CN106553554A - 一种制动控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制动控制方法及系统，属于汽车制动技术领域，解决了传统的空电联合制动系统节能性能和安全性能较低的技术问题。该制动控制方法包括：采集踏板的开度变化、开度变化速度以及开度变化加速度信息；根据所述踏板的开度变化、开度变化速度以及开度变化加速度信息生成阀门控制信号，所述阀门控制信号用于控制流经阀门的压力空气的压力；发送所述阀门控制信号。

Description

一种制动控制方法及系统

技术领域

本发明涉及汽车制动技术领域，具体的说，涉及一种制动控制方法及系统。

背景技术

当前电动汽车制动系统基本都采用气压动力制动系统，并且通过电控型制动踏板，实现了制动能量回收与空电联合制动。气压动力制动系统根据踏板开度行程按比例输出压力气体及电压，压力气体直接作用在制动器上为车辆提供机械制动，而电压为车载驱动电机提供车辆已进入制动状态的信号，从而使驱动电机进入制动回馈状态，将车辆行驶动能转化为电能为车辆提供制动，并将电能存储到电池系统当中。

传统的空电联合制动系统是根据驾驶员在制动操作中的不同踏板开度实现车辆在不同状态下的制动。当制动踏板行程较浅时踏板只有电压信号输出，此时车辆只进行电机回馈制动。当制动踏板行程较深时踏板同时有压力气体与电压信号输出，车辆同时进行机械制动与电机回馈制动。

但是，在使用中传统的空电联合制动系统依然存在如下的性能与安全隐患。在实际公交工况中，驾驶员制动时踏板时常开度较大，然后绝大多数情况下往往制动行程较远，驾驶员能够把握当前制动安全，但是由于较大的踏板开度使踏板输出的气压较大，使得大部分的制动能量为机械制动所消耗，电机回馈制动能量减少。并且，由于电动客车动力系统复杂，系统中包括有：电机、控制器、电池以及电池管理等子系统。在制动过程中一旦动力系统中相关子系统故障，那么电机回馈制动必然失效，以致瞬间整车制动丧失或减小，此时如果驾驶员不能紧急处理，则会导致行车安全事故。并且，为了提升车辆安全性能，为车辆配备测距雷达或图像识别等设备已经成为趋势，而这些主动安全设备不能与制动踏板进行关联，在紧急情况时只进行提示性报警，如驾驶员一旦反应滞后而未能及时制动，将会导致安全事故。

因此，亟需一种能够提高车辆节能性能和安全性能的制动控制方法及系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制动控制方法及系统，以解决传统的空电联合制动方法和系统节能性能和安全性能较低的技术问题。

本发明提供一种制动控制方法，该方法包括：

采集踏板的开度变化、开度变化速度以及开度变化加速度信息；

根据所述踏板的开度变化、开度变化速度以及开度变化加速度信息生成阀门控制信号，所述阀门控制信号用于控制流经阀门的压力空气的压力；

发送所述阀门控制信号。

进一步的，在生成阀门控制信号的步骤中包括：

判断所述踏板的开度变化速度和开度变化加速度是否大于设定阈值；

在所述踏板的开度变化速度和开度变化加速度小于所述设定阈值时，生成的阀门控制信号使得压力空气的压力随所述踏板的开度变化按照第一模式变化；

在所述踏板的开度变化速度和开度变化加速度大于所述设定阈值时，生成的阀门控制信号使得压力空气的压力随所述踏板的开度变化按照第二模式变化。

进一步的，在所述第一模式中，所述输出压力在所述踏板的开度到达第一角度时从0开始增长，并且其增长率随所述踏板开度的增加而变大。

进一步的，在所述第二模式中，所述输出压力在所述踏板的开度到达第二角度时从0开始增长，并且其增长率随所述踏板开度的增加而变大，所述第二角度小于所述第一角度，在所述压力空气的压力按照第一模式变化时，若所述踏板的开度变化速度和开度变化加速度突然增大，则所述压力空气的压力转为按照第二模式变化。

进一步的，在生成阀门控制信号的步骤中还包括：

接收控制器局域网信息；

根据控制器局域网信息生成所述阀门控制信号；

根据所述控制器局域网信息生成的所述阀门控制信号控制所述压力空气的压力从第一模式转为按照第二模式变化。

可选的，在所述第一模式中，所述第一角度为12度，当所述踏板开度在12度至20度之间时所述输出压力增长率变化速度较慢，当所述踏板开度大于20度时所述输出压力增长率变化速度较快，在所述第二模式中，所述第二角度为2度，当所述踏板开度在2度至20度之间时所述输出压力增长率变化速度较慢，当所述踏板开度大于20度时所述输出压力增长率变化速度较快，

本发明还提供一种制动控制系统，该系统包括：

采集装置，其用于采集踏板的开度变化、开度变化速度以及开度变化加速度信息；

控制装置，其用于根据所述踏板的开度变化、开度变化速度以及开度变化加速度信息生成阀门控制信号并发送所述阀门控制信号；

阀门装置，其用于接收所述阀门控制信号，并根据所述阀门控制信号控制流经所述阀门装置的压力空气的压力。

进一步的，采集装置包括：

第一采集单元，其用于采集踏板的开度变化信息，并生成随所述踏板开度变化的电压信号；

第二采集单元，其用于采集所述电压信号，并根据所述电压信号获得所述开度变化速度和开度变化加速度信息。

进一步的，控制装置包括：

第一控制单元，其用于根据所述踏板的开度变化信息生成第一阀门控制信号；

第二控制单元，其用于根据所述踏板的开度变化速度和开度变化加速度信息生成第二阀门控制信号。

进一步的，阀门装置包括：

第一阀门单元，其用于根据所述第一阀门控制信号控制流经所述第一阀门单元的压力气体的压力；

第二阀门单元，其与所述第一阀门单元连通，所述第二阀门单元用于根据所述第二阀门控制信号控制流经所述第二阀门单元的压力气体的压力。

本发明提供的制动控制系统和方法加入踏板开度变化速度和变化加速度的控制因素，在不同的开度变化速度和加速度下采用不同的制动控制模式，使得在复杂路况下可以更具体的识别驾驶员的制动意图，从而调整制动模式，提高制动安全性。并且可以获取车内的系统故障信息以及主动安全信息，在车内其他设备发生故障以及相关主动安全装置感应到安全隐患时，及时的根据这些信息生成第二阀门控制信号对车辆进行制动，实现根据控制器局域网对车辆进行主动制动，极大的提高了行车安全。同时，根据驾驶员不同的制动意图采用两种不同的制动模式，在保证行车安全的前提下，提高车辆的节油性能。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是本发明实施例提供的制动控制系统的示意图；

图2是本发明实施例提供的制动控制方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的制动控制系统应用的示意图；

图4是本发明实施例提供的电控型制动踏板的输出特性图；

图5是本发明实施例提供的制动控制系统的输出特性图。

附图标记说明：

1、采集装置 2、控制装置 3、阀门装置 4、第一采集单元 5、第二采集单元 6、第一控制单元 7、第二控制单元 8、第一阀门单元 9、第二阀门单元 10、电控型制动踏板 11、第一电磁比例阀 12、第二电磁比例阀 13、第三电磁比例阀 14、第四电磁比例阀 15、踏板 16、制动力控制装置 17、控制器

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

如图1所示，本发明实施例提供的制动控制系统包括：采集装置1、控制装置2和阀门装置3。其中采集装置1用于采集踏板的开度变化、开度变化速度以及开度变化加速度信息。控制装置2用于根据踏板的开度变化、开度变化速度以及开度变化加速度信息生成阀门控制信号并发送阀门控制信号。阀门装置3用于接收阀门控制信号，并根据阀门控制信号控制流经阀门装置的压力空气的压力。压力气体从制动控制系统的一端输入，经过压力控制后从另一端输出。

制动控制系统根据踏板的开度变化、变化速度和变化加速度来对压力气体的压力进行控制，相对于传统的制动器只根据踏板的开度变化来进行制动，本发明提供的制动控制装置加入踏板开度变化速度和变化加速度的控制因素，在相同的开度变化下，开度变化速度、加速度较大时和开度变化速度、加速度较小时采用不同的制动控制模式，使得在复杂路况下可以更具体的识别驾驶员的制动意图，从而调整制动模式，提高制动安全性。

进一步的，采集装置1中包括有第一采集单元4和第二采集单元5，第一采集单元4用于采集踏板的开度变化信息，并生成随踏板开度变化的电压信号。电压信号用于发送给电机系统对电机系统进行指示，使得电机进入回馈制动状态，配合压力气体的机械制动实现空电联合制动。第二采集单元5用于采集电压信号，并根据电压信号获得开度变化速度和开度变化加速度信息。

进一步的，控制装置2中包括有第一控制单元6和第二控制单元7。第一控制单元6用于根据踏板的开度变化信息生成第一阀门控制信号。第二控制单元7用于根据踏板的开度变化速度和开度变化加速度信息生成第二阀门控制信号。进一步的，阀门装置3中包括有第一阀门单元8和第二阀门单元9。第一阀门单元8用于根据第一阀门控制信号控制流经第一阀门单元的压力气体的压力。第二阀门单元9与第一阀门单元8连通，第二阀门单元9用于根据第二阀门控制信号控制流经第二阀门单元的压力气体的压力。

由于第一采集单元4生成了随踏板开度变化而变化的电压信号，第二采集单元5获取该电压信号，并根据该电压信号的变化情况获得踏板开度变化速度和开度变化加速度，第二控制单元7根据踏板开度变化速度和踏板开度变化加速度生成第二阀门控制信号，将第二阀门控制信号传输给第二阀门单元9。第二阀门单元9与第一阀门单元8连通，压力气体流经第一阀门单元8后进入第二阀门单元9。第二阀门单元9根据第二阀门控制信号控制流经第二阀门单元的压力气体的压力。

第一阀门单元8根据踏板的开度变化来对压力气体进行第一次压力控制，然后将经控制后的压力气体送入第二阀门单元9，第二阀门单元9根据踏板的开度变化速度和开度变化加速度对压力气体进行第二次压力控制，在经过两次控制后从第二阀门单元输出的压力气体的压力即是根据开度变化、开度变化速度和开度变化加速度三重控制因素下得到的。

进一步的，在本发明实施例中，第二控制单元7还用于接收控制器局域网信息，并根据该信息生成第二阀门控制信号。控制器局域网(Controller Area Network，CAN)应用于汽车内各种传感器和执行器之间的相互通信，第二控制单元7可以通过CAN总线与整车控制器以及主动安全装置等设备相连接关联，使得第二控制单元7可以及时获取车内的系统故障信息以及主动安全信息，在车内其他设备发生故障以及相关主动安全装置感应到安全隐患时，第二控制单元7可以及时的根据这些信息生成第二阀门控制信号对车辆进行制动，实现根据控制器局域网对车辆进行主动制动，极大的提高了行车安全。

本发明还提供一种制动控制方法，如图2所示，该方法包括：步骤101、步骤102和步骤103。在步骤101中，采集踏板的开度变化、开度变化速度以及开度变化加速度信息。在步骤102中，根据踏板的开度变化、开度变化速度以及开度变化加速度信息生成阀门控制信号，阀门控制信号用于控制流经阀门的压力空气的压力。在步骤103中，发送阀门控制信号。

其中，在步骤102中生成阀门控制信号的步骤中包括有如下步骤：首先，判断踏板的开度变化速度和开度变化加速度是否大于设定阈值，其判断的过程是实时进行的。然后，在踏板的开度变化速度和开度变化加速度小于设定阈值时，生成的阀门控制信号使得压力空气的压力随踏板的开度变化按照第一模式变化；在踏板的开度变化速度和开度变化加速度大于设定阈值时，生成的阀门控制信号使得压力空气的压力随踏板的开度变化按照第二模式变化。阈值的选取可以根据实际的应用情况进行设定，根据车辆的类型以及制动系统的性能等等条件选择不同的阈值，其具体数值在这里不做限定。

在本发明实施例中，根据踏板开度的变化速度和变化加速度的不同采用两种不同的制动模式。在踏板的开度变化速度和开度变化加速度较小时，控制压力气体的输出压力随踏板的开度变化按照第一模式变化，在第一模式中，输出压力在踏板的开度到达第一角度时从0开始增长，并且其增长率随踏板开度的增加而变大。在踏板角度开始变化时，空电联合制动系统首先采用电机回馈方式进行制动，当踏板角度增大到一定数值即第一角度时，电机回馈制动继续进行并同时开启机械制动方式，也就说当踏板开度到达第一角度时，流经制动控制系统的压力气体的输出压力从0开始增长，通过输出压力对车辆进行机械制动。

在踏板的开度变化速度和开度变化加速度较大时，流经制动控制装置的压力气体的输出压力随踏板的开度变化按照第二模式变化，在第二模式中，输出压力在踏板的开度到达第二角度时从0开始增长，并且其增长率随踏板开度的增加而变大。

第二角度小于第一角度，也就是说机械制动在第二模式中先于第一模式开启，第二模式在踏板达到第二角度后相对于第一模式可以更快速的进行制动，适用于需要快速降低车速的情况。而第一模式在踏板达到第一角度之前单独进行电机回馈制动，制动速度较慢但是可以回收制动能量进行回馈充电，适用于制动行程较远只需要缓慢降低车速的情况。

在输出压力按照第一模式变化时，若踏板的开度变化加速度突然增大，则输出压力转为按照第二模式变化。即在驾驶员缓慢踩动踏板进行缓慢减速时出现其他情况致使驾驶员增加踩踏板的速度，此时，第二控制单元感应到该踏板开度变化速度的变化和开度变化加速度的变化对输出压力气体压力进行调节，使第一模式转为第二模式，对车辆进行快速的制动。

进一步的，在步骤102中生成阀门控制信号的步骤中还包括有如下步骤：首先接收控制器局域网信息，然后根据控制器局域网信息生成阀门控制信号，进而根据控制器局域网信息生成的阀门控制信号控制压力空气的压力从第一模式转为按照第二模式变化。在输出压力按照第一模式变化时，第二控制单元根据控制器局域网信息控制输出压力转为按照第二模式变化。第二控制单元可以及时获取车内的系统故障信息以及主动安全信息，在车内其他设备发生故障以及相关主动安全装置感应到安全隐患时将第一模式转为第二模式，使驾驶员可以通过踩踏板更快速的降低车速，避免事故的发生。

进一步的，在一个具体的实施方式中，本发明实施例提供的制动控制系统应用于电动客车双回路气压制动系统中。如图3所示，第一阀门单元包括：第一电磁比例阀11和第二电磁比例阀12。第二阀门单元包括：第三电磁比例阀13和第四电磁比例阀14。第一电磁比例阀11与第三电磁比例阀13连通，第二电磁比例阀12与第四电磁比例阀14连通，两路通路分别为电动客车前轮和后轮提供制动压力气体。第一阀门控制信号控制第一电磁比例阀11和第二电磁比例阀12的阀口开度，第二阀门控制信号控制第三电磁比例阀13和第四电磁比例阀14的阀口开度。

第一采集单元、第一控制单元、第一阀门单元以及踏板15的功能采用电控型制动踏板10实现，第二采集单元和第二控制单元的功能通过一个控制器17实现，电控型制动踏板10与控制器17电连接，将电压信号传输给控制器17，控制器17还通过CAN总线接入控制器网络。控制器17将生成的第二阀门控制信号分别传输给第三电磁比例阀13和第四电磁比例阀14。控制器17、第三电磁比例阀13和第四电磁比例阀14可以作为一个制动力控制装置16与电控型制动踏板10连接构成制动力控制系统。

电控型制动踏板的输出特性以如图4所示的电压输出为0至5V型为例，图中P线为气压输出曲线，U线为电压输出曲线。电控型制动踏板根据踏板的开度变化控制从第一电磁比例阀和第二电磁比例阀输出的压力气体的输出压力在踏板开度到达12度时开始从0增加。

第二控制单元对电控型制动踏板输出压力气体压力进行二次控制，本发明提供的制动控制系统的输出特性即第二阀门单元的输出特性以如图5所示的电压输出为0至5V型为例，图中A线为第二模式下制动控制系统的气压输出曲线，图中B线为第一模式下制动控制系统的气压输出曲线，图中P线为电控型制动踏板的气压输出曲线，U线为电控型制动踏板的电压输出曲线。如图中B线所示，在第一模式中，第一角度为12度，当踏板开度在12度至20度之间时输出压力增长率变化速度较慢，当踏板开度大于20度时输出压力增长率变化速度较快，即图中20度以上时曲线斜率较之20度之前增大。例如，当踏板开度为16度时输出压力为0.1MPa，当踏板开度为20度时输出压力为0.2MPa，当踏板开度为24度时输出压力为0.6MPa。

在第二模式中，如图中A线所示，第二角度为2度，当踏板开度在2度至20度之间时输出压力增长率变化速度较慢，即曲线斜率较小，当踏板开度大于20度时输出压力增长率变化速度较快，曲线斜率变大。例如，当踏板开度为6度时输出压力为0.05MPa，当踏板开度为10度时输出压力为0.1MPa，当踏板开度为16度时输出压力为0.2MPa，当踏板开度为20度时输出压力为0.35MPa，当踏板开度为24度时输出压力为0.6MPa。第二模式曲线A斜率在踏板开度达到一定角度时与电控型制动踏板曲线P重合。

依据本发明提供的制动控制系统，可以对传统的电控型制动踏板加以改进，在传统的电控型制动踏板外连接上述制动力控制装置，通过制动力控制装置对电控型制动踏板输出的气体压力进行二次控制，将电控型制动踏板单一的输出特性制动方式变为通过第一模式和第二模式相互配合切换的制动方式。

在一般的制动过程中，驾驶员如果较为缓慢的踩动踏板，制动力按照B线输出，B线制动力要小于电控型制动踏板的制动力输出曲线P，那么图中所示的P线与B线的之间的阴影区域就为机械制动能耗的减少部分，这部分减少的机械制动能量就可被电机回馈充电，因此采用上述制动力控制装置对电控型制动踏板输出压力气体压力进行二次控制可以实现制动能量回收的最大化，在保持了一定的机械制动的情况下，提高车辆的节油性能。

而一旦驾驶员进行踩动踏板或者第二控制单元相应控制器局域网信息，则B线可快速向A线进行变化，A线在踏板行程较浅(如0至12度)区间内仍有机械制动输出，实现机械制动的最大化，提升车辆安全性能。

本发明提供的制动控制系统和方法加入踏板开度变化速度和变化加速度的控制因素，在不同的开度变化速度和加速度下采用不同的制动控制模式，使得在复杂路况下可以更具体的识别驾驶员的制动意图，从而调整制动模式，提高制动安全性。并且可以获取车内的系统故障信息以及主动安全信息，在车内其他设备发生故障以及相关主动安全装置感应到安全隐患时，及时的根据这些信息生成第二阀门控制信号对车辆进行制动，实现根据控制器局域网对车辆进行主动制动，极大的提高了行车安全。同时，根据驾驶员不同的制动意图采用两种不同的制动模式，在保证行车安全的前提下，提高车辆的节油性能。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种制动控制方法，其特征在于，包括：

采集踏板的开度变化、开度变化速度以及开度变化加速度信息；

根据所述踏板的开度变化、开度变化速度以及开度变化加速度信息生成阀门控制信号，所述阀门控制信号用于控制流经阀门的压力空气的压力；

发送所述阀门控制信号。

2.根据权利要求1所述的制动控制方法，其特征在于，在生成阀门控制信号的步骤中包括：

判断所述踏板的开度变化速度和开度变化加速度是否大于设定阈值；

在所述踏板的开度变化速度和开度变化加速度小于所述设定阈值时，生成的阀门控制信号使得压力空气的压力随所述踏板的开度变化按照第一模式变化；

在所述踏板的开度变化速度和开度变化加速度大于所述设定阈值时，生成的阀门控制信号使得压力空气的压力随所述踏板的开度变化按照第二模式变化。

3.根据权利要求2所述的制动控制方法，其特征在于，在所述第一模式中，所述输出压力在所述踏板的开度到达第一角度时从0开始增长，并且其增长率随所述踏板开度的增加而变大。

4.根据权利要求3所述的制动控制方法，其特征在于，在所述第二模式中，所述输出压力在所述踏板的开度到达第二角度时从0开始增长，并且其增长率随所述踏板开度的增加而变大，所述第二角度小于所述第一角度，在所述压力空气的压力按照第一模式变化时，若所述踏板的开度变化速度和开度变化加速度突然增大，则所述压力空气的压力转为按照第二模式变化。

5.根据权利要求2至4任一项所述的制动控制方法，其特征在于，在生成阀门控制信号的步骤中还包括：

接收控制器局域网信息；

根据控制器局域网信息生成所述阀门控制信号；

根据所述控制器局域网信息生成的所述阀门控制信号控制所述压力空气的压力从第一模式转为按照第二模式变化。

6.根据权利要求4所述的制动控制装置，其特征在于，在所述第一模式中，所述第一角度为12度，当所述踏板开度在12度至20度之间时所述输出压力增长率变化速度较慢，当所述踏板开度大于20度时所述输出压力增长率变化速度较快，在所述第二模式中，所述第二角度为2度，当所述踏板开度在2度至20度之间时所述输出压力增长率变化速度较慢，当所述踏板开度大于20度时所述输出压力增长率变化速度较快。

7.一种制动控制系统，其特征在于，包括：

采集装置，其用于采集踏板的开度变化、开度变化速度以及开度变化加速度信息；

控制装置，其用于根据所述踏板的开度变化、开度变化速度以及开度变化加速度信息生成阀门控制信号并发送所述阀门控制信号；

阀门装置，其用于接收所述阀门控制信号，并根据所述阀门控制信号控制流经所述阀门装置的压力空气的压力。

8.根据权利要求7所述的制动控制系统，其特征在于，采集装置包括：

第一采集单元，其用于采集踏板的开度变化信息，并生成随所述踏板开度变化的电压信号；

第二采集单元，其用于采集所述电压信号，并根据所述电压信号获得所述开度变化速度和开度变化加速度信息。

9.根据权利要求7或8所述的制动控制系统，其特征在于，控制装置包括：

第一控制单元，其用于根据所述踏板的开度变化信息生成第一阀门控制信号；

第二控制单元，其用于根据所述踏板的开度变化速度和开度变化加速度信息生成第二阀门控制信号。

10.根据权利要求9所述的制动控制系统，其特征在于，阀门装置包括：

第一阀门单元，其用于根据所述第一阀门控制信号控制流经所述第一阀门单元的压力气体的压力；

第二阀门单元，其与所述第一阀门单元连通，所述第二阀门单元用于根据所述第二阀门控制信号控制流经所述第二阀门单元的压力气体的压力。