电子驻车制动器的制作方法

本实用新型涉及车辆制动驻车技术领域，特别涉及电子驻车制动器。

背景技术：

电子驻车制动系统epb取代了拉索式后轮刹车蹄的机械式手刹装置，简易化了整车的布置设计。电子驻车制动系统的工作原理与机械式手刹相同，是使用机械卡钳，通过电机卡紧刹车片产生制动扭矩从而实现驻车制动的功能。电子驻车制动系统满足行驶状态条件时自动解除。操作性能的改善以及使得车内空间的充分利用，为此它是深受用户欢迎的功能之一。epb的扩展增值功能消除了坡道启动，信号灯等待以及发动机熄火的溜坡事故隐患，防止了由于麻痹大意造成的一些不必要的事故，提高了安全性。

电子驻车制动系统可以防止发动机熄火后忘记实施驻车制动的现象。由于电动开关替代了机械式手刹棘轮棘爪装置的作用，使得车内空间布置变得游刃有余，有益于提升驾乘者的舒心感动情怀。

另一方面，（1）如何维持恰当足够的夹紧力；（2）防止过度夹紧造成的拖滞现象；（3）一旦发生电子故障时的故障失效安全响应方式仍然是课题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种电子驻车制动器，不需要改变卡钳内部结构，仅通过外贴压电传感器即可防止制动盘夹紧力不足而溜坡以及过度夹紧而造成车辆拖滞的现象。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：电子驻车制动器，包括卡钳和电机，所述卡钳上设有摩擦片a、摩擦片b、活塞、丝杆和螺母，所述摩擦片b设于摩擦片a相对侧，所述摩擦片a由活塞驱动移动，所述活塞通过丝杆与螺母的配合进行移动，所述丝杆由电机驱动转动，其特征在于，所述卡钳外壁设有压电传感器，所述压电传感器贴设于卡钳在夹紧力作用下发生较大弯曲变形处。

所述电机采用直流无刷电机，所述电机配设有用于采集电机转子的转角传感器。

所述压电传感器和转角传感器信号组成关联校验。提供了故障安全模式保障的冗余措施，实现了信号安全机制。

所述压电传感器和转角传感器将信号传送到mcu，所述mcu根据控制策略算法决定电机向目标位置转动。

所述mcu还接收epb按键输入信号和点火开关信号。

电子驻车制动方法，其特征在于，如果目标状态成立，驻车制动锁止，溜车监测停止；如果目标状态不成立，驻车制动停止锁止；

所述目标状态成立条件：2前轮速≤xkph，同时，xkph≤2后轮速≤xxkph，并且点火开关打开，epb开关按钮释放；

所述目标状态不成立条件：1前轮速＞xkph，或者1后轮速＞xxkph，或者点火开关关闭。

epb按键请求时，ecu判断输入信号，如果目标状态成立，则完成驻车制动，溜车检测停止，如果目标不成立，或者epb按键释放，驻车制动状态解除；

如果驻车制动时发生车速增加，但是驾驶员并没有踩下加速踏板以及再夹紧执行完毕的情况下，驻车锁止夹紧状态监测激活，压电传感器反馈信号，结合坡道角度信号演算需求夹紧力，发送再夹紧请求指令，电机旋转实施目标夹紧力控制；

如果驻车锁止夹紧状态监测激活时，发生发动机工作时踩下加速踏板或再夹紧请求发送完毕，则完成驻车制动，溜车检测停止；

如果驻车锁止夹紧状态监测激活时，发生epb按键释放或目标不成立时，驻车制动状态解除。

当卡钳外壁受压产生弯曲变形时，压电传感器感应到压力的变化，使得其电荷分布发生变化，由此产生的电信号可以标定为轮缸夹紧力，以车辆处于坡道等不同工况反馈决定了保持车辆平稳可靠驻车的轮缸夹紧力控制。

电机接收mcu的命令实施夹紧驱动时，电机根据控制算法按照给定角度旋转带动丝杆，进而驱动丝杆推动螺母顶推活塞消除摩擦片之间的间隙，完成夹紧制动盘的动作。当摩擦片对制动盘施加夹紧力时，卡钳外壁受到扩张力产生形变，压电传感器的电荷变化汇集成微电压信号输出，反馈给mcu。

转角传感器和压电传感器相互配合互为校验，最大限度地监控了epb的驻车制动状态，从安全的角度而言，如果高速行驶的汽车epb出现故障，压电传感器监测到epb目标状态不成立而出现制动加压，mcu则会控制电机放弃非意图制动；同样转角传感器监测到epb目标状态不成立而出现制动加压，mcu也会控制电机放弃非意图制动，保证汽车行驶过程的安全可靠性。

附图说明

图1为本实用新型卡钳结构示意图；

图2为卡钳悬臂受力示意图；

图3为系统控制架构示意图；

图4为驻车制动状态转换图；

图5为epb工况状态转换示意图；

图6为电机工作负荷图。

具体实施方式

如图1和图2所示，电子驻车制动器，包括卡钳1和电机2，所述卡钳1上设有摩擦片a11、摩擦片b12、活塞3、丝杆4和螺母5，所述摩擦片b12设于摩擦片a11相对侧，所述摩擦片a11由活塞3驱动移动，所述活塞3通过丝杆4与螺母5的配合进行移动，所述丝杆4由电机2驱动转动，进而驱动丝杆推动螺母顶推活塞消除摩擦片之间的间隙，完成夹紧制动盘的动作。

所述卡钳1外壁设有压电传感器6，所述压电传感器6贴设于卡钳1在夹紧力作用下发生较大弯曲变形处，在本实施例中，所述压电传感器采用压电陶瓷传感器，所述摩擦片b12位于卡钳悬臂111内侧，压电传感器6则贴设于卡钳悬臂111外侧，当摩擦片a11向摩擦片b12移动进行夹紧制动盘10时，卡钳悬臂111会受到向外的压力而产生弯曲形变，压电传感器6即可感应到。这样的设计不需要改变卡钳的内部结构，只需外卡钳外壁贴压电传感器，即可实时可靠地检测制动盘的夹紧状态。

如果实施夹紧驱动力的电机是直流有刷电机，对其控制不要求电机转子的转角传感器信号。在这种情况下，本实用新型可以仅采用压电传感器来监测制动盘的夹紧状态，夹紧状态的检测可以利用电机负载电流进行标定，但是电机负载电流作为标定比较容易受到温度等因素的影响。

如果实施夹紧驱动力的电机是直流无刷电机，那么需要设置转角传感器来采集电机转子，因此，所述电机2配设有用于采集电机转子的转角传感器7，解决了电机夹紧复合电流易受环境温度影响的问题，有效地提高了系统的可靠性和性能实现的精确性。

如图3所示，所述压电传感器6和转角传感器7信号组成关联校验，所述压电传感器6和转角传感器7将信号传送到mcu100，所述mcu100根据控制策略算法决定电机2向目标位置转动。所述压电传感器6通过放大电路200与mcu100连接。

所述mcu还接收epb按键输入信号和点火开关信号。

如图4所示，电子驻车制动方法：

目标状态成立条件：2前轮速≤xkph，同时，xkph≤2后轮速≤xxkph，并且点火开关打开，epb开关按钮释放。

目标状态不成立条件：1前轮速＞xkph，或者1后轮速＞xxkph，或者点火开关关闭。

201：如果目标状态成立，驻车制动锁止，溜车监测停止；

202：如果目标状态不成立，驻车制动停止锁止。

如图5所示，epb按键请求时，ecu判断输入信号，如果目标状态成立，则完成驻车制动，溜车检测停止，如果目标不成立，或者epb按键释放，驻车制动状态解除；

如果驻车制动时发生车速增加，但是驾驶员并没有踩下加速踏板以及再夹紧执行完毕的情况下，驻车锁止夹紧状态监测激活，压电传感器反馈信号，结合坡道角度信号演算需求夹紧力，发送再夹紧请求指令，电机旋转实施目标夹紧力控制；

如果驻车锁止夹紧状态监测激活时，发生发动机工作时踩下加速踏板或再夹紧请求发送完毕，则完成驻车制动，溜车检测停止；

如果驻车锁止夹紧状态监测激活时，发生epb按键释放或目标不成立时，驻车制动状态解除。

如图6所示，当实施制动盘夹紧时，电机的电流和速度变化趋势如图所示。在最后夹紧阶段速度，电流以及压力趋于平缓。

驻车制动的夹紧力与上坡下坡平地成一定的比例关系，根据实车可以标定。当系统供电电压变化以及处于极限环境温度的情况下，事先标定的夹紧参数与实际发生的夹紧力会有很大偏差。这种情况下控制策略算法的控制目标由电机位置控制实现；但是需要夹紧力反馈才能保证提供足够夹紧力防止溜车。压电传感器直接测量卡钳应变，这个应变如实反映了夹紧力，由此epb系统实现了夹紧力的反馈控制，提高了epb系统的可靠性。

另外如上图6对于驱动夹紧电机的电流监测反馈，在一定程度上能够取得粗略夹紧程度的估算推测。如果压电传感器和转角传感器都失效的情况时，夹紧电机的电流值采样监控，对于安全可靠性的提高也具有正向支持作用。

本实用新型采用位置转角传感器信号以及采用压电陶瓷传感器信号监测驻车制动盘的夹紧状态，而且压电陶瓷传感器的耐高温稳定性，保证了汽车在不同坡道上的驻车制动所需夹紧力精确控制。由于对于夹紧力的控制干预高度可控，在epb对于车辆稳定性控制器esc或制动助力系统失效时的冗余备份实施作用时，可以单独调节左右侧电机控制夹紧力，防止制动车轮抱死失去车辆稳定性，提高汽车极限情况下的安全可靠性。