CN109229083A - 一种制动轮缸液压力可控的电子液压制动方法 - Google Patents
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Abstract
一种制动轮缸液压力可控的电子液压制动方法，采用脉宽调制（PWM）技术对各个轮缸处的高速开关电磁阀进行开启、关闭控制，进而可以对各个轮缸分别进行增压、减压、保压控制。通过制动轮缸目标压力与制动轮缸实际压力之差及制动轮缸液压力变化率可以得到增压、减压控制下电磁阀的开启时间。本发明采用PWM技术对制动轮缸液压力进行控制，可以获得近似连续变化的轮缸压力速率控制，能实现电磁阀开关动作的定时控制，不占用ECU的其它资源。控制方法不需要压力反馈，结构简单，易于实现，可以配合再生制动方法进行制动能量回收。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制动控制技术，尤其是一种制动轮缸液压力可控的电子液压制动方法。
背景技术
响应灵敏且效果优秀的制动方法是汽车主动安全的保障。传统的制动方法，一般由制动踏板、真空助力器、制动主缸、ABS模块、制动轮缸及必要的制动管路组成。整个方法较复杂，且体积大、集成度不高。同时，随着电动汽车的普及，驱动电机不能给真空助力器提供必要的真空度。因此集成度高、响应灵敏、布置体积小的电子液压制动方法具有广阔发展前景。
电子液压制动方法一般由制动踏板单元、液压驱动单元、制动执行单元和控制方法组成。液压驱动单元的形式包括“电机与减速机构”及“液压泵与高压蓄能器”，由于高压蓄能器技术稳定性较差且存在泄漏风险，与之相比，“电机与减速机构”型式的液压驱动单元具有可靠性高、性能稳定、可维护性高等明显优点。国内外的研究人员已经开始研发具有该类型式液压驱动单元的电子液压制动方法，其中授权公告号为CN 104149765B的中国专利提出一种可实现分时控制的汽车电子液压制动方法，可实现对每个制动轮缸的分时控制；申请号为201410008401.1的中国专利提出一种电子液压制动方法的轮缸液压力控制方法及方法，采用分时控制原理对各个轮缸处的电磁阀进行增减压控制，但结构较为复杂。
由于电子液压制动方法的引进，如果仍旧沿用传统制动方法中的ABS方法或ESC方法，从功能和成本上都是多余、浪费的。电子液压制动方法能够实现完全与制动踏板解耦，因此，ESC中的转换阀和高压阀，ABS和ESC中共有的液压泵及泄压阀在电子液压制动方法中将不再需要。为了解决这一问题，有必要开发一种制动轮缸液压力可控的电子液压制动方法，该方法仅通过控制周期T内，电磁阀的开启时间t，来实现四个轮缸的液压力独立控制。
采用该控制方法可以对占空比调节，进而获得近似连续变化的轮缸压力速率控制，且容易对高速开关电磁阀定时控制，不占用方法的其他资源。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种制动轮缸液压力可控的电子液压制动方法，以解决上述ESC方法中的结构多余问题。
本发明的技术方案是一种制动轮缸液压力可控的电子液压制动方法。
所述的制动轮缸液压力可控的电子液压制动方法，采用脉宽调制（PWM）技术对各个轮缸处的高速开关电磁阀进行开启、关闭控制，进而可以对各个轮缸分别进行增压、减压、保压控制。
所述的脉宽调制（PWM）技术，通过对比控制信号R（t）和载波信号Z（t），若某时刻R（t）的值大于Z（t）的值，则控制电磁阀开启，否则控制电磁阀关闭。将得到的一系列控制指令施加到高速开关电磁阀的电磁线圈上，则必然在一个周期T内，有Ton的时间电磁阀打开，有Toff的时间电磁阀关闭。其中导通时间to与周期T的比值称为占空比D。同时，由于电磁阀阀芯有一定的质量，在电磁阀开启和关闭的过程中，控制信号与阀芯运动的响应存在一定的延迟；电磁阀阀芯的位移可以分为关闭滞后时间t1、关闭运动时间t2、持续关闭时间t3、开启滞后时间t4、开启运动时间t5这五个阶段。进一步，制动ECU通过计算得到每个制动轮缸的目标压力，通过四个轮缸处的压力传感器采集得到制动轮缸实际压力；对比制动轮缸目标压力和实际压力，得出制动轮缸的增压、减压、保压操作。
所述的增压操作，首先制动ECU通过制动轮缸目标压力得到制动主缸目标压力，并通过计算转换为电机所需提供的制动力矩；电机接受由制动ECU发送来的制动力矩信号，通过减速机构放大制动力矩后推动制动主缸产生所需的目标压力。同时，需要增压的轮缸所对应的电磁阀，根据其两侧压差，控制信号的占空比D确定轮缸压力变化速率，再将阀口开启相应的开度以满足通过阀口的流量。
所述的减压、保压操作，同理亦可通过改变高速开关电磁阀的占空比D，来达到对应目的。
本发明带来的有益效果是：
1）采用PWM技术对制动轮缸液压力进行控制，可以获得近似连续变化的轮缸压力速率控制。
2）控制方法不需要压力反馈，结构简单，易于实现。
3）PWM控制易于实现电磁阀开关动作的定时控制，不占用ECU的其它资源。
4）对制动轮缸压力进行主动控制，可以实现ABS等主动安全方法，可以配合再生制动方法进行制动能量回收。
附图说明
图1 是根据本发明的一种制动轮缸液压力可控的电子液压制动方法结构图。
图2是根据本发明的一种制动轮缸液压力可控的电子液压制动方法控制逻辑图。
图中：1.电机控制器；2.电机；3.锥齿轮副；4.制动主缸推杆；5.制动主缸第一活塞；6.制动主缸第一工作腔；7.制动主缸第二活塞；8.制动主缸第二工作腔；9.制动主缸；10.齿轮；11.齿条；12.失效保护阀；13.电磁阀；14.电磁阀；15.电磁阀；16.电磁阀；17.压力传感器；18.压力传感器；19.压力传感器；20.压力传感器；21.右前制动轮缸；22.左后制动轮缸；23.左前制动轮缸；24.右后制动轮缸；25.制动踏板推杆；26.制动踏板；27.踏板位移传感器；28.次级主缸；29.ECU。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1示出了应用本发明的一种电子液压制动方法简图。
如图1所示，该电子液压制动方法主要包括：电机控制器1、电机2、锥齿轮副3、制动主缸9、齿轮11、齿条10、失效保护阀12、电磁阀13、电磁阀14、电磁阀15、电磁阀16、液压力传感器17、液压力传感器18、液压力传感器19、液压力传感器20、制动踏板26、踏板位移传感器27、次级主缸28、ECU 29。
其中电机控制器1对电机2的输出转矩进行控制，电机2的输出转矩通过锥齿轮副3,、齿轮11、齿条10作用到制动主缸推杆4，进而推动制动主缸9，建立相应液压力；电磁阀13、电磁阀14、电磁阀15、电磁阀16为四个独立控制的高速开关电磁阀，通过PWM技术控制，以对四个制动轮缸进行增压、减压、保压操作；四个制动轮缸处都配有液压力传感器，液压力传感器17、液压力传感器18、液压力传感器19、液压力传感器20用以获取各个轮缸处的实际压力，并通过信号线传递给ECU 29；ECU 29通过比较制动轮缸处的实际压力和目标压力，改变电磁阀13、电磁阀14、电磁阀15、电磁阀16的占空比D以确定轮缸压力变化速率，最后做出各个轮缸处的增压、减压动作；制动踏板26，用以通过踏板位移传感器27获得驾驶员的制动意图；失效保护阀12，用以实现失效保护功能；次级主缸28，用以实现一定的制动踏板感觉模拟及辅助制动功能。
如图2所示，提供了一种制动轮缸液压力可控的电子液压制动方法控制逻辑。
ECU 29通过液压力传感器17、液压力传感器18、液压力传感器19、液压力传感器20获得各个轮缸的实际液压力，同时根据车辆制动情况计算出各个轮缸的目标液压力；ECU29同时比较目标轮缸的预计压力、目标轮缸的实际压力、制动主缸的实际压力，来判断目标轮缸需处于增压或减压操作；之后，根据各个轮缸的增、减压要求，通过PWM控制技术改变电磁阀13、电磁阀14、电磁阀15、电磁阀16的占空比D以确定轮缸压力变化速率，电磁阀的开启时间，达到相应的增压、减压目的。
增压时，首先制动ECU 29通过制动轮缸目标压力得到制动主缸目标压力，并通过计算转换为电机2所需提供的制动力矩；电机接受由制动ECU 29发送来的制动力矩信号，通过锥齿轮副3和齿轮11、齿条10放大制动力矩后推动制动主缸9产生所需的目标压力。同时，需要增压的轮缸所对应的电磁阀，根据其两侧压差，控制信号的占空比D确定轮缸压力变化速率，再将阀口开启相应的开度以满足通过阀口的流量，如下式所示：
式中，是制动轮缸液压力变化率，是轮缸等效体积模量，是阀口流量系数，是
阀口开度最大面积，是控制信号的占空比，是制动轮缸的容积，是制动液的密度，是
电磁阀两侧的压力差。
通过占空比D和可以得到确定的制动轮缸液压力变化率P，由下式可以得到电磁
阀具体的开启时间t。
式中：是目标轮缸制动压力，是实际轮缸制动压力，是制动轮缸液压力变化
率；同理，通过PWM控制技术调节需要减压轮缸的电磁阀的占空比D和阀口对应开度也可以
完成减压操作。
下面结合附图1和附图2对本发明工作原理做进一步说明：如图1所示，制动时，驾驶员踩下制动踏板26，踏板位移传感器27接收到驾驶员的制动意图并把该信号传递到ECU29；ECU 29根据储存在其中的算法计算出本次制动中所需的目标轮缸液压制动力大小，同时液压力传感器17、液压力传感器18、液压力传感器19、液压力传感器20采集到本次制动中所需的实际轮缸液压制动力大小，得到制动主缸9需要提供的制动液压力，进而计算出电机2需要提供的转矩；ECU 29同时比较目标轮缸的预计压力、目标轮缸的实际压力、制动主缸的实际压力，来判断目标轮缸需处于增压或减压操作；最后，ECU 29 根据各个轮缸的增、减压要求，通过PWM控制技术改变电磁阀13、电磁阀14、电磁阀15、电磁阀16的占空比D以确定轮缸压力变化速率，电磁阀的开启时间，达到相应的增压、减压目的。
如当ECU 29判定右前轮缸21需要从50bar增加到70bar，首先ECU 29根据车辆实际
制动情况，确定一个适当的阀口最大开度面积，如0.4和PWM控制信号的占空比D，如
0.96，通过公式（1）确定制动轮缸液压力变化率，如500bar/s；然后通过公式（2）确定电磁
阀13的的开启时间t=40ms，最后达到相应的增压目的。
Claims (4)
1.一种制动轮缸液压力可控的电子液压制动方法，其特征在于：所述的电子液压制动方法，采用脉宽调制（PWM）技术对各个轮缸处的高速开关电磁阀进行开启、关闭控制，进而可以对各个轮缸分别进行增压、减压、保压控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：脉宽调制（PWM）技术通过对比控制信号R（t）和载波信号Z（t），若某时刻R（t）的值大于Z（t）的值，则控制电磁阀开启，否则控制电磁阀关闭；将得到的一系列控制指令施加到高速开关电磁阀的电磁线圈上，则必然在一个周期T内，有to的时间电磁阀打开，有tc的时间电磁阀关闭；其中导通时间to与周期T的比值称为占空比D。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：制动ECU通过计算得到每个制动轮缸的目标压力，通过四个轮缸处的压力传感器采集得到制动轮缸实际压力；对比制动轮缸目标压力和实际压力，得出制动轮缸的增压、减压、保压操作。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的增压操作，首先制动ECU通过制动轮缸目标压力得到制动主缸目标压力，并通过计算转换为电机所需提供的制动力矩；电机接受由制动ECU发送来的制动力矩信号，通过减速机构放大制动力矩后推动制动主缸产生所需的目标压力；同时，需要增压的轮缸所对应的电磁阀，根据其两侧压差，控制信号的占空比D确定轮缸压力变化速率，再将阀口开启相应的开度以满足通过阀口的流量，如下式所示：
式中，p是制动轮缸液压力变化率，B v 是轮缸等效体积模量，是阀口流量系数，是阀
口开度最大面积，是控制信号的占空比，V是制动轮缸的容积，是制动液的密度，是电
磁阀两侧的压力差；所述的减压、保压操作，同理亦可通过改变高速开关电磁阀的占空比D，
来达到对应目的。
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