在一定可调的空行程，推杆62需克服此段空行程才能将推力作用在连接元件54上。在这段行程内，制动主缸内没有液压变化，制动踏板61与主缸活塞9解耦，可用于再生制动。空行程大小可调，可用于不同减速度的制动能量回收。
[0031]克服空行程后，驾驶员踩动踏板61。此时推杆62与连接元件54接触，为了避免噪音，连接元件54上有弹性垫圈(图中未示出)。
[0032]当制动推杆62克服空行程与连接元件54接触时，电机辅助力开始介入。直流电机I工作，输出的扭矩经过蜗轮32、蜗杆31的放大，传递到助力齿轮51上，推动助力齿条52向主缸液压增大的方向移动，助力齿条52与第一弹性元件53 (碟形弹簧)连接，第一弹性元件53受力继续压缩，并将辅助力传递到连接元件54上。连接元件54耦合推杆62传递的踏板力与电机I的辅助力推动主缸活塞9产生找主缸液压增大的方向的制动液压。
[0033]初始状态，碟形弹簧保持少量预压缩，保证系统结构紧凑。
[0034]在空行程内，由于连接元件54和助力齿条52均保持静止状态，第一弹性元件53维持初始状态。当驾驶员实施制动动作，推杆62克服空行程与连接元件54接触，此时继续踩下制动踏板61，推杆62推动连接元件54克服回位弹簧8施加的向主缸液压减小方向的力(即连接元件54跟随推杆62继续向前运动的行程大于第一弹性元件53的压缩量)，此时碟形弹簧与连接元件54产生微量间隙，助力齿条52与连接元件54、主缸活塞9及推杆62之间不再存在刚性或弹性连接关系。电机I因没有加载主缸等惯性负载而负载减少，此时电机I启动可有效避免瞬时电流的增大，保护电机I。
[0035]在制动过程中，本发明涉及的助力器可对踏板特性进行闭环控制，所述的踏板特性包括踏板力与踏板位移的关系，以及踏板力与主缸液压压力之间的关系，通过输入一输出一反馈一修正的控制过程可达到理想踏板特性曲线的标定和开发。
[0036]在推杆62上设置第一传感器64以测量踏板位移，在主缸附近设置第二传感器10以测量主缸内液压。助力器的电控单元通过第一传感器64得到驾驶员踩动踏板61产生的位移大小，电机控制器11根据该位移量控制电机I的转角来输出需要的电机助力，并进而压缩第一弹性元件53，连接元件54耦合有第一弹性元件53传递来的辅助力与踏板力，推动主缸活塞9，产生一定的主缸液压压力，及对应于该主缸液压压力相应的车辆减速度。该时刻的主缸内液压压力可由第二传感器10采集到。对以上传感器收集的信号进行运算和处理，即可以建立驾驶员踏板力/位移，踏板力/主缸液压压力的关系。参见图2，驾驶员踏板力可由以下公式计算得到:
Finput= PMC/AMC -Fspring
其中，PMC为主缸液压压力，AMC为主缸面积。由电控单元判断主缸内液压压力与驾驶员期望的理想输出是否有差异，如果存在出入，那么对电机控制器11输出控制信号，调整电机助力。
[0037]—方面，驾驶员输入的位移可以控制主缸内液压压力的大小，另一方面，通过读取主缸液压压力信号，可以控制电机助力的大小，通过电机控制器11输出不同的电机I的扭矩，放大或减小电机助力，实现对于驾驶员输入踏板力的调整。这样，系统便可完成对于踏板力与主缸压力的闭环控制。
[0038]调整驾驶员踏板力与踏板位移的关系是通过改变第一弹性元件53的压缩量实现，在连接元件54处的受力分析如图3所示.根据上述公式，对于一定的驾驶员踏板位移(即踏板力Finput不变)，只要改变第一弹性元件53的压缩量,作用在连接元件54上的辅助力即可随之增大或减小，即Fspring增大或减小；对于一定的主缸液压压力(即PMC/AMC不变),增大Fspring可实现Finput减小，同理Fspring减小可实现Finput增大。第一弹性元件53的压缩量由电机I输出的转角位置决定，能够达到较高的控制精度。同时，由于第一弹性元件53与连接元件54保持接触，第一弹性元件53与连接元件54的结构特性使电机助力与驾驶员踏板行程的对应关系可变，实现了驾驶员可变踏板力感觉。
[0039]通过调整控制参数，本发明涉及的助力器可以方便地进行理想踏板特性曲线的标定和开发工作，见图4，下面介绍具体实现方式:
1.输入起始力(Cut-1n):标定电机助力介入时刻t;
2.初始液压输出跳跃值(Jump-1n):踏板的推杆62消除空行程时刻第一弹性元件53压缩量Δ s ；
3.助力比(Boosterrat1):控制电机I的转角位置调整第一弹性元件53的压缩值，调整Fspring，即可实现助力比的调整，是一个闭环控制过程；其中助力比即主缸输出力Fciutput与助力器输入力 Finput 的比值，Foutput=PMC/AMC, Finput= Foutput -Fspring ；
4.助力器最大助力点(Run-out):电机I的转角与踏板行程的对应关系决定了run-out时刻的输入力，run-out时刻的主缸输出压力由第一弹性兀件53的最大刚度决定；
通过对以上关键参数的调整，建立闭环控制系统，进行制动踏板感觉标定调节，可以有效节约开发时间，实现良好的客户感觉，优化制动助力系统的动态表现，减少制动响应时间，缩短制动距离。
[0040]当驾驶员完成制动动作，释放制动踏板61，主缸活塞9向主缸液压减小方向运动，第二弹性元件8推动助力结构回位至挡销，第一弹性元件53推动助力齿条52回到初始位置，同时踏板力第三弹性元件63回推制动踏板61，推杆62的环形台阶65靠在外壳体7的接触面上。
[0041]综上所述，本发明所述的电控机械助力器不依靠发动机真空度进行制动，可以用于电动和混动动力等新能源车型；整套系统结构紧凑，节约发动机舱内布置空间；能实现制动解耦，可用于再生制动；助力系统可建立驾驶员踏板力/位移与主缸液压/车辆减速度的关系，实现对助力系统的闭环控制，并可进行理想踏板特性曲线的标定开发；第一弹性元件53即碟形弹簧可有效避免电机I的负载过大导致的电机I启动电流增大，实现对电机I的启动电流保护；通过控制第一弹性元件53的压缩量可以保证与传统真空助力器相同的踏板感觉，且可以通过更改不同压缩特性的第一弹性元件53快速改变助力特性。
[0042]以上【具体实施方式】仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
【主权项】
1.车辆制动助力器，其特征是包括壳体(7)，所述壳体(7)内设置: 推杆(62),所述推杆(62)的一端用于与踏板(61)连接； 助力执行机构，所述助力执行机构的输出件为中空并允许所述推杆(62)通过其中； 主缸活塞组件，所述主缸活塞组件接收来自所述踏板(61)并通过所述推杆(62)传递的踏板力和所述助力执行机构的输出件输出的辅助力，而且使主缸产生液压，其中 所述主缸活塞组件与所述助力执行机构的输出件之间设置第一弹性元件(53)。2.根据权利要求1所述的车辆制动助力器，其特征是:所述推杆(62)另一端与所述主缸活塞组件之间设有可调空行程，在所述主缸液压增大的方向上、在所述可调空行程存在的状态下，所述踏板(61)与所述主缸液压解耦，所述助力执行机构无辅助力输出。3.根据权利要求2所述的车辆制动助力器，其特征是:当所述推杆(62)移动克服了所述可调空行程后，所述助力执行机构输出辅助力，所述主缸活塞组件耦合所述踏板力和所述辅助力。4.根据权利要求1所述的车辆制动助力器，其特征是:所述第一弹性元件(53)为碟形弹黃。5.根据权利要求1所述的车辆制动助力器，其特征是:所述第一弹性元件(53)—端固定于所述助力执行机构的输出件，并具有沿着使所述主缸液压增大或减小的方向的力的线性特征。6.根据权利要求2所述的车辆制动助力器，其特征是:所述第一弹性元件(53)具有一定压缩量，该压缩量为在所述主缸液压增大的方向上、且在当所述推杆(62)移动克服了所述可调空行程后使得所述助力执行机构的输出件与所述主缸活塞组件脱离。7.根据权利要求6所述的车辆制动助力器，其特征是:所述主缸活塞组件与所述壳体(7)之间设置第二弹性元件(8)，所述第二弹性元件(8)能对所述主缸活塞组件施加在所述主缸液压减小的方向上的使所述推杆(62)回位并且使所述第一弹性元件(53)产生所述压缩量的力。8.根据权利要求1所述的车辆制动助力器，其特征是:所述推杆(62)上设有环形台阶(65)，所述助力执行机构的输出件与所述环形台阶(65)之间设置第三弹性元件(63)，并且所述第三弹性元件(63)能对所述环形台阶(65)施加将其压在所述壳体(7)上的力。9.根据权利要求1一 8任一项所述的车辆制动助力器的控制方法，其特征是:助力器的电控单元分别得到踏板位移量和主缸液压压力；所述电控单元根据踏板位移量输出所述助力执行机构的辅助力，使得产生主缸液压压力；所述电控单元根据输出的主缸液压压力判断其与驾驶员的期望输出是否有差异，进而调整输出辅助力，改变踏板力与主缸液压压力之间的关系。10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征是:所述第一弹性元件(53)具有压缩量，改变该压缩量引起所述辅助力的改变，进而改变助力器的助力比。11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征是:所述助力执行机构的输入件为电机(O,所述第一弹性元件(53 )的压缩量由电机(I)输出的转角位置决定。
【专利摘要】本发明涉及一种车辆制动助力器及其控制方法。所述制动助力器，包括壳体，所述壳体内设置：推杆，所述推杆的一端用于与踏板连接；助力执行机构，所述助力执行机构的输出件为中空并允许所述推杆通过其中；主缸活塞组件，所述主缸活塞组件接收来自所述踏板并通过所述推杆传递的踏板力和所述助力执行机构的输出件输出的辅助力，而且使主缸产生液压，其中所述主缸活塞组件与所述助力执行机构的输出件之间设置第一弹性元件。由于第一弹性元件的压缩特性，本发明涉及的制动助力器可以实现可调踏板力。更改不同压缩特性的第一弹性元件可以快速改变机构的助力比。
【IPC分类】B60T13/74
【公开号】CN105197002
【申请号】CN201410285101
【发明人】浦新宇, 齐钢, 翟晓慧, 刘拥军, 谢骋, 王雷雷
【申请人】上海通用汽车有限公司, 泛亚汽车技术中心有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2014年6月24日