一种具有自适应间隙调节的新能源车鼓式制动器的制作方法

本发明涉及车辆制动，尤其涉及一种具有自适应间隙调节的新能源车鼓式制动器。

背景技术：

1、随着新能源汽车的推广应用，车辆制动系统通常采用再生制动与摩擦制动相结合的方式实现车辆减速。其中，鼓式制动器作为摩擦制动执行机构之一，具有结构紧凑、制动力稳定以及便于集成驻车制动功能等特点。在鼓式制动器工作过程中，制动蹄在驱动作用下朝向制动鼓移动并与制动鼓接触，以产生摩擦制动力；制动结束后，制动蹄远离制动鼓，使二者之间恢复一定的释放间隙。

2、制动蹄与制动鼓之间的释放间隙对制动器的工作性能具有较大影响。当释放间隙过小时，车辆处于非制动状态时，制动蹄可能与制动鼓发生非预期接触，进而产生拖滞、摩擦发热及附加能量损耗；当释放间隙过大时，在车辆产生制动需求后，制动蹄需要先跨越较大的空行程才能与制动鼓建立接触，从而延长制动力建立时间。因此，如何维持合理的释放间隙，是鼓式制动器设计和控制过程中需要考虑的问题。

3、现有鼓式制动器通常通过机械式间隙调整机构或者电驱执行机构对制动蹄的位置进行调节。其中，采用电驱执行机构的鼓式制动器能够根据执行机构的运动位置、驱动负载或者制动蹄的接触状态，对制动蹄的释放位置进行调整，以补偿摩擦部件磨损等因素造成的间隙变化。此类控制方式通常根据检测得到的接触位置或预设的间隙参数确定制动后的释放位置，使制动蹄在非制动状态下与制动鼓保持一定距离。

4、然而，在实际使用过程中，制动鼓受到制造及装配误差、受热变形以及长期工作状态变化等因素影响，其与制动蹄之间的实际接触条件并非始终保持完全一致。当制动鼓转动时，不同圆周区域依次经过制动蹄所在位置，制动蹄达到与制动鼓接触状态所需的移动量可能随之发生变化。若现有间隙调节方式仅依据某一检测状态或者采用统一的释放位置进行控制，则为了避免制动鼓在较易发生接触的工作状态下产生拖滞，通常需要为制动蹄预留较大的释放裕量。

5、由此，当统一释放间隙按照较不利的接触状态设置时，虽然能够降低非制动状态下发生局部拖滞的可能性，但在其他接触条件下进行制动时，制动蹄仍需从该释放位置跨越较大的无效行程才能建立摩擦制动力，使制动响应受到影响；若通过减小统一释放间隙提高制动响应速度，又可能增加制动蹄与制动鼓发生非预期接触的风险。因此，现有鼓式制动器的间隙调节方式在制动鼓实际接触条件存在变化时，仍难以较好地兼顾非制动状态下的低拖滞要求和制动过程中的快速响应要求。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，提供一种具有自适应间隙调节的新能源车鼓式制动器。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种具有自适应间隙调节的新能源车鼓式制动器，包括：

3、制动鼓；

4、底板；

5、制动蹄组件，安装于所述底板朝向所述制动鼓的一侧，并位于所述制动鼓内侧；

6、电驱执行机构，设置于所述底板上并与所述制动蹄组件传动连接，用于驱动所述制动蹄组件朝向或远离所述制动鼓移动，并输出表征所述制动蹄组件移动位置的位置参数；

7、相位检测单元，用于检测所述制动鼓相对于所述底板的圆周相位；

8、状态识别单元，与所述电驱执行机构信号连接，用于识别所述制动蹄组件与制动鼓的初始接触状态；以及，

9、控制器，分别与所述电驱执行机构、相位检测单元和状态识别单元连接；所述控制器被配置为：

10、在所述制动鼓转动过程中，于多个圆周相位分别自同一基准位置获得所述制动蹄组件发生初始接触状态时的位置参数作为接触位置，并建立所述圆周相位与接触位置之间的对应关系；

11、根据多个所述接触位置中所述制动蹄组件达到所述初始接触状态所需移动行程最小的接触位置确定安全释放位置，使所述安全释放位置位于该接触位置远离制动鼓的一侧；

12、在接收到制动请求后，根据所述制动鼓的当前圆周相位和旋转状态确定所述制动蹄组件预计进入预接触区域时对应的目标圆周相位，根据所述对应关系获得所述目标圆周相位对应的目标接触位置，并控制所述电驱执行机构驱动所述制动蹄组件由所述安全释放位置移动至位于所述目标接触位置之前的预接触位置，再驱动所述制动蹄组件继续移动以建立摩擦制动力。

13、本发明一个较佳实施例中，所述相位检测单元包括随所述制动鼓同步转动的编码元件以及相对于所述底板固定设置的传感元件；

14、所述编码元件沿圆周方向设置有多个能够被所述传感元件识别的相位标记，其中至少一个所述相位标记构成能够区别于其余相位标记的相位基准标记；

15、所述控制器以所述相位基准标记被识别时所述制动鼓对应的位置作为圆周相位基准，并根据所述相位基准标记以及所述编码元件相对于所述传感元件的转动位置确定所述制动鼓的圆周相位。

16、本发明一个较佳实施例中，所述位置参数为所述电驱执行机构的输出位置参数；

17、所述状态识别单元用于获取所述电驱执行机构的至少一种负载参数和至少一种运动参数，所述负载参数包括电机驱动电流和电机输出转矩中的至少一种，所述运动参数包括电机转速、所述输出位置参数的变化率以及所述电驱执行机构的输出件移动速度中的至少一种；

18、所述状态识别单元根据所述制动蹄组件朝向所述制动鼓移动过程中所述负载参数的增大变化与所述运动参数的变化确定所述初始接触状态。

19、本发明一个较佳实施例中，所述控制器将所述制动鼓的一个旋转周期划分为多个圆周相位区间，并分别存储各所述圆周相位区间对应的接触位置；

20、当同一圆周相位区间获得多个接触位置检测值时，所述控制器根据多个所述接触位置检测值确定该圆周相位区间对应的代表接触位置，并根据所述代表接触位置更新所述对应关系；

21、当所述目标圆周相位位于两个已获得接触位置的圆周相位之间时，所述控制器根据相邻圆周相位对应的接触位置确定所述目标接触位置。

22、本发明一个较佳实施例中，所述控制器将多个所述接触位置中所述制动蹄组件自所述同一基准位置达到所述初始接触状态所需移动行程最小的接触位置确定为安全边界接触位置；

23、所述安全释放位置位于所述安全边界接触位置远离所述制动鼓的一侧，且所述安全释放位置与所述安全边界接触位置之间具有第一安全裕量。

24、本发明一个较佳实施例中，所述制动鼓的旋转状态至少包括所述制动鼓的角速度；

25、所述控制器根据所述电驱执行机构的当前输出位置和预设运动特性确定所述制动蹄组件预计进入所述预接触区域所需的预计运动时间，并根据所述当前圆周相位、所述角速度和所述预计运动时间确定所述制动鼓在所述预计运动时间内的预计角位移；

26、所述控制器根据所述当前圆周相位和所述预计角位移确定所述目标圆周相位。

27、本发明一个较佳实施例中，在所述制动蹄组件由所述安全释放位置向所述预接触位置移动的过程中，所述控制器获取更新后的圆周相位、角速度和所述电驱执行机构的当前输出位置；

28、根据所述当前输出位置确定所述制动蹄组件预计进入所述预接触区域的剩余运动时间，并根据所述更新后的圆周相位、角速度和所述剩余运动时间重新确定修正目标圆周相位；

29、所述控制器根据所述对应关系获得与所述修正目标圆周相位对应的修正目标接触位置，并根据所述修正目标接触位置调整所述预接触位置。

30、本发明一个较佳实施例中，所述控制器还用于获取新能源车的目标制动需求以及再生制动系统能够提供的再生制动能力；

31、当所述再生制动能力满足预设检测条件时，所述控制器控制所述电驱执行机构以低于正常摩擦制动阶段的制动作用量驱动所述制动蹄组件朝向所述制动鼓移动，以获得对应圆周相位下的接触位置；

32、在获得所述接触位置的过程中，由所述再生制动系统提供至少部分车辆减速所需的制动力，并根据获得的圆周相位和接触位置建立或更新所述对应关系。

33、一种新能源车鼓式制动器的自适应间隙调节方法，包括：

34、在制动鼓转动过程中，于多个圆周相位分别使制动蹄组件自同一基准位置朝向所述制动鼓移动，获得所述制动蹄组件与所述制动鼓发生初始接触状态时的位置参数作为接触位置，并建立所述圆周相位与接触位置之间的对应关系；

35、根据多个所述接触位置中所述制动蹄组件达到所述初始接触状态所需移动行程最小的接触位置确定安全释放位置，使所述安全释放位置位于该接触位置远离所述制动鼓的一侧；

36、在接收到制动请求后，根据所述制动鼓的当前圆周相位和旋转状态确定所述制动蹄组件预计进入预接触区域时对应的目标圆周相位；

37、根据所述对应关系获得所述目标圆周相位对应的目标接触位置；

38、控制电驱执行机构驱动所述制动蹄组件由所述安全释放位置移动至位于所述目标接触位置之前的预接触位置，再驱动所述制动蹄组件继续移动以建立摩擦制动力。

39、本发明一个较佳实施例中，控制所述制动蹄组件由所述安全释放位置向所述预接触位置移动包括第一控制阶段和第二控制阶段；

40、在所述第一控制阶段，以位置控制或速度控制方式控制所述电驱执行机构驱动所述制动蹄组件由所述安全释放位置向所述预接触位置移动；

41、当所述制动蹄组件到达所述预接触位置时进入所述第二控制阶段，降低所述制动蹄组件朝向所述制动鼓的移动速度和/或限制所述电驱执行机构的驱动输出，直至识别到所述初始接触状态；

42、识别到所述初始接触状态后，根据车辆的制动需求控制所述电驱执行机构建立摩擦制动力；

43、若在所述第一控制阶段中、所述制动蹄组件到达所述预接触位置之前识别到所述初始接触状态，则终止所述第一控制阶段，并根据实际发生所述初始接触状态时对应的圆周相位和接触位置更新所述对应关系。

44、本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

45、本发明通过在制动鼓转动过程中，于多个圆周相位分别获取制动蹄组件自同一基准位置达到初始接触状态时的接触位置，并建立圆周相位与接触位置之间的对应关系，使制动鼓沿圆周方向存在的制造误差、装配偏差、热变形或使用状态变化能够体现为随圆周相位变化的接触位置差异，从而不再将制动蹄与制动鼓之间的实际接触条件等同为单一、固定的间隙状态。相较于仅根据单次接触位置或统一间隙参数实施调节的现有方式，本发明能够避免某一局部圆周位置的检测结果被直接作为整个制动鼓的统一调节依据，降低因局部接触条件差异造成间隙判断偏差的可能性，并为后续分别确定安全释放位置和相位相关的制动接近位置提供反映制动鼓实际圆周状态的控制基础。

46、本发明根据多个接触位置中制动蹄组件达到初始接触状态所需移动行程最小的接触位置确定安全释放位置，使制动后的释放位置受制动鼓整个圆周范围内较易发生接触的局部区域约束，从而即使该局部区域随制动鼓转动至制动蹄组件所在位置，仍能够保持必要的释放裕量，降低非制动状态下发生局部拖滞的风险。与现有技术通过整体增大统一释放间隙来适应制动鼓圆周状态差异的方式相比，本发明并非单纯依赖增大间隙换取防拖滞能力，而是利用实际检测得到的圆周接触状态确定安全边界，使释放控制能够针对制动鼓的实际不利接触状态进行设置，在提高释放安全性的同时减少无依据扩大间隙所造成的附加空行程，为兼顾低拖滞和制动响应提供条件。

47、本发明在接收到制动请求后，并不继续按照确定安全释放位置时采用的全圆周不利接触状态控制制动蹄组件的整个接近过程，而是根据制动鼓的当前圆周相位和旋转状态确定制动蹄组件预计进入预接触区域时对应的目标圆周相位，继而调用该目标圆周相位对应的目标接触位置，使制动蹄组件由安全释放位置快速移动至目标接触位置之前的预接触位置后再建立摩擦制动力。由于释放阶段采用的是保证全圆周防拖滞安全的接触边界，而制动阶段采用的是与预计实际到达时刻相对应的局部接触位置，因此安全释放裕量与制动建立阶段需要跨越的有效空行程被分别控制。相较于现有技术中释放间隙增大通常伴随制动响应变慢、缩小释放间隙又容易增加拖滞风险的折中方式，本发明能够在不以减小安全释放裕量为代价的情况下缩短制动建立前的无效接近过程，从控制机理上削弱低拖滞与快速响应之间的相互制约关系，进而提高鼓式制动器在圆周接触条件不均匀情况下的制动响应一致性。

48、本发明进一步利用制动鼓在电驱执行机构运动期间仍持续转动这一动态特性，根据当前圆周相位和制动鼓的旋转状态确定制动蹄组件实际进入预接触区域时对应的目标圆周相位，使目标接触位置对应的是执行机构完成接近运动时制动鼓预计到达的圆周区域，而非制动请求产生瞬间的圆周位置。由此能够减少因执行机构存在运动时间而产生的圆周相位错位，避免在制动鼓持续旋转条件下按照已经失效的当前相位数据进行预接近控制。相较于仅依据制动请求时刻的瞬时位置直接调用接触参数的方式，本发明使制动鼓的旋转运动与制动蹄组件的接近运动在时间和空间上形成对应关系，从而提高预接触位置与实际接触状态的匹配程度，并在保证预接近安全性的基础上进一步提升快速接近控制的有效性和稳定性。