。本发明电子机械制动控制系统的工作过程如下在车辆行驶过程中，当需要制动时，驾驶员踩下电子制动踏板，所述电子制动踏板实时输出位移信号(即制动信号)，同时所述微控制器开始周期采集电子制动踏板输出的制动信号。所述微控制器在接收到电子制动踏板实时输出的制动信号的同时，其内部的EMB 控制单元接收四个轮速采集电路传送的轮速信号，EMB控制单元中的判断模块将所述轮速信号结合所述制动信号经常规制动控制模块以及ABS制动控制模块换算成各个电子机械制动器内电机的初始目标电流，然后通过电机电流采集电路进行电流反馈以对所述初始目标电流进行调整，调整后根据所述四个电子机械制动器内电机的目标电流输出四路占空比信号至EMB驱动单元。当EMB驱动单元实时接收到EMB控制单元输出的四路占空比信号后，通过其内的所述四个制动电机控制驱动电路分别实时输出四路驱动信号至其对应的电子机械制动器， 从而可实时控制各电子机械制动器内的电机输出相应的力矩，各电子机械制动器内的电机、掉电制动器和推进机构相互配合产生夹紧力作用于制动盘，以实现制动。在车辆制动过程中，当驾驶员加大刹车力度，即需要输出更大制动力时，只需加大踩踏电子制动踏板的力量，电子制动踏板就会产生更大位移，其输出的位移量增大，所述增大的位移信号输入至EMB控制单元后，判断模块首先判断汽车是否进入ABS制动阶段，如果车速小于10km/h，判断汽车未进入ABS制动阶段，判断模块将所述位移信号输出至常规制动控制模块，由常规制动控制模块推算出四个电子机械制动器内电机的更大的目标电流， 然后将所述目标电流转化为四路更大的占空比信号至EMB驱动单元，EMB驱动单元内的四个制动电机控制驱动电路根据所述占空比信号输出四路驱动信号至其对应的电子机械制动器中的电机，从而控制四个电子机械制动器分别输出更大的制动力矩，即产生更大的制动夹紧力作用于四个车轮。在车辆制动过程中，当驾驶员减小刹车力度，即需要输出较小制动力时，只需减小踩踏电子制动踏板的力量，电子制动踏板就会产生较小位移，其输出的位移量减小，所述减小的位移信号输出至EMB控制单元后，判断模块首先判断汽车是否进入ABS制动阶段，如果车速小于10km/h，判断汽车未进入ABS制动阶段，判断模块将所述位移信号输出至常规制动控制模块，由常规制动控制模块推算出四个电子机械制动器内点击的较小的目标电流， 然后将所述目标电流转化为四路较小的占空比信号至EMB驱动单元，EMB驱动单元内的四个制动电机控制驱动电路根据所述占空比信号输出四路驱动信号至其对应的电子机械制动器中的电机，从而控制四个电子机械制动器分别输出较小的制动力矩，即产生较小的制动夹紧力作用于四个车轮。在车辆制动过程中，当驾驶员踩踏电子制动踏板时，驾驶员踩踏电子制动踏板的力度反映了初始制动力的大小，踩踏电子制动踏板的力度越小，输出的制动力越小，反之， 输出的制动力越大。电子制动踏板输出的位移信号输入至EMB控制单元后，判断模块首先判断汽车是否进入ABS制动阶段，如果车速大于或等于10km/h，则判断汽车进入ABS制动阶段，判断模块根据所述轮速计算车轮滑移率，并将计算得到的车轮滑移率输出至ABS制动控制模块，再由ABS制动控制模块进行控制调节，直到滑移率满足要求。其中，驾驶员踩踏电子制动踏板的力度即为初始制动力的大小成为ABS制动控制模块进行调节的初始制动力，即ABS制动控制模块在驾驶员踩踏电子制动踏板反映的初始制动力的基础上进行制动力的调节。由于所述电子机械制动器中的运动机构采用非自锁机构，因此需要减小作用于各车轮的制动夹紧力时，无需控制各电子机械制动器内的电机反转，只需分别调节四个电子机械制动器的电机中的占空比信号，进而调节所述车轮的电子机械制动器内电机的输入电压，并减少电机的输出力矩以及作用在摩擦片上的制动夹紧力，所述非自锁机构即可在制动盘与摩擦片的反作用力的作用下自动回退，实现了制动夹紧力与所述反作用力的平衡调节。在上述整个调节过程中，电机一直处于堵转状态。此种结构的制动系统使得各车轮不会因承受较大的制动夹紧力而产生锁死现象，即车辆在制动状态下仍能转向，保证了车辆制动方向的稳定性，防止其产生侧滑和跑偏。在车辆制动过程中可多次采集四个车轮的轮速信号，并根据轮速信号多次调节其输出的四路占空比信号及四个电子机械制动器对应的各个电机的输入电压，进而多次调节各个电机输出的力矩以及对应车轮的制动夹紧力，对应车轮的制动夹紧力被调节后又会改变其轮速，周而复始，从而能够实现所述制动系统的ABS功能。电机采用PID电流闭环控制， 使各个电机的控制更加精确。通过轮速信号的周期采集可实现各车轮的制动夹紧力的实时调节与动态分配，同时所述制动系统还具有ABS功能，从而能够提高车辆的制动性能和制动时车辆行驶的稳定性。当车辆停止时，驾驶员可触发驻车按钮，所述驻车按钮通过驻车、踏板、点火开关信号输入电路实时将驻车信号输出至微控制器，所述微控制器实时接收到驻车信号后，再结合从驻车、踏板、点火开关信号输入电路输入的踏板、点火开关信号来判断是否实施驻车制动，如实施驻车制动，则将所述驻车信号转化为各个电子机械制动器内电机的最大目标电流并输出。具体地，微控制器内的EMB控制单元根据所述各个电子机械制动器内电机的最大目标电流输出四路最大占空比信号至EMB驱动单元。当EMB驱动单元实时接收到EMB 控制单元输出的四路最大占空比信号后，通过其内的所述四个制动电机控制驱动电路分别实时输出四路驻车驱动信号至其对应的电子机械制动器，从而可实时控制各个电子机械制动器内电机的相应输出力矩，由各个电子机械制动器对其对应的车轮实施驻车制动。实施例2 本实施例与实施例1的区别在于本系统中不具有所述故障检测单元。本实施例中的其他结构都与实施例1相同，这里不再赘述。可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种电子机械制动控制系统，其特征在于，包括制动信号输入单元、轮速采集单元、 微控制器、以及与若干个车轮分别对应的若干个电子机械制动器，其中所述制动信号输入单元用于产生制动信号，并将所述制动信号输出； 轮速采集单元，用于实时采集车轮轮速，并将采集到的轮速信号输出； 所述微控制器用于实时接收所述制动信号和轮速信号，并根据所述制动信号和轮速信号输出若干路控制信号，以实时控制和驱动所述若干个电子机械制动器；所述若干个电子机械制动器分别用于根据微控制器输出的若干路控制信号对其对应的车轮实施制动。
2.根据权利要求1所述的电子机械制动控制系统，其特征在于，所述制动信号输入单元包括电子制动踏板和/或驻车按钮，所述电子制动踏板内置位移传感器，所述位移传感器用于捕获驾驶员踩踏电子制动踏板的位移量，并将所述位移量转换为位移信号，再将所述位移信号作为制动信号输出； 所述驻车按钮用于将驻车信号作为制动信号输出。
3.根据权利要求2所述的电子机械制动控制系统，其特征在于，所述微控制器包括EMB 控制单元和EMB驱动单元，所述EMB控制单元包括判断模块、常规制动控制模块和ABS制动控制模块，其中 判断模块用于接收轮速采集单元输出的轮速信号和制动信号输入单元输出的制动信号，并根据接收到的轮速计算得到车速，再根据计算得到的车速判断汽车是否进入ABS制动阶段如果判断汽车未进入ABS制动阶段，则将制动信号输入单元输出的制动信号输出至常规制动控制模块；如果判断汽车进入ABS制动阶段，则根据所述轮速计算车轮滑移率， 并将计算得到的车轮滑移率以及制动信号输入单元输出的制动信号输出至ABS制动控制模块，常规制动控制模块，用于接收判断模块输出的制动信号，并根据接收到的制动信号实时输出若干路控制信号至所述EMB驱动单元，ABS制动控制模块，用于接收判断模块输出的车轮滑移率和制动信号输入单元输出的制动信号，并根据接收到的车轮滑移率和制动信号输入单元输出的制动信号实时输出若干路控制信号至所述EMB驱动单元；所述EMB驱动单元用于接收常规制动控制模块或ABS制动控制模块输出的若干路制动信号，并根据所述若干路控制信号来驱动相应的若干个电子机械制动器。
4.根据权利要求3所述的电子机械制动控制系统，其特征在于，所述判断模块中存储有预设车速值，判断模块将计算得到的车速与所述预设车速值比较，并根据比较结果来判断汽车是否进入ABS制动阶段当计算得到的车速小于所述预设车速值时，判断汽车未进入ABS制动阶段；当计算得到的车速大于或等于所述预设车速值时，判断汽车进入ABS制动阶段。
5.根据权利要求4所述的电子机械制动控制系统，其特征在于，ABS制动控制模块中存储有预设滑移率，所述ABS制动控制模块将接收到的滑移率与所述预设滑移率进行比较， 并根据比较结果来输出控制信号至EMB驱动单元当计算得到的滑移率小于预设滑移率时，控制输出增压信号至EMB驱动单元，EMB驱动单元根据接收到的增压信号驱动若干个电子机械制动器增大制动夹紧力；当计算得到的滑移率等于所述预设滑移率时，控制输出保压信号至EMB驱动单元，EMB驱动单元根据接收到的保压信号驱动若干个电子机械制动器保持制动夹紧力；当计算得到的滑移率大于所述预设滑移率时，控制输出减压信号至EMB 驱动单元，EMB驱动单元根据接收到的减压信号驱动若干个电子机械制动器减小制动夹紧力。
6.根据权利要求5所述的电子机械制动控制系统，其特征在于，所述判断模块中存储的预设车速值为10km/h，所述ABS制动控制模块中存储的预设滑移率的取值范围为15% 20%。
7.根据权利要求5所述的电子机械制动控制系统，其特征在于，所述若干个电子机械制动器中分别包括有电机，所述常规制动控制模块用于根据接收到的制动信号计算出若干个电子机械制动器应输出的制动力，根据所述若干个电子机械制动器应输出的制动力推算出若干个电子机械制动器应输出的制动力矩，根据若干个电子机械制动器输出的制动力矩推算出若干个电子机械制动器内电机的输出扭矩，再根据所述若干个电子机械制动器内电机的输出扭矩推算出若干个电子机械制动器内电机的初始目标电流，并对推算出的若干个电子机械制动器内电机的初始目标电流进行初始分配，再根据所述经过初始分配的若干个初始目标电流形成若干路控制信号并输出；所述ABS制动控制模块在将接收到的滑移率与所述预设滑移率进行比较后，并根据比较结果来确定输出的增压信号、保压信号或减压信号后，还用于根据需要输出的增压信号、 保压信号或减压信号推算若干个电子机械制动器分别应输出的制动力矩，根据若干个电子机械制动器输出的制动力矩推算出若干个电子机械制动器内电机的输出扭矩，再根据所述若干个电子机械制动器内电机输出扭矩推算出若干个电子机械制动器内电机的初始目标电流，并对推算出的若干个电子机械制动器内电机的初始目标电流进行初始分配，并根据所述经过初始分配的若干个初始目标电流形成若干路控制信号并输出；所述EMB驱动单元包括有若干个制动电机控制驱动电路，所述若干个制动电机控制驱动电路分别用于实时接收常规制动控制模块或ABS制动控制模块输出的若干路控制信号， 再根据接收的若干路控制信号分别驱动若干个电子机械制动器中的电机。
8.根据权利要求7所述的电子机械制动控制系统，其特征在于，所述制动控制系统中还包括若干个电机电流采集单元，所述若干个电机电流采集单元分别用于实时采集若干个电子机械制动器内电机的实际电流，并将采集到的若干个电机的实际电流反馈至EMB控制单元中的常规制动控制模块或ABS制动控制模块，所述常规制动控制模块或ABS制动控制模块还用于对若干个初始目标电流与所述实际电流的差值不断进行调整并输出控制信号至EMB驱动单元，直至两者趋于一致或者所述目标电流与实际电流之差在误差允许范围内，即形成调整后的若干个目标电流，再根据调整后的若干个目标电流形成若干路控制信号传送给EMB驱动单元。
9.根据权利要求8所述的电子机械制动控制系统，其特征在于，所述电子机械制动器中包括有刹车片、制动盘、电机、与电机的输出轴相连的运动机构、以及自锁机构，所述运动机构能够向前作直线运动而与刹车片接触，并推动刹车片向前运动从而夹紧制动盘，且所述运动机构采用能够自由回退的非自锁运动机构，所述自锁机构用于将电机的输出轴锁死，当ABS制动控制模块输出增压信号时，EMB驱动单元驱动电机增大输出扭矩，以增大制动夹紧力；当ABS制动控制模块输出保压信号时，自锁机构将电机的输出轴锁死，EMB驱动单元驱动关闭电机，以保持制动夹紧力；当ABS制动控制模块输出减压信号时，EMB驱动单元驱动电机减小输出扭矩或控制关闭电机，从而减小制动夹紧力。
10.根据权利要求9所述的电子机械制动控制系统，其特征在于，所述非自锁运动机构采用滚珠丝杆机构，所述滚珠丝杆机构包括滚珠丝杆轴、套装在滚珠丝杆轴上的丝杆螺母、 以及限制滚珠丝杆轴只能作平动而不能转动的限位机构，所述丝杆螺母与电机的输出轴连接，所述刹车片设置在滚珠丝杆轴的前方，滚珠丝杆轴可与刹车片接触；所述自锁机构采用掉电制动器，所述掉电制动器断电时吸合在电机的输出轴上，通电时与电机的输出轴断开； 所述电机采用有霍尔的无刷直流电机。
11.根据权利要求10所述的电子机械制动控制系统，其特征在于，EMB驱动单元中还包括有掉电制动器驱动电路，所述掉电制动器驱动电路用于控制掉电制动器通电或断电，当 ABS制动控制模块输出控制信号的同时，发出驱动控制信号至掉电制动器驱动电路，掉电制动器驱动电路根据所述驱动控制信号来驱动掉电制动器通电或断电当ABS制动控制模块输出增压信号时，掉电制动器驱动电路驱动掉电制动器通电；当ABS制动控制模块输出保压信号时，掉电制动器驱动电路使掉电制动器断电，从而将电机的输出轴锁死；当ABS制动控制模块输出减压信号时，掉电制动器驱动电路驱动掉电制动器通电。
12.根据权利要求10所述的电子机械制动控制系统，其特征在于，所述电子机械制动控制系统还包括有储能机构，所述储能机构采用弹性机构，所述弹性结构套装在滚珠丝杆轴上，在所述运动机构向前运动之前，弹性机构处于压缩状态，当运动机构向前作直线运动时，该弹性机构中的弹性势能被释放从而推动滚珠丝杆轴加速向前运动。
13.一种汽车，包括电子机械制动控制系统，其特征在于所述电子机械制动控制系统采用权利要求1-12之一所述的电子机械制动控制系统。
全文摘要
本发明提供一种电子机械制动控制系统，其包括制动信号输入单元、轮速采集单元、微控制器、以及与若干个车轮分别对应的若干个电子机械制动器，其中制动信号输入单元用于产生制动信号，并将所述制动信号输出；轮速采集单元用于实时采集车轮轮速，并将采集到的轮速信号输出；所述微控制器用于实时接收所述制动信号和轮速信号，并根据所述制动信号和轮速信号输出若干路控制信号，以实时控制和驱动所述若干个电子机械制动器；所述若干个电子机械制动器分别用于根据微控制器输出的若干路控制信号对其对应的车轮实施制动。该电子机械制动控制系统结构简单、体积小、制动响应快、制动效果好。
文档编号B60T8/1755GK102490706SQ20111042627
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者王陆林, 高国兴 申请人:奇瑞汽车股份有限公司