專利名稱:一種電子行車制動(dòng)和電子駐車制動(dòng)一體化控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及汽車制動(dòng)領(lǐng)域,具體涉及一種電子行車制動(dòng)和電子駐車制動(dòng)一體化控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù):
為了保證停車安全,在停車后,傳統(tǒng)的方式是需要立即拉手剎,以便將車鎖定在停止?fàn)顟B(tài),而此種方式操作比較繁瑣,往往會(huì)由于駕駛員停車后忘記拉手剎,從而造成了一定的安全隱患。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電子行車制動(dòng)和電子駐車制動(dòng)一體化控制系統(tǒng)及其控制方法。具體技術(shù)方案如下—種電子行車制動(dòng)和電子駐車制動(dòng)一體化控制系統(tǒng),系統(tǒng)基于CAN總線,包括主控制單元,CAN總線網(wǎng)絡(luò),從控制單元,電制動(dòng)踏板,電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路單元和執(zhí)行機(jī)構(gòu),所述主控制單元為I個(gè),所述從控制單元為4個(gè),所述電子制動(dòng)踏板通訊連接至主控制單元并可向其發(fā)送踏板行程信息,所述主控制單元用于接收所述行程信息并進(jìn)行處理得到控制信號(hào),所述主控制單元通過CAN網(wǎng)絡(luò)控制連接至4個(gè)從控制單元并用于通過CAN向其發(fā)送所述控制信號(hào),所述從控制單元用于通過CAN網(wǎng)絡(luò)接收所述控制信號(hào),經(jīng)處理后輸出至電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路單元以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。進(jìn)一步地,電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路單元為4個(gè)制動(dòng)電機(jī),4個(gè)制動(dòng)電機(jī)分別連接至對(duì)應(yīng)整車四輪的4個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。進(jìn)一步地,所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電制動(dòng)器,其由制動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)施對(duì)制動(dòng)盤的制動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輪的制動(dòng)。進(jìn)一步地,還包括電源,其連接主控制單元并用于向其供電。進(jìn)一步地,還包括電子駐車開關(guān),其通訊連接和/或電連接至主控制單元。進(jìn)一步地,還包括輪速傳感器,其通訊連接和/或電連接至主控制單元。 進(jìn)一步地,電制動(dòng)器包括制動(dòng)盤,摩擦片,電機(jī),失電制動(dòng)器,絲杠,絲杠螺母,蝶形彈簧組和減速機(jī)構(gòu),其中,絲杠螺母帶外螺紋結(jié)構(gòu),在進(jìn)行制動(dòng)操作時(shí),失電制動(dòng)器通電,控制電機(jī)正轉(zhuǎn)輸出力矩,力矩經(jīng)減速機(jī)構(gòu)減速增距后將力矩傳遞到絲杠螺母,絲杠與絲杠螺母相配合,絲杠螺母旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)絲杠進(jìn)給運(yùn)動(dòng),在失電制動(dòng)器通電狀態(tài)下,蝶形彈簧組釋放預(yù)緊壓力,推動(dòng)絲杠作進(jìn)給運(yùn)動(dòng),即電機(jī)和蝶形彈簧組相耦合共同推動(dòng)絲杠作進(jìn)給運(yùn)動(dòng),絲杠作軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng),推動(dòng)摩擦片與制動(dòng)盤摩擦,產(chǎn)生用于制動(dòng)的制動(dòng)夾緊力以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)效果。上述電子行車制動(dòng)和電子駐車制動(dòng)一體化控制系統(tǒng)的控制方法,進(jìn)行行車制動(dòng)時(shí)采用如下步驟
(I)主控制單元接收電子制動(dòng)踏板的行程信號(hào);(2)主控制單元處理該信號(hào)并輸出對(duì)4個(gè)電機(jī)的各自控制信號(hào)發(fā)送至CAN網(wǎng)絡(luò);(3)從控制單元通過CAN網(wǎng)絡(luò)接收各自屬于自己的信號(hào),經(jīng)過處理輸出給制動(dòng)電機(jī);(4)制動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)施對(duì)制動(dòng)盤的制動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輪的制動(dòng)。實(shí)現(xiàn)行車制動(dòng)功能。進(jìn)一步地,進(jìn)行駐車制動(dòng)時(shí)采用如下步驟
(a)主控制單元接收駐車按鈕的信息;(b)主控制單元將駐車信號(hào)發(fā)送至CAN網(wǎng)絡(luò);(c)從控制單元通過CAN網(wǎng)絡(luò)接收駐車信號(hào)并輸出控制電機(jī);(d)制動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)對(duì)制動(dòng)盤的制動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輪的制動(dòng),實(shí)現(xiàn)駐車制動(dòng)功能。駐車制動(dòng)又通過CAN網(wǎng)絡(luò)和車載CAN網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駐車和自動(dòng)駛離技術(shù)。進(jìn)一步地,行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)集成ABS、ASR、TCS及ESP功能。與目前現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明將行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)控制基于一體,具有結(jié)構(gòu)緊湊,簡(jiǎn)單,響應(yīng)快,安全可靠、無污染等優(yōu)點(diǎn)。
圖I是本發(fā)明電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理示意圖;圖2是本發(fā)明電子機(jī)械制動(dòng)器剖面結(jié)構(gòu)示意圖;圖3是本發(fā)明電子機(jī)械制動(dòng)器的減速機(jī)構(gòu)示意圖;圖4是線控制動(dòng)系統(tǒng)駐車制動(dòng)控制策略流程圖;圖5是電流環(huán)PID閉環(huán)控制過程;
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述,其為本發(fā)明多種實(shí)施方式中的一種優(yōu)選實(shí)施例。本實(shí)施例具體主要包括CAN總線網(wǎng)絡(luò)、一個(gè)主控制單元、4個(gè)從控制單元組成。其中,主控制單元是通過CAN網(wǎng)絡(luò)控制4個(gè)從控制單元。(圖I)本系統(tǒng)主要包括電源I、主控制單元2、從控制單元(5、6、7、8)、電制動(dòng)踏板3、電子駐車開關(guān)4、輪速傳感器(17、18、19、20)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路單元(9、10、11、12)、電制動(dòng)器(13、14、15、16)。(圖I)其中電制動(dòng)器包括制動(dòng)鉗體I、殼體2、電機(jī)3、失電制動(dòng)器4、絲杠5、帶外螺紋結(jié)構(gòu)的絲杠螺母6、蝶形彈簧組7、減速機(jī)構(gòu)8、齒輪9、定位銷10、直線軸承11、擋環(huán)12、深溝球軸承13、推力滾針軸承14和密封擋板15。(圖2)本系統(tǒng)的工作原理如下在進(jìn)行制動(dòng)操作時(shí),失電制動(dòng)器4通電,控制電機(jī)3正轉(zhuǎn)輸出力矩,力矩經(jīng)減速機(jī)構(gòu)8減速增距后將力矩傳遞到絲杠螺母6,絲杠5與絲杠螺母6相配合,絲杠螺母6旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)絲杠5進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。同時(shí)在失電制動(dòng)器4通電狀態(tài)下,蝶形彈簧7釋放預(yù)緊壓力,推動(dòng)絲杠5作進(jìn)給運(yùn)動(dòng),即電機(jī)3和蝶形彈簧7相耦合共同推動(dòng)絲杠5作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。絲杠5作軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng),推動(dòng)摩擦片2與制動(dòng)盤I摩擦,產(chǎn)生用于制動(dòng)的制動(dòng)夾緊力以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)效果。行車制動(dòng)其中主控制單元接收電子制動(dòng)踏板的行程,經(jīng)過處理輸出對(duì)4個(gè)電機(jī)的各自控制信號(hào)發(fā)送至CAN網(wǎng)絡(luò);從控制單元通過CAN網(wǎng)絡(luò)接收各自屬于自己的信號(hào),經(jīng)過一定的處理輸出給制動(dòng)電機(jī),制動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(圖2)實(shí)施對(duì)制動(dòng)盤的制動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輪的制動(dòng)。實(shí) 現(xiàn)行車制動(dòng)功能。行車制動(dòng)可以集成ABS、ASR、TCS及ESP功能。駐車制動(dòng);其中主控制單元接收駐車按鈕的信息,將駐車信號(hào)發(fā)送至CAN網(wǎng)絡(luò);從控制單元通過CAN網(wǎng)絡(luò)接收駐車信號(hào)輸出控制電機(jī),制動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(圖2)實(shí)時(shí)對(duì)制動(dòng)盤的制動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輪的制動(dòng),實(shí)現(xiàn)手動(dòng)駐車制動(dòng)功能。駐車制動(dòng)又通過CAN網(wǎng)絡(luò)和車載CAN網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駐車和自動(dòng)駛離技術(shù)。從控制單元分配有獨(dú)立的地址單元通過CAN網(wǎng)絡(luò)接收主控制單元的控制信號(hào),無論是行車制動(dòng)還是駐車制動(dòng)控制信號(hào)的數(shù)據(jù)格式相同。從控制單元接收到控制信號(hào)后直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)達(dá)到控制效果。由于CAN網(wǎng)絡(luò)有很強(qiáng)的容錯(cuò)和處理能力,能滿足正常通信要求。保證數(shù)據(jù)的實(shí)效性和準(zhǔn)確性。還可以減少車內(nèi)線束的數(shù)量,降低了故障的發(fā)生率。本控制方法符合模塊化程序設(shè)計(jì)理念,大大降低控制的復(fù)雜程度,大大降低軟件的維護(hù),也可以集成ABS、ASR、TCS及ESP功能。各從控制單元進(jìn)行行車和駐車制動(dòng)都是通過電流環(huán)PID調(diào)節(jié)控制電機(jī)電流,進(jìn)而控制電機(jī)的輸出扭矩,再根據(jù)電機(jī)的輸出扭矩和減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)關(guān)系,從而控制制動(dòng)盤的夾緊力,最終達(dá)到車輪上制動(dòng)力精確、穩(wěn)定的制動(dòng)效果。在控制周期內(nèi)多次采集電機(jī)電流并實(shí)現(xiàn)電機(jī)的電流環(huán)PID閉環(huán)控制(圖5),離散形式的PID表達(dá)式為
kPik) =KpE{k) + KiYj E(j) + Kd [E{k) - E{k -1)]
7=°其中,Kp, K1, Kd分別為調(diào)節(jié)器的比例、積分和微分系數(shù),E(k),E(k-l)分別為第k次和k-ι次時(shí)的期望偏差值,P (k)為第k次時(shí)調(diào)節(jié)器的輸出。比例環(huán)節(jié)的作用是對(duì)信號(hào)的偏差瞬間做出反應(yīng),Kp越大,控制作用越強(qiáng),但過大的Kp會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩,破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。積分環(huán)節(jié)的作用雖然可以消除靜態(tài)誤差,但也會(huì)降低系統(tǒng)的響應(yīng)速度,增加系統(tǒng)的超調(diào)量,甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)等幅振蕩,減小K1可以降低系統(tǒng)的超調(diào)量,但會(huì)減慢系統(tǒng)的響應(yīng)過程。微分環(huán)節(jié)的作用是阻止偏差的變化,有助于減小超調(diào)量,克服振蕩,使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定,但其對(duì)干擾敏感,不利于系統(tǒng)的魯棒性。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述,顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制,只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn),或未經(jīng)改進(jìn)直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的,均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電子行車制動(dòng)和電子駐車制動(dòng)一體化控制系統(tǒng),其特征在于,系統(tǒng)基于CAN總線,包括主控制單元,CAN總線網(wǎng)絡(luò),從控制單元,電制動(dòng)踏板,電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路單元和執(zhí)行機(jī)構(gòu),所述主控制單元為I個(gè),所述從控制單元為4個(gè),所述電子制動(dòng)踏板通訊連接至主控制單元并可向其發(fā)送踏板行程信息,所述主控制單元用于接收所述行程信息并進(jìn)行處理得到控制信號(hào),所述主控制單元通過CAN網(wǎng)絡(luò)控制連接至4個(gè)從控制單元并用于通過CAN向其發(fā)送所述控制信號(hào),所述從控制單元用于通過CAN網(wǎng)絡(luò)接收所述控制信號(hào),經(jīng)處理后輸出至電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路單元以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求I所述的電子行車制動(dòng)和電子駐車制動(dòng)一體化控制系統(tǒng),其特征在于,電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路單元為4個(gè)制動(dòng)電機(jī),4個(gè)制動(dòng)電機(jī)分別連接至對(duì)應(yīng)整車四輪的4個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的電子行車制動(dòng)和電子駐車制動(dòng)一體化控制系統(tǒng),其特征在于,所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電制動(dòng)器,其由制動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)施對(duì)制動(dòng)盤的制動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輪的制動(dòng)。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的電子行車制動(dòng)和電子駐車制動(dòng)一體化控制系統(tǒng),其特征在于,還包括電源,其連接主控制單元并用于向其供電。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的電子行車制動(dòng)和電子駐車制動(dòng)一體化控制系統(tǒng),其特征在于,還包括電子駐車開關(guān),其通訊連接和/或電連接至主控制單元。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的電子行車制動(dòng)和電子駐車制動(dòng)一體化控制系統(tǒng),其特征在于,還包括輪速傳感器,其通訊連接和/或電連接至主控制單元。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的電子行車制動(dòng)和電子駐車制動(dòng)一體化控制系統(tǒng),其特征在于,電制動(dòng)器包括制動(dòng)盤,摩擦片,電機(jī),失電制動(dòng)器,絲杠,絲杠螺母,蝶形彈簧組和減速機(jī)構(gòu),其中,絲杠螺母帶外螺紋結(jié)構(gòu),在進(jìn)行制動(dòng)操作時(shí),失電制動(dòng)器通電,控制電機(jī)正轉(zhuǎn)輸出力矩,力矩經(jīng)減速機(jī)構(gòu)減速增距后將力矩傳遞到絲杠螺母,絲杠與絲杠螺母相配合,絲杠螺母旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)絲杠進(jìn)給運(yùn)動(dòng),在失電制動(dòng)器通電狀態(tài)下,蝶形彈簧組釋放預(yù)緊壓力,推動(dòng)絲杠作進(jìn)給運(yùn)動(dòng),即電機(jī)和蝶形彈簧組相耦合共同推動(dòng)絲杠作進(jìn)給運(yùn)動(dòng),絲杠作軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng),推動(dòng)摩擦片與制動(dòng)盤摩擦,產(chǎn)生用于制動(dòng)的制動(dòng)夾緊力以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)效果。
8.—種如權(quán)利要求1-7所述電子行車制動(dòng)和電子駐車制動(dòng)一體化控制系統(tǒng)的控制方法,其特征在于,進(jìn)行行車制動(dòng)時(shí)采用如下步驟 (1)主控制單元接收電子制動(dòng)踏板的行程信號(hào); (2)主控制單元處理該信號(hào)并輸出對(duì)4個(gè)電機(jī)的各自控制信號(hào)發(fā)送至CAN網(wǎng)絡(luò); (3)從控制單元通過CAN網(wǎng)絡(luò)接收各自屬于自己的信號(hào),經(jīng)過處理輸出給制動(dòng)電機(jī); (4)制動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)施對(duì)制動(dòng)盤的制動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輪的制動(dòng)。實(shí)現(xiàn)行車制動(dòng)功能。
9.如權(quán)利要求8所述電子行車制動(dòng)和電子駐車制動(dòng)一體化控制系統(tǒng)的控制方法,其特征在于,進(jìn)行駐車制動(dòng)時(shí)采用如下步驟 (a)主控制單元接收駐車按鈕的信息; (b)主控制單元將駐車信號(hào)發(fā)送至CAN網(wǎng)絡(luò); (c)從控制單元通過CAN網(wǎng)絡(luò)接收駐車信號(hào)并輸出控制電機(jī); (d)制動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)對(duì)制動(dòng)盤的制動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輪的制動(dòng),實(shí)現(xiàn)駐車制動(dòng)功能。
10.如權(quán)利要求8或9所述電子行車制動(dòng)和電子駐車制動(dòng)一體化控制系統(tǒng)的控制方法,其特征在于,行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)集成ABS、ASR、TCS及ESP功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子行車制動(dòng)和電子駐車制動(dòng)一體化控制系統(tǒng)及其控制方法,系統(tǒng)基于CAN總線,包括主控制單元,CAN總線網(wǎng)絡(luò),從控制單元,電制動(dòng)踏板,駐車按鈕,電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路單元和執(zhí)行機(jī)構(gòu),所述主控制單元為1個(gè),所述從控制單元為4個(gè),所述電子制動(dòng)踏板和駐車按鈕通訊連接至主控制單元并可向其發(fā)送踏板行程信息和駐車命令信息,所述主控制單元用于接收所述踏板行程信息和駐車按鈕狀態(tài)并進(jìn)行處理得到控制信號(hào),所述主控制單元通過CAN網(wǎng)絡(luò)控制連接至4個(gè)從控制單元并用于通過CAN向其發(fā)送所述控制信號(hào),所述從控制單元用于通過CAN網(wǎng)絡(luò)接收所述控制信號(hào),經(jīng)處理后輸出至電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路單元以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
文檔編號(hào)B60T7/06GK102935847SQ20121003890
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月21日
發(fā)明者張世兵 申請(qǐng)人:奇瑞汽車股份有限公司