一种电动汽车线控制动系统踏板力模拟和制动力控制系统

摘要

一种电动汽车线控制动系统踏板力模拟和制动力控制系统，它包括制动操纵机构、踏板感觉模拟装置、扭力弹簧、踏板角位移传感器、踏板力传感器以及电液复合制动控制系统；制动操纵机构的踏板操纵臂与踏板感觉模拟装置的推杆前端以铰链转动连接；扭力弹簧空套在制动操纵机构的踏板轴上，其一端固定连接在踏板固定支架上，另一端与踏板操纵臂固定连接；踏板角位移传感器安装在踏板操纵臂上端的圆孔内；踏板力传感器安装在制动踏板上；踏板角位移传感器信号和踏板力传感器信号输入电液复合制动控制系统的控制单元；本发明能够模拟制动踏板感觉、对踏板反作用力具有良好响应，对驾驶员制动意图的辨识和制动强度的计算控制电动汽车的前、后轴制动力。

主权项

1.一种电动汽车线控制动系统踏板力模拟和制动力控制系统，其特征在于：它包括制动操纵机构、踏板感觉模拟装置、扭力弹簧、踏板角位移传感器、踏板力传感器以及电液复合制动控制系统；制动操纵机构的踏板操纵臂与踏板感觉模拟装置的推杆前端以铰链转动连接；扭力弹簧空套在制动操纵机构的踏板轴上，其一端固定连接在踏板固定支架上，另一端与踏板操纵臂固定连接；踏板角位移传感器安装在踏板操纵臂上端的圆孔内；踏板力传感器安装在制动踏板上；踏板角位移传感器信号和踏板力传感器信号输入电液复合制动控制系统的控制单元；所述制动操纵机构包括制动踏板、踏板操纵臂、踏板轴和踏板固定支架；制动踏板与踏板操纵臂固定连接；踏板操纵臂的上端加工有圆孔，与踏板轴转动连接；踏板轴固定安装在踏板固定支架的安装孔内；踏板固定支架上设有导向小孔，导向小孔的直径与推杆的外径间隙配合；该制动踏板是由双层矩形板料组合而成，上矩形板料的上表面凹凸不平，下表面加工有切口，下矩形板料的上表面也设置了切口，上下矩形板料通过切口固定连接；踏板力传感器安装在上、下矩形板料之间；该踏板操纵臂是上端开设有圆筒形小孔，小孔内安装衬套和角位移传感器的滑片，下端截面为矩形，与制动踏板的下矩形板料连接；中部设置了球铰链结构并与推杆铰接；该踏板轴是两端加工有螺纹的圆柱阶梯轴，其一端通过螺纹与踏板固定支架连接，另一端穿过踏板操纵臂的孔及固定支架另一端后用螺母拧紧；所述踏板感觉模拟装置由扭力弹簧和踏板感觉模拟器组成；扭力弹簧不是安装在踏板感觉模拟器内部，而是空套在踏板轴上；扭力弹簧的一端固定连接在踏板固定支架上，另一端与踏板操纵臂固定连接；该踏板感觉模拟器包括气缸体、气缸体后端盖、推杆活塞、推杆和膜片阀；气缸体与气缸体后端盖用螺纹连接并形成封闭空间；推杆活塞位于气缸体内部，两者间隙配合；推杆与推杆活塞为螺纹连接；膜片阀通过螺钉安装在推杆活塞上；该气缸体为带有前端盖板的圆筒体，后端敞开；前端盖板的中心位置开设有与气缸体同轴线的中央小孔；气缸体的内部为阶梯形，后端内壁上加工有内螺纹；该气缸体后端盖为一圆柱形，其外圆面加工有外螺纹，与气缸体后端内壁上的内螺纹连接；为方便拆装，在气缸体后端盖的外侧中心位置加工有内六角螺栓孔；该推杆活塞为一圆柱形，其上开设有节流孔并安装膜片阀，节流孔的轴线平行于活塞中心线；在活塞的前端中心位置加工有内螺纹；推杆活塞与气缸体内壁面间隙配合并在气缸体内往复运动；该推杆为一后端带有外螺纹的圆柱体，其外螺纹与推杆活塞前端中心位置的内螺纹连接，推杆前端依次穿过气缸体的中央小孔和踏板固定支架的导向小孔与踏板操纵臂相连，其连接方式为铰接，以方便推杆与踏板操纵臂之间的相对转动；该膜片阀为常开式，膜片结构为圆形中凸形；膜片阀的开启和关闭时刻与活塞在气缸内的运动速度有关；它能够使活塞左右两侧产生压力差以模拟踏板力；踏板模拟力由两部分组成，一部分是扭力弹簧作用在踏板操纵臂上的弹簧力；另一部分是气体反作用力，该气体反作用力经由推杆活塞和推杆作用在操纵臂上；所述扭力弹簧为一普通圆柱形扭簧，空套在踏板轴上，扭力弹簧的一端固定连接在踏板固定支架上，另一端与踏板操纵臂固定连接；扭力弹簧随踏板操纵臂的转动而扭转，产生弹簧力，套装在踏板轴上的扭力弹簧同时也是踏板操纵臂的回位弹簧；所述踏板角位移传感器为可变电阻式角位移传感器，踏板角位移传感器的外壳固定在踏板轴上，滑轨安装在其外壳内，滑片固定在踏板操纵臂上端的圆孔内，并与滑轨相接触；所述踏板力传感器为电阻式力传感器，安装在制动踏板的上、下矩形板料之间；所述电液复合制动控制系统包括电液复合制动控制单元、液压制动控制单元、电动机控制单元、电动机、左前制动器、右前制动器、左后制动器、右后制动器、四个分别设置在各车轮上的轮速传感器以及液压制动管路；电液复合制动控制单元接收踏板位移信号、踏板力信号和轮速传感器信号后，进行驾驶员制动意图辨识并计算制动强度z，，这里为制动减速度，g为重力加速度；制动强度包括轻度制动、中度制动和大强度紧急制动三种类型，依据所述制动强度，电液复合制动控制单元按照理想制动力分配曲线控制前、后轴制动力；前轴制动力由电动机控制单元和液压控制单元协调控制，优先由电动机控制单元控制电动机反馈制动并回收制动能量，若对应车速的电动机最大制动力不能满足前轴制动力需求，则由液压控制单元控制前轮的左、右制动器参与制动；后轴制动力全部由液压控制单元控制后轮的左、右制动器制动；该电液复合制动控制单元为一种电动汽车专用微机控制器，通过对制动强度z进行制动意图辨识，确定出一种制动模式然后根据所选制动模式确定液压控制单元与电机控制单元的控制控制量。