[发明专利]一种位移与力矩耦合控制的电子机械制动系统及控制方法

说明书

本发明公开一种位移与力矩耦合控制的电子机械制动系统及控制方法，该系统可保证制动响应的准确性和可靠性，同时提高响应速度，当驾驶员踩下制动踏板时，电子控制单元采集踏板位移及踏板速度信号，并计算所需制动阻力矩的大小，通过发送控制信号到制动执行器控制器，实现对位移电机的位移控制以及力矩电机的力矩补偿控制，从而在可靠准确的位移制动响应的基础上，实现可靠准确的制动力矩响应；本发明能够使制动响应更加准确可靠，响应速度更快，从而提高制动性能。

技术领域

本发明属于电子机械制动系统技术领域，尤其是涉及一种可以保证制动响应的准确性和可靠性的位移和力矩耦合控制的电子机械制动系统及其控制方法。

背景技术

电子机械制动系统，目前被认为是制动系统的最终形式。电子机械制动系统舍弃了传统的液压动力源，采用电能作为动力源，各部件之间通过电子元件进行连接，通过传感器测量制动踏板位移，ECU识别驾驶员制动意图并控制制动执行机构，利用电机的高速响应特性，实现较好的制动性能。

现有的电子机械制动系统中，一般包括：电子踏板模块、电子控制单元、制动执行机构等三大部分。其中，制动执行机构中多采用单电机输出位移和力矩，并经由减速机构、运动转换装置将电机旋转运动转换为直线运动，进而输出制动阻力矩；但是，这种制动执行方式下，单电机同时控制位移和转矩两个参数，难免会出现输出转矩或输出位移不稳定、不可靠的现象。而制动系统对汽车的安全性能起着至关重要的作用，一旦其工作的稳定性和可靠性出现问题，将直接威胁到车载人员的安全。同时单电机的不稳定控制，也可能使得制动响应时间变长，这势必导致制动性能的降低。

发明内容

针对于现有电子机械制动系统的不足，本发明的目的在于提出一种位移与力矩耦合控制的电子机械制动系统及控制方法，以解决现有电子机械制动系统单电机控制不稳定的问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种位移与力矩耦合控制的电子机械制动系统，包括：电子踏板模块14、电子控制单元8、位移与力矩耦合控制模块、制动器12、车轮13、车速传感器6、轮速传感器7；

所述电子踏板模块14包括：制动踏板1、输入杆2、踏板位移传感器51、踏板速度传感器52、反馈电机32、反馈电机控制器31、反馈减速装置4；其中，制动踏板1与输入杆2连接，踏板位移传感器51和踏板速度传感器52均置于输入杆2上，并与电子控制单元8电气连接，驾驶员输入的踏板位移信号与踏板速度信号经制动踏板1传入输入杆2，踏板位移传感器51与踏板速度传感器52采集踏板位移信号与踏板速度信号，并将信号传递到电子控制单元8，电子控制单元8发送控制信号到反馈电机控制器31，控制反馈电机32输出转速和转矩，经过反馈减速装置4和输入杆2到达制动踏板1，形成相应踏板感；

所述电子控制单元8根据接收到的踏板位移信号、踏板速度信号、车速信号、轮速信号，判断车轮13是否抱死，计算反馈电机32目标输出转速与目标输出转矩以及位移电机9和力矩电机10的目标输出转矩和目标输出转速，并生成相应的控制信号；

所述位移与力矩耦合控制模块包括：制动执行器控制器16、位移电机9、力矩电机10、制动减速装置11；其中，电子控制单元8向制动执行器控制器16发送控制信号，制动执行器控制器16控制位移电机9和力矩电机10输出目标转矩和目标转速，并经由制动减速装置11输出阻力矩到制动器12和车轮13，其中制动减速装置11优选用行星齿轮减速机构，该行星齿轮减速机构的输出端采用长螺栓与长螺母的配合，将旋转运动转化为直线运动，实现车辆制动。

本发明中，制动减速装置11优选行星齿轮减速机构，该机构为本领域常规技术，如温开元《一种改进型电子液压制动器传动机构》一文中所述的行星齿轮传动机构。

本发明同时提供了上述位移与力矩耦合控制的电子机械制动系统的控制方法，其具体步骤如下：