CN109249922B - 一种混动无人履带车辆机电联合线控化制动系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混动无人履带车辆机电联合线控化制动系统及方法，属于履带车辆制动技术领域，解决了现有技术中履带车辆制动效果较差，机械及液压系统寿命较短的问题。一种混动无人履带车辆机电联合线控化制动系统，包括机械及液压系统、电路系统和控制系统，所述机械及液压系统包括机械结构和液压系统，所述机械结构是机械制动最终的执行机构，负责产生所需的制动力矩；所述液压系统包括液压泵，为机械制动提供动力；所述电路系统用于为车辆供电和提供信号通信网络；所述控制系统包括感知与规划模块、整车控制器、液压控制器和电机控制器。实现了机械制动和电机制动的联合，可有效改善履带车辆的制动效能，延长机械及液压系统的使用寿命。

Description

一种混动无人履带车辆机电联合线控化制动系统及方法

技术领域

本发明涉及履带车辆制动技术领域，尤其涉及一种混动无人履带车辆机电联合线控化制动系统及方法。

背景技术

传统履带车辆的制动功能的实现方式与普通民用车辆一致，即通过摩擦式制动器将车辆的动能转换为热能，同时分离离合器切断动力供应。但不同于普通民用车辆的是，履带车辆质量较重，行走系统在制动过程中承受的负荷极大，致使其制动相关部件尺寸普遍较大，寿命普遍较短，并且制动效果较差。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种混动无人履带车辆机电联合线控化制动系统及方法，用以解决现有技术履带车辆制动效果较差，机械及液压系统寿命较短的问题。

本发明一方面提供了一种混动无人履带车辆机电联合线控化制动系统，包括机械及液压系统、电路系统和控制系统，

所述机械及液压系统包括机械结构和液压系统，所述机械结构是机械制动最终的执行机构，负责产生所需的制动力矩；所述液压系统包括液压泵，为机械制动提供动力；

所述电路系统用于为车辆供电和提供信号通信网络；

所述控制系统包括感知与规划模块、整车控制器、液压控制器和电机控制器，所述感知与规划模块用于感知和分析当前行车环境，并向整车控制器下发制动使能信号以及期望制动程度控制量信号；

整车控制器接收制动使能信号以及期望制动程度控制量信号，确定制动模式，根据制动模式向电机控制器和液压控制器发送制动指令，所述电机控制器用于在相应制动模式下控制制动电机产生制动转矩，液压控制器用于在相应制动模式下控制液压泵产生制动力矩。

上述技术方案的有益效果为：上述方案实现机械制动和电机制动的联合，可有效改善履带车辆的制动效能，延长机械及液压系统的使用寿命。

进一步地，上述液压系统油路的驱动方式有人工驱动方式和自动驱动方式两种；所述人工驱动方式通过人工踩踏制动踏板来产生油路高压，建立制动压力；自动驱动方式通过液压系统内部集成的电机带动液压泵向液压管路施加压力，建立制动压力。

上述进一步技术方案的有益效果为：液压系统兼顾人工调试与无人行驶的使用场景，留出自动和人工的两种信号接口，可在有效实现履带车辆线控无人制动的同时保证制动系统始终在人工控制之下，提高无人行车安全性。

进一步地，上述电路系统用于为车辆提供信号通信网络，具体包括，电路系统为整车控制器与车辆上层工控机之间提供信号通信通道，为整车控制器与车辆遥控驾驶仪之间提供信号通信通道，为整车控制器与液压控制器之间提供信号通信通道，为整车控制器与电机控制器之间提供信号通信通道。

进一步地，上述整车控制器接收制动使能信号以及制动程度控制量信号，并给电机控制器和液压控制器下发制动指令，具体包括：整车控制器接收制动使能信号以及期望制动程度控制量信号，整车控制器中的控制策略模块根据期望制动程度，确定车辆进入紧急制动模式或普通制动模式；根据制动模式向电机控制器和液压控制器下发制动指令。

上述技术方案的有益效果为：通过上述技术方案实现确定车辆是进入紧急制动模式还是进入普通制动模式。

进一步地，当期望制动程度为最大值时，车辆进入紧急制动模式，所述紧急制动模式具体包括：

整车控制器调用ESC紧急制动函数，判断电机转速，若电机转速在高速阈值以下、低速阈值以上，则以最大的制动程度向液压控制器发送制动指令，若否，则不发送制动指令；

整车控制器向电机控制器下发制动指令，使电机进入转矩控制模式，然后整车控制器判断车辆进行方向，若此时车辆处于前进状态，则给车辆左侧下发最大正转矩，右侧下发最大负转矩，若此时车辆处于后退状态，则给车辆左侧下发最大负转矩，则给右侧下发最大正转矩；当电机转速小于低速阈值，则电机进入自由模式。

上述进一步技术方案的有益效果为：通过上述方案实现紧急制动模式下的车辆制动，在该制动模式下，通过设置高速阈值和低速阈值实现机械-电机两段式联合制动策略，在制动开始时，电机转速在高速阈值以上，车辆动能较大，若采用机械制动则对机械及液压系统磨损较大，同时电机处于能量回收的高效区，因此采用纯电机制动使车辆速度下降，当电机转速下降到高速阈值以下，电机制动与机械制动同时起作用，待到电机转速下降到低速阈值，车辆电机进入自由模式，直至车辆停止。这种两段式联合制动策略的本质是由电气制动分担一部分制动能量，解决单一机械制动长时间、紧急制动的问题，同时增加了制动系统的可靠性，使制动效能充分发挥，同时延长机械及液压系统的使用寿命。另外，高速阈值可根据效率优先或减速效果优先的原则动态调整，即当车辆能源储备紧张时，便可下调高速阈值，推迟机械制动介入时间，当车辆需要更好的制动力时则上调高速阈值。

进一步地，当期望制动程度为非最大值时，车辆进入普通制动模式，所述普通制动模式具体包括：

整车控制器调用机械制动函数，判断电机转速，若电机在高速阈值以下、低速阈值以上，则对液压控制器下发制动使能信号，使机械制动使能开启，并按照期望制动程度解析出期望液压管道压力下发给液压控制器，若否，则不下发制动使能信号；

整车控制器判断车辆当前行进方向，从而得出两侧电机制动所需的转矩方向；判断电机转速是否小于低速阈值，若是，则整车控制器向两侧电机控制器下发自由模式指令，若否，则下发转矩控制模式指令准备进行电机制动；再判断是否在空行程，若是，则不进行电机制动，若否，则判断期望制动程度是否超出合理范围，若是，则将最大制动程度的制动转矩信息下发至电机控制器和液压控制器，进行制动，若否，则整车控制器将期望制动程度解析为对应制动转矩值信息并下发到电机控制器。

上述进一步技术方案的有益效果为：通过上述方案实现普通制动模式下的车辆制动，该制动模式与紧急制动模式类似，设置高速阈值和低速阈值，在制动开始时，电机转速在高速阈值以上，采用纯电机制动使车辆速度下降，当电机转速下降到高速阈值以下，电机制动与机械制动同时起作用，待到电机转速下降到低速阈值，车辆电机进入自由模式，直至车辆停止；但该制动模式与紧急制动模式不同点在于，电机制动和机械制动不再简单是以最大制动程度进行制动，而是需要对期望制动程度进行判断和解析。

进一步地，上述整车控制器还包括PID控制模块，整车控制器将期望制动程度解析为对应制动转矩值信息下发到电机控制器，具体包括：所述PID控制模块，以当前电机输出轴所受到的实际阻力为反馈值，实时调整期望制动程度，整车控制器将期望制动程度解析为对应制动转矩值信息下发到电机控制器。

上述进一步技术方案的有益效果为：通过在整车控制器中PID控制模块，实时调整期望制动程度，减小制动误差。

本发明另一方面还提供一种混动无人履带车辆机电联合线控化制动方法，包括以下步骤：

车辆感知与规划模块感知和分析当前行车环境；

根据当前行车环境向整车控制器下发制动使能信号以及期望制动程度控制量信号，整车控制器根据期望制动程度使车辆进入紧急制动模式或普通制动模式；

车辆进入紧急制动模式或普通制动模式后，整车控制器根据制动模式，给电机控制器和液压控制器下发制动指令，电机控制器控制制动电机产生制动转矩、液压控制器控制液压泵产生制动力矩，完成期望制动。

上述技术方案的有益效果为：通过上述方法实现在不同制动模式下，机械制动和电机制动的联合，可有效改善履带车辆的制动效能。

进一步地，当期望制动程度为最大值时，整车控制器使车辆进入紧急制动模式，所述紧急制动模式具体包括：

整车控制器调用ESC紧急制动函数，判断电机转速，若电机转速在高速阈值以下、低速阈值以上，则以最大的制动程度向液压控制器发送制动指令，若否，则不发送制动指令；

同时，整车控制器向电机控制器下发制动指令，使电机进入转矩控制模式，然后整车控制器判断车辆进行方向，若此时车辆处于前进状态，则给车辆左侧下最大正转矩，右侧下最大负转矩，若此时车辆处于后退状态，则给车辆左侧下最大负转矩，则给右侧下最大正转矩；当电机转速小于低速阈值，则电机进入自由模式。

进一步地，当期望制动程度为非最大值时，车辆进入普通制动模式，所述普通制动模式具体包括：

整车控制器调用机械制动函数，判断电机转速，若电机在高速阈值以下、低速阈值以上，则对液压控制器下发制动使能信号，使机械制动使能开启，并按照期望制动程度解析出期望液压管道压力下发给液压控制器，若否，则不下发制动使能信号；

同时，整车控制器判断车辆当前行进方向，从而得出两侧电机制动所需的转矩方向；判断电机转速是否小于低速阈值，若是，则整车控制器向两侧电机控制器下发自由模式指令，若否，则下发转矩控制模式指令准备进行电机制动，整车控制器中的程序会对所述期望制动程度进行解析；再判断是否在空行程，若是，则不进行电机制动，若否，则判断期望制动程度是否超出合理范围，若是，则将最大制动程度的制动转矩信息下发至电机控制器和液压控制器，进行制动，若否，则将期望制动程度解析为对应制动转矩值信息并下发到电机控制器。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可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说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例1所述机电联合线控化制动系统布置示意图；

图2为本发明实施例1所述机械制动系统的机械结构装配关系示意图(左侧)；

图3为本发明实施例1所述机械制动系统液压油路原理示意图；

图4为本发明实施例1电路系统的供电网络示意图；

图5为本发明实施例2所述方法流程示意图；

图6为本发明实施例2所述紧急制动模式控制逻辑流程示意图；

图7为本发明实施例2所述ESC紧急制动函数执行逻辑流程示意图；

图8为本发明实施例2所述普通制动模式控制逻辑流程示意图；

图9为本发明实施例2所述机械制动函数执行逻辑流程示意图。

附图标记：

1-左右驱动电机(集成在变速箱内)；2-左右摩擦式制动器；3-左右驱动轮机主减速器总成；4-液压泵及油压控制单元；5-左右电机控制器；7-24V蓄电池；8-24备用蓄电池；9-油源、主缸、踏板等；10-低压配电箱。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本发明实施例提供一种混动无人履带车辆机电联合线控化制动系统，所述系统原理示意图如图1所示。所述系统包括机械及液压系统、电路系统、控制系统三个子系统。

所述机械及液压系统，具体包括机械制动系统和液压系统，所述机械制动系统的机械结构装配关系示意图如图2所示(以左侧为例)。

机械结构的主体是将摩擦式制动器与电机输出轴装配在一起的动力输出单元，机械结构为机电联合线控化制动系统机械制动最终的执行机构，负责产生所需的制动力矩。

机械制动系统的机械结构具体为：电机通过传动轴与变速箱相连接，制动盘两侧通过螺栓连接两个法兰盘，两个法兰盘与两侧传动轴通过花键连接，使制动盘分别连接变速箱和侧边减速器，侧边减速器再经由传动轴与主动轮连接；制动盘上设置有制动钳。其中，机械制动系统的中间传动部件结构强度均根据所选型电机的峰值转矩设计，制动钳的动作由活塞推动，活塞动力来源为液压管道压力。在实际制动过程中，根据整车控制器内部的控制策略，首先由电机产生需求的制动转矩，然后车速下降到某阈值之下后机械制动介入，液压管道压力推动制动钳夹紧制动盘，产生机械制动转矩与电机联合对车辆进行制动。

所述液压系统液压油路原理示意图图，如图3所示。液压系统为机械制动提供动力，液压系统油路有人工和自动两种驱动方式，用以保证无人车在调试阶段的安全性和提供紧急情况人工干预车速的手段。

人工驱动方式是指通过人工踩踏制动踏板来产生油路高压，具体的，当踩下制动踏板时，真空助力泵助力，限压阀打开，增压阀为常开阀，油液从而能够由制动主缸进入制动轮缸(轮缸1和轮缸2)，建立制动压力；松开制动踏板后，油液由原路返回制动主缸。自动驱动方式通过电机带动液压泵来向液压管路施加压力，具体的，液压控制器收到整车控制器的使能信号以及具体的压力数值信号，其内部集成的电机驱动油泵动作，同时常闭的吸入阀打开，从油源吸入制动油液，并通过常开的增压阀到达制动轮缸，建立起制动压力。

在需求油压建立之后，电机停止动作，增压阀关闭，即可维持油压稳定；在制动需求满足之后，常闭的减压阀打开和吸入阀打开，油液回流至制动主缸，制动压力消失。

本发明中的机械结构使得机械制动部分与电机制动部分能够以折算到主动轮转轴上的阻力转矩为结合点实现联合，可靠性高而且容易实现。另外为机械制动部分提供动力的液压系统设计兼顾人工调试与无人行驶的使用场景，留出自动和人工的两种信号接口，可在有效实现线控无人制动的同时保证制动系统始终在人工控制之下，提高无人行车安全性。

所述电路系统，主要包括两部分功能，一方面是为供电功能，另一方面是信号通信功能(采用CAN总线以及相关通信协议实现)。

电路系统的供电网络示意图，如图4所示。供电系统的供电网络设计，具体为，由备用24V蓄电池给整车控制器、液压控制器及液压油泵直接供电(液压油泵与液压控制器是集成在一起的，所以一起供电)；

低压配电箱由24V车载蓄电池供电，其中，低压配电箱内置多个稳压模块以及配有继电器的支路开关，可在整车控制单元的控制下实现车载低压设备的自动上下电，实现电源的自动按需配给；左右驱动电机控制器由低压配电箱供电。

整车控制器与油压控制单元由备用的24V蓄电池供电，而非从低压配电箱取电，有益效果在于，这种供电方式可以充分保证整车控制器以及机械制动系统功能正常，同时以有利于机械制动系统稳定性、安全性和可靠性，可以提高车辆行驶安全性，有效增强无人平台的主动安全能力。

此外，两块车载24V蓄电池均由动力电池通过DC/DC模块充电。

电路系统采用车辆常用的CAN总线通信，电路系统的通信网络设计具体包括，

在无人模式下，整车控制器与上层工控机之间，通过CAN总线连接，传输总的制动力矩期望值以及制动力矩反馈值；

在人工模式下，整车控制器与遥控驾驶仪之间，通过CAN总线连接，传输总的制动力矩期望值以及制动力矩反馈值；

整车控制器与液压控制器之间，通过CAN总线连接，传输机械制动系统的启动/关闭信号，需求的油压值，相应的反馈信号等信息，包含在两帧CAN报文内；

整车控制器与两侧电机控制器之间，通过CAN总线连接，传输电机工作模式，运转方向，期望转矩以及相应的反馈信号等信息，包含在两帧CAN报文内。

上述各控制间的具体通信内容，如表1所示。

表1

需要注意的是：上表中未标出的CAN报文为保留字节，另有生命信号等与制动功能不直接相关的报文内容未列出。

本发明的供电系统切合以高压动力电池为电机直接动力来源的车辆设计，设有低压配电箱以实现低压电力的变压，稳压，分配以及设备自动上下电。另外将整车控制器与液压控制器单独由备用电池供电，提供供电系统的可靠性与车辆的安全性。控制器之间的通信全部由CAN的方式实现，共涉及4帧报文即可实现全部制动功能，简单可靠，方便易行。

控制系统包括感知与规划模块、整车控制器、液压控制器、电机控制器；

在无人模式下，感知与规划模块通过感知和分析当前行车环境后，在CAN网络中向整车控制器下发制动使能信号标志量以及以最大制动力矩百分比为期望制动程度的控制量；整车控制器接收到这两个信号后，通过内置的控制策略模块将数值在0～100之间的期望制动程度解析为期望的机械制动力矩大小以及电机制动力矩，解析方式为线性对应，具体为：0～10对应制动空行程，防止信号误触发；然后制动程度10对应电机制动转矩和油路管道压力为0，制动程度100对应电机制动转矩和油路管道压力最大值，中间值按照这两点确定的线性关系得到。

整车控制器将期望制动程度解析为期望的机械制动力矩大小以及电机制动力矩后，将完成电机制动需要的电机运转方向信号、控制模式信号以及完成机械制动所需的使能信号等信号按照上述既定的通信协议(见表1)通过CAN总线发送到对应的控制器，然后控制器控制电机和液压泵完成执行动作，实现预期的制动功能。其中，上述控制模式包括转速闭环控制或转矩闭环控制两种模式，在进行制动时，电机需要进入转矩闭环控制模式。

其中，整车控制器下发到液压控制器的实质为期望的液压油路管道压力，因此需要在整车控制器中通过相关机械部件的实际尺寸计算得到管路压力与制动力矩之间的对应关系，管路压力与制动力矩之间的对应关系，理论公式为：

其中，T_μ即为机械制动力矩，F_P为作用在制动盘上的压紧力，μ为摩擦片的摩擦系数，R_e为有效制动半径，P为管路压力，d为活塞工作直径。根据上述理论公式得到的对应关系在实际应用中存在一定误差，因此在具体实施时加入以电机当前所受到的负转矩为反馈值的PID闭环控制过程。

上述整车控制器内置的控制策略模块核心功能是根据工控机(无人模式下)或遥控驾驶仪(人工模式下)期望制动程度得出电机和液压泵能够执行的一系列指令，控制策略模块根据功能分为紧急制动模块与普通制动模块。

触发紧急制动模块使车辆进入紧急制动模式方式有三种：(1)由车辆上电时任一动力部件(AMT变速箱，电机，发动机等)发出故障信号；(2)人工按下紧急停车按钮；(3)感知与规划模块发出紧急制动请求。

紧急制动模式控制逻辑具体为：上层感知与规划模块、人工发出紧急制动信号或由车辆上电时任一动力部件发出故障信号后，整车控制器接收的期望制动程度为最大，整车控制器中的程序进入紧急制动模式，调用ESC紧急制动函数，判断电机转速，若电机转速在高速阈值(例如6000rpm)以下、低速阈值以上(例如100rpm)，则以最大的制动程度向液压控制器发送制动指令，液压控制器接收到后即按照前文述及的压力产生方式驱动制动钳盘结合，产生最大的机械制动转矩，若否，则机械制动使能关闭。

在整车控制器在调用ESC紧急制动函数向液压控制器发送制动指令的同时，整车控制器通过CAN网向驱动电机控制器下发指令，使电机进入转矩控制模式，然后整车控制器通过两侧电机控制器实时反馈的当前运转方向判断车辆进行方向，若此时车辆处于前进状态，则给车辆左侧下最大正转矩，右侧下最大负转矩，若此时车辆处于后退状态，则给车辆左侧下最大负转矩，则给右侧下最大正转矩；当电机转速小于100rpm，则电机进入自由模式，最后电机下高压。

需要说明的是，在制动结束后由于电机制动过程中施加负转矩，会导致车辆倒驶；因此在电机转速绝对值小于100(对应车速2Km/h)之后，电机便进入自由模式，车辆依靠环境阻力自由滑行至停车。

图6所示为普通制动模式控制逻辑框图，触发普通制动模块使车辆进入普通制动模式方式有两种：(1)人工驾驶下由遥控驾驶仪发出制动信号并给出需求制动程度(2)无人驾驶时由感知与规划模块给出制动信号。

整车控制器接收到上述两个信号后便可进入普通制动模式，普通制动模式下的制动逻辑为：整车控制器调用机械制动函数，判断电机转速，若电机在高速阈值(例如1500rpm)以下、低速阈值以上(例如100rpm)，则对液压控制器下发制动使能信号，使机械制动使能开启，并按照期望制动程度解析出期望液压管道压力下发给液压控制器，以产生机械制动转矩，实现机械制动；

与此同时整车控制器通过两侧电机控制器实时反馈的当前运转方向，判断当前行进方向，从而得出两侧电机制动所需的转矩方向；然后判断电机是否转速小于低速阈值(例如100rpm)，若是，则整车控制器向两侧电机控制器下发自由模式指令，若否，则下发转矩控制模式指令准备进行电机制动，整车控制器中的程序会对期望制动程度进行解析，先判断是否在空行程(0-10)，若在空行程内，则无制动操作，若否，则再判断是否超出10-100的合理范围，若是，则以最大制动程度进行制动；若否，则以线性对应的方式将制动百分比解析为制动转矩并下发到电机控制器，电机控制器控制电机产生制动转矩，完成期望制动；

另外，由于机械制动油压与摩擦制动转矩的对应存在误差，为补充这种误差，此处利用电机快速响应的特点建立PID控制模块，以当前电机输出轴所受到的实际阻力为反馈值，实时调整电机制动程度，使车辆总的制动力矩保持在制动需求值附近。

在机电制动力矩的分配上，本发明以制动目标为依据，采用适合履带车辆的两段式联合制动策略，即制动开始时，车速较高，动能较大，同时电机处于能量回收的高效区，因此采用纯电机制动使速度下降；当车速降到一定且电机制动效果不明显时，电机制动与机械制动同时起作用直至车辆停止。

这种两段式联合制动策略的本质是由电气制动分担一部分制动能量，解决单一机械制动长时间、紧急制动的问题，同时增加了制动系统的可靠性,使制动效能充分发挥。该两段式制动模式的分界点(即高速阈值)可根据效率优先或减速效果优先的原则动态调整，即当车辆能源储备紧张时，便可下调分界点，推迟机械制动介入时间，当车辆需要更好的动力性时则上调分界点。

以该策略在本车上的实施为例，选取电机额定转速为分界点，当有制动信号下达时，电机若运行在额定转速以上，则整车控制器中的程序会进行判断，机械制动函数(处于安全性考虑，紧急制动函数不受该限制)中均不下发给液压控制器有效使能信号，由电机制动系统按照上文述及的控制逻辑完成额定转速以上的制动；当电机转速降到额定转速以下时，机械制动函数中下发给液压控制器有效使能信号，并按照当前CAN网中的制动程度解析出期望的液压管道压力，一并下发给液压控制器，实现机械-电机联合制动。

另外，在无人模式下，当车辆需要停车而非减速时，可根据上层环境感知和规划模块给与的泊车信号在实现停车之后将油路压力保持在某一定值。

本发明中的核心控制策略根据本履带车质量较重(整车整备质量9t以上)，行走系统在制动过程中承受大负荷的实际情况制定，可以满足制动要求，减小了对机械制动力的要求，降低液压管道压力，从而使机械及液压系统工作在低负荷状态，减少其机械结构的磨损，提高其使用寿命，还可可以改善机械制动效能，缩短了制动距离，同时可以回收一部分制动能量，使制动效能提高。经实车测试在制动过程中的高速运转区域可以达到75％左右的动能回收，而且在初速度为32Km/h的越野路面测试得到平均减速度4m/s²以上，制动距离13m以内的结果，远超国军标对履带车辆的制动性能要求。

实施例2

本发明实施例还提供一种混动无人履带车辆机电联合线控化制动方法，所述方法流程示意图如图5所示。所述方法包括以下步骤：

车辆感知与规划模块感知和分析当前行车环境；

根据当前行车环境向整车控制器下发制动使能信号以及的期望制动程度控制量信号，整车控制器根据期望制动程度使车辆进入紧急制动模式或普通制动模式；

车辆进入紧急制动模式或普通制动模式后，整车控制器根据制动模式，给电机控制器和液压控制器下发制动指令，电机控制器控制制动电机产生制动转矩、液压控制器控制液压泵产生制动力矩，完成期望制动。

当期望制动程度为最大值时，整车控制器使车辆进入紧急制动模式，图6所示为紧急制动模式控制逻辑流程示意图，所述紧急制动模式具体包括：

整车控制器调用ESC紧急制动函数，判断电机转速，若电机转速在高速阈值以下、低速阈值以上，则以最大的制动程度向液压控制器发送制动指令；ESC紧急制动函数执行逻辑流程示意图，如图7所示；

同时，整车控制器调用ESC紧急制动函数的同时，向电机控制器下发制动指令，使电机进入转矩控制模式，然后整车控制器判断车辆进行方向，若此时车辆处于前进状态，则给车辆左侧下最大正转矩，右侧下最大负转矩，若此时车辆处于后退状态，则给车辆左侧下最大负转矩，则给右侧下最大正转矩；当电机转速小于低速阈值，则电机进入自由模式。

当期望制动程度为非最大值时，车辆进入普通制动模式，图8为普通制动模式控制逻辑流程示意图，所述普通制动模式具体包括：

整车控制器调用机械制动函数，判断电机转速，若电机在高速阈值以下、低速阈值以上，则对液压控制器下发制动使能信号，使机械制动使能开启，并按照期望制动程度解析出期望液压管道压力下发给液压控制器；机械制动函数执行逻辑流程示意图，如图9所示。

同时，整车控制器判断车辆当前行进方向，从而得出两侧电机制动所需的转矩方向；判断电机转速是否小于低速阈值，若是，则整车控制器向两侧电机控制器下发自由模式指令，若否，则下发转矩控制模式指令准备进行电机制动，整车控制器中的程序会对所述期望制动程度进行解析；再判断是否在空行程，若是，则不进行电机制动，若否，则判断期望制动程度是否超出合理范围，若是，则将最大制动程度的制动转矩信息下发至电机控制器和液压控制器，进行制动，若否，则将期望制动程度解析为对应制动转矩值信息并下发到电机控制器。

本发明实施例所述方法通过在不同制动模式下，采用两段式联合制动策略，即制动开始时，车速较高，动能较大，同时电机处于能量回收的高效区，因此采用纯电机制动使速度下降；当车速降到一定且电机制动效果不明显时，电机制动与机械制动同时起作用直至车辆停止；实现有效改善履带车辆的制动效能，合理回收能量；还可根据能源效率优先或减速效果优先的原则，灵活调整高速阈值。

需要说明的是，上述实施例之间，其相同或相似之处可相互借鉴。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种混动无人履带车辆机电联合线控化制动系统，其特征在于，包括机械及液压系统、电路系统和控制系统，

所述机械及液压系统包括机械结构和液压系统，所述机械结构是机械制动最终的执行机构，负责产生所需的制动力矩；所述液压系统包括液压泵，为机械制动提供动力；

所述电路系统用于为车辆供电和提供信号通信网络；

所述控制系统包括感知与规划模块、整车控制器、液压控制器和电机控制器，所述感知与规划模块用于感知和分析当前行车环境，并向整车控制器下发制动使能信号以及期望制动程度控制量信号；

整车控制器接收制动使能信号以及期望制动程度控制量信号，确定制动模式，根据制动模式向电机控制器和液压控制器发送制动指令，所述电机控制器用于在相应制动模式下控制制动电机产生制动转矩，液压控制器用于在相应制动模式下控制液压泵产生制动力矩；

整车控制器接收制动使能信号以及制动程度控制量信号，并给电机控制器和液压控制器下发制动指令，具体包括：整车控制器接收制动使能信号以及期望制动程度控制量信号，整车控制器中的控制策略模块根据期望制动程度，确定车辆进入紧急制动模式或普通制动模式；根据制动模式向电机控制器和液压控制器下发制动指令；

当期望制动程度为最大值时，车辆进入紧急制动模式，所述紧急制动模式具体包括：

整车控制器调用ESC紧急制动函数，判断电机转速，若电机转速在高速阈值以下、低速阈值以上，则以最大的制动程度向液压控制器发送制动指令，若否，则不发送制动指令；

整车控制器向电机控制器下发制动指令，使电机进入转矩控制模式，然后整车控制器判断车辆进行方向，若此时车辆处于前进状态，则给车辆左侧下发最大正转矩，右侧下发最大负转矩，若此时车辆处于后退状态，则给车辆左侧下发最大负转矩，则给右侧下发最大正转矩；当电机转速小于低速阈值，则电机进入自由模式。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述液压系统油路的驱动方式有人工驱动方式和自动驱动方式两种；所述人工驱动方式通过人工踩踏制动踏板来产生油路高压，建立制动压力；自动驱动方式通过液压系统内部集成的电机带动液压泵向液压管路施加压力，建立制动压力。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电路系统用于为车辆提供信号通信网络，具体包括，电路系统为整车控制器与车辆上层工控机之间提供信号通信通道，为整车控制器与车辆遥控驾驶仪之间提供信号通信通道，为整车控制器与液压控制器之间提供信号通信通道，为整车控制器与电机控制器之间提供信号通信通道。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当期望制动程度为非最大值时，车辆进入普通制动模式，所述普通制动模式具体包括：

整车控制器调用机械制动函数，判断电机转速，若电机转速小于等于高速阈值、大于等于低速阈值，则对液压控制器下发制动使能信号，使机械制动使能开启，并按照期望制动程度解析出期望液压管道压力下发给液压控制器，若否，则不下发制动使能信号；

整车控制器判断车辆当前行进方向，从而得出两侧电机制动所需的转矩方向；判断电机转速是否小于低速阈值，若是，则整车控制器向两侧电机控制器下发自由模式指令，若否，则下发转矩控制模式指令准备进行电机制动；再判断是否在空行程，若是，则不进行电机制动，若否，则判断期望制动程度是否超出合理范围，若是，则将最大制动程度的制动转矩信息下发至电机控制器和液压控制器，进行制动，若否，则整车控制器将期望制动程度解析为对应制动转矩值信息并下发到电机控制器。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，整车控制器还包括PID控制模块，整车控制器将期望制动程度解析为对应制动转矩值信息下发到电机控制器，具体包括：所述PID控制模块，以当前电机输出轴所受到的实际阻力为反馈值，实时调整期望制动程度，整车控制器将期望制动程度解析为对应制动转矩值信息下发到电机控制器。

6.一种混动无人履带车辆机电联合线控化制动方法，其特征在于，包括以下步骤：

车辆感知与规划模块感知和分析当前行车环境；

根据当前行车环境向整车控制器下发制动使能信号以及期望制动程度控制量信号，整车控制器根据期望制动程度使车辆进入紧急制动模式或普通制动模式；

当期望制动程度为最大值时，整车控制器使车辆进入紧急制动模式，所述紧急制动模式具体包括：

整车控制器调用ESC紧急制动函数，判断电机转速，若电机转速在高速阈值以下、低速阈值以上，则以最大的制动程度向液压控制器发送制动指令，若否，则不发送制动指令；

同时，整车控制器向电机控制器下发制动指令，使电机进入转矩控制模式，然后整车控制器判断车辆进行方向，若此时车辆处于前进状态，则给车辆左侧下最大正转矩，右侧下最大负转矩，若此时车辆处于后退状态，则给车辆左侧下最大负转矩，则给右侧下最大正转矩；当电机转速小于低速阈值，则电机进入自由模式；

车辆进入紧急制动模式或普通制动模式后，整车控制器根据制动模式，给电机控制器和液压控制器下发制动指令，电机控制器控制制动电机产生制动转矩、液压控制器控制液压泵产生制动力矩，完成期望制动。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当期望制动程度为非最大值时，车辆进入普通制动模式，所述普通制动模式具体包括：

整车控制器调用机械制动函数，判断电机转速，若电机转速小于等于高速阈值、大于等于低速阈值，则对液压控制器下发制动使能信号，使机械制动使能开启，并按照期望制动程度解析出期望液压管道压力下发给液压控制器，若否，则不下发制动使能信号；

同时，整车控制器判断车辆当前行进方向，从而得出两侧电机制动所需的转矩方向；判断电机转速是否小于低速阈值，若是，则整车控制器向两侧电机控制器下发自由模式指令，若否，则下发转矩控制模式指令准备进行电机制动，整车控制器中的程序会对所述期望制动程度进行解析；再判断是否在空行程，若是，则不进行电机制动，若否，则判断期望制动程度是否超出合理范围，若是，则将最大制动程度的制动转矩信息下发至电机控制器和液压控制器，进行制动，若否，则将期望制动程度解析为对应制动转矩值信息并下发到电机控制器。

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