[发明专利]一种具有备份制动系统的线控制动系统及其控制方法

权利要求书

1.一种具有备份制动系统的线控制动系统，其特征在于，包括：制动踏板模块、控制模块、车轮模块及制动器模块；

所述制动踏板模块包括：制动踏板、踏板转轴、连杆、推杆和踏板模拟器；所述踏板转轴的输入端与制动踏板的输出端固定连接，输出端与连杆的输入端固定连接；所述推杆的输入端与连杆的输出端铰接，输出端与踏板模拟器的输入端固定连接；

所述踏板模拟器包括：踏板模拟器底座、踏板模拟器下外壳、踏板模拟器上外壳、下端盖、上端盖、二级弹簧、一级弹簧、二级活塞、一级活塞；

所述模拟器底座固定安装于踏板模拟器下外壳的下端；

所述上端盖旋装在踏板模拟器上外壳上；

所述下端盖与踏板模拟器上外壳的一端固定连接，并一同旋装在踏板模拟器下外壳的上端上；

所述一级弹簧和二级弹簧设于踏板模拟器下外壳、踏板模拟器上外壳的内部；其中，一级弹簧套装在所述踏板模拟器底座和一级活塞上，且一级弹簧的中部卡装在所述二级活塞上，所述二级弹簧套装在所述踏板模拟器底座和二级活塞上；

所述车轮模块包括：左前车轮、左后车轮、右前轮车、右后车轮；

所述制动器模块包括：电机、传动装置及安装在各车轮上的制动器；

所述电机分别固定安装在各制动器外侧，输出轴轴线方向与车轮毂轴线方向一致；

所述传动装置分为两部分，第一部分为连接电机的行星齿轮机构，第二部分为连接机构；

所述行星齿轮机构包含：中心齿轮轴、行星架、齿圈及三个相同的行星齿轮，以中心齿轮轴作为输入，以行星架作为输出；

所述三个相同的行星齿轮在行星架内均匀分布并与中心齿轮轴相啮合；

所述齿圈的一端通过螺栓与电机固定连接，并且与三个行星齿轮相啮合；

所述行星架外侧通过轴承固定支撑于制动器模块上，并连接电机输出轴；

所述连接机构的输入端与所述行星架固定连接；所述电机输出轴末端通过轴承固定支撑于行星架内；

所述制动器包括：电子制动装置和磁致伸缩备份制动装置，所述电子制动装置和磁致伸缩备份制动装置的输入轴固定连接行星架的输出端；

所述电子制动装置和磁致伸缩备份制动装置包括：滚珠丝杠机构、连接螺钉、制动钳体、制动盘、左制动块背板、左制动块、右制动块背板、右制动块；

所述滚珠丝杠机构包含：滚珠丝杠和螺母总成，滚珠丝杠前端固连于行星架，滚珠丝杠与所述螺母总成连接，螺母总成的后端与制动器内侧的制动块背板通过连接螺钉相连接；

所述左制动块固定于左制动块背板上，所述右制动块背板固定于制动钳体上，所述右制动块固定于右制动块背板上；

所述制动钳体的一端通过螺钉与所述齿圈的另一端固定连接；另一端固定在车辆的前桥的转向节上或后桥上；

所述螺母总成包含：螺母壳体、励磁线圈、消磁线圈、隔磁衬垫、隔磁顶盖；

所述励磁线圈和消磁线圈均缠绕在螺母壳体内层上，通过控制励磁线圈中的电流控制滚珠丝杠的形变量以推动所述制动块消除制动间隙，通过控制消磁线圈中的电流来消除磁滞现象；

所述隔磁衬垫紧贴在螺母壳体外层内侧；

所述隔磁顶盖旋装在螺母壳体左端与右端，与隔磁衬垫一起隔绝磁场对外部的影响；

所述制动盘在安装时，固定在车辆的轮毂上，并伸入到左制动块与右制动块之间；

所述控制模块包括：电子控制单元、踏板位移传感器、踏板速度传感器，电流调节模块；

所述踏板位移传感器安装在推杆上，与电子控制单元电气连接，用于获得制动踏板的位移信号，并将信号传递给电子控制单元；

所述踏板速度传感器安装在推杆上，与电子控制单元电气连接，用于获得制动踏板的速度信号，并将信号传递给电子控制单元；

所述电子控制单元根据踏板位移传感器和踏板速度传感器的信号以及车辆状态信号，驱动电子和磁致伸缩备份制动装置产生所需制动力；

所述螺母壳体为中空结构，具体为双层桶状结构，其中内层带有螺纹结构；

所述具有备份制动系统的线控制动系统的控制方法，包括两种工况，步骤如下：

第一种工况：在常规制动工况下，即电机通电、不失效状态下的制动过程如下：

踩下制动踏板，踏板模拟器通过一级弹簧、二级弹簧的变形产生一定的反馈力，经过推杆、连杆和制动踏板将模拟踏板力反馈给驾驶员，此时踏板位移传感器采集的踏板位移信号发送给电子控制单元，来计算四个车轮的电机应当产生的转矩，电机经过行星齿轮和行星架将动力传输给滚珠丝杠带动螺母总成的轴向运动向后推动制动块夹紧制动盘以实现制动；

第二种工况：在常规制动系统失效，即电机断电或失效时，备份系统启动：

(1)踩下制动踏板，踏板模拟器通过一级弹簧、二级弹簧的变形产生一定的反馈力，经过推杆、连杆和制动踏板将模拟踏板力反馈给驾驶员；

(2)电子控制单元根据踏板位移传感器和踏板速度传感器以及车辆状态信号，计算出当前所需的目标制动力，再根据当前所需制动力对各车轮制动力进行分配，计算出各车轮电子制动装置和磁致伸缩备份制动装置中滚珠丝杆所需位移量，进而计算出所需目标电流大小，并控制电流调节模块输出相应的电流；

(3)电流输入到滚珠丝杠机构中的励磁线圈中，励磁线圈中磁场强度发生变化，滚珠丝杠变形，带动螺母总成压靠在制动块上，使得制动块夹紧制动盘，完成制动；

(4)松开制动踏板，电子控制单元根据实时的踏板位移调整励磁线圈中的电流大小的同时，控制电流调节模块向消磁线圈中通入与励磁线圈中方向相反的电流，消除磁滞现象提高系统响应；

(5)完全松开制动踏板，滚珠丝杠机构中滚珠丝杠恢复初始长度，解除制动。