一种线控制动系统制动踏板模拟器及其控制方法与流程

本发明属于电动车线控制动系统，具体涉及一种线控制动系统制动踏板模拟器及其控制方法。

背景技术：

1、电动车技术正处于创新和成长阶段，底盘技术也在汽车电动化、智能化的过程中颠覆式的创新，未来自动驾驶电动汽车将搭载线控制动和线控转向技术，制动系统脱离液压连接的限制，更易于实现轮边分布式布置和独立控制。

2、目前所提出来的方案是需要制动踏板操纵机构与制动执行器能够解耦，制动踏板操纵机构和制动执行器之间机械连接被分离，以线束和can信号取而代之。原有的制动踏板用一个制动踏板模拟器替代，通过制动踏板传感器和踏板模拟器识别驾驶员的制动意图，传递制动信号，将制动踏板机械信号转变为电子信号并传递给相应的电控单元和制动执行器，以电控模块来实现制动力控制，并根据一定的算法模拟踩踏感觉反馈给驾驶员，制动踏板与制动执行器之间没有任何刚性连接或液压连接的。制动踏板与制动器完全解耦，踏板感的设计自由度更大，另一方面，l3/l4以及更高级别自动驾驶对系统的功能安全提出更高的要求，功能冗余必须被满足。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种线控制动系统制动踏板模拟器，通过液体流动、弹簧和橡胶压缩的综合作用，能够模拟更接近传统汽车的液压制动系统踏板感觉；三个传感器配合，确保驾驶员意图得到有效识别。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的，结合附图：

3、作为本发明的第一方面，提供一种线控制动系统制动踏板模拟器，包括模拟器缸体1，模拟器缸体1内腔分隔为前腔a和后腔b，后腔b内充满液体；前腔a内设置第二活塞5以及弹簧座17，第二活塞5与弹簧座17之间抵接有一级弹簧，弹簧座17与模拟器缸体1之间抵接有二级弹簧2，第二活塞5外圈与模拟器缸体1内壁间设有第二活塞密封圈4，第二活塞密封圈4用于分隔前腔a和后腔b；后腔b内设置第一活塞11及第一活塞限位块14，第一活塞11及第一活塞限位块14之间抵接有第一活塞回位弹簧13，第一活塞限位块14将后腔b分隔成第一后腔b1和第二后腔b2，第一活塞限位块14中心设有节流孔，通过所述节流孔将第一后腔b1与第二后腔b2的液体贯通；模拟器缸体1上设有压力传感器8，用于检测后腔b内的液体压力；模拟器缸体1上设有行程传感器3，用于检测第二活塞5行程。

4、进一步地，所述第一活塞11连接推杆10，推杆10伸出模拟器缸体1用于连接制动踏板本体。

5、进一步地，所述第一活塞11后端设有第一活塞挡圈9。

6、进一步地，所述第一活塞11外圈与模拟器缸体1内壁间设有第一活塞密封圈12。

7、进一步地，所述第二活塞5外圈设有感应磁铁6，感应磁铁6随第二活塞运动，与所述行程传感器3产生相对位移，产生行程信号。

8、更进一步地，所述感应磁铁6通过所述第二活塞5外圈固定的磁铁挡圈7进行限位。

9、进一步地，所述第二活塞5上与所述弹簧座17相对应的位置设有橡胶缓冲垫15，用于第二活塞5与弹簧座17接触时进行缓冲。

10、进一步地，所述前腔a内设有橡胶环18，用于与第二活塞5接触时进行缓冲，并在接触后的行程内提升系统刚度。

11、进一步地，还包括踏板控制单元及中央处理器，踏板控制单元用于接收压力传感器8、行程传感器3以及制动踏板本体自带的转角传感器采集的信号，并进行信号处理，判定目标减速度；所述中央处理器根据踏板控制单元发送的目标减速度向相应执行器发送控制电流信号。

12、作为本发明的第一方面，提供一种线控制动系统制动踏板模拟器的控制方法，包括：

13、将制动踏板本体与制动踏板模拟器连接组成踏板模拟器总成，制动踏板本体自带转角传感器，用于检测制动踏板本体转角；

14、当驾驶员踩踏制动踏板，踏板本体转动产生转角信号，同时推杆10平移，踏板模拟器产生行程信号和压力信号，上述转角信号、行程信号及压力信号均发送至踏板控制单元；

15、踏板控制单元判定转角信号、行程信号及压力信号有效性并进行数据处理，识别踏板力和踩踏速率，进而判定目标减速度，并将减速度请求发送给中央处理器；

16、中央处理器根据目标减速度向各执行器发送电流信号。

17、进一步地，所述转角传感器、压力传感器以及行程传感器均输出两路信号，三个传感器各自冗余备份、相互校验，确保驾驶员意图得到有效识别。

18、本发明具有以下有益效果：

19、1.本发明提供的制动踏板模拟器可实现三阶段不同刚度的踏板力，第一阶段向第二阶段曲线过渡，通过橡胶缓冲垫使曲线圆滑过渡，避免踏板力突兀变化，同时减少冲击，避免金属撞击声；第二阶段向第三阶段曲线过渡，橡胶环既起到缓冲作用，避免技术撞击声，又与二级弹簧共同作用，起到提高刚度的作用；

20、2.液体由缸体后腔b的b1腔流向b2腔或b2腔流向b1腔时，经过第二活塞限位块的中心节流孔，产生阻尼感；

21、3.通过两种不同源的自身冗余的传感器(压力传感器及行程传感器)配合踏板转角传感器进行相互校验，确保驾驶员的意图被精准识别；

22、4.本发明在具体应用过程中，可通过设计不同的弹簧刚度和橡胶刚度的组合以及节流孔的大小，实现不同目标的踏板感曲线。

技术特征：

1.一种线控制动系统制动踏板模拟器，其特征在于，包括模拟器缸体(1)，模拟器缸体(1)内腔分隔为前腔(a)和后腔(b)，后腔(b)内充满液体；前腔(a)内设置第二活塞(5)以及弹簧座(17)，第二活塞(5)与弹簧座(17)之间抵接有一级弹簧(16)，弹簧座(17)与模拟器缸体(1)之间抵接有二级弹簧(2)，第二活塞(5)外圈与模拟器缸体(1)内壁间设有第二活塞密封圈(4)，第二活塞密封圈(4)用于分隔前腔(a)和后腔(b)；后腔(b)内设置第一活塞(11)及第一活塞限位块(14)，第一活塞(11)及第一活塞限位块(14)之间抵接有第一活塞回位弹簧(13)，第一活塞限位块(14)将后腔(b)分隔成第一后腔(b1)和第二后腔(b2)，第一活塞限位块(14)中心设有节流孔，通过所述节流孔将第一后腔(b1)与第二后腔(b2)的液体贯通；模拟器缸体(1)上设有压力传感器(8)，用于检测后腔(b)内的液体压力；模拟器缸体(1)上设有行程传感器(3)，用于检测第二活塞(5)行程。

2.如权利要求1所述的一种线控制动系统制动踏板模拟器，其特征在于，所述第一活塞(11)连接推杆(10)，推杆(10)伸出模拟器缸体(1)用于连接制动踏板本体。

3.如权利要求1所述的一种线控制动系统制动踏板模拟器，其特征在于，所述第一活塞(11)后端设有第一活塞挡圈(9)。

4.如权利要求1所述的一种线控制动系统制动踏板模拟器，其特征在于，所述第一活塞(11)外圈与模拟器缸体(1)内壁间设有第一活塞密封圈(12)。

5.如权利要求1所述的一种线控制动系统制动踏板模拟器，其特征在于，所述第二活塞(5)外圈设有感应磁铁(6)，感应磁铁(6)随第二活塞运动，与所述行程传感器(3)产生相对位移，产生行程信号；感应磁铁(6)通过所述第二活塞(5)外圈固定的磁铁挡圈(7)进行限位。

6.如权利要求1所述的一种线控制动系统制动踏板模拟器，其特征在于，所述第二活塞(5)上与所述弹簧座(17)相对应的位置设有橡胶缓冲垫(15)，用于第二活塞(5)与弹簧座(17)接触时进行缓冲。

7.如权利要求1所述的一种线控制动系统制动踏板模拟器，其特征在于，所述前腔(a)内设有橡胶环(18)，用于与第二活塞(5)接触时进行缓冲，并在接触后的行程内提升系统刚度。

8.如权利要求1所述的一种线控制动系统制动踏板模拟器，其特征在于，还包括踏板控制单元及中央处理器，踏板控制单元用于接收压力传感器(8)、行程传感器(3)以及制动踏板本体自带的转角传感器采集的信号，并进行信号处理，判定目标减速度；所述中央处理器根据踏板控制单元发送的目标减速度向相应执行器发送控制电流信号。

9.如权利要求1所述的一种线控制动系统制动踏板模拟器的控制方法，其特征在于，包括：

10.如权利要求9所述的一种线控制动系统制动踏板模拟器的控制方法，其特征在于，所述转角传感器、压力传感器以及行程传感器均输出两路信号。

技术总结
本发明公开了一种线控制动系统制动踏板模拟器及其控制方法，包括模拟器缸体，模拟器缸体内腔分隔为前腔和后腔，后腔内充满液体；前腔内设置第二活塞以及弹簧座，第二活塞与弹簧座之间抵接有一级弹簧，弹簧座与模拟器缸体之间抵接有二级弹簧；后腔内设置第一活塞及第一活塞限位块，第一活塞及第一活塞限位块之间抵接有第一活塞回位弹簧，第一活塞限位块将后腔分隔成第一后腔和第二后腔，第一活塞限位块中心设有节流孔；模拟器缸体上设有压力传感器，用于检测液体压力；模拟器缸体上设有行程传感器，用于检测第二活塞行程。本发明通过液体流动、弹簧和橡胶压缩的综合作用，能够模拟更接近传统汽车的液压制动系统踏板感觉。

技术研发人员：李金龙,郝占武,何晰浩
受保护的技术使用者：中国第一汽车股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22