CN112622854A - 一种解耦智能制动系统及其制动力矩控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种解耦智能制动系统,包括踏板总成、进行逻辑控制的ECU、位移传感器和储液罐,储液罐与主缸第一腔、主缸第二腔、伺服系统和踏板模拟器连接,主缸第一腔的出口设置有第一隔离阀,主缸第一腔的出口与第一隔离阀之间设置有踏板模拟器阀和第一单向阀,踏板模拟器阀和第一单向阀的出口与所述踏板模拟器的入口连接;主缸第二腔的出口设置有第二隔离阀和主缸压力传感器;伺服系统的出口分别设置有第一和第二控制阀;第一和第二隔离阀、第一和第二控制阀与ESC/ABS连接;所述踏板总成通过推杆连接主缸第一腔;本发明还涉及一种解耦智能制动系统的制动力矩控制方法,分为四种不同模式,本发明具备主动增压功能,还能解决制动系统助力故障问题。
Description
技术领域
本发明涉及车辆行车制动系统技术领域,特别是涉及一种解耦智能制动系统及其制动力矩控制方法。
背景技术
目前随着新能源汽车迅速推广及智能驾驶领域技术的不断进步,对于智能驾驶执行系统-制动系统的要求不断提高,由于非解耦式制动系统机械结构所限,无法支持高级自动驾驶主动增压功能。
为了克服上述非解耦式制动系统缺点,解耦制动系统逐渐被推向市场。当前市场解耦方案,主要通过检测踏板位移信号,利用电子助力器产生压力源,对整车实施制动。
然而,对于采用上述解耦方案的制动系统,当位移传感器失效时,ECU无有效位移信号输入,导致制动系统电子助力故障。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种解耦智能制动系统及其制动力矩控制方法,解耦智能制动系统具备主动增压功能功能,制动力矩控制方法能够解决踏板的位移传感器故障导致的系统助力故障问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种解耦智能制动系统,包括:踏板总成、ECU、位移传感器和储液罐;
所述储液罐分别连接主缸第一腔、主缸第二腔、伺服系统和踏板模拟器,所述主缸第一腔的出口设置有第一隔离阀,所述主缸第一腔的出口与所述第一隔离阀之间设置有踏板模拟器阀和第一单向阀,所述踏板模拟器阀和第一单向阀的出口与所述踏板模拟器的入口连接;所述主缸第二腔的出口设置有第二隔离阀和主缸压力传感器;所述伺系统的出口分别设置有第一控制阀和第二控制阀;所述第一隔离阀、第二隔离阀、第一控制阀和第二控制阀与ESC/ABS连接;所述踏板总成通过推杆连接主缸第一腔;
所述位移传感器用于监控所述踏板总成的位移;所述ECU用于监控所述位移传感器和主缸压力传感器的信号,并对所述检测阀、第一隔离阀、模拟器控制阀、第二隔离阀、第一控制阀、第二控制阀和伺服系统进行逻辑控制,实现正常助力模式、压力传感器降级模式、位移传感器降级模式和机械液压备份模式。
所述ECU未检测到所述移传感器和主缸压力传感器的信号,并且所述ECU检测到需要对车辆实施紧急制动时,则控制所述第一隔离阀和第二隔离阀关闭,断开所述主缸第一腔和主缸第二腔同主液压回路的连接,控制所述伺服电机主动增加制动液压力,对车辆实施紧急制动。
所述第一隔离阀和第二隔离阀是常开阀,所述第一隔离阀和第二隔离阀在未通电的情况下与机械液压回路接通;所述第一控制阀和第二控制阀是常闭阀,所述第一控制阀和第二控制阀在未通电的情况下与主液压回路断开。
所述位移传感器采用冗余设计,所述位移传感器的两路位移传感器电路相同且完全独立。
所述主缸压力传感器采用冗余设计,所述主缸压力传感器的两路压力输出信号完全独立,其中一路压力输出信号用于压力计算,另一路压力输出信号用于冗余检测。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种上述解耦智能制动系统的制动力矩控制方法,包括:通过所述ECU对所述位移传感器和主缸压力传感器进行检测;
当所述位移传感器和主缸压力传感器均无故障时,则所述解耦智能制动系统处于正常助力模式;
当所述位移传感器无故障且所述主缸压力传感器失效时,则所述解耦智能制动系统处于主缸压力传感器降级模式;
当所述位移传感器失效且所述主缸压力传感器无故障时,则所述解耦智能制动系统处于位移传感器降级模式;
当所述位移传感器和主缸压力传感器均无失效时,则所述解耦智能制动系统处于机械液压备份模式。
所述正常助力模式具体为:根据不同车速v1和v2下的减速度-位移标定曲线,得到所述位移传感器的最终解码位移信号S=f(S1,S2)对应的目标减速度a1,其中,S1表示位移传感器检测到的T1信号的解码位移,S2表示位移传感器检测到的T2信号的解码位移;
根据减速度-主缸压力标定曲线,得到所述主缸压力传感器的主缸压力信号P=P1对应的目标减速度a2,其中,P1表示主缸压力传感器检测到的V1信号的解码压力;
将所述目标减速度a1和目标减速度a2进行加权计算得到最终目标减速度a,根据所述最终目标减速度a计算输出目标制动力矩。
所述主缸压力传感器降级模式具体为:根据不同车速v1和v2下的减速度-位移标定曲线,得到所述位移传感器的最终解码位移信号S=f(S1,S2)对应的目标减速度a1,其中,S1表示位移传感器检测到的T1信号的解码位移,S2表示位移传感器检测到的T2信号的解码位移,通过所述目标减速度a1计算输出目标制动力矩。
所述位移传感器降级模式具体为:根据减速度-主缸压力标定曲线,得到所述主缸压力传感器的主缸压力信号P=P1对应的目标减速度a2,其中,P1表示主缸压力传感器检测到的V1信号的解码压力,通过所述目标减速度a2计算输出目标制动力矩。
所述机械液压备份模式具体为:根据踏板力输入,通过所述ECU控制踏板模拟器阀下电关闭,断开所述踏板模拟器同主液压回路管路连接;通过所述ECU控制所述第一控制阀和第二控制阀下电关闭,断开所述伺服缸同主液压回路管路连接;通过所述ECU控制所述第一隔离阀和第二隔离阀下电开启,连接所述主缸第一腔和主缸第二腔同主液压回路管路,接通机械液压回路;最后机械输出液压制动力矩。
有益效果
由于采用了上述的技术方案,本发明与现有技术相比,具有以下的优点和积极效果:本发明提供的解耦智能制动系统用于解决传统非解耦制动系统无法支持高级自动驾驶主动增压的功能问题,本发明采用相互独立的位移传感器和主缸压力传感器来解决位移传感器失效导致控制系统助力故障的问题。
附图说明
图1是本发明实施方式的解耦智能制动系统原理示意图;
图2是本发明实施方式的制动力矩控制方法逻辑流程图;
图3是本发明实施方式的正常助力模式逻辑流程图;
图4是本发明实施方式的主缸压力传感器降级模式逻辑流程图;
图5是本发明实施方式的位移传感器降级模式逻辑流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。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。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种解耦智能制动系统,如图1所示,为本发明实施方式的解耦智能制动系统原理示意图,包括:用于承接驾驶员制动意图的踏板总成1、ECU2、位移传感器3、主缸第一腔4、第一隔离阀5、检测阀6、储液罐7、踏板模拟器阀8、踏板模拟器9、主缸第二腔10、第二隔离阀11、主缸压力传感器12、第一单向阀13、伺服压力传感器14、由伺服缸15和伺服电机16组成并用于提供压力源的伺服系统、第一控制阀17、第二控制阀18和第二单向阀19。
进一步地,所述储液罐7分别连接主缸第一腔4、主缸第二腔10、伺服系统和踏板模拟器9,所述主缸第一腔4的出口设置有第一隔离阀5,所述主缸第一腔4的出口与所述第一隔离阀5之间设置有踏板模拟器阀8和第一单向阀13,所述踏板模拟器阀8和第一单向阀13的出口端与踏板模拟器9的入口连接;所述主缸第二腔10的出口设置有第二隔离阀11和主缸压力传感器12,所述主缸第一腔4和主缸第二腔10之间密闭连接;所述伺服系统的出口分别设置有伺服缸压力传感器14、第一控制阀17和第二控制阀18;所述第一隔离阀5、第二隔离阀11、第一控制阀17和第二控制阀18与ESC/ABS连接;所述踏板总成1通过推杆连接主缸第一腔4。
所述主缸第一腔4和主缸第二腔10中均设置有制动液,主缸第二腔10中设置有浮动活塞,通过主缸第一腔4中的制动液来推动所述浮动活塞运动。
所述位移传感器3用于监控踏板总成1的位移;所述ECU2用于监控所述位移传感器3、主缸压力传感器12和伺服缸压力传感器14的信号,并与整车CAN网络交互,所述ECU2对所述检测阀6、第一隔离阀5、模拟器控制阀8、第二隔离阀11、第一控制阀17、第二控制阀18和伺服电机16进行逻辑控制,实现正常助力模式、压力传感器降级模式、位移传感器降级模式和机械液压备份模式。
所述踏板模拟器阀8是常闭阀,未通电时与主液压回路断开,同时避免颗粒从主液压回路流入踏板模拟器9;所述第一隔离阀5和第二隔离阀11是常开阀,所述第一隔离阀5和第二隔离阀11在未通电的情况下与机械液压回路接通;所述第一控制阀17和第二控制阀18是常闭阀,所述第一控制阀17和第二控制阀18在未通电的情况下与主液压回路断开。
所述位移传感器3采用冗余设计,两路位移传感器电路相同且完全独立。所述主缸压力传感器12采用冗余设计,两路压力输出信号完全独立,一路压力输出信号用于压力计算,另一路压力输出信号用于冗余检测。
当处于IGN OFF离线模式时,踏板模拟器阀8下电关闭,断开踏板模拟器9同主液压回路管路连接,第一控制阀17和第二控制阀18下电关闭,断开伺服缸9同主液压回路管路连接,第一隔离阀5和第二隔离阀11下电开启,连接主缸第一腔4、主缸第二腔10同主液压回路管路,接通机械液压回路。
当处于IGN ON上电唤醒模式时,踏板模拟器阀8上电开启,接通踏板模拟器9同主液压回路管路连接,第一控制阀17和第二控制阀18上电开启,接通伺服缸9同主液压回路管路连接,第一隔离阀5和第二隔离阀11保持下电开启,连接主缸第一腔4、主缸第二腔10同主液压回路管路,接通机械液压回路。
当处于主动增压模式时,踏板总成1未被踩下,ECU2通过监控位移传感器3和主缸压力传感器12未检测到驾驶员制动请求,同时ECU2检测到需要对车辆实施紧急制动,则ECU2控制第一隔离阀5和第二隔离阀11关闭,断开主缸第一腔4、主缸第二腔10同主液压回路之间的管路联通,控制伺服电机16产生制动液压力,执行主动增压功能,对车辆实施紧急制动。
本发明还涉及一种解耦智能制动系统的制动力矩控制方法,如图2所示,为本发明实施方式的制动力矩控制方法逻辑流程图,通过所述ECU2对所述位移传感器3和主缸压力传感器12进行检测,得到四种不同的模式对车辆实施行车制动,包括:模式A:正常助力模式,模式B:压力传感器降级模式,模式C:位移传感器降级模式,模式D:机械液压备份模式。
首先,对所述位移传感器3和主缸压力传感器12的有效工作条件进行说明:
所述位移传感器3采用冗余设计,两路位移传感器3的电路相同且完全独立,分别输出T1信号和T2信号,T1信号对应的解码位移S1=f(T1),T2信号对应的解码位移S2=f(T2),分别对T1信号和T2信号进行短接、超上限、低下限和磁铁丢失诊断,在T1信号和T2信号均无故障前提下,若T1信号和T2信号对应的解码位移差值的绝对值小于等于阈值ΔS,即满足|S1-S2|≤ΔS时,则位移传感器3无故障,对应最终解码位移S=f(S1,S2);
若T1信号和T2信号对应的解码位移差值的绝对值大于阈值ΔS,即满足|S1-S2|>ΔS时,则位移传感器3失效。
所述主缸压力传感器12采用冗余设计,两路输出信号完全独立,一路用于压力计算,一路用于冗余检测,分别输出V1信号和V2信号,V1信号对应的解码压力为P1=f(V1),V2信号对应的解码压力为P2=f(V2);分别对V1信号、V2信号进行短接、超上限、低下限诊断,在V1信号、V2信号信号均无故障前提下,若V1信号、V2信号对应的解码压力差值的绝对值小于等于阈值ΔP,即满足|P1-P2|≤ΔP时,则主缸压力传感器12无故障,对应输出主缸压力P=P1;若V1信号、V2信号对应的解码压力差值的绝对值大于阈值ΔP,即满足|P1-P2|>ΔP时,则主缸压力传感器12失效。
下面对四种不同的模式进行详细说明:
模式A:当驾驶员踩下踏板总成1,所述ECU2检测到位移传感器3和主缸压力传感器12均无故障时,则所述解耦智能控制系统处于正常助力模式,根据减速度-位移标定曲线,得到位移传感器3检测信号对应的第一目标减速度a1;根据减速度-主缸压力标定曲线,得到主缸压力传感器12检测信号对应的第二目标减速度a2,对所述第一目标减速度和第二目标减速度进行加权计算输出最终目标减速度a,最后通过所述最终目标减速度a计算输出目标制动力矩。
所述正常助力模式具体为:如图3所示,为本发明实施方式的正常助力模式逻辑流程图,综合考虑整车运动模式,根据不同车速v1和v2下的减速度-位移标定曲线,得到所述位移传感器3的最终解码位移信号S=f(S1,S2)对应的目标减速度a1,公式为:a1=g(av1,av2),其中,g(,)表示减速度av1和减速度av2之间加权关系,av1表示车速v1时,位移信号对应的减速度,av2表示车速v2时,位移信号对应的减速度,S1表示位移传感器3检测到的T1信号的解码位移且S1=f(T1),S2表示位移传感器3检测到的T2信号的解码位移且S2=f(T2)。
根据减速度-主缸压力标定曲线,得到所述主缸压力传感器12的主缸压力信号P=P1对应的目标减速度a2,其中,P1表示主缸压力传感器12检测到的V1信号的解码压力且P1=f(V1)。
进一步地,根据所述目标减速度a1和目标减速度a2计算最终目标减速度a,公式为:a=f(a1,a2)=f[g(av1,av2),a2];根据所述最终目标减速度a计算输出目标制动力矩,公式为:T=G(a)=G[f(a1,a2)]=G{f[g(av1,av2),a2]},其中,G()表示目标制动力矩与目标减速度之间计算关系。
当处于正常助力模式时,驾驶员踩下制动踏板总成1,ECU2通过位移传感器3和主缸压力传感器12检测到驾驶员制动请求,则控制第一隔离阀5和第二隔离阀11上电关闭,断开主缸第一腔4、主缸第二腔10同主液压回路的管路联通,同时ECU2控制伺服电机16产生制动液压力,对车辆实施制动。在正常助力模式下,由踏板模拟器9、踏板模拟器阀8和第一单向阀13组成的模拟器单元反馈给驾驶员制动踏板感觉,解耦驾驶员制动请求与整车实际制动力。
模式B:当驾驶员踩下踏板总成1,所述ECU2检测到位移传感器3无故障且所述主缸压力传感器12失效时,则所述解耦智能控制系统处于主缸压力传感器降级模式,根据减速度-位移标定曲线,得到所述位移传感器3检测信号对应的目标减速度a1,通过所述目标减速度a1计算输出目标制动力矩。
所述主缸压力传感器降级模式具体为:如图4所示,为本发明实施方式的主缸压力传感器降级模式逻辑流程图,综合考虑整车运动模式,根据不同车速v1和v2下的减速度-位移标定曲线,得到所述位移传感器3的最终解码位移信号S=f(S1,S2)对应的目标减速度a1,公式为:a1=g(av1,av2),其中,g(,)表示减速度av1和减速度av2之间加权关系,av1表示车速v1时,位移信号对应的减速度,av2表示车速v2时,位移信号对应的减速度,S1表示位移传感器3检测到的T1信号的解码位移且S1=f(T1),S2表示位移传感器3检测到的T2信号的解码位移且S2=f(T2),通过所述目标减速度a1计算输出目标制动力矩,公式为:T=G(a1)=G[g(av1,av2)],其中,G()表示目标制动力矩与目标减速度之间计算关系。
模式C:当驾驶员踩下踏板总成1,所述ECU2检测到位移传感器3失效且所述主缸压力传感器12无故障时,则所述解耦智能控制系统处于位移传感器降级模式,根据减速度-主缸压力标定曲线,得到所述主缸压力传感器12检测信号对应的目标减速度a2,通过所述目标减速度a2计算输出目标制动力矩。
所述位移传感器降级模式具体为:如图5所示,为本发明实施方式的位移传感器降级模式逻辑流程图,综合考虑整车运动模式,根据减速度-主缸压力标定曲线,得到所述主缸压力传感器12的主缸压力信号P=P1对应的目标减速度a2,其中,P1表示主缸压力传感器12检测到的V1信号的解码压力且P1=f(V1),通过所述目标减速度a2计算输出目标制动力矩,公式为:T=G(a2),其中,G()表示目标制动力矩与目标减速度之间计算关系。
模式D:当驾驶员踩下踏板总成1,所述ECU2检测到位移传感器3和主缸压力传感器12均无失效时,则所述解耦智能控制系统处于机械液压备份模式,位移传感器与主缸压力传感器同时失效,通过驾驶员踏板力输入,机械输出液压制动力矩。
所述机械液压备份模式具体为:根据驾驶员踏板力的输入,通过所述ECU2控制踏板模拟器阀8下电关闭,断开所述踏板模拟器9同主液压回路管路连接;通过所述ECU2控制所述第一控制阀17和第二控制阀18下电关闭,断开所述伺服缸9同主液压回路管路连接;通过所述ECU2控制所述第一隔离阀5和第二隔离阀11下电开启,连接所述主缸第一腔4和主缸第二腔10同主液压回路管路,接通机械液压回路;最后机械输出液压制动力矩,对车辆实施行车制动。
由此可见,本发明提供的解耦智能制动系统用于解决传统非解耦制动系统无法支持高级自动驾驶主动增压的功能问题,通过采用相互独立的位移传感器和主缸压力传感器来解决位移传感器失效导致制动系统助力故障的问题。
Claims (10)
1.一种解耦智能制动系统,其特征在于,包括:踏板总成(1)、ECU(2)、位移传感器(3)和储液罐(7);
所述储液罐(7)分别连接主缸第一腔(4)、主缸第二腔(10)、伺服系统和踏板模拟器(9),所述主缸第一腔(4)的出口设置有第一隔离阀(5),所述主缸第一腔(4)的出口与所述第一隔离阀(5)之间设置有踏板模拟器阀(8)和第一单向阀(13),所述踏板模拟器阀(8)和第一单向阀(13)的出口与所述踏板模拟器(9)的入口连接;所述主缸第二腔(10)的出口设置有第二隔离阀(11)和主缸压力传感器(12);所述伺系统的出口分别设置有第一控制阀(17)和第二控制阀(18);所述第一隔离阀(5)、第二隔离阀(11)、第一控制阀(17)和第二控制阀(18)与ESC/ABS连接;所述踏板总成(1)通过推杆连接主缸第一腔(4);
所述位移传感器(3)用于监控所述踏板总成(1)的位移;所述ECU(2)用于监控所述位移传感器(3)和主缸压力传感器(12)的信号,并对所述检测阀(6)、第一隔离阀(5)、模拟器控制阀(8)、第二隔离阀(11)、第一控制阀(17)、第二控制阀(18)和伺服系统进行逻辑控制,实现正常助力模式、压力传感器降级模式、位移传感器降级模式和机械液压备份模式。
2.根据权利要求1所述的解耦智能制动系统,其特征在于,所述ECU(2)未检测到所述移传感器(3)和主缸压力传感器(12)的信号,并且所述ECU(2)检测到需要对车辆实施紧急制动时,则控制所述第一隔离阀(5)和第二隔离阀(11)关闭,断开所述主缸第一腔(4)和主缸第二腔(10)同主液压回路的连接,控制所述伺服电机(16)主动增加制动液压力,对车辆实施紧急制动。
3.根据权利要求1所述的解耦智能制动系统,其特征在于,所述第一隔离阀(5)和第二隔离阀(11)是常开阀,所述第一隔离阀(5)和第二隔离阀(11)在未通电的情况下与机械液压回路接通;所述第一控制阀(17)和第二控制阀(18)是常闭阀,所述第一控制阀(17)和第二控制阀(18)在未通电的情况下与主液压回路断开。
4.根据权利要求1所述的解耦智能制动系统,其特征在于,所述位移传感器(3)采用冗余设计,所述位移传感器(3)的两路位移传感器电路相同且完全独立。
5.根据权利要求1所述的解耦智能制动系统,其特征在于,所述主缸压力传感器(12)采用冗余设计,所述主缸压力传感器(12)的两路压力输出信号完全独立,其中一路压力输出信号用于压力计算,另一路压力输出信号用于冗余检测。
6.一种如权利要求1-5中任一所述解耦智能制动系统的制动力矩控制方法,其特征在于,包括:通过所述ECU(2)对所述位移传感器(3)和主缸压力传感器(12)进行检测;
当所述位移传感器(3)和主缸压力传感器(12)均无故障时,则所述解耦智能制动系统处于正常助力模式;
当所述位移传感器(3)无故障且所述主缸压力传感器(12)失效时,则所述解耦智能制动系统处于主缸压力传感器降级模式;
当所述位移传感器(3)失效且所述主缸压力传感器(12)无故障时,则所述解耦智能制动系统处于位移传感器降级模式;
当所述位移传感器(3)和主缸压力传感器(12)均无失效时,则所述解耦智能制动系统处于机械液压备份模式。
7.根据权利要求6所述的制动力矩控制方法,其特征在于,所述正常助力模式具体为:根据不同车速v1和v2下的减速度-位移标定曲线,得到所述位移传感器(3)的最终解码位移信号S=f(S1,S2)对应的目标减速度a1,其中,S1表示位移传感器(3)检测到的T1信号的解码位移,S2表示位移传感器(3)检测到的T2信号的解码位移;
根据减速度-主缸压力标定曲线,得到所述主缸压力传感器(12)的主缸压力信号P=P1对应的目标减速度a2,其中,P1表示主缸压力传感器(12)检测到的V1信号的解码压力;
将所述目标减速度a1和目标减速度a2进行加权计算得到最终目标减速度a,根据所述最终目标减速度a计算输出目标制动力矩。
8.根据权利要求6所述的制动力矩控制方法,其特征在于,所述主缸压力传感器降级模式具体为:根据不同车速v1和v2下的减速度-位移标定曲线,得到所述位移传感器(3)的最终解码位移信号S=f(S1,S2)对应的目标减速度a1,其中,S1表示位移传感器(3)检测到的T1信号的解码位移,S2表示位移传感器(3)检测到的T2信号的解码位移,通过所述目标减速度a1计算输出目标制动力矩。
9.根据权利要求6所述的制动力矩控制方法,其特征在于,所述位移传感器降级模式具体为:根据减速度-主缸压力标定曲线,得到所述主缸压力传感器(12)的主缸压力信号P=P1对应的目标减速度a2,其中,P1表示主缸压力传感器(12)检测到的V1信号的解码压力,通过所述目标减速度a2计算输出目标制动力矩。
10.根据权利要求6所述的制动力矩控制方法,其特征在于,所述机械液压备份模式具体为:根据踏板力输入,通过所述ECU(2)控制踏板模拟器阀(8)下电关闭,断开所述踏板模拟器(9)同主液压回路管路连接;通过所述ECU(2)控制所述第一控制阀(17)和第二控制阀(18)下电关闭,断开所述伺服缸(9)同主液压回路管路连接;通过所述ECU(2)控制所述第一隔离阀(5)和第二隔离阀(11)下电开启,连接所述主缸第一腔(4)和主缸第二腔(10)同主液压回路管路,接通机械液压回路;最后机械输出液压制动力矩。
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