CN104786850A - 一种复合制动系统、及其制动控制系统和制动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合制动系统、及其制动控制系统和制动控制方法。复合制动控制方法包括如下步骤：1)、采集车速信息和制动踏板开度信息；2)、根据上述信息计算总制动力矩：车速越大，总制动力矩越大；制动踏板开度越大，总制动力矩越大；3)、根据总制动力矩对车辆进行制动。复合制动控制系统包括控制器、车速传感器和制动踏板开度传感器，控制器采样连接制动踏板开度传感器和车速传感器，该控制器用于根据采集到的数据计算总制动力矩。复合制动系统包括复合制动控制系统、电制动系统和摩擦制动系统。同时采集两种参数信息，准确性较高。而且，通过计算得出所需的总制动力矩，制动舒适性也相应地得到很大提升。

Description

一种复合制动系统、及其制动控制系统和制动控制方法

技术领域

本发明涉及一种复合制动系统、及其制动控制系统和制动控制方法，属于混合动力汽车制动技术领域。

背景技术

随着新能源汽车产业化的临近，越来越多的汽车供应商在新能源汽车上花费着巨大的人力和物力。混合动力汽车不仅具有新能源来源范围广、经济效益高的技术特点，还可以通过能量回收系统在车辆制动减速或下坡时实现能量补给，其具体回收方式为在车辆减速制动或下坡时，将主电机切换为发电模式，电机在辅助制动的同时，将动能转化为电能并储存于储能器中，以提高整车的能量利用效率，增加整车的行驶里程。但是，目前混合动力制动系统为电制动和摩擦制动的简单叠加，因两种制动的特点存在差异，如：电制动大小跟车速、存能装置状态、制动踏板深度等有关系，摩擦制动跟气压压力(或液压压力)、踏板深度有关系，在同样的车速、同样的踏板深度下每一时刻的制动力不能保持一致，这时要靠司机主动调节来保证制动时的平稳度，舒适性效果较差。

一个申请号为201310151445.5、发明名称为“一种电动汽车电液复合制动系统及其制动控制方法”的中国专利申请，公开了一种电液复合制动系统和制动控制方法，通过比较踏板行程与原制动系统最大空行程与复合制动系统最大空行程的大小，确定由电机制动还是电机制动和液压制动组合制动。

该制动控制方法虽然兼顾了驾驶员的制动踏板感受和制动感受，保证良好的制动。但是，该制动控制方法中的比较用参数只有踏板行程一种，相对来说，判断依据比较单薄，准确性不高；另外，由于制动踏板的总移动位移较小，其开度检测与车速、压力等较宽范围的参数检测相比，误差较大，所以，当根据踏板行程进行判断比较时，很容易出现判断错误的情况，尤其是踏板行程的检测值在判断临界值附近时，更容易出现判断错误。当判断错误时，制动感受很差。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合制动控制方法，用以解决现有复合制动根据制动踏板参数进行比较，易出现判断错误而造成制动感受较差的问题。本发明同时提供一种复合制动系统及其制动控制系统。

为实现上述目的，本发明的方案包括：一种复合制动控制方法，包括如下步骤：

1)、采集车速信息和制动踏板开度信息；

2)、根据上述信息计算总制动力矩：车速越大，总制动力矩越大；制动踏板开度越大，总制动力矩越大；

3)、根据总制动力矩对车辆进行制动。

将总制动力矩分为电制动力矩和摩擦制动力矩，按照电制动力矩对车辆进行电制动，按照摩擦制动力矩对车辆进行摩擦制动。

所述总制动力矩的计算公式如下：M＝a*(K+b)*Mmax，

K＝V/Vmax，

b＝Mc/Mmax，

Mmax＝Mc+Memax；

其中，M为总制动力矩，a为制动踏板开度，K为车速计算系数，b为力矩计算系数，V为当前车速，Vmax为车辆能达到的最高车速，Mmax为该制动系统所能提供的最大制动力矩，Mc为车辆前后制动器所能提供的最大制动力矩之和，Memax为驱动电机所能提供的最大电制动力矩。

所述电制动力矩的计算公式如下：Me＝(1-x)*Mm；其中，x为储能装置电量状态值，Mm为电机外特性力矩，即当前车速下对应的电机转速所能提供的最大电机力矩。

所述摩擦制动力矩的计算公式为：Mf＝M-Me。

本发明的方案还包括：一种复合制动控制系统，包括控制器和制动踏板开度传感器，控制器采样连接制动踏板开度传感器，所述控制系统还包括车速传感器，所述控制器采样连接所述车速传感器，所述控制器用于根据车速传感器和制动踏板开度传感器采集到的数据计算总制动力矩。

所述控制系统还包括用于检测储能装置电量状态的状态检测传感器，所述控制器采样连接所述状态检测传感器。

本发明的方案还包括：一种复合制动系统，包括复合制动控制系统、电制动系统和摩擦制动系统，所述制动控制系统包括控制器、制动踏板开度传感器和车速传感器，所述控制器采样连接所述车速传感器和制动踏板开度传感器，控制连接所述电制动系统和摩擦制动系统；所述控制器用于根据车速传感器和制动踏板开度传感器采集到的数据计算总制动力矩。

所述控制系统还包括用于检测储能装置电量状态的状态检测传感器，所述控制器采样连接所述状态检测传感器。

所述电制动系统包括储能装置和驱动电机，所述控制器控制连接该驱动电机；所述摩擦制动系统包括依次连接的储气筒/液压储能器、电控阀、气室/液压缸和制动器，所述控制器控制连接所述电控阀。

本发明的有益效果是：同时采集踏板开度信息和车速信息，根据采集到的信息计算总制动力矩，车速越大，总制动力矩越大，制动踏板开度越大，总制动力矩越大，再根据总制动力矩对车辆进行制动。

其中，同时采集两种参数信息，而且车速信息相比于制动踏板信息采集的误差较小、准确性较高。而且，通过计算，能够得出所需的总制动力矩，然后根据总制动力矩进行制动，准确性得到大幅度提高，制动舒适性也相应地得到很大提升。

附图说明

图1是复合制动系统实施例1的一个实施方式的结构示意图；

图2是复合制动系统实施例1的另一个实施方式的结构示意图；

图3是复合制动系统实施例2的一个实施方式的结构示意图；

图4是基于图3的结构的控制示意图；

图5是电制动控制图；

图6是摩擦制动控制图；

图7是复合制动的整体工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

一种复合制动控制方法，包括如下步骤：

1)、采集车速信息和制动踏板开度信息；

2)、根据上述信息计算总制动力矩：车速越大，总制动力矩越大；制动踏板开度越大，总制动力矩越大；

3)、根据总制动力矩对车辆进行制动。

一种复合制动控制系统，包括控制器和制动踏板开度传感器，控制器采样连接制动踏板开度传感器，该控制系统还包括车速传感器，控制器采样连接车速传感器，控制器用于根据车速传感器和制动踏板开度传感器的采集到的数据计算总制动力矩。

一种复合制动系统，包括复合制动控制系统、电制动系统和摩擦制动系统，制动控制系统包括控制器、制动踏板开度传感器和车速传感器，控制器采样连接车速传感器和制动踏板开度传感器，控制连接电制动系统和摩擦制动系统；控制器用于根据车速传感器和制动踏板开度传感器的采集到的数据计算总制动力矩。

基于以上技术方案，结合附图，给出以下几个具体实施方式。

实施例1

本发明提供的复合制动系统适用于混合动力汽车，也适用于纯电动汽车，本实施方式以混合动力汽车为例。

该混合动力汽车包括原有的混合动力系统和附加的电控辅助刹车系统。如图1所示，本发明提供的复合制动系统包括制动控制系统、混合动力系统中的电制动系统和摩擦制动系统。其中，制动控制系统包括控制器、车速传感器和制动踏板开度传感器。

具体的，控制器可以分为混合动力系统中的HCU(整车控制器)、电控辅助刹车系统中的ECU(电子控制器)，HCU和ECU彼此连接，如图2所示。ECU采样连接车速传感器和制动踏板开度传感器，控制连接混合动力系统中的摩擦制动系统；HCU控制连接电制动系统。ECU根据车速信息和制动踏板信息计算总制动力矩。

下面以图2为例继续阐述。

根据上述复合制动系统，给出以下一个制动控制方法，但是该方法并不局限于上述制动系统。

该复合制动控制方法的基本思路为：

1)、采集车速信息和制动踏板开度信息；

2)、根据上述信息计算总制动力矩：车速越大，总制动力矩越大；制动踏板开度越大，总制动力矩越大；

3)、根据总制动力矩对车辆进行制动。

计算总制动力矩的必要因素为车速和制动踏板开度，并且，车速越大，总制动力矩越大；制动踏板开度越大，总制动力矩越大；根据这一原则，具体的，关于计算总制动力矩，给出几个计算公式：

M＝a*(K+b)*Mmax

K＝V/Vmax

b＝Mc/Mmax

Mmax＝Mc+Memax

其中，M为总制动力矩，a为制动踏板开度，K为车速计算系数，b为力矩计算系数，V为当前车速，Vmax为车辆能达到的最高车速，Mmax为该制动系统所能提供的最大制动力矩，Mc为车辆前后制动器所能提供的最大制动力矩之和，Memax为驱动电机所能提供的最大电制动力矩。

作为其他的实施方式，计算总制动力矩并不局限于上述计算公式，也可以采用其他的、遵循上述原则的公式，比如说，在上述公式的基础上，再乘以各个参数的权值；或者在满足“车速越大，总制动力矩越大；制动踏板开度越大，总制动力矩越大”这一规则的前提下，使用其他的公式，如：M＝a*v*A，其中，M为总制动力矩，a为制动踏板开度，v为车速，A为一个常数，其中A根据不同的情况有不同的值。

实施例2

实施例2与实施例1差别在于，在计算出总制动力矩后，在总制动力矩分配时，采用如下方式。

如图3和图4所示，制动控制系统还包括用于检测储能装置电量状态的状态检测传感器，HCU采样连接该状态检测传感器。ECU把总制动力矩分为电制动力矩和摩擦制动力矩，HCU根据储能装置的电量状态信息计算电制动力矩，然后ECU将总制动力矩和电制动力矩作差得出摩擦制动力矩。ECU用于控制进行摩擦制动，HCU用于控制混合动力系统中的电制动系统进行电制动。

其中，储能装置的电量状态信息可以为soc，也可以是储能装置的实际电压值，根据该电压值也能够确定其电量。本实施例以soc为例，作为储能装置的电量状态信息。

电制动系统包括该混合动力系统中的储能装置、电机控制器和驱动电机，HCU连接该电机控制器，电机控制器控制连接驱动电机。图5所示为电制动的控制图。HCU根据电制动力矩的大小控制电机的旋转方向、力矩方向、力矩大小来完成电制动。驱动电机具有双向工作模式，即可作为电动机将储能装置中的电能转化成动能以驱动车辆，也可作为发电机将车辆减速或制动过程中的动能转化成电能。

当该混合动力系统中摩擦制动采用气压制动时，摩擦制动系统包括依次连接的储气筒、电控阀、气室和制动器，ECU控制连接电控阀。当该混合动力系统中摩擦制动采用液压制动时，摩擦制动系统包括依次连接的液压储能器、电控阀、液压缸和制动器。如图6所示，ECU根据摩擦制动力矩的大小控制电控阀给制动气室或液压缸来提供制动压力，制动气室或液压缸的制动压力驱动制动器完成摩擦制动，摩擦制动即为以压缩空气或液压作为助力压紧轮毂上的刹车片来实现车辆制动，制动的能量以摩擦热能形式散发。

上述实施方式中，HCU连接电机控制器，电机控制器控制连接驱动电机，根据电制动力矩的大小控制电机进行电制动，即能量回收，但是作为其他的实施方式，HCU不用通过电机控制器，可以直接控制连接驱动电机进行电制动。

电控辅助刹车系统是指基于传感器接受车速信息、制动踏板等信息调整摩擦刹车执行效果的电控系统，电控辅助刹车系统有现成产品，如德国WABCO生产的EBS3系统。

具体的，采集储能装置的soc值，根据该状态信息计算电制动力矩。以下给出一个具体的计算公式：

Me＝(1-soc)*Mm

其中，Me为电制动力矩，soc为储能装置电量状态值，Mm为电机外特性力矩，即当前车速下对应的电机转速所能提供的最大电机力矩。

然后根据总制动力矩和电制动力矩计算摩擦制动力矩，摩擦制动力矩Mf的计算公式为：Mf＝M-Me。

上述计算电制动力矩Me的计算公式计算出的为所能提供的最大的电制动力矩，当计算出的电制动力矩Me的大小大于计算出的总制动力矩M时，该复合制动系统优先进行电制动。当计算出的电制动力矩Me的大小小于计算出的总制动力矩M时，该复合制动系统对制动力矩进行分配，根据电制动力矩和摩擦制动力矩进行复合制动。

另外，还包括一种情况，即计算出总制动力矩后，并不进行分配，直接根据总制动力矩进行制动。

当车辆需要紧急制动时，比如：当电刹系统因故障失去功能或紧急刹车时，执行过程为摩擦制动方式，即：Me＝0，Mf＝M＝Mc，此时电控阀直接将制动压力调整到最大。整体控制流程如图7所示。

紧急制动执行条件如下：1、设置紧急制动触发开关，如当车速大于一定值时，开关按下，执行紧急制动；2、当车速大于0，制动踏板开度变化率Kt大于等于紧急制动变化率标定值Kb，执行紧急制动。

制动踏板开关变化率：Kt＝(a_t-a₀)/(t-t₀)；其中，a_t为当前踏板开度(0-100％)，a₀为前一时刻踏板开度(0-100％)，t为当前时刻，t₀为前一时刻。急制动变化率标定值Kb可依据市场大量踏板开度采集数据综合分析得出，并以实际制动试验进行调整标定。

上述条件1为手动触发，当需要紧急制动时按下该紧急制动触发开关。当没有按下该紧急制动触发开关时，如果制动踏板开关变化率满足上述条件时，执行紧急制动。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种复合制动控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

1)、采集车速信息和制动踏板开度信息；

2)、根据上述信息计算总制动力矩：车速越大，总制动力矩越大；制动踏板开度越大，总制动力矩越大；

3)、根据总制动力矩对车辆进行制动。

2.根据权利要求1所述的复合制动控制方法，其特征在于，将总制动力矩分为电制动力矩和摩擦制动力矩，按照电制动力矩对车辆进行电制动，按照摩擦制动力矩对车辆进行摩擦制动。

3.根据权利要求2所述的复合制动控制方法，其特征在于，所述总制动力矩的计算公式如下：M＝a*(K+b)*Mmax，

K＝V/Vmax，

b＝Mc/Mmax，

Mmax＝Mc+Memax；

其中，M为总制动力矩，a为制动踏板开度，K为车速计算系数，b为力矩计算系数，V为当前车速，Vmax为车辆能达到的最高车速，Mmax为该制动系统所能提供的最大制动力矩，Mc为车辆前后制动器所能提供的最大制动力矩之和，Memax为驱动电机所能提供的最大电制动力矩。

4.根据权利要求3所述的复合制动控制方法，其特征在于，所述电制动力矩的计算公式如下：Me＝(1-x)*Mm；其中，x为储能装置电量状态值，Mm为电机外特性力矩，即当前车速下对应的电机转速所能提供的最大电机力矩。

5.根据权利要求4所述的复合制动控制方法，其特征在于，所述摩擦制动力矩的计算公式为：Mf＝M-Me。

6.一种复合制动控制系统，包括控制器和制动踏板开度传感器，控制器采样连接制动踏板开度传感器，其特征在于，所述控制系统还包括车速传感器，所述控制器采样连接所述车速传感器，所述控制器用于根据车速传感器和制动踏板开度传感器采集到的数据计算总制动力矩。

7.根据权利要求6所述的复合制动控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括用于检测储能装置电量状态的状态检测传感器，所述控制器采样连接所述状态检测传感器。

8.一种复合制动系统，其特征在于，所述制动系统包括复合制动控制系统、电制动系统和摩擦制动系统，所述制动控制系统包括控制器、制动踏板开度传感器和车速传感器，所述控制器采样连接所述车速传感器和制动踏板开度传感器，控制连接所述电制动系统和摩擦制动系统；所述控制器用于根据车速传感器和制动踏板开度传感器采集到的数据计算总制动力矩。

9.根据权利要求8所述的复合制动系统，其特征在于，所述控制系统还包括用于检测储能装置电量状态的状态检测传感器，所述控制器采样连接所述状态检测传感器。

10.根据权利要求9所述的复合制动系统，其特征在于，所述电制动系统包括储能装置和驱动电机，所述控制器控制连接该驱动电机；所述摩擦制动系统包括依次连接的储气筒/液压储能器、电控阀、气室/液压缸和制动器，所述控制器控制连接所述电控阀。