车辆制动踏板转角嵌入式测量方法与流程

本发明属于车辆制动装置技术领域，特别是一种能够嵌入式准确测量车辆制动踏板转角的车辆制动踏板转角嵌入式测量方法。

背景技术：

制动器踏板转角是车辆动力和制动系统控制的重要依据。制动器踏板转角信号可以作为制动防抱死系统(ABS)、电子制动系统(EBS)等的控制参数，用于提升制动控制性能；也可以作为传统车辆发动机、新能源汽车电机的控制参数，消除动力和制动冲突，提高能量利用效率；还可以作为车身控制单元(BCM)的控制参数，用来控制与制动相关的指示灯。

现有制动器踏板的转角测量装置多采用霍尔传感器直接测量踏板转角。由于制动器内部空间极其有限，而基于霍尔传感器的制动踏板转角测量装置对安装空间、附加装置等有较高要求，并不能与制动阀/制动器一体化开发，不易与制动阀体组合安装及集成，具有一定的局限性。因此，现有技术存在的问题是：无法实现车辆制动踏板转角的嵌入式测量，限制了小型化、一体化测量装置的发展。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种车辆制动踏板转角嵌入式测量方法，能够嵌入式准确测量车辆制动踏板的转角，为测量装置的小型化、一体化提供支撑。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种车辆制动踏板转角嵌入式测量方法，在踏板转角和顶杆位移具有近似线性关系的取值范围内，通过测量顶杆位移得到踏板转角。

实现本发明目的的另一技术解决方案为：一种车辆制动踏板转角嵌入式测量方法，在踏板转角和顶杆位移具有近似线性关系的取值范围内，通过测量反映顶杆位移的位置传感器输出电压得到踏板转角。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

能够嵌入式准确测量车辆制动踏板的转角，为测量装置的设计、一体化集成提供支撑。

本发明通过控制关键的几何参数γ、θ0的取值来确保近似线性关系在系统误差允许的范围内，为实现了嵌入式的转角测量创造了条件。在此基础上，通过位置传感器将顶杆位移转化为电信号，实现踏板转角与输出电压信号之间的近似线性关系，实现了嵌入式的制动器踏板转角测量。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1为车辆制动踏板顶杆位移与踏板转角关系示意图。

图2为踏板转角与顶杆位移关系的取值范围示意图。

图3为位置传感器输出电压与踏板转角关系示意图。

图中，

1.制动踏板上平面；

2.制动踏板旋转中心；

3.顶杆；

4.D顶杆上平面中心到踏板旋转中心的距离；

5.α踏板旋转中心与踏板上平面顶点连线与制动器安装板平面的夹角；

6.制动器安装板平面；

7.β踏板上平面与制动器安装板平面的夹角；

8.δ踏板旋转中心与踏板上平面顶点连线与踏板上平面的夹角；

9.γ踏板转角；

10.θ0踏板完全复位时，顶杆上平面中心到踏板旋转中心的连线与制动器安装板平面的夹角初始值。

具体实施方式

本发明车辆制动踏板转角嵌入式测量方法，在踏板转角和顶杆位移具有近似线性关系的取值范围内，通过测量顶杆位移得到踏板转角。

图1所示为车辆制动踏板顶杆位移与踏板转角关系示意图

踏板转角与顶杆位移满足下式：

式中，k₁为顶杆位移Δl与踏板转角γ之间的拟合系数，λ(θ₀-γ)为k₁/D的线性度，γ为踏板转角，Δl为顶杆位移，D为顶杆上平面中心到踏板旋转中心的距离，θ₀为踏板完全复位时，顶杆上平面中心到踏板旋转中心的连线与制动阀体安装板平面的夹角初始值。

其原因在于：

制动器踏板绕旋转中心转动，制动踏板传动装置关键几何参数的设计应具有以下基本关系：

β是踏板上平面与制动阀体安装板平面的夹角，α是踏板旋转中心与踏板上平面顶点连线与制动阀体安装板平面的夹角，θ是顶杆上平面中心到踏板旋转中心的连线与制动阀体安装板平面的夹角，γ是踏板转角。踏板转动时，α、β、θ的变化完全相同。

制动踏板转角、顶杆位移、制动踏板旋转中心与顶杆上平面中心连线构成如下关系：

其中，γ为踏板转角，Δl为顶杆位移，D为顶杆上平面中心到踏板旋转中心的距离，θ₀为踏板完全复位时，顶杆上平面中心到踏板旋转中心的连线与制动阀体安装板平面的夹角初始值。

化简公式(2)得到公式(3-1)：

②建立线性函数来拟合公式(3-1)：

Δl(γ)＝k₁×γ (3-2)

③联立拟合公式(3-1)和公式(3-2)：

④两边对γ进行微分，得到：

式(3-1)-式(3-4)为踏板转角与顶杆位移线性关系的数学模型。其中，k₁为顶杆位移Δl与踏板转角γ之间的拟合系数，λ(θ₀-γ)为k₁/D的线性度函数，可根据设计需求，在允许的范围内变动。

图2为踏板转角与顶杆位移关系的取值范围示意图。

优选地，γ和θ₀值应满足以下关系：

0°≤|θ₀-γ|≤18°,γ∈[0,γ_max]其中，γ_max为踏板转角γ的最大值。

因为：

k₁/D的取值在λ(θ₀-γ)＝10％的范围内变动为优化选择。

最优选地，γ和θ₀值应满足以下关系：

0°≤|θ₀-γ|≤13°,γ∈[0,γ_max]

其中，γ_max为踏板转角γ的最大值。

因为：

k₁/D的取值在λ(θ₀-γ)＝5％的范围内变动为最优选择。

所以，设计转角测量装置时，应根据测量误差的要求，在最优选择区或次优选择区选取合适的(θ₀-γ)，使得λ(θ₀-γ)的线性度满足要求。

本发明的另一技术方案车辆制动踏板转角嵌入式测量方法，在踏板转角和顶杆位移具有近似线性关系的取值范围内，通过测量反映顶杆位移的位置传感器输出电压得到踏板转角。

本方案与前一方案的区别在于直接测量位置传感器输出电压，而非测量顶杆位移。从而更好地为踏板转角测量装置的小型化、一体化提供方便。

图3所示为位置传感器输出电压与踏板转角关系示意图。位置传感器通过主控制器供电，并向主控制器输出模拟电压信号。

位置传感器输出电压与踏板转角存在如下关系：

U_p＝U₀+k₁k₂γ

式中，U_p为位置传感器向主控制器输出的电压，U₀为制动阀复位弹簧完全复位时位置传感器输出的初始电压，k₁为顶杆位移Δl与踏板转角γ之间的拟合系数，γ为踏板转角，

V_cc为位置传感器供电电压，l_w为位置传感器的工作行程。

踏板转角与顶杆位移满足下式：

式中，k₁为顶杆位移Δl与踏板转角γ之间的拟合系数，λ(θ₀-γ)为k₁/D的线性度，γ为踏板转角，Δl为顶杆位移，D为顶杆上平面中心到踏板旋转中心的距离，θ₀为踏板完全复位时，顶杆上平面中心到踏板旋转中心的连线与制动阀体安装板平面的夹角初始值。

例如，取U₀＝0.5V，U_p最大值为5V。由于制动踏板转角与顶杆位移以及位置传感器本身存在的非线性误差，电压模拟信号与位移Δl成近似线性关系。

如图2所示，为使踏板转角和顶杆位移具有近似线性关系，优选地，γ和θ₀值应满足以下关系：

0°≤|θ₀-γ|≤18°,γ∈[0,γ_max]

其中，γ_max为踏板转角γ的最大值。

最优选地，γ和θ₀值应满足以下关系：

0°≤|θ₀-γ|≤13°,γ∈[0,γ_max]

其中，γ_max为踏板转角γ的最大值。