CN114103908A - 一种电子机械制动系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆制动系统技术领域，具体而言，涉及一种电子机械制动系统及车辆。该电子机械制动系统包括电控ECU、电源、踏板及制动执行机构，电控ECU分别与电源、踏板和制动执行机构电连接，且电控ECU能够接收踏板发出的电信号，并控制制动执行机构启停；制动执行机构包括制动电机和制动器；电子机械制动系统还包括缓速器，缓速器与电控ECU电连接；缓速器的输入轴与车辆的传动轴相连接，传动轴连接于车轮。当车辆制动时，缓速器和制动器配合工作，共同协调实现车辆的制动，避免了EMB系统中的制动器产生制动力不足、强刹车产生高温影响电机寿命、电磁热衰退、振动大等问题，使得系统的制动力强、稳定性好、安全性高。

Description

一种电子机械制动系统及车辆

技术领域

本发明涉及车辆制动系统技术领域，尤其是涉及一种电子机械制动系统及车辆。

背景技术

车辆是人们日常生活中必不可少的交通工具，具有很高的普及率。为了避让车辆周围的障碍物，在驾驶汽车的过程中，经常需要使用制动装置来降低车辆的移动速度，或者停止车辆的移动。目前，车辆有大量研究希望通过电子机械制动(Electromechanicalbrake，EMB)系统来实现车辆的制动。现有技术中，EMB系统包括用于产生制动力的电机，以及由上述电机驱动的机械传动机构。车辆制动时，电机控制器接收到指令，接着电机驱动机械传动机构推动制动片压紧制动盘以产生制动力。现有技术存在以下问题：电机产生的制动力不足；强刹车时产生高温影响电机寿命；紧急制动时，电机电流较大，对车载蓄电池供电造成严重冲击，直接影响整车供电安全；电磁热衰退、振动大等。所以目前为止，难以实现在车辆中量产使用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种制动力强、稳定性好、安全性高的电子机械制动系统。

本发明的另一个目的是提供一种制动力强、制动稳定性好、安全性高的车辆。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电子机械制动系统，包括电控ECU、电源、踏板及制动执行机构，所述电控ECU分别与所述电源、所述踏板和所述制动执行机构电连接，且所述电控ECU能够接收所述踏板发出的电信号，并控制所述制动执行机构启停；所述制动执行机构包括制动电机和制动器；所述电子机械制动系统还包括缓速器，所述缓速器与所述电控ECU电连接；所述缓速器的输入轴与车辆的传动轴相连接，传动轴连接于车轮；所述缓速器和所述制动器配合工作，以实现车辆的制动。

进一步地，所述制动器和所述缓速器采用串联的方式布置。

进一步地，所述电子机械制动系统还包括压力传感器，所述制动器通过所述压力传感器与所述电控ECU电连接。

进一步地，所述制动执行机构和所述缓速器设置于所述车轮处。

进一步地，所述制动执行机构和所述缓速器的数量为多个，任意一个所述车轮处设置一个制动执行机构和一个缓速器；所述压力传感器的数量为多个，多个所述制动器和多个所述压力传感器一一对应连接。

进一步地，所述电子机械制动系统还包括控制单元，所述控制单元与所述电控ECU电连接；多个所述制动执行机构和所述控制单元电连接，其中，多个所述制动器通过与之连接的所述压力传感器与所述控制单元电连接；多个所述缓速器和所述控制单元电连接。

进一步地，所述电子机械制动系统还包括踏板力模拟机构和踏板力传感器，所述踏板依次通过所述踏板力模拟机构和所述踏板力传感器连接于所述电控ECU。

进一步地，所述电子机械制动系统还包括踏板位移传感器，所述踏板通过所述踏板位移传感器连接于所述电控ECU。

进一步地，所述踏板位移传感器采用电感式角位移传感器。

一种车辆，包括如上所述的电子机械制动系统。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种电子机械制动系统及车辆，该系统包括电控ECU、电源、踏板及制动执行机构，电控ECU分别与电源、踏板和制动执行机构电连接，且电控ECU能够接收踏板发出的电信号，并控制制动执行机构启停；制动执行机构包括制动电机和制动器；电子机械制动系统还包括缓速器，缓速器与电控ECU电连接；缓速器的输入轴和车辆的传动轴相连接，传动轴连接于车轮。相比于现有技术中的EMB系统单独采用制动执行机构对车辆进行制动的方式，本实施例所述的电子机械制动系统在车辆制动时，通过缓速器和制动器配合工作，共同协调实现车辆的制动，避免了制动器产生制动力不足、强刹车产生的高温影响电机寿命、电磁热衰退、振动大等问题，使得系统的制动力强、稳定性好、安全性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的电子机械制动系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的行星轮式缓速器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的叶片式缓速器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的电子机械制动系统当制动执行机构和缓速器的数量为多个时的结构示意图。

图标：

1-电控ECU；2-电源；3-踏板；4-制动执行机构；41-制动电机；42-制动器；5-缓速器；51-输入轴；52-太阳轮；53-行星轮；54-齿圈；55-壳体；56-转子；57-叶片；6-压力传感器；7-车轮；8-控制单元；9-踏板力模拟机构；10-踏板力传感器；11-踏板位移传感器。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“连接”和“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介相连；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1，本实施例提供了一种电子机械制动系统，包括电控ECU1、电源2、踏板3及制动执行机构4，电控ECU1分别与电源2、踏板3和制动执行机构4电连接，且电控ECU1能够接收踏板3发出的电信号，并控制制动执行机构4启停；制动执行机构4包括制动电机41和制动器42；电子机械制动系统还包括缓速器5，缓速器5与电控ECU1电连接；缓速器5的输入轴51和车辆的传动轴相连接，且该传动轴连接于车轮7。相比于现有技术中的EMB系统单独采用制动执行机构对车辆进行制动的方式，本实施例所述的电子机械制动系统通过缓速器5和制动器42配合工作，以实现车辆的制动。本实施例中，缓速器5可承担80％的制动力，避免了制动电机41产生制动力不足、强刹车产生的高温影响电机寿命、电磁热衰退、振动大等问题，使得系统的制动力强、稳定性好、安全性高。

在本实施例中，可根据实际情况自动合理分配制动执行机构4与缓速器5起作用的大小。具体地，当紧急制动，缓速器5与制动器42同时协调作用，保证行车制动按驾驶员要求停车，提高了系统的可靠性；当平时、下坡等减速时，由于所需的制动力较小，可以由缓速器5单独作用。这样可实现80％情况下车辆采用非接触无磨损的制动，大部分制动产生的热量由缓速器5的铝合金散热外壳散出，解决了现有技术中存在的高温影响制动电机寿命、无备份制动力及制动力不足等问题。此外，由于制动执行机构4只在紧急制动、驻车制动时作用，大幅度避免了产生高温的现象，并且有助于减低系统的振动，提高制动平顺性，还解决了制动电机41电磁热衰退等问题，延长其使用寿命，减少维护成本。由于缓速器5承担了一部分制动力，可减小制动器42的体积、最大制动力，以及减小电机功率，从而降低成本。

可选地，电子机械制动系统还包括踏板力模拟机构9和踏板力传感器10，踏板3依次通过踏板力模拟机构9和踏板力传感器10连接于电控ECU1。踏板力传感器10能够采集到踏板3的受力状况。车辆制动时，驾驶员踩动踏板3，踏板力传感器10通过踏板力模拟机构9可以直观地采集到踏板3的受力数值，并将该受力数值转换成电信号，实时传递到电控ECU1。电控ECU1接受到该信号后，根据该信号对制动执行机构4和缓速器5进行制动力分配，并发出制动信号，控制制动执行机构4和缓速器5对车辆进行制动。

可选地，电子机械制动系统还包括踏板位移传感器11，踏板3通过踏板位移传感器11连接于电控ECU1。踏板位移传感器11进一步保证了系统的可靠性。可选地，踏板位移传感器11采用电感式角位移传感器。该踏板位移传感器11设在踏板3的转接处，当人踩动踏板3时，踏板位移传感器11能够捕获驾驶员踩踏电子制动踏板的位移量，并将该位移量转换成位移信号，实时传递到电控ECU1。电控ECU1接受到该信号后，根据该信号对制动执行机构4和缓速器5进行制动力分配，并发出制动信号，控制制动执行机构4和缓速器5对车辆进行制动。在车辆制动过程中，当驾驶员需要加大刹车力度，即需要输出更大制动力时，只需加大踩踏踏板3的力度，踏板3就会产生更大的位移，则系统输出的制动信号也会相应的增大。

进一步地，制动器42和缓速器5可以采用并联或串联的方式布置。优选制动器42和缓速器5采用串联的方式布置，这种方式使得系统整体结构紧凑，占用空间小，便于布置。

进一步地，电子机械制动系统还包括压力传感器6，制动器42通过压力传感器6与电控ECU1电连接。压力传感器6能够感受到制动器42的压力信号，并将压力信号转换成可用的输出的电信号的传递到电控ECU1，使得电控ECU1能够实时的对制动执行机构4和缓速器5产生的制动力进行协调。

进一步地，制动执行机构4和缓速器5设置于车辆的车轮7处。当车辆制动时，制动执行机构4和缓速器5产生的制动力直接作用于车轮7处，使得制动效果更好。

可选地，缓速器5的结构可采用行星轮式结构或叶片式结构。

参照图2，图2为本发明提供的行星轮式缓速器的结构示意图。具体地，缓速器5包括输入轴51、太阳轮52、多个行星轮53、齿圈54及壳体55。本实施例中，行星轮53的数量具体为3个。输入轴51、太阳轮52、多个行星轮53和齿圈54设置于壳体55内，太阳轮52和输入轴51相连接；多个行星轮53分别与太阳轮52和齿圈54相啮合。输入轴51和车辆的传动轴相连接，在传动轴转矩的带动下，上述机械结构在壳体55内产生回转运动。由于行星轮式结构的缓速器采用齿轮啮合的方式传动，其具有精度高、效率高、噪音低、可靠性高等优势。

当车辆制动时，电控ECU1发出电信号控制缓速器5开始制动工作；此时，流体介质注满壳体55，太阳轮52和多个行星轮53在流体介质中开始啮合回转运动，并随着齿轮间的啮合运动，壳体55内的压力变化使流体介质在回路内流动并产生较大的阻力，从而产生制动力矩；该制动力矩通过输入轴51传递到车辆的传动轴，从而使得车辆制动。电控ECU1能够根据实际需求，控制进入壳体55内的流体介质的流量，进而控制缓速器5所产生的制动力矩的大小。空载时，系统进行卸荷，将流体介质从壳体55内抽出；此时，缓速器5和车辆传动轴一起空转，阻力损失较小，可忽略不计。

进一步参照图3，图3为本发明提供的叶片式缓速器的结构示意图。具体地，缓速器5包括输入轴51、转子56、多个叶片57及壳体55。输入轴51、转子56和多个叶片57设置于壳体55内，转子56和输入轴51相连接；多个叶片57与转子56相连接，且多个叶片57呈圆形阵列设置。输入轴51和车辆的传动轴相连接，在传动轴转矩的带动下，上述机械结构在壳体55内产生回转运动。

当车辆制动时，流体介质注满壳体55，多个叶片57在流体介质中开始回转运动；壳体55内的压力变化使流体介质在回路内流动并产生较大的阻力，从而产生制动力矩。叶片式结构的缓速器和行星轮式的缓速器在空载时的状态相同，在此不再赘述。双作用叶片式结构的缓速器具有运行平稳、流量均匀性好、结构紧凑等优势。

参照图4，本实施例中，制动执行机构4和缓速器5的数量为多个，任意一个车轮7处设置一个制动执行机构4和一个缓速器5；压力传感器6的数量为多个，多个制动器42和多个压力传感器6一一对应连接。车辆制动时，设置多个制动执行机构4和多个缓速器5能够在每个车轮7处产生制动力。

在上述结构的基础上，电子机械制动系统还包括控制单元8，控制单元8与电控ECU1电连接；多个制动执行机构4和控制单元8电连接，其中，多个制动器42通过与之连接的压力传感器6与控制单元8电连接；多个缓速器5和控制单元8电连接。由于每一个制动器42分别连接有一个压力传感器6，使得每一个制动器42的压力变化都能实时传递到控制单元8，并通过电控ECU1和控制单元8精准、实时的对每一个制动器42输出的制动力进行调节，且系统能够根据实际情况，控制和协调每一个制动执行机构4和缓速器5产生的制动力的大小。上述设置中，多个制动执行机构4和缓速器5共同采用一个控制单元8和电控ECU1，形成了由需要制动执行结构的压力信号、车轮转速信号、车速信号、缓速器温度信号、缓速器工作腔压力信号及制动踏板信号为一体的控制逻辑，从而保证了制动时，车辆能够按照驾驶员意图减速、制动、驻车，甚至适应自动驾驶而自动减速制动。

本实施例还提供了一种车辆，包括如上所述的电子机械制动系统。车辆类型包括卡车、客车、轿车等，在此不做限制。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电子机械制动系统，包括电控ECU(1)、电源(2)、踏板(3)及制动执行机构(4)，所述电控ECU(1)分别与所述电源(2)、所述踏板(3)和所述制动执行机构(4)电连接，且所述电控ECU(1)能够接收所述踏板(3)发出的电信号，并控制所述制动执行机构(4)启停；所述制动执行机构(4)包括制动电机(41)和制动器(42)；其特征在于，所述电子机械制动系统还包括缓速器(5)，所述缓速器(5)与所述电控ECU(1)电连接；所述缓速器(5)的输入轴(51)与车辆的传动轴相连接，所述传动轴连接于车轮(7)；所述缓速器(5)和所述制动器(42)配合工作，以实现车辆的制动。

2.根据权利要求1所述的电子机械制动系统，其特征在于，所述制动器(42)和所述缓速器(5)采用串联的方式布置。

3.根据权利要求1所述的电子机械制动系统，其特征在于，所述电子机械制动系统还包括压力传感器(6)，所述制动器(42)通过所述压力传感器(6)与所述电控ECU(1)电连接。

4.根据权利要求3所述的电子机械制动系统，其特征在于，所述制动执行机构(4)和所述缓速器(5)设置于所述车轮(7)处。

5.根据权利要求4所述的电子机械制动系统，其特征在于，所述制动执行机构(4)和所述缓速器(5)的数量为多个，任意一个所述车轮(7)处设置一个制动执行机构(4)和一个缓速器(5)；所述压力传感器(6)的数量为多个，多个所述制动器(42)和多个所述压力传感器(6)一一对应连接。

6.根据权利要求5所述的电子机械制动系统，其特征在于，所述电子机械制动系统还包括控制单元(8)，所述控制单元(8)与所述电控ECU(1)电连接；多个所述制动执行机构(4)和所述控制单元(8)电连接，其中，多个所述制动器(42)通过与之连接的所述压力传感器(6)和所述控制单元(8)电连接；多个所述缓速器(5)和所述控制单元(8)电连接。

7.根据权利要求1所述的电子机械制动系统，其特征在于，所述电子机械制动系统还包括踏板力模拟机构(9)和踏板力传感器(10)，所述踏板(3)依次通过所述踏板力模拟机构(9)和所述踏板力传感器(10)连接于所述电控ECU(1)。

8.根据权利要求1所述的电子机械制动系统，其特征在于，所述电子机械制动系统还包括踏板位移传感器(11)，所述踏板(3)通过所述踏板位移传感器(11)连接于所述电控ECU(1)。

9.根据权利要求8所述的电子机械制动系统，其特征在于，所述踏板位移传感器(11)采用电感式角位移传感器。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的电子机械制动系统。

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