CN110466485A - 一种商用车电子机械制动器夹紧力控制系统及其控制方法 - Google Patents

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CN110466485A CN201910860321.1A CN201910860321A CN110466485A CN 110466485 A CN110466485 A CN 110466485A CN 201910860321 A CN201910860321 A CN 201910860321A CN 110466485 A CN110466485 A CN 110466485A
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李静
吴桐
范天昕
何闫
孟令帅
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Jilin University
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Jilin University
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17Using electrical or electronic regulation means to control braking

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Regulating Braking Force (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种商用车电子机械制动器夹紧力控制系统和控制方法,所述控制系统包括信号采集模块,上层控制模块,下层控制模块和执行机构控制模块;所述控制方法为信号输入模块将采集驾驶员加速踏板和制动踏板操作数据信号传递至上层控制模块,上层控制模块判断驾驶员加速踏板操作行为和控制模式,将获得的目标夹紧力或运动转换装置直线运动目标位置信号传递至下层控制模块,下层控制模块通过反馈调节电机目标转速进而调节电机电流,最终通过电机驱动单元驱动执行机构运转输出夹紧力。本发明充分考虑驾驶员加速踏板操作行为,针对不同控制模式设定了相应的控制方法,缩短了夹紧力控制时间,有效提升了车辆制动性能。

Description

一种商用车电子机械制动器夹紧力控制系统及其控制方法
技术领域
本发明属于汽车线控底盘及其控制技术领域,具体涉及一种商用车电子机械制动器夹紧力控制系统及其控制方法。
背景技术
随着大数据、云计算、人工智能等新兴产业和科技革命的兴起,汽车俨然已经成为集机械、电气、计算机、信息、人工智能以及人机工程等产业和学科的综合体,智能化是汽车产业转型升级、实现创新发展的国家战略。
在商用车制动领域,与传统气压制动相比,电子机械制动器无需庞大而复杂的气压管路、储气筒和空气压缩机以及桥控阀、比例阀和继动阀等元件,能够有效降低车身质量和非簧载质量,提升车辆的操纵稳定性能;同时,电子机械制动系统的响应性能和压力控制精度均优于传统气压制动系统,且方便集成电子驻车制动、防抱死制动、稳定性控制、牵引力控制、智能驾驶辅助制动和自动驾驶制动等功能,是商用车制动系统未来的发展方向。
夹紧力的响应性能作为衡量电子机械制动器性能的重要标准,直接影响着车辆的制动性能和行驶安全。目前已知的电子机械制动夹紧力控制技术方案中,大都只关注夹紧力的响应与跟随性能,均没有考虑减速制动过程驾驶员的操作行为,存在控制结构简单、夹紧力响应性能欠佳、通用性和灵活性较差等问题。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题,本发明提供了一种商用车电子机械制动器夹紧力控制系统及其控制方法,本发明充分考虑驾驶员加速踏板操作行为,针对不同控制模式设定了相应的控制方法,缩短了夹紧力控制时间,有效提升了车辆制动性能。结合说明书附图,本发明的技术方案如下:
一种商用车电子机械制动器夹紧力控制系统,包括信号采集模块、上层控制模块、下层控制模块和执行机构控制模块;
所述信号采集模由加速踏板开度信号采集单元、加速踏板开度变化率信号采集单元、制动踏板开度信号采集单元以及制动踏板开度变化率信号采集单元组成,信号采集模块通过车载总线将采集到的加速踏板操作数据和制动踏板操作数据传输至上层控制模块;
所述上层控制模块由目标夹紧力决策单元、运动转换装置直线运动目标位置决策单元和逻辑判断单元组成,目标夹紧力决策单元根据加速踏板操作数据和制动踏板操作数据计算目标夹紧力,运动转换装置直线运动目标位置决策单元决策获得运动转换装置直线运动目标位置,逻辑判断单元通过内置的判断逻辑判断控制模式,上层控制模块将目标夹紧力信号和运动转换装置直线运动目标位置信号分别传输至下层控制模块;
所述下层控制模块由夹紧力控制单元和运动转换装置直线运动行程控制单元组成,夹紧力控制单元接收目标夹紧力信号和执行机构反馈的实际夹紧力信号,通过反馈调节方式使执行机构输出的实际夹紧力跟随目标夹紧力,进而调节并输出执行机构中电机的目标转速;运动转换装置直线运动行程控制单元接收运动转换装置直线运动的目标位置信号和执行机构反馈的运动转换装置的直线运动部件反馈的实际位置信号,通过反馈调节方式使运动转换装置的直线运动部件达到目标位置,进而调节并输出执行机构中电机的目标转速;所述下层控制模块根据逻辑判断单元判断得到的控制模式,控制夹紧力控制单元或运动转换装置直线运动行程控制单元向执行机构控制模块传输电机目标转速信号;
所述执行机构控制模块由电机转速控制单元、电机电流控制单元和电机驱动单元组成,电机转速控制单元接收电机目标转速信号和执行机构反馈的电机实际转速信号,通过反馈调节方式将获得的电机目标电流信号输出至电机电流控制单元,电机电流控制单元根据接收到的电机目标电流信号和执行机构反馈的电机实际电流信号,通过滞环控制方法或矢量控制方法控制电机驱动单元中的功率开关器件通断,进而向执行机构输出电机输出转矩信号。
进一步地,加速踏板操作数据和制动踏板操作数据包括加速踏板开度数值、加速踏板开度变化率数值、制动踏板开度数值和制动踏板开度变化率数值;其中,加速踏板开度数值和制动踏板开度数值分别通过加速踏板传感器和制动踏板传感器检测得到,加速踏板开度变化率数值和制动踏板开度变化率数值分别由加速踏板开度数值和制动踏板开度数值对时间微分得到。
进一步地,所述目标夹紧力决策单元通过内置的制动踏板开度与目标夹紧力函数关系计算获得目标夹紧力,在制动踏板开度与目标夹紧力函数关系所构成的坐标系中,横坐标为制动踏板开度,纵坐标为目标夹紧力,制动踏板开度与目标夹紧力的关系为线性或非线性。
进一步地,运动转换装置直线运动的目标位置运动转换装置直线运动的目标位置为制动器刚好消除制动间隙时运动转换装置的直线运动部件所处的位置或运动转换装置的直线运动部件的初始位置。
进一步地,所述逻辑判断单元判断获得的控制模式包括夹紧力控制模式和运动转换装置直线运动行程控制模式,其中,夹紧力控制模式由下层控制模块中的夹紧力控制单元实现,运动转换装置直线运动行程控制模式由下层控制模块中的运动转换装置直线运动行程控制单元实现。
一种商用车电子机械制动器夹紧力控制系统的控制方法,所述控制方法具体控制过程如下:
步骤一:控制系统运行,信号输入模块采集驾驶员对加速踏板的操作数据和驾驶员对制动踏板的操作数据,并将采集到的操作数据信号通过车载总线传递至上层控制模块;
步骤二:上层控制模块根据加速踏板开度变化率数值判断驾驶员加速踏板操作行为,所述加速踏板操作行为具体包括以较慢速率松开加速踏板、以中等速率松开加速踏板、以较快速率松开加速踏板、保持加速踏板开度不变以及踩下加速踏板;
步骤三:上层控制模块中,通过目标夹紧力决策单元根据驾驶员对加速踏板的操作数据和驾驶员对制动踏板的操作数据计算目标夹紧力,通过运动转换装置直线运动目标位置决策单元获取运动转换装置直线运动目标位置,通过逻辑判断单元根据驾驶员加速踏板操作行为决策控制模式,上层控制模块将目标夹紧力或运动转换装置直线运动目标位置信号传递至下层控制模块;
步骤四:下层控制模块通过夹紧力控制单元或运动转换装置直线运动行程控制单元反馈调节执行机构中的电机目标转速,并将电机目标转速信号传递至执行机构控制模块;
步骤五:执行机构控制模块接收电机目标转速信号,通过电机转速控制单元调节电机转速,进而通过电机电流控制单元调节电机电流,最终通过电机驱动单元驱动执行机构运转输出夹紧力。
所述步骤二中,上层控制模块判断驾驶员加速踏板操作行为的过程为:当加速踏板开度变化率数值大于0时,代表驾驶员踩下加速踏板;当加速踏板开度变化率数值等于0时,代表保持加速踏板开度不变;当加速踏板开度变化率数值小于0时,代表驾驶员松开加速踏板;
所述驾驶员松开加速踏板对应的加速踏板开度变化率数值通过第一临界值a和第二临界值b划分为三个区间,当加速踏板开度变化率小于0且大于第一临界值a时,代表驾驶员以较慢速率松开加速踏板;当加速踏板开度变化率小于0第一临界值a大于第二临界值b时,代表驾驶员以中等速率松开加速踏板;当加速踏板开度变化率小于第二临界值b时,代表驾驶员以较快速率松开加速踏板。
所述步骤三中,控制模式的决策过程具体如下:
当驾驶员以中等速率或较快速率松开加速踏板,或驾驶员踩下加速踏板时,判断控制系统处于运动转换装置直线运动行程控制模式,上层控制模块向外输出运动转换装置直线运动目标位置,当驾驶员踩下制动踏板时,判断控制系统处于夹紧力控制模式,上层控制模块向外输出目标夹紧力信号;
当控制系统处于运动转换装置直线运动行程控制模式且驾驶员以中等速率或较快速率松开驾驶踏板时,运动转换装置直线运动目标位置为制动器刚好消除制动间隙时运动转换装置的直线运动部件所处的位置;
当控制系统处于运动转换装置直线运动行程控制模式且驾驶员踩下加速踏板时,运动转换装置直线运动目标位置为运动转换装置的直线运动部件的初始位置。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
1、本发明所述商用车电子机械制动器夹紧力控制系统及其控制方法能够更合理地控制商用车电子机械制动器的夹紧力,更能准确反映驾驶员的减速意图;
2、本发明所述商用车电子机械制动器夹紧力控制系统引入了夹紧力与螺杆轴向行程两种控制模式,考虑了驾驶员加速踏板操作行为,并针对不同控制模式设定了相应的控制方法并在驾驶员有强烈减速意图时提前消除制动间隙,缩短夹紧力控制时间,提升车辆制动性能。
3、本发明所述商用车电子机械制动器夹紧力控制系统不仅适用于传统汽车,还适用于新能源汽车制动系统,不仅能够满足中大型客车、货车及其它商用车,还能够满足轮式工程机械的制动需求;
4、本发明所述商用车电子机械制动器夹紧力控制系统无需对车辆结构做出改动,易于实现,更具有通用性和可复用性。
附图说明
图1为本发明所述商用车电子机械制动器夹紧力控制系统的整体结构框图;
图2为本发明所述商用车电子机械制动器夹紧力控制系统的控制方法流程框图;
图3为本发明所述控制方法中,加速踏板开度变化率数值区间划分与驾驶员加速踏板操作行为判断关系示意图;
具体实施方式
为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程,结合说明书附图,本发明的具体实施方式如下:
如图1所示,本发明提供了一种商用车电子机械制动器夹紧力控制系统,所述控制系统由信号采集模块、上层控制模块、下层控制模块和执行机构控制模块组成。
所述执行机构控制模块所控制的执行机构包括三相无刷直流电机、螺杆螺母机构、推杆机构和气压盘式制动器卡钳,其中,三相无刷直流电机作为制动器的动力装置;螺杆螺母机构作为制动器的运动转换装置,所述运动转化装置是指将动力装置输出的旋转运动转化为直线运动的装置,所述运动转化装置除螺杆螺母机构外,还可采用滚珠丝杠机构;推杆机构作为制动器直线运动传递机构,气压盘式制动器卡钳作为夹紧力输出机构。
所述信号采集模块用于采集驾驶员对加速踏板的操作数据和驾驶员对制动踏板的操作数据,信号采集模块由加速踏板开度信号采集单元、加速踏板开度变化率信号采集单元、制动踏板开度信号采集单元以及制动踏板开度变化率信号采集单元组成。所述驾驶员对加速踏板的操作数据包括加速踏板开度数值和加速踏板开度变化率数值,其中,加速踏板开度数值由加速踏板传感器直接检测得到,加速踏板开度变化率数值由加速踏板开度数值对时间微分得到;所述驾驶员对制动踏板的操作数据包括制动踏板开度数值和制动踏板开度变化率数值,其中,制动踏板开度数值由制动踏板传感器直接检测得到,制动踏板开度变化率数值由制动踏板开度数值对时间微分得到。
所述信号采集模块通过车载总线与上层控制器连接并进行通讯和数据传输,信号采集模块将采集到的驾驶员对加速踏板的操作数据和驾驶员对制动踏板的操作数据通过车载总线传输至上层控制模块。
所述上层控制模块由目标夹紧力决策单元、运动转换装置直线运动目标位置决策单元和逻辑判断单元组成,所述上层控制模块根据驾驶员对加速踏板的操作数据和驾驶员对制动踏板的操作数据计算目标夹紧力并决策控制模式,此外,还将获得运动转换装置直线运动目标位置,并将目标夹紧力和运动转换装置直线运动目标位置信号传递至下层控制模块。其中,所述目标夹紧力决策单元通过内置的制动踏板开度与目标夹紧力函数关系计算获得目标夹紧力,在制动踏板开度与目标夹紧力函数关系所构成的坐标系中,横坐标为制动踏板开度,纵坐标为目标夹紧力,制动踏板开度与目标夹紧力的关系可以是线性或非线性的,并可通过仿真或试验标定得到;所述运动转换装置直线运动目标位置决策单元用于决策运动转换装置直线运动的目标位置,运动转换装置直线运动的目标位置为制动器刚好消除制动间隙时运动转换装置的直线运动部件所处的位置或运动转换装置的直线运动部件的初始位置,在本实施例中,运动转换装置直线运动的目标位置即为螺杆螺母机构中螺杆的目标位置为制动器刚好消除制动间隙时螺杆所处的位置或螺杆的初始位置,二者均可通过试验测定得到。所述逻辑判断单元用于根据本驾驶员对加速踏板的操作数据和驾驶员对制动踏板的操作数据决策控制模式,所述控制模式包括夹紧力控制模式和运动转换装置直线运动行程控制模式,其中,夹紧力控制模式由下层控制模块中的夹紧力控制单元实现,运动转换装置直线运动行程控制模式由下层控制模块中的运动转换装置直线运动行程控制单元实现。
所述下层控制模块由夹紧力控制单元和运动转换装置直线运动行程控制单元组成,下层控制模块通过反馈调节作用调节或决策执行机构中作为动力源的三相无刷直流电机的目标转速,并将目标转速信号传递至执行机构控制模块。其中,所述夹紧力控制单元接收目标夹紧力决策单元输出的目标夹紧力信号和执行机构中夹紧力输出机构反馈的实际夹紧力信号,并根据目标夹紧力和实际夹紧力的差值,通过反馈调节作用使制动器输出的实际夹紧力跟随目标夹紧力,保证车辆的制动性能,最终夹紧力控制单元根据反馈调节作用调节或决策执行机构中作为动力源的三相无刷直流电机的目标转速,上述夹紧力输出机构反馈的实际夹紧力信号通过压力传感器测定获得;所述运动转换装置直线运动行程控制单元接收运动转换装置直线运动目标位置决策单元输出的运动转换装置直线运动的目标位置信号和执行机构中运动转换装置的直线运动部件反馈的实际位置信号,并根据目标位置和实际位置的差值,通过反馈调节作用使运动转换装置的直线运动部件达到目标位置,以保证制动间隙的消除和执行机构顺利回位,最终运动转换装置直线运动行程控制单元根据反馈调节作用调节或决策执行机构中作为动力源的三相无刷直流电机的目标转速,上述运动转换装置的直线运动部件反馈的实际位置信号通过直线位移传感器测定得到。
根据上层控制模块的逻辑判断单元决策得到的控制模式,下层控制模块通过夹紧力控制单元或运动转换装置直线运动行程控制单元获得执行机构中作为动力源的三相无刷直流电机的目标转速,并将目标转速发送至执行机构控制单元。
所述执行机构控制模块由电机转速控制单元、电机电流控制单元和电机驱动单元组成。其中,所述执行机构控制模块中的电机就是指执行机构中作为动力源的三相无刷直流电机。所述电机转速控制单元接收下层控制模块中夹紧力控制单元或运动转换装置直线运动行程控制单元输出的电机转速目标值以及执行机构中作为动力源的三相无刷直流电机反馈的电机转速实际值,根据电机转速目标值和电机转速实际值的差值,通过反馈调节作用决策获得电机电流目标值,并将电机电流目标值信号输出至电机电流控制单元;所述电机电流控制单元根据接收到的电机电流目标值和执行机构中作为动力源的三相无刷直流电机反馈的电机电流实际值之差,通过滞环控制方法或矢量控制方法控制电机驱动单元中的功率开关器件通断,进而控制电机输出转矩。所述三相无刷直流电机反馈的电机转速实际值和三相无刷直流电机反馈的电机电流实际值之差分别通过电机转速传感器和电机电流传感器测定得到。所述电机驱动单元由三相全桥逆变电路组成,采用两两导通方式。
如前所述,本具体实施方式中,执行机构包括三相无刷直流电机、螺杆螺母机构、推杆机构和气压盘式制动器卡钳,其中,三相无刷直流电机作为制动器的动力装置;螺杆螺母机构作为制动器的运动转换装置,所述运动转化装置是指将动力装置输出的旋转运动转化为直线运动的装置,所述运动转化装置除螺杆螺母机构外,还可采用滚珠丝杠机构;推杆机构作为制动器直线运动传递机构,气压盘式制动器卡钳作为夹紧力输出机构。其中,当执行机构动作时,三相无刷直流电机在所述控制系统的作用下带动螺杆螺母机构的螺母转动,螺杆螺母机构中,在螺母的驱动下螺杆沿轴向伸出,螺杆螺母机构将电机输出的转矩转换成轴向推力并带动推杆机构直线运动,推杆机构推动气压盘式制动器卡钳动作,最终输出制动夹紧力。
基于上述商用车电子机械制动器夹紧力控制系统的结构组成,本发明还公开了一种商用车电子机械制动器夹紧力控制方法,所述控制方法通过车载总线获取加速踏板开度信号、加速踏板开度变化率信号、制动踏板开度信号、制动踏板开度变化率信号、实际夹紧力信号和运动转换装置的直线运动部件(螺杆)的实际位置信号,然后通过判断、运算与决策,得到目标夹紧力信号或运动转换装置的直线运动部件目标位置信号,并通过下层控制器和执行机构控制器控制执行机构动作,进而输出制动夹紧力。
如图2所示,所述控制方法的具体控制过程如下:
步骤一:控制系统运行,信号输入模块采集驾驶员对加速踏板的操作数据和驾驶员对制动踏板的操作数据,并将采集到的操作数据信号通过车载总线传递至上层控制模块;
所述驾驶员对加速踏板的操作数据包括加速踏板开度数值和加速踏板开度变化率数值,所述驾驶员对制动踏板的操作数据包括制动踏板开度数值和制动踏板开度变化率数值;
步骤二:上层控制模块根据加速踏板开度变化率数值判断驾驶员加速踏板操作行为,所述加速踏板操作行为具体包括以较慢速率松开加速踏板、以中等速率松开加速踏板、以较快速率松开加速踏板、保持加速踏板开度不变以及踩下加速踏板;
如图3所示,在本步骤中,上层控制模块判断驾驶员加速踏板操作行为时,当加速踏板开度变化率数值大于0时,代表驾驶员踩下加速踏板;当加速踏板开度变化率数值等于0时,代表保持加速踏板开度不变;当加速踏板开度变化率数值小于0时,代表驾驶员松开加速踏板;与此同时,又将加速踏板开度变化率数值小于0,即驾驶员松开加速踏板的部分划分为三个区间,分别代表驾驶员以较慢速率松开加速踏板、以中等速率松开加速踏板、以较快速率松开加速踏板,数值越小代表驾驶员松开加速踏板的速率越快;其中,以较慢速率松开加速踏板与以中等速率松开加速踏板之间的加速踏板开度变化率临界值a取值为-145度每秒,以中等速率松开加速踏板与以较快速率松开加速踏板之间的加速踏板开度变化率临界值b取值为-315度每秒,所述临界值a与临界值b可通过仿真分析初步确定,并通过试验标定修改。
步骤三:上层控制模块根据驾驶员对加速踏板的操作数据和驾驶员对制动踏板的操作数据计算目标夹紧力并决策控制模式,获得运动转换装置直线运动目标位置,并将目标夹紧力或运动转换装置直线运动目标位置信号传递至下层控制模块;
所述控制模式的决策过程具体如下:
上层控制模块读入驾驶员对加速踏板的操作数据和驾驶员对制动踏板的操作数据并判断驾驶员加速踏板操作行为,当驾驶员以中等速率或较快速率松开加速踏板,或驾驶员踩下加速踏板时,判断控制系统处于运动转换装置直线运动行程控制模式,上层控制模块向外输出运动转换装置直线运动目标位置,当驾驶员踩下制动踏板时,判断控制系统处于夹紧力控制模式,上层控制模块向外输出目标夹紧力信号;
当控制系统处于运动转换装置直线运动行程控制模式且驾驶员以中等速率或较快速率松开驾驶踏板时,运动转换装置直线运动目标位置为制动器刚好消除制动间隙时螺杆所处的位置;当控制系统处于运动转换装置直线运动行程控制模式且驾驶员踩下加速踏板时,运动转换装置直线运动目标位置为运动转换装置的直线运动部件的初始位置;
步骤四:下层控制模块通过夹紧力控制单元或运动转换装置直线运动行程控制单元的反馈调节作用决策执行机构中作为动力源的三相无刷直流电机的目标转速,并将目标转速信号传递至执行机构控制模块;
步骤五:执行机构控制模块接收电机目标转速信号,通过电机转速控制单元调节电机转速,进而通过电机电流控制单元调节电机电流,并通过电机驱动单元驱动电机运转,使电机输出转矩驱动执行机构运转输出夹紧力,最终实现制动控制,所述电机输出转矩以依次驱动执行机构运转是指电机输出转矩依次驱动执行机构中的运动转换装置、直线运动传递机构和夹紧力输出机构动作,实现夹紧力输出。
上述实施例为本发明优选的具体实施例,并非用来限制本发明的保护范围,本领域的技术人员在未脱离本发明原理的前提下,所作的改进、变化、组合、替代等,均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种商用车电子机械制动器夹紧力控制系统,其特征在于:
包括信号采集模块、上层控制模块、下层控制模块和执行机构控制模块;
所述信号采集模由加速踏板开度信号采集单元、加速踏板开度变化率信号采集单元、制动踏板开度信号采集单元以及制动踏板开度变化率信号采集单元组成,信号采集模块通过车载总线将采集到的加速踏板操作数据和制动踏板操作数据传输至上层控制模块;
所述上层控制模块由目标夹紧力决策单元、运动转换装置直线运动目标位置决策单元和逻辑判断单元组成,目标夹紧力决策单元根据加速踏板操作数据和制动踏板操作数据计算目标夹紧力,运动转换装置直线运动目标位置决策单元决策获得运动转换装置直线运动目标位置,逻辑判断单元通过内置的判断逻辑判断控制模式,上层控制模块将目标夹紧力信号和运动转换装置直线运动目标位置信号分别传输至下层控制模块;
所述下层控制模块由夹紧力控制单元和运动转换装置直线运动行程控制单元组成,夹紧力控制单元接收目标夹紧力信号和执行机构反馈的实际夹紧力信号,通过反馈调节方式使执行机构输出的实际夹紧力跟随目标夹紧力,进而调节并输出执行机构中电机的目标转速;运动转换装置直线运动行程控制单元接收运动转换装置直线运动的目标位置信号和执行机构反馈的运动转换装置的直线运动部件反馈的实际位置信号,通过反馈调节方式使运动转换装置的直线运动部件达到目标位置,进而调节并输出执行机构中电机的目标转速;所述下层控制模块根据逻辑判断单元判断得到的控制模式,控制夹紧力控制单元或运动转换装置直线运动行程控制单元向执行机构控制模块传输电机目标转速信号;
所述执行机构控制模块由电机转速控制单元、电机电流控制单元和电机驱动单元组成,电机转速控制单元接收电机目标转速信号和执行机构反馈的电机实际转速信号,通过反馈调节方式将获得的电机目标电流信号输出至电机电流控制单元,电机电流控制单元根据接收到的电机目标电流信号和执行机构反馈的电机实际电流信号,通过滞环控制方法或矢量控制方法控制电机驱动单元中的功率开关器件通断,进而向执行机构输出电机输出转矩信号。
2.如权利要求1所述一种商用车电子机械制动器夹紧力控制系统,其特征在于:
加速踏板操作数据和制动踏板操作数据包括加速踏板开度数值、加速踏板开度变化率数值、制动踏板开度数值和制动踏板开度变化率数值;其中,加速踏板开度数值和制动踏板开度数值分别通过加速踏板传感器和制动踏板传感器检测得到,加速踏板开度变化率数值和制动踏板开度变化率数值分别由加速踏板开度数值和制动踏板开度数值对时间微分得到。
3.如权利要求1所述一种商用车电子机械制动器夹紧力控制系统,其特征在于:
所述目标夹紧力决策单元通过内置的制动踏板开度与目标夹紧力函数关系计算获得目标夹紧力,在制动踏板开度与目标夹紧力函数关系所构成的坐标系中,横坐标为制动踏板开度,纵坐标为目标夹紧力,制动踏板开度与目标夹紧力的关系为线性或非线性。
4.如权利要求1所述一种商用车电子机械制动器夹紧力控制系统,其特征在于:
运动转换装置直线运动的目标位置运动转换装置直线运动的目标位置为制动器刚好消除制动间隙时运动转换装置的直线运动部件所处的位置或运动转换装置的直线运动部件的初始位置。
5.如权利要求1所述一种商用车电子机械制动器夹紧力控制系统,其特征在于:
所述逻辑判断单元判断获得的控制模式包括夹紧力控制模式和运动转换装置直线运动行程控制模式,其中,夹紧力控制模式由下层控制模块中的夹紧力控制单元实现,运动转换装置直线运动行程控制模式由下层控制模块中的运动转换装置直线运动行程控制单元实现。
6.如权利要求1所述一种商用车电子机械制动器夹紧力控制系统的控制方法,其特征在于:
所述控制方法具体控制过程如下:
步骤一:控制系统运行,信号输入模块采集驾驶员对加速踏板的操作数据和驾驶员对制动踏板的操作数据,并将采集到的操作数据信号通过车载总线传递至上层控制模块;
步骤二:上层控制模块根据加速踏板开度变化率数值判断驾驶员加速踏板操作行为,所述加速踏板操作行为具体包括以较慢速率松开加速踏板、以中等速率松开加速踏板、以较快速率松开加速踏板、保持加速踏板开度不变以及踩下加速踏板;
步骤三:上层控制模块中,通过目标夹紧力决策单元根据驾驶员对加速踏板的操作数据和驾驶员对制动踏板的操作数据计算目标夹紧力,通过运动转换装置直线运动目标位置决策单元获取运动转换装置直线运动目标位置,通过逻辑判断单元根据驾驶员加速踏板操作行为决策控制模式,上层控制模块将目标夹紧力或运动转换装置直线运动目标位置信号传递至下层控制模块;
步骤四:下层控制模块通过夹紧力控制单元或运动转换装置直线运动行程控制单元反馈调节执行机构中的电机目标转速,并将电机目标转速信号传递至执行机构控制模块;
步骤五:执行机构控制模块接收电机目标转速信号,通过电机转速控制单元调节电机转速,进而通过电机电流控制单元调节电机电流,最终通过电机驱动单元驱动执行机构运转输出夹紧力。
7.如权利要求6所述一种商用车电子机械制动器夹紧力控制系统的控制方法,其特征在于:
所述步骤二中,上层控制模块判断驾驶员加速踏板操作行为的过程为:当加速踏板开度变化率数值大于0时,代表驾驶员踩下加速踏板;当加速踏板开度变化率数值等于0时,代表保持加速踏板开度不变;当加速踏板开度变化率数值小于0时,代表驾驶员松开加速踏板;
所述驾驶员松开加速踏板对应的加速踏板开度变化率数值通过第一临界值a和第二临界值b划分为三个区间,当加速踏板开度变化率小于0且大于第一临界值a时,代表驾驶员以较慢速率松开加速踏板;当加速踏板开度变化率小于0第一临界值a大于第二临界值b时,代表驾驶员以中等速率松开加速踏板;当加速踏板开度变化率小于第二临界值b时,代表驾驶员以较快速率松开加速踏板。
8.如权利要求6所述一种商用车电子机械制动器夹紧力控制系统的控制方法,其特征在于:
所述步骤三中,控制模式的决策过程具体如下:
当驾驶员以中等速率或较快速率松开加速踏板,或驾驶员踩下加速踏板时,判断控制系统处于运动转换装置直线运动行程控制模式,上层控制模块向外输出运动转换装置直线运动目标位置,当驾驶员踩下制动踏板时,判断控制系统处于夹紧力控制模式,上层控制模块向外输出目标夹紧力信号。
9.如权利要求8所述一种商用车电子机械制动器夹紧力控制系统的控制方法,其特征在于:
当控制系统处于运动转换装置直线运动行程控制模式且驾驶员以中等速率或较快速率松开驾驶踏板时,运动转换装置直线运动目标位置为制动器刚好消除制动间隙时运动转换装置的直线运动部件所处的位置;
当控制系统处于运动转换装置直线运动行程控制模式且驾驶员踩下加速踏板时,运动转换装置直线运动目标位置为运动转换装置的直线运动部件的初始位置。
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