[发明专利]一种含电机堵转保护装置的线控液压制动系统及控制方法

权利要求书

1.一种含电机堵转保护装置的线控液压制动系统，其特征在于，包括：电子踏板模块(14)、电子控制单元(8)、电机模块(15)、电机堵转保护装置(11)、制动减速装置(12)、制动液压缸(13)、车速传感器(6)、轮速传感器(7)、转速传感器(121)；

其中，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)，形成踏板感；

电子控制单元(8)与踏板位移传感器(51)、踏板速度传感器(52)、力矩传感器(91)、转速传感器(121)电气连接；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，计算反馈电机(32)目标输出转速与目标输出转矩以及电机模块(15)中电机(9)的目标输出转矩和目标输出转速，并生成对反馈电机控制器(31)和制动执行器控制器(16)的控制信号；

电机模块(15)包括：制动执行器控制器(16)、电机(9)、力矩传感器(91)；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)控制电机(9)输出目标转矩和目标转速，力矩传感器(91)采集电机(9)的输出转矩，电机(9)输出轴均装有小齿轮；

电机堵转保护装置(11)包括：输入轴齿轮(110)、输入轴(111)、壳体(112)、励磁线圈(113)、主动盘(114)、从动盘(115)、输出轴(116)、磁流变液(117)、密封垫圈(118)；其中，壳体(112)、主动盘(114)、从动盘(115)之间形成的空腔内填满磁流变液(117)；输入轴齿轮(110)与电机模块(15)的电机(9)输出轴小齿轮啮合，输入轴齿轮(110)与输入轴(111)固连；输入轴(111)与主动盘(114)固连，输出轴(116)与从动盘固连；输出轴(116)将电机堵转保护装置(11)的输出力矩和转速传递到制动减速装置(12)；主动盘(114)内端面有多个梯形凹槽，从动盘(115)外端面有多个梯形凹槽，梯形凹槽防止磁流变液壁面滑移效应；电子控制单元(8)控制励磁线圈(113)中电流大小，进而控制励磁线圈(113)产生的磁场强弱，以控制磁流变液(117)的粘性和剪切屈服强度；

制动减速装置(12)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；制动减速装置(12)与制动液压缸(13)的活塞杆机械连接，并推动活塞杆压缩液压缸中制动液，实现制动液建压。

2.一种含电机堵转保护装置的线控液压制动控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1，电子控制单元(8)根据转速传感器(121)和力矩传感器(91)的测量值，判断电机是否处于堵转工况；

当转速传感器(121)测量得到制动减速装置(12)的输出转速为0，并且力矩传感器测得的电机(9)输出力矩不为0时，表明从动盘(115)转速为0，，此外电机持续输出力矩，此时电机处于堵转工况；

步骤2，当电机处于堵转工况时，电子控制单元(8)控制励磁线圈(113)中电流，以实现磁流变液(117)的粘性和剪切屈服强度的控制，从而保证从动盘达到位移限位点时，电机转速仍然不为0；

步骤2.1，求解电机堵转保护装置(11)的主动盘(114)的输出转速：

其中，P_电机表示电机输出功率，i表示电机到电机堵转保护装置(11)主动盘(114)的传动比，T表示力矩传感器(91)测得的电机输出转矩；

步骤2.2，求解磁流变液的电流：

其中，f_c(I)表示库伦阻尼力(N)，c₀(I)表示粘滞阻尼系数(N·s/m)，f₀(I)表示因加工装配误差等原因产生的偏置力(N)，r表示主动盘(114)半径,x满足x＝rω_主动盘；

步骤2.3，通过电子控制单元(8)控制励磁线圈(113)中的电流I大小，从而保证从动盘达到运动极限时，电机转速为：

ω_电机＝iω_主动盘 (3)

即电机转速不为0，从而实现电机的堵转保护。