一种基于驾驶员制动风格的个性化踏板感觉模拟器

1.本技术涉及踏板感觉模拟器技术领域，尤其涉及一种基于驾驶员制动风格的个性化踏板感觉模拟器。


背景技术：

2.智能网联电动汽车的发展对制动系统提出了新的挑战，传统的真空助力式制动系统由于无法实现主动制动和制动能量回收等功能，正逐渐被具有解耦特征的线控制动系统所取代。线控制动系统根据踏板位移传感器等采集的制动意图信号，控制制动电机运动，电机转动经减速增扭和运动转换装置等转化为活塞平动，进而在主动缸内建立起制动液压力。线控制动系统具有结构紧凑、响应迅速、控制精确、兼容性强等优势，是实现自动驾驶的理想执行机构，已经成为行业公认的下一代汽车制动系统主流解决方案。
3.在线控制动系统中，制动踏板与液压回路是完全解耦的，这导致制动系统无法通过制动液压回路为驾驶员提供制动踏板感反馈。因此，需要通过增设踏板感觉模拟器来获得类似传统制动系统的脚感。此外，由于年龄、体型、性格、驾龄、驾驶风格等的不同，驾驶员之间的制动行为也存在很大差异，因此客观上存在着不同的制动风格。但是目前的踏板感觉模拟器能够模拟的踏板感觉单一，无法满足驾驶员个性化的踏板感需求，不能有效匹配驾驶员差异化的制动习惯，因此已经成为线控制动系统领域亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种基于驾驶员制动风格的个性化踏板感觉模拟器，其技术目的是满足驾驶员个性化的踏板感需求，使得踏板感觉模拟器能够有效匹配驾驶员差异化的制动习惯，获取更为真实的踏板感。
5.本技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
6.一种基于驾驶员制动风格的个性化踏板感觉模拟器，包括制动踏板、踏板缸、储液罐、踏板位移传感器、ecu和模拟缸，制动踏板与踏板缸连接，踏板位移传感器与制动踏板连接，踏板缸与储液罐连接，踏板缸和模拟缸通过电磁阀组和管路连接，电磁阀组和踏板位移传感器均与ecu连接；
7.所述模拟缸顶部设有第一进液口、第二进液口和第三进液口，模拟缸内设有互相联通的第一腔和第二腔，第一腔内设有第一活塞和第二活塞，第二腔内设有第三活塞、第四活塞和第五活塞；第一活塞连接有第一弹簧，第二活塞连接有第二弹簧，第三活塞连接有第三弹簧，第四活塞在靠近第三活塞的方向连接有第一套管，第一套管内设有第四弹簧，第四弹簧与第二活塞连接；第五活塞连接有推杆，推杆的一端在第一套管内且与第四弹簧连接；
8.第三活塞在靠近第二活塞的方向连接有第二套管，第三弹簧套接在第二套管外，第一套管的一端设在第二套管内且端部与第二活塞连接；
9.第一活塞、第三活塞和第四活塞上分别设有第一通孔、第二通孔和第三通孔；第二弹簧贯穿第一通孔；第二套管设在第二通孔内，第一套管设在第三通孔内；
10.第四活塞、第三活塞及模拟缸内壁组成的空间为第一液压腔；第五活塞、第四活塞及模拟缸内壁组成的空间为第二液压腔；第五活塞与模拟缸内壁组成的空间为第三液压腔；第一进液口与第一液压腔联通，第二进液口与第二液压腔联通，第三进液口与第三液压腔联通；
11.模拟缸内壁上设有限位块，用于限定第五活塞的位置。
12.本技术的有益效果在于：本技术所述的基于驾驶员制动风格的个性化踏板感觉模拟器，结构简单、集成度高，各组成部件采用可拆卸连接，便于安装和维修；采用三段不同刚度的弹簧模拟踏板感觉，相对两段式踏板感觉模拟器能够提供更为真实的踏板感；能够通过控制电磁阀的通断及各弹簧的不同组合，实现差异化的制动脚感反馈，满足驾驶员个性化的踏板感需求；此外，能够进一步丰富驾驶体验，增强驾驶乐趣。
附图说明
13.图1为本技术所述的基于驾驶员制动风格的个性化踏板感觉模拟器的结构示意图；
14.图2为模拟缸结构示意图；
15.图3为模拟缸轴测图；
16.图4为本技术在不同模式下模拟缸提供的踏板感觉反馈力示意图；
17.图中：1-制动踏板；2-踏板位移传感器；3-踏板推杆；4-缓冲垫；5-踏板活塞；6-踏板弹簧；7-踏板缸；8-踏板液压腔；9-储液罐；10-第一电磁阀；11-第二电磁阀；12-第三电磁阀；13-第一管路；14-第二管路；15-第三管路；16-ecu；17-模拟缸；18-第一活塞；19-第二活塞；20-第三活塞；21-第四活塞；22-第五活塞；23-第一弹簧；24-第二弹簧；25-第三弹簧；26-第四弹簧；27-第一液压腔；28-第二液压腔；29-第三液压腔；30-第一进液口；31-第二进液口；32-第三进液口；33-第一腔；34-第二腔；35-限位块；36-密封圈；37-推杆；38-第一套管；39-第二套管；40-第一凹面；41-第二凹面；42-第三凹面；43-第一通孔；44-第二通孔；45-第三通孔；46-凸肩。
具体实施方式
18.下面将结合附图对本技术技术方案进行详细说明。
19.如图1所示，本技术所述的基于驾驶员制动风格的个性化踏板感觉模拟器，包括制动踏板、踏板缸、储液罐、踏板位移传感器、ecu和模拟缸，制动踏板与踏板缸连接，踏板位移传感器与制动踏板连接，踏板缸与储液罐连接，踏板缸和模拟缸通过电磁阀组和管路连接，电磁阀组和踏板位移传感器均与ecu连接。
20.所述踏板缸内部为踏板液压腔，踏板液压腔内设有互相连接的踏板活塞和踏板弹簧，踏板活塞通过踏板推杆与制动踏板连接，踏板位移传感器通过踏板推杆与制动踏板和踏板活塞连接。
21.作为具体实施例地，所述踏板活塞与踏板推杆连接的一侧上设有缓冲垫。
22.如图2和图3所示，所述模拟缸顶部设有第一进液口、第二进液口和第三进液口，模拟缸内设有互相联通的第一腔和第二腔，第一腔内设有第一活塞和第二活塞，第二腔内设有第三活塞、第四活塞和第五活塞；第一活塞连接有第一弹簧，第二活塞连接有第二弹簧，
第三活塞连接有第三弹簧，第四活塞在靠近第三活塞的方向连接有第一套管，第一套管内设有第四弹簧，第四弹簧与第二活塞连接；第五活塞连接有推杆，推杆的一端在第一套管内且与第四弹簧连接。
23.第三活塞在靠近第二活塞的方向连接有第二套管，第三弹簧套接在第二套管外，第一套管的一端设在第二套管内且端部与第二活塞连接。
24.第一活塞、第三活塞和第四活塞上分别设有第一通孔、第二通孔和第三通孔；第二弹簧贯穿第一通孔；第二套管设在第二通孔内，第一套管设在第三通孔内。
25.第四活塞、第三活塞及模拟缸内壁组成的空间为第一液压腔；第五活塞、第四活塞及模拟缸内壁组成的空间为第二液压腔；第五活塞与模拟缸内壁组成的空间为第三液压腔；第一进液口与第一液压腔联通，第二进液口与第二液压腔联通，第三进液口与第三液压腔联通。
26.模拟缸内壁上设有限位块，用于限定第五活塞的位置。
27.具体地，所述电磁阀组包括第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀，管路包括第一管路、第二管路和第三管路，第一管路通过第一电磁阀连通踏板缸和第一进液口，第二管路通过第二电磁阀连通踏板缸和第二进液口，第三管路通过第三电磁阀连通踏板缸和第三进液口。
28.作为具体实施例地，第一活塞靠近第二活塞的表面、第三活塞靠近第四活塞的表面和第四活塞靠近第五活塞的表面分别设有第一凹面、第三凹面和第四凹面，第一凹面的尺寸大于等于第二活塞的尺寸，第三凹面的尺寸大于等于第四活塞的尺寸，第四凹面的尺寸大于等于第五活塞的尺寸。
29.作为具体实施例地，所述第一凹面、第三凹面和第四凹面内均设有缓冲垫，所述限位块靠近第五活塞的一侧设有缓冲垫。
30.作为具体实施例地，所述第三活塞的第二套管内壁设有密封圈，第四活塞的第一套管通过密封圈与第二套管密封连接。
31.作为具体实施例地，所述第四活塞的第一套管内壁设有密封圈，第五活塞的推杆通过密封圈与第一套管密封连接。
32.作为具体实施例地，所述第一腔和第二腔的交接处设有凸肩，第三弹簧与凸肩的两端连接。
33.本技术所述踏板感觉模拟器包括三种感觉模式，三种感觉模式下模拟缸提供的踏板感觉反馈力如图4所示，其具体工作原理如下：
34.模式1：
35.第一阶段时，第一活塞18和第二活塞19之间有一段距离。ecu16控制第一电磁阀10断电关闭，同时控制第二电磁阀11断电打开，第三电磁阀12断电关闭，制动液从踏板缸7的踏板液压腔8通过第二管路14流进第二进液口31，进入至第二液压腔28推动第四活塞21向右移动，第一阶段压缩第二弹簧24，则第二活塞19向第一活塞18方向移动，反馈力斜率为第二弹簧24的刚度k2。
36.第四活塞21继续向右移动使得第二活塞19与第一活塞18接触后，第二阶段开始，同时压缩第一弹簧23和第二弹簧24，反馈力斜率为第一弹簧23和第二弹簧24的刚度和k1+k2。
37.第四活塞21继续向右移动克服空行程后，第四活塞21与第三活塞20接触，开始第三阶段，同时压缩第一弹簧23、第二弹簧24和第三弹簧25，反馈力斜率为第一弹簧23、第二弹簧24和第三弹簧25的刚度和k1+k2+k3。
38.模式2：
39.第一阶段时，第三活塞20上的第二套管39与第二活塞19存在一段距离。ecu16控制第一电磁阀10通电打开，同时控制第二电磁阀11通电关闭，第三电磁阀12断电关闭，制动液从踏板缸7的踏板液压腔8通过第一管路13流进第一进液口30，进入至第一液压腔27推动第三活塞20向右移动，第一阶段压缩第三弹簧25，反馈力斜率为第三弹簧25的刚度k3。
40.第三活塞20继续向右移动克服空行程后，第三活塞20的第二套管39与第二活塞19接触，开始第二阶段，同时压缩第二弹簧24和第三弹簧25，反馈力斜率为第二弹簧24和第三弹簧25的刚度和k2+k3。
41.第三活塞20继续向右移动使得第二活塞19与第一活塞18接触后，第三阶段开始，同时压缩第一弹簧23、第二弹簧24和第三弹簧25，反馈力斜率为第一弹簧23、第二弹簧24和第三弹簧25的刚度和k1+k2+k3。
42.模式3：
43.第一阶段时，第五活塞22和第四活塞21之间存在一段距离。ecu16控制第一电磁阀10断电关闭，同时控制第二电磁阀11通电关闭，第三电磁阀12通电打开，制动液从踏板缸7的踏板液压腔8通过第三管路15流入第三进液口32，进入至第三液压腔29推动第五活塞22向右移动，第一阶段压缩第二弹簧24和第四弹簧26，反馈力斜率为第二弹簧24和第四弹簧26的刚度串联k2k4/k2+k4。
44.第五活塞22继续向右移动使得第二活塞19与第一活塞18接触后，第二阶段开始，第五活塞22同时压缩第一弹簧23、第二弹簧24和第四弹簧26，反馈力斜率为第一弹簧23与第二弹簧24和第四弹簧26刚度串联的和k1+k2k4/k2+k4。
45.第四活塞21与第三活塞20存在一段距离，第五活塞22继续向右移动使得第五活塞22、第四活塞21与第三活塞20同时接触后，开始第三阶段，同时压缩第一弹簧23、第二弹簧24、第三弹簧25和第四弹簧26，反馈力斜率为第一弹簧23、第三弹簧25与第二弹簧24和第四弹簧26刚度串联的和k1+k3+(k2k4/k2+k4)。
46.踏板弹簧仅起到将踏板活塞复位的作用，其刚度较小且产生的反馈力的斜率固定，与模拟缸的三种模式结合产生三种不同的踏板感觉模拟器工作模式。当第一弹簧23、第二弹簧24、第三弹簧25与第四弹簧26的刚度满足k1＝k2》k3》k4时，则模式1、模式2和模式3分别对应的踏板感觉为硬、适中和轻，此时模式1匹配制动行为“激进型”驾驶员，模式2匹配制动行为“一般型”驾驶员，模式3匹配制动行为“保守型”驾驶员，满足驾驶员个性化的踏板感需求。
47.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。