专利名称：一种电子机械制动系统以及采用所述制动系统的汽车的制作方法
技术领域：
本发明属于汽车制造技术领域，具体涉及一种电子机械制动(EMB，Electro Mechanical Brake)系统，以及一种采用所述电子机械制动系统的汽车。
背景技术：
随着汽车工业的快速发展，以及汽车行驶性能的不断提高，汽车的安全性越来越为人们所重视，制动性能是汽车的重要使用性能之一，汽车的制动性能直接关系到交通的安全性。目前，国内外大多车辆制动系统还是基于液压制动系统以实现车辆制动。但是传统的液压制动系统存在着结构复杂、安装不便、价格昂贵、制动响应慢等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中液压制动系统中存在的上述不足， 提供一种结构简单、体积小、安装方便、成本低、制动响应快、制动时稳定性好、无污染的电子机械制动系统，以及采用所述制动系统的汽车。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系统包括制动信号输入单元、EMB控制单元、EMB驱动单元、以及与若干个车轮分别对应的若干个电制动器，所述信号输入单元用于产生制动信号，并将所述制动信号实时输出至EMB控制单元；所述EMB 控制单元用于实时接收所述制动信号，并根据所述制动信号实时输出若干路占空比信号至 EMB驱动单元，所述占空比信号的路数与所述电制动器的数量相同；所述EMB驱动单元用于实时接收所述若干路占空比信号，并根据所述若干路占空比信号分别实时驱动和控制所述若干个电制动器；所述若干个电制动器分别用于对其对应的车轮实施制动。所述电制动器优选采用四个。优选的是，所述制动信号输入单元包括电子制动踏板，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成位移信号，同时将该位移信号作为制动信号实时输出至EMB控制单元，EMB控制单元根据所述电子制动踏板实时输出的制动信号对所述若干个电制动器进行制动力分配，并根据分配得到的若干个制动力信号形成所述若干路占空比信号。优选的是，所述制动系统还包括有与若干个车轮分别对应的若干个轮速传感器， 所述轮速传感器的数量与所述电制动器的数量相同，所述轮速传感器用于获取其所对应的车轮的轮速，并将所获取的轮速信号传送给EMB控制单元，所述EMB控制单元接收到电子制动踏板实时输出的制动信号的同时，开始周期采集各个轮速传感器所传送的轮速信号，根据采集到的轮速信号通过计算识别出汽车所处的路面，再根据汽车所处的路面信息结合所述电子制动踏板实时输出的制动信号进行制动力分配，并根据分配得到的若干个制动力形成所述若干路占空比信号，所述若干路占空比信号输出至EMB驱动单元。进一步优选，所述EMB控制单元对轮速传感器所传送的轮速信号进行采集的采集周期为10ms。优选的是，所述EMB控制单元包括轮速计算模块、车速估算模块、路面识别模块、 常规制动控制策略模块以及电子制动力分配模块，所述轮速计算模块用于对EMB控制单元周期采集到的轮速信号进行计算以得出各车轮的轮速，并将所述计算得到的轮速输出至车速估算模块；所述车速估算模块用于根据计算得出各车轮的轮速估算出汽车的车速、各车轮的角速度、各车轮的角加速度、以及各车轮的角加速度变化率，并将估算得到的上述数据信号输出至路面识别模块；所述路面识别模块用于根据所述估算出的汽车的车速、各车轮的角速度、各车轮的角加速度、以及各车轮的角加速度变化率推算出各车轮的目标滑移率与各车轮的路面摩擦系数，再根据各车轮的路面摩擦系数识别出汽车所处的路面，并将汽车所处的路面信息输出至电子制动力分配模块；所述常规制动控制策略模块用于接收电子制动踏板实时输出的制动信号并根据所述接收的制动信号推算出各个电制动器需输出的制动力，并将推算得到的各个电制动器输出的制动力输出至电子制动力分配模块；所述电子制动力分配模块用于根据路面识别模块传送的汽车所处的路面信号结合常规制动控制策略模块推算出的各个电制动器输出的制动力对各个电制动器的制动力进行初始分配，从而形成所述若干路占空比信号，再将该若干路占空比信号输出至EMB驱动单元。优选的是，所述EMB控制单元中还包括有防抱死制动控制策略模块和PID电流环控制模块，所述电制动器包括有电机；常规制动控制策略模块根据所述电子制动踏板实时输出的制动信号推算出各个电制动器需输出的制动力，并根据所述制动信号推算出各个电制动器内电机的初始目标电流；所述电子制动力分配模块根据汽车所处的路面信号结合各个电制动器输出的制动力对各个电制动器的制动力进行初始分配是对常规制动控制策略模块推算出的各个电制动器内电机的初始目标电流进行初始分配；所述防抱死制动控制策略模块用于将路面识别模块推算出的各车轮的目标滑移率与各车轮的实际滑移率进行比较，并结合各车轮的实际角加速度对完成初始分配的各个电制动器内电机的初始目标电流进行调整，并将调整后的目标电流输出至PID电流环控制模块；所述PID电流环控制模块用于根据防抱死制动控制策略模块调整后的目标电流输出所述若干路占空比信号至EMB驱动单元；所述EMB驱动单元还用于在接收到所述若干路占空比信号后，实时采集各个电制动器内电机的实际电流，并将其反馈给EMB控制单元内的PID电流环控制模块，所述PID电流环控制模块还用于对各个电制动器内电机的目标电流与实际电流的差值不断调整并输出占空比信号至EMB驱动单元，直至所述目标电流与实际电流趋于一致或者所述目标电流与实际电流之差在误差允许的范围内为止。优选的是，所述EMB驱动单元包括若干个电机驱动电路，所述电机驱动电路的数量与所述电制动器的数量相同，且每个电机驱动电路对应一个电制动器，所述若干个电机驱动电路分别用于实时接收EMB控制单元输出的若干路占空比信号后，再分别实时输出若干路制动控制驱动信号至其对应的电制动器，由电制动器对其对应的车轮实施制动。进一步优选的是，所述制动信号输入单元中还包括有电子驻车开关和/或手刹拉杆，所述电子驻车开关/手刹拉杆用于输出制动信号至EMB控制单元。当车辆停止时，驾驶员触发电子驻车开关或手刹拉杆，由所述电子驻车开关或手刹拉杆实时输出制动信号至 EMB控制单元。其中，所述EMB控制单元还用于实时接收到所述电子驻车开关/手刹拉杆输出的制动信号后，并根据所述电子驻车开关/手刹拉杆输出的制动信号结合从整车CAN总线上读取的离合器开关信号、电子制动踏板输出的制动信号以及由车速估算模块估算出的车速判断是否实施驻车制动如果判断实施驻车制动，则将所述电子驻车开关/手刹拉杆输出的制动信号转化为各个电制动器内电机的最大目标电流并输出至PID电流环控制模块，所述PID电流环控制模块根据所述各个电制动器内电机的最大目标电流输出若干路最大占空比信号至EMB驱动单元，当EMB驱动单元中的若干个电机驱动电路分别实时接收到EMB 控制单元输出的若干路最大占空比信号后，所述若干个电机驱动电路还用于分别实时输出若干路驻车控制驱动信号至其对应的电制动器，由电制动器对其对应的车轮实施驻车制动；如果判断不实施驻车制动，则继续实时接收所述电子驻车开关/手刹拉杆输出的制动信号，直至判断实施驻车制动为止。优选的是，所述电制动器包括电机、减速增矩机构、推进机构、制动盘与摩擦片，当所述电机驱动电路输出制动控制驱动信号/驻车控制驱动信号至其对应的电制动器后，控制所述电制动器内的电机输出相应力矩，所述力矩经减速增矩机构进行减速增矩后传递给推进机构，所述推进机构将电机输出的旋转运动转化为直线运动并向摩擦片的方向作推进运动，消除制动盘与摩擦片之间的间隙，产生用于制动的制动夹紧力，以实现制动/驻车制动。进一步优选，所述推进机构采用非自锁机构；所述电机采用有霍尔的直流无刷电机。优选的是，所述制动系统还包括有电源，其用于为EMB控制单元和EMB驱动单元供 H1^ ο一种采用上述电子机械制动系统的汽车。本发明电子机械制动系统与现有技术相比具有如下优点①.所述制动系统使用电子制动踏板取代了传统的液压制动踏板，并取消了真空助力器，减小了制动系统的体积和重量；②.所述制动系统中的EMB控制单元和EMB驱动单元取代了传统的液压制动系统中的液压控制单元和液压调节阀，且所述电子制动踏板内置位移传感器，其能够精确的捕获电子制动踏板的位移量，并将所述位移量转换成位移信号，同时将该位移信号作为制动信号传递给EMB控制单元及EMB驱动单元，以实现制动，同时所述制动系统还具有一键驻车功能，因而是一种纯电控的电子行车与电子驻车制动系统；③.所述制动系统中每个车轮均对应一个电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；④.所述制动系统中的电制动器内的推进机构采用的是非自锁机构，其好处在于，当作用于车轮上的制动夹紧力过大而需要减小时，只需减小制动器内的电机的输出力矩，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，无需电机反转即可达到卸力的目的，从而缩短了电子机械制动系统的响应时间，且所述非自锁机构在前进或者后退时不会出现锁死的现象；⑤.所述制动系统能够周期采集四个车轮的轮速信号，并通过所述轮速信号实时改变作用于各车轮的制动夹紧力，当作用于车轮的制动夹紧力改变后，又会改变车轮的轮速，因此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防抱死功能，从而提高车辆的制动性能和制动时车辆行驶的稳定性；⑥.所述电子机械制动系统结构简单、紧凑、安装方便、成本低、制动响应快、无污
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图1为本发明实施例1中电子机械制动系统的结构框图；图2为图1中EMB控制单元的结构框图；图3为图1中电制动器的剖面结构示意图。
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系统以及采用所述制动系统的汽车作进一步详细描述。一种电子机械制动系统，包括制动信号输入单元、EMB控制单元、EMB驱动单元、以及与若干个车轮分别对应的若干个电制动器，所述信号输入单元用于产生制动信号，并将所述制动信号实时输出至EMB控制单元；所述EMB控制单元用于实时接收所述制动信号，并根据所述制动信号实时输出若干路占空比信号至EMB驱动单元，所述占空比信号的路数与所述电制动器的数量相同；所述EMB驱动单元用于实时接收所述若干路占空比信号，并根据所述若干路占空比信号分别实时驱动和控制所述若干个电制动器；所述若干个电制动器分别用于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输入单元、EMB控制单元、EMB驱动单元、电制动器以及电源。本实施例中，将所述电子机械制动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制动器，即该电子机械制动系统中的电制动器采用四个，分别为左前轮电制动器、右前轮电制动器、左后轮电制动器、右后轮电制动器。通过为每个车轮配置一个电制动器，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的制动器出现故障时，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制动器。所述制动信号输入单元包括电子制动踏板。所述电子制动踏板是一种脚踏板压力模拟器，用于取代现有的制动踏板和真空助力器。电子制动踏板内置位移传感器，其能够精确的捕获驾驶员踩踏电子制动踏板的位移大小(即位移量)，当驾驶员需要制动系统输出较大制动力时，会用力踩下电子制动踏板，电子制动踏板则产生较大位移；当驾驶员需要制动系统输出较小制动力时，其踩踏电子制动踏板的力度较小，电子制动踏板则产生较小位移。所述位移传感器能够将所捕获的位移量转化为位移信号，同时将该位移信号作为制动信号输出至EMB控制单元，该制动信号即代表了驾驶员的制动意图，从而使EMB控制单元可根据驾驶员的制动意图进行动作。所述电子机械制动系统还包括有多个轮速传感器，轮速传感器的数量与所述电制动器的数量相同，本实施例中，所述轮速传感器采用四个，所述四个轮速传感器分别对应汽车的四个车轮。所述轮速传感器用于获取其所对应的车轮的轮速，并将所获取的轮速信号传送给EMB控制单元。所述EMB控制单元在接收到电子制动踏板内置的位移传感器实时输出的制动信号(即位移信号)的同时，开始周期采集各个轮速传感器所传送的轮速信号，根据采集到的轮速信号通过计算识别出汽车所处的路面，再根据汽车所处的路面信息结合所述电子制动踏板实时输出的制动信号对四个电制动器进行制动力分配，并根据分配得到的四个制动力形成四路占空比信号，所述四路占空比信号输出至EMB驱动单元。本实施例中， 所述EMB控制单元对轮速传感器所传送的轮速信号进行采集的采集周期为10ms。具体地，如图2所示，本实施例中，所述EMB控制单元包括轮速计算模块、车速估算模块、路面识别模块、常规制动控制策略模块、电子制动力分配(EBD，EleCtriC Brakeforce Distribution)模块、防抱死制动控制策略(ABS，Anti-locked Braking System)模块以及 PID电流环控制模块。所述各电制动器中分别包括有电机。所述轮速计算模块用于对EMB控制单元周期采集到的、经EMB控制单元内部的滤波、放大和整形电路处理后的轮速信号分别进行计算得出各车轮的轮速，并将其输出至所述车速估算模块。其中，所述轮速传感器输出的轮速信号为电流信号，EMB控制单元通过其内部的采样电阻将所述电流信号转换为微弱的近似正弦波的电压信号，再将所述电压信号经其内部的滤波、放大和整形等调理电路进行信号处理后输出脉冲方波信号，然后对所述脉冲方波信号进行计数并结合定时器通过轮速计算模块分别计算得出各车轮的轮速。所述车速估算模块用于根据计算得出各车轮的轮速估算出汽车的车速、各车轮的角速度、各车轮的角加速度、以及各车轮的角加速度变化率，并将估算得到的上述数据信号输出至路面识别模块。所述路面识别模块通过卡尔曼滤波器求出根据所述估算出的汽车的车速、各车轮的角速度、各车轮的角加速度、以及各车轮的角加速度变化率的滤波值，根据所述滤波值， 通过多项式变换求出各车轮的目标滑移率，通过三角变换求出各车轮的路面摩擦系数，根据各车轮的路面摩擦系数可以识别出汽车所处的路面，并将所述推算出的各车轮的目标滑移率与各车轮的路面摩擦系数即汽车所处的路面信息输出至电子制动力分配模块。所述常规制动控制策略模块用于接收电子制动踏板实时输出的制动信号，并根据所述接收的制动信号和与整车匹配的电子制动踏板的位移与制动力曲线计算出各电制动器输出的制动力，根据车轮半径和所述各电制动器输出的制动力推算出各电制动器应输出的制动力矩，根据车轮半径和各电制动器内的制动盘的半径推算出各制动盘制动扭矩，结合所述各电制动器输出的制动力矩与各制动盘制动扭矩并根据电制动器的机械结构传动比推算出各电制动器内电机的输出扭矩，再根据所述各电制动器内电机输出扭矩与电机电流的对应关系，推算出各个电制动器内电机的初始目标电流。所述电子制动力分配模块根据路面识别模块推算出的各车轮的目标滑移率与路面摩擦系数，通过整车动力学方程求出车辆直行、转弯时各车轮制动力分配系数和车身参考加速度，对常规制动控制策略模块推算出的各个电制动器内电机的初始目标电流进行初始分配。所述防抱死制动控制策略模块用于将路面识别模块推算出的各车轮的目标滑移率与各车轮的实际滑移率进行比较，并结合各车轮的实际角加速度对完成初始分配的各个电制动器内电机的初始目标电流进行调整，并将调整后的目标电流输出至PID电流环控制模块。所述PID电流环控制模块用于根据防抱死制动控制策略模块调整后的目标电流输出四路占空比信号至EMB驱动单元。所述EMB驱动单元包括四个电机驱动电路，所述电机驱动电路的数量与所述电制动器的数量相同，且每个电机驱动电路对应一个电制动器，所述四个电机驱动电路分别用于实时接收EMB控制单元输出的四路占空比信号后，再分别实时输出四路制动控制驱动信号至其对应的电制动器，由电制动器对其对应的车轮实施制动；同时EMB驱动单元还用于实时采集当前各个电制动器内电机的实际电流，并将其反馈给EMB控制单元内的PID电流环控制模块，所述PID电流环控制模块根据所述目标电流与所述实际电流的差值不断调整并输出占空比信号至EMB驱动单元，直至所述目标电流与所述实际电流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为止。所述制动信号输入单元还包括电子驻车开关以及手刹拉杆。所述电子驻车开关和手刹拉杆均用于输出制动信号至EMB控制单元。当车辆停止时，驾驶员可触发电子驻车开关，由所述电子驻车开关实时输出制动信号至EMB控制单元。所述电子机械制动系统保留了传统液压制动系统中的手刹驻车制动功能，当车辆停止时，驾驶员还可以选择操作手刹拉杆，由所述手刹拉杆实时输出制动信号至EMB控制单元。所述EMB控制单元实时接收到所述电子驻车开关/手刹拉杆输出的制动信号(也可称为驻车制动开关信号)后，根据所述电子驻车开关/手刹拉杆输出的制动信号，结合从整车CAN总线上读取的离合器开关信号、由电子制动踏板输出的制动信号以及所述估算出的车速判断是否实施驻车制动，如实施驻车制动，则将所述电子驻车开关/手刹拉杆输出的制动信号转化为各个电制动器内电机的最大目标电流并输出至EMB控制单元内的PID电流环控制模块，所述PID电流环控制模块根据所述各个电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电机驱动电路分别实时输出四路驻车控制驱动信号至其对应的电制动器，由电制动器对其对应的车轮实施驻车制动。如果判断不实施驻车制动，则继续实时接收所述制动信号，直至判断实施驻车制动为止。如图3所示，本实施例中，所述电制动器包括电机8、减速增矩机构、推进机构、制动盘2与摩擦片1、3。所述减速增矩机构采用依次相连的减速齿轮机构和行星齿轮机构。减速齿轮机构中包括有依次啮合的多个减速齿轮，其中第一级减速齿轮与电机8的输出轴相连，最后一级减速齿轮为减速齿轮13 ；行星齿轮机构中包括有太阳轮、行星齿轮11以及行星架10，所述太阳轮与减速齿轮13固定连接。所述推进机构采用滚珠丝杆机构，所述滚珠丝杆机构包括丝杆4和螺母6。其中丝杆4与行星齿轮机构中的行星架10通过行星架上自带的矩形花键固定连接，当电机8将其输出力矩传递到丝杆4从而带动丝杆4转动时，丝杆4上的螺母6在丝杆4上作直线运动， 使螺母6向摩擦片的方向作进给运动。本实施例中，所述滚珠丝杆机构中的丝杠4与螺母6通过螺纹非自锁连接，即所述推进机构采用非自锁机构，其优点是，当作用于车轮上的制动夹紧力过大而需要减小时，只需减小电机8的输出力矩，所述非自锁机构即可在制动盘2与摩擦片1、3的反作用力的作用下自动回退，以减少作用在车轮上的制动夹紧力，当所述制动夹紧力与反作用力之间的平衡发生偏移时，所述非自锁机构可自动前进或者后退直至所述夹紧力与反作用力平衡为止，无需电机8反转即可达到卸力的目的，从而缩短了电子机械制动系统的响应时间，且所述非自锁机构在前进或者后退时不会出现锁死的现象。电机8的输出轴依次与减速齿轮机构、行星齿轮机构、滚珠丝杆机构相连。电机8 转动并输出力矩，带动减速齿轮机构转动，从而带动行星齿轮机构转动，进而将力矩传递给与行星齿轮机构中的行星架10通过其自带的矩形花键固定连接的滚珠丝杆机构。制动器钳体9套于滚珠丝杆机构的外部，用于承受制动夹紧力的反作用力。本实施例中，所述电机8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。所述电制动器的工作原理如下当所述电机驱动电路输出制动控制驱动信号/驻车控制驱动信号至其对应的电制动器后，控制所述电制动器内的电机输出相应力矩，所述力矩经所述减速增矩机构进行减速增矩后传递给推进机构，所述推进机构将电机输出的旋转运动转化为直线运动并向摩擦片的方向作进给运动，消除制动盘与摩擦片之间的间隙，产生用于制动的制动夹紧力，以实现制动/驻车制动。所述电源用于为EMB控制单元和EMB驱动单元供电。一种采用本实施例所述电子机械制动系统的汽车。本发明电子机械制动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制动信号，同时所述EMB控制单元开始周期采集电子制动踏板输出的制动信号， 该制动信号为0 5V的模拟信号，然后将所述电子制动踏板输出的制动信号实时输入至 EMB控制单元。所述周期采集的目的是为了实时捕获踏板输出的制动信号，以及时获知驾驶员的制动意图。所述采集周期为10ms。所述EMB控制单元接收到电子制动踏板实时输出的制动信号的同时，开始周期采集各个轮速传感器所发出轮速信号，EMB控制单元将所述轮速信号结合所述电子制动踏板输出的制动信号经其内部的轮速计算模块、车速估算模块、路面识别模块、常规制动控制策略模块、电子制动力分配模块以及防抱死制动控制策略模块换算成各个电制动器内电机的目标电流，然后由PID电流环控制模块根据所述各个电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。所述采集周期为10ms。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电机驱动电路分别实时输出四路制动控制驱动信号至其对应的电制动器，从而可实时控制各电制动器内的电机输出相应力矩，各电制动器内的电机、减速增矩机构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；同时EMB驱动单元实时采集当前各个电制动器内电机的实际电流，并将其反馈给EMB控制单元内的PID电流环控制模块，所述 PID电流环控制模块根据所述目标电流与所述实际电流的差值不断调整并输出占空比信号至EMB驱动单元，直至所述目标电流与所述实际电流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为止。在车辆制动过程中，当驾驶员需要加大刹车力度，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度，电子制动踏板就会产生更大位移，其输出的制动信号也会相应增大，所述增大后的制动信号输入至EMB控制单元后，由其推算出各个电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驱动单元内的电机驱动电路根据所述占空比信号输出制动控制驱动信号至其对应的电制动器，从而控制各电制动器输出更大的制动力矩，即产生更大的制动夹紧力作用于各车轮。当作用于车轮上的制动夹紧力过大致使某一个或几个车轮产生滑移时，EMB控制单元通过其内部的轮速计算模块与车速估算模块得出车轮的轮速以及车速，结合各车轮的轮速与车速可判断出哪一个或几个车轮产生了滑移，此时EMB控制单元会通过路面识别模块、电子制动力分配模块以及防抱死制动控制策略模块自动进行防滑调节，并针对产生滑移的车轮不断调节EMB控制单元输出的对应车轮的占空比信号，以调节产生滑移的车轮的电制动器内的电机的输入电压进而控制其输出的力矩，实现了对产生滑移的车轮的制动夹紧力的实时调节。在车辆制动过程中，当驾驶员需要减小刹车力度，即需要输出更小制动力时，只需减小踩踏电子制动踏板的力度，电子制动踏板就会产生更小位移，其输出的制动信号也相应减小，所述减小后的制动信号输入至EMB控制单元后，由其推算出各个电制动器内电机的更小的目标电流，然后将所述目标电流转化为四路更小的占空比信号至EMB驱动单元， EMB驱动单元内的电机驱动电路根据所述占空比信号输出制动控制驱动信号至其对应的电制动器，从而控制各电制动器输出更小的制动力矩，即产生更小的制动夹紧力作用于各车轮。由于所述电制动器中的推进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，无需控制各电制动器内的电机反转，只需调节各车轮的电制动器对应的占空比信号，进而调节所述车轮的电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，进而实现了所述车轮的防抱死调节。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。由于EMB控制单元采集轮速信号的周期为10ms，其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，从而实现所述制动系统的防抱死功能。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防抱死功能，从而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，驾驶员可触发电子驻车开关，所述电子驻车开关实时输出制动信号至EMB控制单元，所述EMB控制单元实时接收到电子驻车开关实时输出的制动信号后，根据所述制动信号，结合从整车CAN总线上读取的离合器开关信号、电子制动踏板实时输出的制动信号以及车速信号判断是否实施驻车制动，如实施驻车制动，则将电子驻车开关实时输出的制动信号转化为各个电制动器内电机的最大目标电流并输出至EMB控制单元内的PID电流环控制模块，所述PID电流环控制模块根据所述各个电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电机驱动电路分别实时输出四路驻车控制驱动信号至其对应的电制动器，从而可实时控制各个电制动器内的电机的输出相应力矩，各个电制动器内的电机、减速增矩机构和推进机构相互配合产生足够大的夹紧力并作用于制动盘，消除制动盘与摩擦片之间的间隙，从而实现驻车制动。本发明电子机械制动系统保留了传统液压制动系统中的手刹驻车制动功能，当车辆停止时，驾驶员还可以选择操作手刹拉杆，使得所述手刹拉杆输出制动信号，以实现驻车制动。实施例2 本实施例与实施例1的区别在于制动信号输入单元中不包括电子驻车开关。本实施例中的其他结构都与实施例1相同，这里不再赘述。实施例3 本实施例与实施例1的区别在于EMB控制单元中不具有所述防抱死制动控制策略模块。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系统，其特征在于包括制动信号输入单元、EMB控制单元、EMB驱动单元、以及与若干个车轮分别对应的若干个电制动器，所述信号输入单元用于产生制动信号，并将所述制动信号实时输出至EMB控制单元；所述EMB控制单元用于实时接收所述制动信号，并根据所述制动信号实时输出若干路占空比信号至EMB驱动单元，所述占空比信号的路数与所述电制动器的数量相同；所述EMB驱动单元用于实时接收所述若干路占空比信号，并根据所述若干路占空比信号分别实时驱动和控制所述若干个电制动器；所述若干个电制动器分别用于对其对应的车轮实施制动。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述制动信号输入单元包括电子制动踏板，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成位移信号，同时将该位移信号作为制动信号实时输出至EMB控制单元，EMB控制单元根据所述电子制动踏板实时输出的制动信号对所述若干个电制动器进行制动力分配，并根据分配得到的若干个制动力信号形成所述若干路占空比信号。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述制动系统还包括有与若干个车轮分别对应的若干个轮速传感器，所述轮速传感器的数量与所述电制动器的数量相同，所述轮速传感器用于获取其所对应的车轮的轮速，并将所获取的轮速信号传送给EMB控制单元， 所述EMB控制单元接收到电子制动踏板实时输出的制动信号的同时，开始周期采集各个轮速传感器所传送的轮速信号，根据采集到的轮速信号通过计算识别出汽车所处的路面，再根据汽车所处的路面信息结合所述电子制动踏板实时输出的制动信号进行制动力分配，并根据分配得到的若干个制动力形成所述若干路占空比信号，所述若干路占空比信号输出至 EMB驱动单元。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述EMB控制单元对轮速传感器所传送的轮速信号进行采集的采集周期为10ms。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述EMB控制单元包括轮速计算模块、车速估算模块、路面识别模块、常规制动控制策略模块以及电子制动力分配模块，所述轮速计算模块用于对EMB控制单元周期采集到的轮速信号进行计算以得出各车轮的轮速，并将所述计算得到的轮速输出至车速估算模块；所述车速估算模块用于根据计算得出各车轮的轮速估算出汽车的车速、各车轮的角速度、各车轮的角加速度、以及各车轮的角加速度变化率，并将估算得到的上述数据信号输出至路面识别模块；所述路面识别模块用于根据所述估算出的汽车的车速、各车轮的角速度、各车轮的角加速度、以及各车轮的角加速度变化率推算出各车轮的目标滑移率与各车轮的路面摩擦系数，再根据各车轮的路面摩擦系数识别出汽车所处的路面，并将汽车所处的路面信息输出至电子制动力分配模块；所述常规制动控制策略模块用于接收电子制动踏板实时输出的制动信号并根据所述接收的制动信号推算出各个电制动器需输出的制动力，并将推算得到的各个电制动器输出的制动力输出至电子制动力分配模块；所述电子制动力分配模块用于根据路面识别模块传送的汽车所处的路面信号结合常规制动控制策略模块推算出的各个电制动器输出的制动力对各个电制动器的制动力进行初始分配，从而形成所述若干路占空比信号，再将该若干路占空比信号输出至EMB驱动单元。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述EMB控制单元中还包括有防抱死制动控制策略模块和PID电流环控制模块，所述电制动器包括有电机；常规制动控制策略模块根据所述电子制动踏板实时输出的制动信号推算出各个电制动器需输出的制动力，并根据所述制动信号推算出各个电制动器内电机的初始目标电流；所述电子制动力分配模块根据汽车所处的路面信号结合各个电制动器输出的制动力对各个电制动器的制动力进行初始分配是对常规制动控制策略模块推算出的各个电制动器内电机的初始目标电流进行初始分配；所述防抱死制动控制策略模块用于将路面识别模块推算出的各车轮的目标滑移率与各车轮的实际滑移率进行比较，并结合各车轮的实际角加速度对完成初始分配的各个电制动器内电机的初始目标电流进行调整，并将调整后的目标电流输出至PID电流环控制模块；所述PID电流环控制模块用于根据防抱死制动控制策略模块调整后的目标电流输出所述若干路占空比信号至EMB驱动单元；所述EMB驱动单元还用于在接收到所述若干路占空比信号后，实时采集各个电制动器内电机的实际电流，并将其反馈给EMB控制单元内的PID电流环控制模块，所述PID电流环控制模块还用于对各个电制动器内电机的目标电流与实际电流的差值不断调整并输出占空比信号至EMB驱动单元，直至所述目标电流与实际电流趋于一致或者所述目标电流与实际电流之差在误差允许的范围内为止。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述EMB驱动单元包括若干个电机驱动电路，所述电机驱动电路的数量与所述电制动器的数量相同，且每个电机驱动电路对应一个电制动器，所述若干个电机驱动电路分别用于实时接收EMB控制单元输出的若干路占空比信号后，再分别实时输出若干路制动控制驱动信号至其对应的电制动器，由电制动器对其对应的车轮实施制动。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述制动信号输入单元中还包括有电子驻车开关和/或手刹拉杆，所述电子驻车开关/手刹拉杆用于输出制动信号至EMB控制单元。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述EMB控制单元还用于实时接收到所述电子驻车开关/手刹拉杆输出的制动信号后，并根据所述制动信号结合从整车CAN总线上读取的离合器开关信号、电子制动踏板输出的制动信号以及由车速估算模块估算出的车速判断是否实施驻车制动如果判断实施驻车制动，则将所述电子驻车开关/手刹拉杆输出的制动信号转化为各个电制动器内电机的最大目标电流并输出至PID电流环控制模块， 所述PID电流环控制模块根据所述各个电制动器内电机的最大目标电流输出若干路最大占空比信号至EMB驱动单元，当EMB驱动单元中的若干个电机驱动电路分别实时接收到EMB 控制单元输出的若干路最大占空比信号后，所述若干个电机驱动电路还用于分别实时输出若干路驻车控制驱动信号至其对应的电制动器，由电制动器对其对应的车轮实施驻车制动；如果判断不实施驻车制动，则继续实时接收所述电子驻车开关/手刹拉杆输出的制动信号，直至判断实施驻车制动为止。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述电制动器包括电机、减速增矩机构、 推进机构、制动盘与摩擦片，当所述电机驱动电路输出制动控制驱动信号/驻车控制驱动信号至其对应的电制动器后，所述电制动器内的电机输出相应力矩，所述力矩经减速增矩机构进行减速增矩后传递给推进机构，所述推进机构将电机输出的旋转运动转化为直线运动并向摩擦片的方向作推进运动，消除制动盘与摩擦片之间的间隙，产生用于制动的制动夹紧力，以实现制动/驻车制动。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述推进机构采用非自锁机构；所述电机采用有霍尔的直流无刷电机。
12.—种汽车，包括制动系统，其特征在于所述制动系统采用权利要求1-11之一所述的电子机械制动系统。
全文摘要
本发明提供一种电子机械制动系统，其包括制动信号输入单元、EMB控制单元、EMB驱动单元、以及与若干个车轮分别对应的若干个电制动器，所述信号输入单元用于产生制动信号并实时输出至EMB控制单元；所述EMB控制单元用于实时接收制动信号并输出若干路占空比信号至EMB驱动单元，所述占空比信号的路数与所述电制动器的数量相同；所述EMB驱动单元用于实时接收所述占空比信号并根据其分别实时驱动和控制所述若干个电制动器；所述若干个电制动器分别用于对其对应的车轮实施制动。相应地，提供一种采用所述制动系统的汽车。本发明的电子机械制动系统具有结构简单、体积小、安装方便、成本低、制动响应快、制动时稳定性好、无污染等优点。
文档编号B60T8/171GK102490705SQ20111042629
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