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专利号: 202310593677X
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种集成式可变感觉的踏板感觉模拟器,其中,踏板感觉模拟器包括缸体、电控单元ECU,其特征在于:在缸体内,从底部到开口依次集成有电磁结构、机械结构,所述机械结构包括第一活塞(4)、第二活塞(8),在第一活塞(4)的第二侧端面与第二活塞(8)第二侧端面之间有同轴套装的自由长度依次变短的第一弹性元件(5)、第二弹性元件(6)、第三弹性元件(7);第一活塞(4)的第一侧端面用于与踏板推杆(2)相连,第二活塞(8)的第一侧端面设有凸肩,用于连接第四弹性元件(9)的一端,第四弹性元件(9)另一端的与电磁结构相抵,使得在踏板感觉模拟器产生反作用力时,第四弹性元件(9)能够产生形变;所述电磁结构包括电磁线圈(15)、衔铁(11);衔铁(11)在初始位置时,一端位于缸底,另一端与机械结构的第四弹性元件(9)的一端抵靠,第四弹性元件(9)的另一端位于机械结构上;电磁线圈(15)通过导线穿过缸体(14)底部的呼吸孔(13)与电控单元ECU(16)相连;在缸体(14)底部内壁设置限位开关(12),通过导线(17)穿过缸体(14)底部的呼吸孔(13)与电控单元ECU(16)连接,用于检测衔铁(11)在踏板位移为0时是否回归初始位置;在缸体(14)底部内壁设置限位套简(10),使其位于电磁线圈(15)和衔铁(11)之间,用于限制衔铁(11)移动的距离;

机械结构产生第一反作用力,电磁结构产生第二反作用力:当第一反作用力对应的实际反馈踏板力与踏板受力的差值的绝对值大于设定的踏板力阈值时,电控单元ECU控制电磁结构产生第二反作用力,并通过调节电流来调控第二反作用力,直至第一反作用力和第二反作用力之和对应的实际反馈踏板力与踏板受力的差值的绝对值小于等于设定的踏板力阈值;当第一反作用力对应的实际反馈踏板力与踏板受力差值的绝对值大于设定的踏板力阈值时,电控单元ECU(16)控制电磁线圈(15)通电并调节电流,使衔铁(11)运动,从而实现踏板感觉模拟自适应调整;当踏板位移为0时,电控单元ECU(16)使衔铁(11)回归初始位置;在踏板位移未变回0时,电控单元ECU始终根据踏板受力调节电流,实现踏板感觉自适应调整。

2.根据权利要求1所述的踏板感觉模拟器,其特征在于:

机械结构通过弹性元件组合提供三类制动工况,分别是:低等强度制动工况、中等强度制动工况、高等强度制动工况;其中:在所述低等强度制动工况中,第一弹性元件(5)被压缩并与第四弹性元件(9)串联,此时第二弹性元件(6)、第三弹性元件(7)未接触第一活塞(4);

在所述中等强度制动工况中,第一弹性元件(5)与第二弹性元件(6)二者并联,并与第四弹性元件(9)串联;

在所述高等强度制动工况中,第一弹性元件(5)、第二弹性元件(6)与第三弹性元件(7)三者并联,并与第四弹性元件(9)串联。

3.根据权利要求2所述的踏板感觉模拟器,其特征在于:

电控单元ECU(16)根据踏板位移速率判断制动工况类别:

若踏板位移速率小于第一阈值,判定为低等强度制动工况;

若踏板位移速率大于等于第一阈值且小于第二阈值,判定为中等强度制动工况;

若踏板位移速率大于等于第二阈值且小于第三阈值,判定为高等强度制动工况。

4.根据权利要求3所述的踏板感觉模拟器,其特征在于:

踏板位移速率通过踏板位移传感器(19)获取;

踏板位移传感器(19)位于推杆(2)上,并通过导线(17)与电控单元ECU(16)进行连接;

其中,推杆(2)用于连接踏板(1)和机械结构;

踏板受力通过踏板压力传感器(20)获取;

踏板压力传感器(20)位于踏板(1)上,通过导线(17)与电控单元ECU(16)进行连接。

5.根据权利要求2所述的踏板感觉模拟器,其特征在于:

根据制动工况类别以及电磁线圈(15)中的通电电流,实际反馈踏板力计算如下:当制动工况类别为低等强度制动工况时:

当制动工况类别为中等强度制动工况时:

当制动工况类别为高等强度制动工况时:

式中, 、 、 和 分别为第一弹性元件(5)、第二弹性元件(6)、第三弹性元件(7)和第四弹性元件(9)的压缩系数;为踏板推杆的位移;为制动踏板(1)的杠杆比; 为电磁线圈(15)产生的电磁力。

6.根据权利要求1所述的踏板感觉模拟器,其特征在于:

踏板感觉模拟器还包括缸盖(3),缸盖(3)与缸体(14)通过螺栓(18)连接安装,缸盖(3)和缸体(14)上有呼吸孔,缸盖(3)上还有中心通孔,通过中心通孔,推杆(2)连接机械结构和踏板(1)。

7.一种集成式可变感觉的踏板感觉模拟器控制方法,其特征在于,所述踏板感觉模拟器为权利要求1‑6中任一所述的踏板感觉模拟器,步骤包括:电控单元ECU同时获取踏板受力、踏板位移速率;

在电磁力为0时,先根据踏板位移速率计算的实际反馈踏板力,并在踏板感觉模拟器的实际反馈踏板力与踏板受力的差值的绝对值大于设定的踏板力阈值时,电控单元ECU控制电磁线圈通电产生电磁力,并通过调整电磁线圈的电流而调控电磁力,从而调整踏板感觉模拟器的实际反馈踏板力,直至实际反馈踏板力与踏板受力的差值的绝对值小于等于踏板力阈值;

并在踏板位移未变回0时,电控单元ECU始终根据踏板受力调节电流,实现踏板感觉自适应调整。