CN111959476B - 混动商用车制动方式智能管理方法 - Google Patents

混动商用车制动方式智能管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及混动商用车制动方式智能管理方法，包含步骤：持续监测并采集制动踏板开度信号；根据制动踏板开度信号判断车辆是否处于减速制动状态；如果车辆处于减速制动状态，则计算整车的需求制动扭矩；计算混动电机在当前时刻可以提供的最大制动扭矩；采集当前时刻的车速；然后通过当前时刻的车速计算混动电机转速；比较混动电机转速与混动电机最小启动转速的大小，并根据比较结果判定当前时刻采用的制动方式；比较需求制动扭矩和最大制动扭矩的大小，并根据比较结果判定当前时刻采用的制动方式。本发明通过将混动电机纳入制动系统，从而实现基于EBS的混动商用车制动能量回收及管理。

Description

混动商用车制动方式智能管理方法
技术领域
本发明涉及混动汽车制动能量管理技术领域，具体地涉及混动商用车制动方式智能管理方法。
背景技术
现有EBS(Electronic Brake Systems)是ABS(antilock brake system)在控制方式和功能上的升级，通过EBS控制器控制整车上各个智能制动原件，并按照不同制动需求下的制动原则进行制动能量分配，从而控制整车的制动过程，达到防抱死、防侧滑、低附路面向高俯路面过渡等安全制动的目的。
目前EBS包含的制动原件有机械制动、缓速器、排气制动、发动机制动四种，此四种制动原件只能实现燃油车制动能量管理。
现有技术的缺陷在于：未将混动电机纳入制动系统，从而不能基于EBS实现混动商用车制动能量回收及管理。经检索，目前尚无对于将混动电机纳入制动系统的研究或应用。
发明内容
本发明针对上述问题，提供混动商用车制动方式智能管理方法，其目的在于能将混动电机纳入制动系统，并进一步实现基于EBS的混动商用车制动能量回收及管理。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：
混动商用车制动方式智能管理方法，包含以下步骤：
Sa100.持续监测并采集制动踏板开度信号；根据所述制动踏板开度信号判断车辆是否处于减速制动状态；如果车辆处于所述减速制动状态，则计算整车的需求制动扭矩；
Sa200.计算混动电机在当前时刻可以提供的最大制动扭矩；
Sa300.采集当前时刻的车速；然后通过所述当前时刻的车速计算混动电机转速；
Sa400.比较所述混动电机转速与混动电机最小启动转速的大小，并根据比较结果判定当前时刻采用的制动方式，具体包含方法：
如果所述混动电机转速不大于所述混动电机最小启动转速，则判定所述当前时刻采用的制动方式为EBS制动；
所述EBS制动包含以下步骤：
Sb100.由EBS持续监测并采集所述制动踏板开度信号；由EBS计算整车的所述需求制动扭矩；
Sb200.由EBS输出特定制动扭矩；所述特定制动扭矩为人工预设值；
Sb300.将所述制动踏板开度信号输入实际制动感觉曲线，计算得到实际制动名义减速度；所述实际制动感觉曲线预置于所述EBS中；
将所述制动踏板开度信号输入目标制动感觉曲线，计算得到目标制动名义减速度；所述目标制动感觉曲线预置于所述EBS中；
以所述目标制动名义减速度为被减数，以所述实际制动名义减速度为减数，做减法，得到名义减速度差值；
Sb400.根据所述名义减速度差值作出如下操作：
如果所述名义减速度差值小于0，则判定EBS输出EBS制动扭矩；
所述EBS通过PID输出所述EBS制动扭矩；所述EBS制动扭矩通过下式计算得到：
TEBS＝Tbc-Te-max
其中：TEBS为所述EBS制动扭矩；Tbc为所述需求制动扭矩；Te-max为所述最大制动扭矩；所述最大制动扭矩通过查找混动电机外特性曲线获得；如果所述名义减速度差值不小于0，则判定EBS不输出所述EBS输出扭矩；
Sa500.比较所述需求制动扭矩和所述最大制动扭矩的大小，并根据比较结果判定当前时刻采用的制动方式，具体包含方法：
如果所述最大制动扭矩等于0，则判定所述当前时刻采用的所述制动方式为EBS制动；
如果所述最大制动扭矩不小于所述需求制动扭矩，则判定所述当前时刻采用的所述制动方式为混动电机制动；
如果所述最大制动扭矩小于所述需求制动扭矩，则判定所述当前时刻采用的所述制动方式为所述混动电机制动和所述EBS制动。
优选地，所述混动电机转速下式计算得到：
Figure GDA0003083938200000031
其中：ne为所述混动电机转速；Vvel为当前时刻的车速；rwheel为车轮半径，通过查找技术手册获得；krear_axle为后桥速比，通过查找技术手册获得；kdecelerator为混动电机减速器速比，通过查找技术手册获得。
优选地，由车载HCU实现Sa100中的所述持续监测并采集制动踏板信号的工作。
优选地，由车载HCU实现Sa100中的所述计算整车的需求制动扭矩的工作。
优选地，由车载MCU实现Sa300中的所述计算混动电机在当前时刻可以提供的最大制动扭矩的工作。
本发明与现有技术对比，具有以下优点：
通过将混动电机纳入制动系统，从而实现了基于EBS的混动商用车制动能量回收及管理。
附图说明
图1为本发明具体实施例的实际制动感觉曲线与目标制动感觉曲线示意图；
图2为本发明具体实施例采用的设备连接拓扑图；
图3为本发明具体实施例的基本流程示意图；
图4为本发明具体实施例的EBS制动的流程示意图。
其中，1.实际制动感觉曲线，2.目标制动感觉曲线，3.实际制动感觉曲线与目标制动感觉曲线的交点，4.减速度差值，5.MCU，6.EBS，7.HCU，8.Diagnosis CAN，9.PowertrainCAN。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
需要事先说明的是，本发明可以实现在混动商用车上实现制动方式智能管理方法，并最大化回收制动能的前提的条件有两个，即混动车上需安装有EBS系统；匹配混动电机的扭矩需与混动车上的发动机最大扭矩相当。
如图1所示，EBS制动的原理在于：依靠实际制动感觉曲线1和目标制动感觉曲线2维持整车的减速度；图1中的横坐标表征制动踏板开度，单位为百分比，纵坐标表征减速度，单位为百分比。制动踏板开度不同，则整车的减速度是不同的。在制动踏板开度相同的时候，实际制动感觉曲线1和目标制动感觉曲线2在纵坐标轴上的取值会有一个差，这个差就是减速度差值4。此外实际制动感觉曲线1和目标制动感觉曲线2会随着制动踏板开度逐渐增大而趋于接近，并在制动踏板开度达到100％前的一个点相交；横坐标轴从0到实际制动感觉曲线与目标制动感觉曲线的交点3之间，在制动踏板开度相同的时候实际制动感觉曲线1在纵坐标轴上的取值要大于目标制动感觉曲线2在纵坐标轴上的取值；横坐标轴从实际制动感觉曲线1与目标制动感觉曲线2的交点3到100％之间，在制动踏板开度相同的时候实际制动感觉曲线1在纵坐标轴上的取值要小于目标制动感觉曲线2在纵坐标轴上的取值。而EBS制动所输出的制动力的大小是由PID控制的，而PID是由减速度差值4驱动的。当减速度差值4小于0时，EBS制动所述出力大于0，使得实际制动感觉曲线1上的实际制动减速度逐渐接近目标制动感觉曲线2上的目标制动减速度，最终达到减速度差值4逐渐减小，亦即实际制动减速度逐渐接近目标制动减速度的目的；而当减速度差值4大于或等于0时，EBS制动所输出的制动力为0。
本具体实施例采用的设备连接拓扑如图2所示，其中MCU只与Diagnosis CAN耦接，而EBS和HCU则各自都与Diagnosis CAN和Powertrain CAN耦接；本具体实施例中的Diagnosis CAN采用500K线路，和Powertrain CAN采用250K线路。
如图3所示，一种混动商用车制动方式智能管理方法，包含以下步骤：
Sa100.持续监测并采集制动踏板开度信号；根据制动踏板开度信号判断车辆是否处于减速制动状态；如果车辆处于减速制动状态，则计算整车的需求制动扭矩。
本实施例中，由车载HCU实现持续监测并采集制动踏板信号的工作。
本实施例中，由车载HCU实现计算整车的需求制动扭矩的工作，并发给车载MCU。
Sa200.计算混动电机在当前时刻可以提供的最大制动扭矩。
Sa300.采集当前时刻的车速；然后通过当前时刻的车速计算混动电机转速。
混动电机转速下式计算得到：
Figure GDA0003083938200000071
其中：ne为混动电机转速；Vvel为当前时刻的车速；rwheel为车轮半径，通过查找技术手册获得；krear_axle为后桥速比，通过查找技术手册获得；kdecelerator为混动电机减速器速比，通过查找技术手册获得。
本实施例中，由车载MCU实现计算混动电机在当前时刻可以提供的最大制动扭矩的工作。
Sa400.比较混动电机转速与混动电机最小启动转速的大小，并根据比较结果判定当前时刻采用的制动方式，具体包含方法：
如果混动电机转速不大于混动电机最小启动转速，则判定当前时刻采用的制动方式为EBS制动。
此时对应图1中横坐标轴从实际制动感觉曲线1与目标制动感觉曲线2的交点到100％之间的区间，混动电机和EBS制动力变化过程为：混动电机输出的制动力逐渐小于目标制动减速度的需求制动力，直至为0。此时减速度差值4大于0，EBS输出的制动力逐渐增大，此时实际制动感觉曲线1和目标制动感觉曲线2所需的负扭矩逐渐由EBS提供的制动力来维持，直至车速为0。
如图4所示，EBS制动包含以下步骤：
Sb100.由EBS持续监测并采集制动踏板开度信号；由EBS计算整车的需求制动扭矩。
Sb200.由于EBS具有预控制功能，此时直接输出特定制动扭矩；特定制动扭矩为人工预设值，以便第一时间响应整车制动需求。
Sb300.将制动踏板开度信号输入实际制动感觉曲线1，计算得到实际制动减速度；实际制动感觉曲线1预置于EBS中。
将制动踏板开度信号输入目标制动感觉曲线2，计算得到目标制动减速度；目标制动感觉曲线2预置于EBS中。
以目标制动减速度为被减数，以实际制动减速度为减数，做减法，得到减速度差值4。
Sb400.根据减速度差值4作出如下操作：
如果减速度差值4小于0，则判定EBS输出EBS制动扭矩；此时，EBS通过PID调节逐渐使输出的制动力满足需求目标制动减速度和实际制动减速度。
如果减速度差值4不小于0，则判定EBS不输出EBS输出扭矩；此时，EBS不参与整车制动。
EBS通过PID输出EBS制动扭矩；EBS制动扭矩通过下式计算得到：
TEBS＝Tbc-Te-max
其中：TEBS为EBS制动扭矩；Tbc为需求制动扭矩；Te-max为最大制动扭矩；最大制动扭矩通过查找混动电机外特性曲线获得。
Sa500.比较需求制动扭矩和最大制动扭矩的大小，并根据比较结果判定当前时刻采用的制动方式，具体包含方法：
如果最大制动扭矩等于0，则判定当前时刻采用的制动方式为EBS制动；实际工控中，此时混动电机不在传动链中。
反之如果最大制动扭矩不等于0，则在实际工控中，此时混动电机在传动链中，于是需要进一步判断。
如果最大制动扭矩不小于需求制动扭矩，则判定当前时刻采用的制动方式为混动电机制动；此时，混动电机输出的制动力大于目标制动减速度需求的制动力；此时，减速度差值4小于0，EBS通过PID调节使得输出的制动力将逐渐趋于0，这样便可消除EBS的预控制功能在制动初期提供的特定制动扭矩，可使该情况下全部的制动力由电机提供。
如果最大制动扭矩小于需求制动扭矩，则判定当前时刻采用的制动方式为混动电机制动和EBS制动；此时，减速度差值4大于0，EBS通过PID调节逐渐使TEBS＝Tbc-Te-max。
本实施例中，HCU发送给MCU的需求制动扭矩是实时更新的。当混动电机不在传动链中时，混动电机可提供的制动扭矩为0，此时混动电机不参与制动，整车需求制动扭矩由EBS承担。与此同时，混动电机会尽快啮合进传动链，MCU会重新计算Te-max并发送给HCU；HCU制动能量过程也会重新按照Sa500判断制动方式，此种控制过程可时刻保证混动电机能够最大程度回收制动能。
本实施例EBS制动的原理基础上，采用将制动踏板开度信号同时接入EBS和混动控制器HCU，形成双制动闭环控制回路。在混动电机能够提供足够制动能时，混动电机输出的制动力略大于目标制动减速度所需求的制动力。此时减速度差值4大于0，EBS感知到整车制动力可满足目标减速度需求，于是EBS不输出制动力。这样可保证此制动过程走HCU制动管理回路，即此时整车需求制动扭矩由混动电机承担，达到混动车回收制动能的目的。这就是所谓混动电机优先制动原则，即当混动电机提供的最大制动扭矩能满足车辆需求制动扭矩时，制动过程走HCU制动管理回路，此时仅由混动电机制动起作用；而当混动电机无法满足车辆需求制动力时，则混动电机制动和EBS制动同时参与制动过程，且混动电机以最大制动扭矩参与制动，达到混动电机最大化回收制动能的目的。
而只有以下两种情况下EBS制动才介入：
(1)当混动电机不足以承担全部制动需求扭矩时，混动电机按最大制动能力输出制动减速度，而此制动减速度小于目标制动减速度，于是此时需要EBS制动自动介入，补充不足的整车制动需求。
(2)停车前车速不足以维持混动电机正常工作的最低速度时，混动电机制动自动退出，这时需要由EBS制动介入，使车速最终降为零。
此外，在实际应用中，也可将实际制动感觉曲线1和目标制动感觉曲线2合并为一条制动感觉曲线，具体方法为：
横坐标轴从0到实际制动感觉曲线与目标制动感觉曲线的交点3之间，取实际制动感觉曲线1为制动感觉曲线；而横坐标轴从实际制动感觉曲线1与目标制动感觉曲线2的交点到100％之间，取目标制动感觉曲线2为制动感觉曲线；而在实际制动感觉曲线与目标制动感觉曲线的交点3处，采用数学方式平滑实际制动感觉曲线1与目标制动感觉曲线2，使实际制动感觉曲线1与目标制动感觉曲线2在此点处的一阶导数相同即可。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或”是要表示“非排它性的或者”。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.混动商用车制动方式智能管理方法，其特征在于：包含以下步骤：
Sa100.持续监测并采集制动踏板开度信号；根据所述制动踏板开度信号判断车辆是否处于减速制动状态；如果车辆处于所述减速制动状态，则计算整车的需求制动扭矩；
Sa200.计算混动电机在当前时刻可以提供的最大制动扭矩；
Sa300.采集当前时刻的车速；然后通过所述当前时刻的车速计算混动电机转速；
Sa400.比较所述混动电机转速与混动电机最小启动转速的大小，并根据比较结果判定当前时刻采用的制动方式，具体包含方法：
如果所述混动电机转速不大于所述混动电机最小启动转速，则判定所述当前时刻采用的制动方式为EBS制动；
所述EBS制动包含以下步骤：
Sb100.由EBS持续监测并采集所述制动踏板开度信号；由EBS计算整车的所述需求制动扭矩；
Sb200.由EBS输出特定制动扭矩；所述特定制动扭矩为人工预设值；
Sb300.将所述制动踏板开度信号输入实际制动感觉曲线(1)，计算得到实际制动名义减速度；所述实际制动感觉曲线(1)预置于所述EBS中；
将所述制动踏板开度信号输入目标制动感觉曲线(2)，计算得到目标制动名义减速度；所述目标制动感觉曲线(2)预置于所述EBS中；
以所述目标制动名义减速度为被减数，以所述实际制动名义减速度为减数，做减法，得到名义减速度差值(4)；
Sb400.根据所述名义减速度差值(4)作出如下操作：
如果所述名义减速度差值(4)小于0，则判定EBS输出EBS制动扭矩；
所述EBS通过PID输出所述EBS制动扭矩；所述EBS制动扭矩通过下式计算得到：
TEBS＝Tbc-Te-max
其中：TEBS为所述EBS制动扭矩；Tbc为所述需求制动扭矩；Te-max为所述最大制动扭矩；所述最大制动扭矩通过查找混动电机外特性曲线获得；
如果所述名义减速度差值(4)不小于0，则判定EBS不输出所述EBS输出扭矩；
Sa500.比较所述需求制动扭矩和所述最大制动扭矩的大小，并根据比较结果判定当前时刻采用的制动方式，具体包含方法：
如果所述最大制动扭矩等于0，则判定所述当前时刻采用的所述制动方式为EBS制动；
如果所述最大制动扭矩不小于所述需求制动扭矩，则判定所述当前时刻采用的所述制动方式为混动电机制动；
如果所述最大制动扭矩小于所述需求制动扭矩，则判定所述当前时刻采用的所述制动方式为所述混动电机制动和所述EBS制动。
2.根据权利要求1所述的混动商用车制动方式智能管理方法，其特征在于：所述混动电机转速下式计算得到：
Figure FDA0003083938190000031
其中：ne为所述混动电机转速；Vvel为当前时刻的车速；rwheel为车轮半径，通过查找技术手册获得；krear_axle为后桥速比，通过查找技术手册获得；kdecelerator为混动电机减速器速比，通过查找技术手册获得。
3.根据权利要求1所述的混动商用车制动方式智能管理方法，其特征在于：由车载HCU实现Sa100中的所述持续监测并采集制动踏板信号的工作。
4.根据权利要求1所述的混动商用车制动方式智能管理方法，其特征在于：由车载HCU实现Sa100中的所述计算整车的需求制动扭矩的工作。
5.根据权利要求1所述的混动商用车制动方式智能管理方法，其特征在于：由车载MCU实现Sa300中的所述计算混动电机在当前时刻可以提供的最大制动扭矩的工作。
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