CN109398102A - 一种基于双闭环反馈的复合制动过渡过程控制方法 - Google Patents

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熊璐
史彪飞
韩伟
余卓平
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
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    • B60L7/26—Controlling the braking effect

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Abstract

本发明涉及一种基于双闭环反馈的复合制动过渡过程控制方法，该方法针对汽车复合制动系统中电机制动子系统与液压制动子系统的响应速度存在差异问题，通过电机制动力直接对液压制动力需求与实际液压制动力之间的偏差进行补偿，使总制动力在过渡工况下更接近总需求制动力，形成了对液压制动力的双闭环反馈，从而改善了电机低速撤出时因液压系统的响应速度与超调带来的制动冲击，大幅度减小了车辆再生制动低速撤出工况下的复合制动过渡过程冲击度。

Description

一种基于双闭环反馈的复合制动过渡过程控制方法
技术领域
本发明涉及汽车复合制动技术领域，尤其是涉及一种基于双闭环反馈的复合制动过渡过程控制方法。
背景技术
复合制动系统一般包括电机制动子系统和液压制动子系统，电动汽车的制动需求由驱动电机的再生制动以及液压制动系统共同响应。电子液压制动系统(Electro-hydraulic Brake System，EHB)是一种新型的具有主动增压功能的线控制动系统，是汽车液压制动系统的发展趋势，该系统为符合制动系统，包括电机制动子系统和液压制动子系统。
车辆制动时，在保证制动安全的条件下优先采用电机制动力，当电机制动力不能满足制动需求时再施加液压制动力。由于电机与液压制动系统的响应速度不同，电机的响应速度快，液压系统的响应速度较电机慢，导致复合制动在过渡工况下，会产生较大的制动冲击度(即制动减速度的导数)，制动的平顺性与舒适性有所恶化。
有关研究表明，相比于液压制动系统的介入和退出，电机再生制动力在低速时撤出的工况会给车辆来带更大的制动冲击，使制动平顺性急剧恶化，因此有必要重点关注电机力低速退出工况的协调。目前复合制动领域的研究主要还是提出再生制动的控制策略，对前后轴制动力进行合理分配，并没有过多关注整个制动过程中车辆减速度、冲击度等状态，导致无法体现众多制动能量回收策略的实际效果。因此，如何在再生制动低速撤出工况过程中能够有效减小冲击度是目前急需解决的重要问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于双闭环反馈的复合制动过渡过程控制方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于双闭环反馈的复合制动过渡过程控制方法，本方法针对复合制动系统中电机制动子系统与液压制动子系统的响应速度存在差异的问题，由电机制动力直接对液压制动力需求与实际液压制动力之间的偏差进行补偿。最后通过试验进行验证。
该控制方法具体包括以下步骤：
S1：根据车辆模型和复合制动系统获取车辆信息和电池信息，结合电机制动子系统和液压制动子系统的系统特性，对制动力进行分配，获取目标电机力和目标液压力。
S2：将目标液压力和实际液压力的差值构成液压力闭环，作用到液压制动子系统，获取液压制动力。
令电机制动子系统的传递函数为Gm(s)，液压制动子系统的传递函数为Gh(s)，则有：
其中：Km,Kh分别是电机与液压系统的增益；T1，T2，T3是制动电机的环节时间常数，Th是液压制动系统的环节时间常数；τm，τh分别是电机与液压系统的延迟时间。以上各参数的实际值需根据实际系统进行参数辨识。
S3：因电机制动子系统的响应速度快于电子液压制动系统，则利用电机制动子系统去补偿电子液压制动子系统的液压制动力跟踪误差，即：
将液压制动力需求(目标液压力)与实际液压制动力求差后作为电机需求转矩的一部分，并与目标电机力叠加后共同作用到电机制动子系统，获取补偿后的电机制动力。
S4：步骤S2、S3构成了对液压力的双闭环反馈控制，采用步骤S2补偿后的液压制动力及步骤S3输出的电机制动力对复合制动过渡过程进行控制，减小车辆再生制动低速撤出工况下的复合制动过渡过程冲击度。
与现有技术相比，本发明针对复合制动系统中电机制动子系统与液压制动子系统的响应速度存在差异的问题，将液压制动力需求与实际液压制动力求差后成为电机需求转矩的一部分，从控制角度看，由于电子液压制动系统的控制器本身对液压力的输出进行实时闭环控制，本发明再将液压制动力需求与实际液压制动力求差后成为电机需求转矩的一部分，由此形成了对液压制动力的双闭环反馈，可改善电机低速撤出时因液压系统的响应速度与超调带来的制动冲击，进而大幅度减小车辆再生制动低速撤出工况下的复合制动过渡过程冲击度。
附图说明
图1为本发明基于双闭环反馈的复合制动过渡过程控制方法的流程示意图；
图2为实测的制动电机的阶跃响应示意图；
图3为实测的液压制动子系统的阶跃响应示意图；
图4为本发明实施例中的无控制方法下的台架试验结果图；
图5为本发明实施例中采用本发明控制方法下的台架试验结果图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明涉及一种基于双闭环反馈的复合制动过渡过程控制方法，如图1所示，该方法包括下列步骤：
步骤一、根据车辆模型和复合制动系统获取车辆信息和电池信息，结合电机制动子系统和液压制动子系统的系统特性，对车辆的需求制动力进行制动力分配，获取目标液压制动力和目标电机制动力；
步骤二、根据液压制动子系统获取实际液压制动力；
步骤三、将目标液压力和实际液压力的差值构成液压力闭环，作用到电子液压制动系统，获取液压制动力。
步骤四、图2为实测的制动电机的阶跃响应，通过系统辨识得到其传递函数为：
图3为实测的液压制动子系统的阶跃响应，通过系统辨识得到其传递函数为：
从二者的阶跃响应情况以及传递函数中均可看出电机制动子系统的响应速度快于液压制动子系统的响应速度，所以利用电机制动子系统去补偿液压制动子系统的液压制动力跟踪误差。
基于所研究的复合制动系统，将液压制动力需求(目标液压力)与实际液压制动力求差后作为电机需求转矩的一部分，并与目标电机力叠加后共同作用到电机制动子系统，获取补偿后的电机制动力。
步骤五、步骤三、四中均用到目标液压力与实际液压力的差值，因此构成了对液压力的双闭环反馈控制，结合补偿后的电机制动力和获取的液压制动力对再生制动低速撤出工况进行控制。
复合制动过渡过程评价指标采用制动冲击度即减速度的导数表示。本实施例根据实际台架试验工况数据对本发明方法进行了验证。台架试验工况为：初始车速为40km/h，路面附着系数0.8，车辆制动强度从0开始逐步增长到0.4g并保持不变，直到车速减为0。
台架试验结果如图4和图5所示。与无控制方法相比，采用本发明方法后的再生制动低速撤出工况下的复合制动过渡过程车辆冲击度由60.94m/s3减小至22.15m/s3，减小了63.7％。因此，本发明方法可以大幅度减小车辆再生制动低速撤出工况下的复合制动过渡过程冲击度。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于双闭环反馈的复合制动过渡过程控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)获取车辆信息和电池信息，结合电机制动子系统和液压制动子系统的系统特性，对车辆的需求制动力进行制动力分配，获取目标液压制动力和目标电机制动力；
2)根据液压制动子系统获取实际液压制动力；
3)将目标液压制动力与实际液压制动力的差值构成液压力闭环，作用于液压制动子系统，输出液压制动力；
4)基于电机制动子系统的响应速度快于液压制动子系统的响应速度，利用电机制动子系统补偿液压制动子系统的液压制动力跟踪误差，获取补偿后的电机制动力；
5)采用步骤3)补偿后的液压制动力及步骤4)输出的电机制动力对复合制动过渡过程进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于双闭环反馈的复合制动过渡过程控制方法，其特征在于，步骤4)的具体内容为：
将目标液压制动力与实际液压制动力求差，获取电机补偿力，将目标电机制动力和电机补偿力叠加后作用于电机制动子系统，获取补偿后的电机制动力。
3.根据权利要求1所述的一种基于双闭环反馈的复合制动过渡过程控制方法，其特征在于，所述的电机制动子系统的传递函数为：
式中，Km为电机制动子系统的增益，T1、T2、T3分别为制动电机的环节时间常数，τm为电机制动子系统的延迟时间。
4.根据权利要求1所述的一种基于双闭环反馈的复合制动过渡过程控制方法，其特征在于，所述的液压制动子系统的传递函数为：
式中，Kh为液压制动子系统的增益，Th为液压制动子系统的环节时间常数，τh为液压制动子系统的延迟时间。
5.根据权利要求3或4所述的一种基于双闭环反馈的复合制动过渡过程控制方法，其特征在于，各制动子系统的增益、环节时间常数以及延迟时间的实际值由实际复合制动系统进行参数辨识。
6.根据权利要求1所述的一种基于双闭环反馈的复合制动过渡过程控制方法，其特征在于，所述的制动力分配优先选择电机制动，当电机制动力到达极限值后，选用液压制动力进行弥补。
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