CN112977075B

CN112977075B - 一种前轮驱动车辆的制动控制方法、装置及汽车

Info

Publication number: CN112977075B
Application number: CN201911214722.6A
Authority: CN
Inventors: 李玮; 梁海强
Original assignee: Beijing Electric Vehicle Co Ltd
Current assignee: Beijing Electric Vehicle Co Ltd
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2024-04-09
Anticipated expiration: 2039-12-02
Also published as: CN112977075A

Abstract

本发明公开了一种前轮驱动车辆的制动控制方法、装置及汽车，制动控制方法应用于整车控制器，包括：获取整车需求的第一制动力；获取驱动系统的最大制动力；获取车辆制动的目标减速度；若所述最大制动力大于第一制动力且目标减速度小于或者等于第一安全阈值，则控制驱动系统产生整车需求的第一制动力；若最大制动力小于或者等于第一制动力，和/或，目标减速度大于第一安全阈值，则控制驱动系统和液压制动单元共同产生整车需求的第一制动力。本发明的方案，大幅提高了制动过程中能量的回收效率，并有效的保证了车辆的稳定性。

Description

一种前轮驱动车辆的制动控制方法、装置及汽车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种前轮驱动车辆的制动控制方法、装置及汽车。

背景技术

目前车辆使用的制动装置主要形式有机械式、气压式、液压式和气液混合式等。它们的工作原理基本相同，都是利用制动装置把车辆行驶过程中的动能通过机械摩擦的方式转化为热能而消耗掉，从而达到车辆制动或者减速的目的。作为纯电动汽车，其通过电机驱动车轮实现车辆的行驶，而驱动电机具有电动与发电这两种不同的工作模式，因此在车辆制动过程中可以通过控制驱动电机由电动状态切换至发电状态(能量回收)使其产生制动扭矩从而协助车辆实现制动。纯电动车通过电机产生制动扭矩的过程称为制动能量回收，该过程不仅能够实现车辆的制动，同时还能够回收一部分能量，进而提高车辆的能量利用效率。目前，随着纯电动汽车技术的快速发展以及普及程度的不断提高，制动能量回收控制方式已从最早的并联式制动能量回收逐步发展到串联式制动能量回收，相比于并联式制动能量回收，串联式制动能量回收具有更高的能量回收效率，同时拥有更好地制动舒适性感受，因此该方式是今后制动能量回收技术的主流发展方向。

目前国内外主流的纯电动汽车均采用驱动电机和单级减速器的前驱方案，即驱动电机通过单级减速器直接驱动车辆的前轮，从而实现车辆的行驶功能。在该类型的纯电动汽车中，串联式能量回收单纯通过驱动电机所产生的制动强度一般不宜超过-0.4g(g指重力加速度)，原因为过大的制动强度将会使车辆前轮打滑或失稳的风险增大，即车辆的稳定性因子会大大降低，从而不能够有效保证制动过程的安全，从而导致串联制动能量回收过程中的能量回收效率较低。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种前轮驱动车辆的制动控制方法、装置及汽车，解决了现有串联制动能量回收过程中的能量回收效率较低的问题。

依据本发明的一个方面，提供了一种前轮驱动车辆的制动控制方法，应用于整车控制器，所述方法包括：

获取整车需求的第一制动力；

获取驱动系统的最大制动力；

获取车辆制动的目标减速度；

若所述最大制动力大于所述第一制动力且所述目标减速度小于或者等于第一安全阈值，则控制驱动系统产生整车需求的第一制动力；

若所述最大制动力小于或者等于所述第一制动力，和/或，所述目标减速度大于所述第一安全阈值，则控制驱动系统和液压制动单元共同产生整车需求的第一制动力。

可选的，所述控制驱动系统产生整车需求的第一制动力，包括：

获取扭矩限制系数；

根据所述扭矩限制系数和所述第一制动力，获取第一扭矩命令；

根据所述第一扭矩命令，控制驱动系统产生整车需求的第一制动力。

可选的，所述获取扭矩限制系数，包括：

获取车辆制动过程中的第一减速度；

根据所述第一减速度，获得第二减速度，所述第二减速度大于或者等于第一阈值，且小于或者等于第二阈值；

根据所述第一阈值、所述第二阈值和所述第二减速度，获取所述扭矩限制系数。

可选的，所述控制驱动系统和液压制动单元共同产生整车需求的第一制动力，包括：

获取车辆前轮需求的第二制动力；

获取单纯由驱动系统制动的第三减速度；

根据所述第二制动力和所述第三减速度，确定驱动系统的制动力和液压制动单元的制动力。

可选的，根据所述第二制动力和所述第三减速度，确定驱动系统的制动力和液压制动单元的制动力，包括：

在驱动系统的最大制动力大于车辆前轮需求的第二制动力且第三减速度大于第二安全阈值时，控制液压制动单元产生车辆后轮所需的制动力；

确定单纯由驱动系统制动产生所述第二安全阈值的减速度所需的第三制动力；

根据所述第二制动力和所述第三制动力，控制驱动系统与液压制动单元共同产生车辆前轮所需的制动力。

可选的，根据所述第二制动力和所述第三制动力，控制驱动系统与液压制动单元共同产生车辆前轮所需的制动力，包括：

控制驱动系统在车辆前轮中产生不高于所述第二安全阈值的减速度的制动力，控制液压制动单元产生车辆前轮所需的剩余制动力；

驱动系统在车辆前轮中产生所述第二安全阈值的减速度的制动力之后，根据第一时间长度T、所述第二制动力和所述第三制动力，确定驱动系统产生的制动力的增长速率；

根据所述驱动系统产生的制动力的增长速率，控制驱动系统产生的制动力逐步增长直至驱动系统产生车辆前轮所需的全部制动力。

在驱动系统的最大制动力小于或者等于车辆前轮需求的第二制动力时，控制驱动系统与液压制动单元共同产生车辆前轮所需的制动力，控制液压制动单元产生车辆后轮所需的制动力。

在驱动系统的最大制动力大于车辆前轮需求的第二制动力且第三减速度小于或者等于第二安全阈值时，控制驱动系统产生车辆前轮所需的制动力，液压制动单元产生车辆后轮所需的制动力。

可选的，所述控制驱动系统和液压制动单元共同产生整车需求的第一制动力，还包括：

在控制驱动系统和液压制动单元共同产生整车需求的第一制动力的过程中，通过车轮滑移率，计算车辆的第一稳定性参数；

根据所述第一稳定性参数，判断车辆是否处于稳定状态。

可选的，根据所述第一稳定性参数，判断车辆是否处于稳定状态之后，还包括：

若判断制动过程中车辆处于不稳定状态，则根据所述第一稳定性参数，控制调节驱动系统和液压制动单元的制动力分配。

可选的，所述根据所述第一稳定性参数，控制调节驱动系统和液压制动单元的制动力分配，包括：

根据所述第一稳定性参数，获得第二稳定性参数，所述第二稳定性参数大于或者等于第一参数阈值，且小于或者等于第二参数阈值；

根据所述第二稳定性参数，确定驱动系统所分配的制动力；

根据驱动系统所分配的制动力，确定液压制动单元所分配的制动力。

依据本发明的另一个方面，提供了一种前轮驱动车辆的制动控制装置，应用于整车控制器，包括：

第一获取模块，用于获取整车需求的第一制动力；

第二获取模块，用于获取驱动系统的最大制动力；

第三获取模块，用于获取车辆制动的目标减速度；

第一处理模块，用于在所述最大制动力大于所述第一制动力且所述目标减速度小于或者等于第一安全阈值时，控制驱动系统产生整车需求的第一制动力；

第二处理模块，用于在所述最大制动力小于或者等于所述第一制动力，和/或，所述目标减速度大于所述第一安全阈值时，控制驱动系统和液压制动单元共同产生整车需求的第一制动力。

依据本发明的还一个方面，提供了一种汽车，包括整车控制器，与所述整车控制器连接的驱动系统和液压制动单元，所述驱动系统与车辆前轮连接，所述液压制动单元与车辆前轮和车辆后轮分别连接，所述汽车还包如上述的前轮驱动车辆的制动控制装置。

本发明的实施例的有益效果是：

上述方案中，通过在驱动系统的最大制动力大于整车需求的第一制动力且整车制动的目标减速度小于或者等于第一安全阈值时，控制驱动系统产生整车需求的第一制动力；在所述最大制动力小于或者等于所述第一制动力，和/或，所述目标减速度大于所述第一安全阈值时，控制驱动系统和液压制动单元共同产生整车需求的第一制动力，能够实现在保证制动过程中车辆的稳定性的同时，大幅提高制动过程中能量的回收效率。

附图说明

图1表示本发明实施例的控制系统架构图；

图2表示本发明实施例的前轮驱动车辆的制动控制方法的流程图之一；

图3表示本发明实施例的前轮驱动车辆的制动控制方法的流程图之二；

图4表示本发明实施例的前轮驱动车辆的制动控制方法的逻辑架构；

图5表示本发明实施例的前轮驱动车辆的制动控制装置的结构框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明的实施例提供了一种前轮驱动车辆的制动控制方法，该方法适用于包括如图2所示控制系统架构的车辆，尤其包括电动汽车。

如图1所示，整车控制器为车辆制动控制的核心，其在行车过程中实时采集车辆制动踏板信号，当驾驶员踩下制动踏板后则根据制动踏板开度、开度的变化率，整车状态等一系列信息计算得到车辆前轮与后轮的需求制动力，在此基础上，将前、后轮的需求制动力以命令的形式分配给液压制动单元以及驱动系统，液压制动单元通过调节制动液的流量实现对四个车轮制动缸油压的调节，从而在四个车轮中产生需要的制动力；而驱动系统在接收到整车控制器所分配的制动力后通过控制驱动电机进入到发电状态所产生的制动扭矩来实现整车控制器所需要的制动力。根据图1，驱动电机通过单级减速器直接与车辆的前轮连接，中间无换挡机构，因此车辆的前轮为车辆的驱动轮，驱动系统制动能量回收所产生的制动扭矩全部作用在车辆的前轮上。

需要说明的是，本发明中关于整车控制器如何根据制动踏板以及车辆各系统状态计算前轮与后轮需求制动力不属于本发明内容，在本发明中仅用到其结果；另外液压制动单元在本发明中仅作为一个执行机构，即根据需求在车辆的前轮与后轮中产生所需的制动力，本发明中不涉及其自身具体的控制逻辑(如产生相应制动力的过程)。

如图2所示，本发明的前轮驱动车辆的制动控制方法，应用于整车控制器，包括：

步骤201，获取整车需求的第一制动力F_w。

该实施例中，由整车控制器根据驾驶员的实际操作(包括挡位状态、制动踏板状态、加速踏板状态等)以及车辆各系统的状态等信息计算当前车辆的需求制动力，该需求制动力包括前轮需求制动力F_f，后轮需求制动力F_b以及总制动力F_w(第一制动力)。这里，定义车辆的前轮需求制动力为F_f为左前轮与右前轮的需求制动力之和，后轮需求制动力为F_b为左后轮与右后轮的需求制动力之和，定义整车总需求的第一制动力F_w为前轮需求制动力F_f与后轮需求制动力F_b之和，即，F_w＝F_f+F_b。

步骤202，获取驱动系统的最大制动力F_m。

该实施例中，计算驱动系统最大制动力及车辆的目标减速度，以用于实现后续的控制逻辑。其中驱动系统的最大制动力与驱动系统的最大能量回收扭矩有关，而驱动系统的最大能量回收扭矩又与其所受到的各种限制有关，如最大能量回收功率，电机外特性限制以及电机当前转速、温度等，关于驱动系统的最大能量回收扭矩的计算方法较为简单，并且已经十分成熟，这里仅用到其结果。

定义驱动系统当前最大能量回收扭矩为Tm，对应的其所能够产生的最大制动力为：

式(1)中F_m表示驱动系统所能够产生的最大制动力，Tm表示驱动系统当前最大能量回收扭矩，i_g表示传动系统速比(驱动电机与车辆驱动轮间)，η表示机械系统传动效率，R表示车辆驱动轮(前轮)半径。

步骤203，获取车辆制动的目标减速度B_a。

车辆的目标减速度与行车状态下整车的质量有关，其计算方法如下：

B_a＝F_w/G (2)

式(2)中，B_a表示车辆制动的目标减速度，F_w表示整车总需求的第一制动力，G表示整车质量(包含车上人员)。为方便计算，G可按照静态下空车质量+100Kg得到。根据式(2)所计算得到的车辆目标减速度是一个理想状态下的减速度，即车轮与地面的摩擦力能够满足制动需求，同时不发生打滑，该减速度将用于后续的控制逻辑判断。

步骤204，若所述最大制动力F_m大于所述第一制动力F_w且所述目标减速度B_a小于或者等于第一安全阈值，则控制驱动系统产生整车需求的第一制动力。

该实施例进行的是全部采用驱动系统产生所需制动力的条件判断，即判断此时是否仅通过控制驱动系统进入能量回收状态所产生的制动扭矩便能够满足车辆的制动需求。

优选的，以第一安全阈值取值为：0.35g为例进行介绍，但不以此为限。

确定当以下条件全部得到满足时，认为此时可由驱动系统产生所需求的制动力，并且在制动过程中车辆是稳定的。

根据式(3)，首先需要满足F_m>F_w条件，即驱动系统所能够产生的最大制动力F_m需要大于整车总需求的第一制动力F_w，同时还要保证制动过程中所产生的目标减速度B_a不能够超过安全范围(小于或者等于第一安全阈值)。

优选的，单纯驱动系统实施制动过程中的目标减速度B_a不高于0.35g(g表示重力加速度)，经大量的研究数据表明0.35g的减速度已经能够满足九成以上驾驶员的制动需求，并且该阈值低于0.4g的安全界限阈值，即在该条件下全部利用驱动系统产生制动力不会对车辆的运行稳定性造成危害。

当式(3)中的条件(最大制动力F_m大于所述第一制动力F_w且所述目标减速度B_a小于或者等于第一安全阈值)均得到满足时，判断此时整车所需要的制动力完全能够通过驱动系统所产生，因此这种状态下将通过控制驱动系统的能量回收强度来产生整车所需的第一制动力。

具体的，驱动系统能量回收控制是通过在车辆前进状态下给出扭矩命令来实现的，因此驱动系统制动能量回收控制问题可转化为如何确定驱动电机的扭矩命令，即通过给定合理的扭矩命令来使驱动系统产生所需求的制动力。

可以根据整车控制器计算的整车需求的第一制动力F_w以及车辆传动系统的参数，获得产生F_w制动力驱动系统所需的扭矩命令。

步骤205，若所述最大制动力小于或者等于所述第一制动力，和/或，所述目标减速度大于所述第一安全阈值，则控制驱动系统和液压制动单元共同产生整车需求的第一制动力。

该实施例中，若整车所需的第一制动力F_w较大则无法单纯依靠驱动系统来实现安全制动，此时需要液压系统介入，来保证整车的制动需求。

需要说明的是，实现驱动系统与液压系统组合制动控制的关键在于确定驱动系统的扭矩命令以及液压制动单元关于车辆前轮与后轮的制动力命令。驱动系统与液压制动单元作为单纯的执行机构通过执行所确定的扭矩命令以及制动力命令来最终满足车辆的制动需求。因此，将驱动系统与液压系统组合制动控制问题转化为驱动系统扭矩命令与液压制动单元前后车轮制动力的确定问题。

下面对步骤204中的控制驱动系统产生整车需求的第一制动力进行介绍。

作为一种实现方式，控制驱动系统产生整车需求的第一制动力，可以包括：

获取扭矩限制系数K_d；

根据所述扭矩限制系数K_d和所述第一制动力Fw，获取第一扭矩命令T_c；

根据所述第一扭矩命令T_c，控制驱动系统产生整车需求的第一制动力。

其中，驱动系统能量回收控制是通过在车辆前进状态下给出扭矩命令来实现的，因此驱动系统制动能量回收控制问题可转化为如何确定驱动电机的扭矩命令，即通过给定合理的扭矩命令来使驱动系统产生所需求的制动力。如下：

式(4)为本发明提供的驱动系统制动能量回收控制的电机扭矩命令T_c计算方法。其中K_d表示扭矩限制系数，K_d∈[0,1]；F_w表示整车需求的第一制动力，i_g表示传动系统速比(发动机与车辆驱动轮间)，η表示机械系统传动效率，R表示车辆驱动轮(前轮)半径。根据式(4)可以看出，根据整车控制器计算的整车需求的第一制动力Fw以及车辆传动系统的参数能够得到即产生Fw制动力驱动系统所需的扭矩命令。

该实施例中，为防止制动过程中车辆的减速度超过安全阈值，引入了扭矩限制系数K_d，在车辆的目标减速度超过安全阈值时，利用该扭矩限制系数K_d对扭矩命令进行补偿，以实现通过降低制动扭矩的方法来保证制动过程中整车的稳定。

由此可见，驱动系统能量回收控制的关键在于扭矩限制系数K_d的确定，接下来对扭矩限制系数K_d的计算过程进行详细介绍。

作为一种实现方式，所述获取扭矩限制系数的步骤，包括：

获取车辆制动过程中的第一减速度V_a；

根据所述第一减速度V_a，获得第二减速度V_La，所述第二减速度V_La大于或者等于第一阈值，且小于或者等于第二阈值；

根据所述第一阈值、所述第二阈值和所述第二减速度V_La，获取所述扭矩限制系数K_d。

该实施例中，首先获得制动过程中车辆的第一减速度，根据图1所示的系统架构，驱动电机通过单级减速器直接与车轮的驱动轮相连接，中间无换挡机构，此时电机转速与车辆的车速为线性关系，因此可利用电机转速获得车辆的近似加速度值(第一减速度)，具体方法为：

其中，V_a表示车辆的近似加速度，P表示电机转速为，K_w表示车速转换系数，即P×K_w为车辆的近似车速。在得到车辆的加速度(第一减速度)后对其进行边界限制，获得第二减速度，所述第二减速度大于或者等于第一阈值，且小于或者等于第二阈值。

优选的，以第一阈值取0.35g，第二阈值取0.45g，为例进行介绍，但不以此为限。

式(6)中V_La表示经过限制的车辆加速度(第二减速度)，根据该式(6)可知，将所获得的车辆加速度限制在了[0.35g,0.45g]范围内。

在此基础上，根据第一阈值与第二阈值的差值、第二阈值和第二速度，计算扭矩限制系数K_d；

具体可以通过如下公式实现：

进一步，以第一阈值取0.35g，第二阈值取0.45g为例进行说明，则可知，当经过限制后的车辆加速度V_La超过0.35g后，扭矩限制系数K_d会迅速的从1开始减小，若V_La持续增大，则会非线性的降为0。该实施例正是利用以上方法，根据制动过程中车辆的加速度对驱动系统的能量回收扭矩命令进行调节，消除制动过程中车辆的不稳定性，最终实现了车辆的安全制动。

下面对步骤205中的控制驱动系统和液压制动单元共同产生整车需求的第一制动力进行介绍。

其中，控制驱动系统和液压制动单元共同产生整车需求的第一制动力，包括：

获取车辆前轮需求的第二制动力F_f；

获取单纯由驱动系统制动的第三减速度B_m；

根据所述第二制动力F_f和所述第三减速度B_m，确定驱动系统的制动力和液压制动单元的制动力。

该实施例中，整车控制器根据驾驶员的实际操作(包括挡位状态、制动踏板状态、加速踏板状态等)以及车辆各系统的状态等信息计算当前车辆的前轮需求的第二制动力F_f。进一步的，单纯由驱动系统制动的第三减速度B_m的计算方法如下：

B_m＝F_f/G (8)

式(8)中，为方便计算，G可按照静态下空车质量+100Kg得到，F_f表示车辆前轮需求的第二制动力。

下面结合图3对根据所述第二制动力F_f和所述第三减速度B_m，确定驱动系统的制动力和液压制动单元的制动力进行介绍。

如图3所示，其示出的是驱动系统和液压制动单元的组合制动控制流程图，共包括三种组合控制方式，具体如下：

方式一：

参见图3，在驱动系统的最大制动力大于车辆前轮需求的第二制动力F_f且第三减速度B_m大于第二安全阈值时，采用组合制动控制1。

在组合制动控制1中，采用以下方式分配驱动系统的扭矩命令以及液压制动单元关于车辆前轮与后轮的制动力命令：

控制液压制动单元产生车辆后轮所需的制动力F_b；

确定单纯由驱动系统制动产生所述第二安全阈值的减速度所需的第三制动力F_g；

根据所述第二制动力F_f和所述第三制动力F_g，控制驱动系统与液压制动单元共同产生车辆前轮所需的制动力。

优选的，根据所述第二制动力F_f和所述第三制动力F_g，控制驱动系统与液压制动单元共同产生车辆前轮所需的制动力，包括：

驱动系统在车辆前轮中产生所述第二安全阈值的减速度的制动力之后，根据第一时间长度T、所述第二制动力F_f和所述第三制动力F_g，确定驱动系统产生的制动力的增长速率；

该实施例中，首先定义单纯由驱动系统制动所产生第二安全阈值(优选第二安全阈值取0.35g，不以此为限)减速度的第三制动力为F_g，则F_g＝0.35g×G；定义控制过程驱动系统所分配的制动力为F_mg，则其计算方法如下：

其中T表示过渡周期(标定量)；t表示时间，t∈[0,T]。根据该式(9)可以看出在“组合制动控制1”的初始阶段，由驱动系统产生的第三制动力为Fg，对应车辆所产生的减速度为0.35g，之后在T时间段内逐步的增大驱动系统所产生的制动力，当达到时刻T后，车辆前轮所产生的制动力全部由驱动系统所产生。

此时所对应的驱动电机能量回收扭矩命令为：

F_mg表示控制过程驱动系统所分配的制动力；i_g表示传动系统速比(发动机与车辆驱动轮间)，η表示机械系统传动效率，R表示车辆驱动轮(前轮)半径。

对应液压系统(液压制动单元)前轮制动力命令为F_f-F_mg(随着式9中时间t由0变化到T，液压系统的前轮制动力命令由F_f-F_mg逐步降低为0，此时所有制动力均由驱动系统所产生)；后轮制动力命令为Fb。F_f表示车辆前轮需求的第二制动力。

根据式(9)、(10)可以看出，本发明首先利用驱动系统在前轮中产生不高于0.35g减速度的制动力，前轮所需的剩余制动力由液压制动单元所产生，之后驱动系统逐步加大制动力的产生，最终实现车辆前轮所需的制动力完全由驱动系统能量回收所产生，此时驱动系统所产生的制动力不再受0.35g的减速度限制，因此能够大幅的提升制动过程中的能量回收率，从提高车辆的能量利用效率。

方式二：

参见图3，在驱动系统的最大制动力小于或者等于车辆前轮需求的第二制动力时，采用组合制动控制2

在组合制动控制2中，控制驱动系统与液压制动单元共同产生车辆前轮所需的制动力，控制液压制动单元产生车辆后轮所需的制动力。

该实施例中，驱动电机能量回收扭矩命令：

F_m表示驱动系统所能够产生的最大制动力；i_g表示传动系统速比(发动机与车辆驱动轮间)，η表示机械系统传动效率，R表示车辆驱动轮(前轮)半径。

液压制动单元前后轮制动力命令为：前轮制动力命令为F_f-F_m；后轮制动力命令为F_b。

此时车辆前轮所需的制动力由驱动系统与液压系统共同产生，其中驱动系统发挥其最大能量回收能力，剩余的制动力需求由液压系统产生。

方式三：

参见图3，在驱动系统的最大制动力大于车辆前轮需求的第二制动力且第三减速度小于或者等于第二安全阈值时，采用组合制动控制3。

在组合制动控制3中，控制驱动系统产生车辆前轮所需的制动力，液压制动单元产生车辆后轮所需的制动力。

该实施例中，驱动电机能量回收扭矩命令为：

F_f表示车辆前轮需求的第二制动力；i_g表示传动系统速比(发动机与车辆驱动轮间)，η表示机械系统传动效率，R表示车辆驱动轮(前轮)半径。

液压制动单元前后轮制动力命令为：前轮制动力命令为0；后轮制动力命令为F_b。

此时，车辆前轮所需的制动力全部由驱动系统产生。

综上，根据图3所示的组合控制逻辑，本发明的实施例充分利用了驱动系统能量回收过程中所产生的制动力，在保证制动过程中车辆稳定的前提下，充分利用驱动系统所产生的制动力对车辆实施制动(如组合制动控制1)，因此能够大幅的提升制动过程中的能量回收率，从提高车辆的能量利用效率。

另外，需要指出的是，在通过驱动系统和液压制动单元进行组合制动控制过程中，充分利用了驱动系统所产生的制动力对车辆进行制动，而驱动系统所产生的制动力是由驱动电机经单级减速器、半轴传递到车辆前轮上的，与液压系统直接将制动力作用于前轮不同，该种方式制动力的传递环节较多，因此更容易在大制动力的条件下引发系统的不稳定，为此在制动过程中需对整车的稳定性进行判断。

在本发明一优选实施例中，整车稳定性判断可以包括如下步骤：

在控制驱动系统和液压制动单元共同产生整车需求的第一制动力的过程中，通过车轮滑移率，计算车辆的第一稳定性参数E_v；

根据所述第一稳定性参数E_v，判断车辆是否处于稳定状态。

该实施例中，利用车辆左前轮与右前轮的滑移率来进行整车稳定性判断，具体方式可以包括如下公式：

式(13)中，E_v表示车辆的稳定性参数(第一稳定性参数)，r_l表示车辆左前轮滑移率，r_r表示车辆右前轮滑移率，n表示控制周期，K_E表示车辆稳定性判断阈值。当该式成立则认为车辆处于不稳定状态。根据式(13)可以看出，本发明利用前50个控制周期的车辆前轮滑移率判断车辆的稳定性(50个控制周期为优选实施例，不以此为限)，正常情况下稳定性参数E_v不应该超过稳定性判断阈值K_E，若超过K_E则认为制动过程中车辆前轮处于不稳定状态。

该实施例实现了驱动系统产生整车制动力过程中整车稳定性的量化评估，得到稳定性参数，该参数不仅能够表征制动过程中车辆的稳定程度，并且还将用于后续的制动力调节分配控制。

式(13)中车轮滑移率r_l、r_r由自动防抱死系统(Automatic anti-lock brakingsystem，简称ABS)或电子稳定系统(Electronic Stability Program，ESP)提供，仅用到其结果。

进一步的，在判断车辆处于不稳定状态时，则根据所述第一稳定性参数，控制调节驱动系统和液压制动单元的制动力分配。

该实施例中，当判断制动过程中车辆处于不稳定状态，即式(14)成立时，则表明驱动系统所产生的制动力过大，此时需要降低驱动系统的制动力。

其中，根据所述第一稳定性参数，控制调节驱动系统和液压制动单元的制动力分配，包括：

根据所述第一稳定性参数E_Lm，获得第二稳定性参数E_Lm，所述第二稳定性参数E_Lm大于或者等于第一参数阈值，且小于或者等于第二参数阈值；

根据所述第二稳定性参数E_Lm，确定驱动系统所分配的制动力；

该实施例中，首先对稳定性参数E_v进行限制。

式(14)中，E_Lm表示经过限制后的车辆稳定性参数(第二稳定性参数)；E_v表示车辆的稳定性参数(第一稳定性参数)；K_Max表示稳定性参数最大值(第二参数阈值)；K_E表示车辆稳定性判断阈值(第一参数阈值)。根据该式可以看出，限制环节将车辆的稳定性参数限制在了[K_E,K_Max]区间。

接下来，对利用第二稳定性参数E_Lm，计算驱动系统分配的制动力进行介绍。

定义控制过程中驱动系统所分配到的制动力为F_MG，在此基础上，将根据E_Lm的大小对其进行调节，通过降低驱动系统所产生的制动力，来消除整车的不稳定因素。

式(15)中，F_ML表示经调节后驱动系统所分配的制动力，可以看出，随着经过限制后的车辆稳定性参数E_Lm由K_E变化到K_Max(车辆的不稳定程度逐渐增大)，驱动系统所分配的制动力命令呈下降趋势，下降过程为非线性，本发明的实施例正是利用E_Lm对驱动系统所分配的制动力进行自适应调节，随着车辆不稳定程度的加剧，驱动系统所分配的制动力逐步降为0，通过强迫驱动系统退出制动过程来提高车辆的稳定性。

为保证整车的制动效果，驱动系统退出后的制动力空缺由液压制动单元进行补偿，根据式(15)，此时驱动系统所产生的制动力为F_ML，则当前状态下分配给液压系统关于车辆前轮的制动力为：F_f-F_ML。F_f表示车辆前轮需求的第二制动力。

如图4所示，其示出的是前轮驱动型汽车的制动控制方法的逻辑架构图。

下面结合图4，对本发明提供的前轮驱动型汽车的制动控制方法进行整体介绍。图4中，主要包含了7个关键环节，具体如下：

环节1，首先由整车控制器根据驾驶员的实际操作(挡位状态、制动踏板状态、加速踏板状态等)以及车辆各系统的状态等信息计算当前车辆的需求制动力，该需求制动力包括前轮需求制动力(第二制动力)F_f，后轮需求制动力F_b以及总制动力(第一制动力)F_w；完成整车制动力需求计算后，进入到环节2。

环节2，进行驱动系统所能够产生的最大制动力F_m以及制动过程中车辆的目标减速度B_a的计算，之后进入到环节3。

环节3，进行全部采用驱动系统产生所需制动力的条件判断，即判断此时是否仅通过控制驱动系统进入能量回收状态所产生的制动扭矩便能够满足车辆的制动需求；根据判断结果的不同产生两个分支，其中若条件满足(单纯通过驱动系统能够产生整车所需要的制动力)则进入到环节4，否则进入到环节5。

环节4，通过控制驱动电机的能量回收强度产生整车所需要的制动力，在该过程中为防止制动所产生的减速度过大而破坏车辆的稳定性，会根据车辆制动过程中所产生的减速度对驱动系统的制动力进行自适应调节，在满足整车制动需求的前提下保证车辆的稳定性。

环节5，当进入环节5时，则表明单纯利用驱动系统无法满足整车的制动需求，此时需要液压系统介入，实施驱动系统与液压系统组合制动控制。

环节6，在实施组合制动控制过程中为保证制动过程的稳定性，通过车辆前轮(驱动轮)的滑移率信息对制动过程中整车的稳定性进行判断并根据判断结果产生两个分支，若判断车辆处于不稳定状态，则进入到环节7，若判断制动过程中车辆稳定，则直接结束。

环节7，进行驱动系统及液压系统制动力调节分配控制，通过适当降低驱动系统所产生的制动力来提高车辆的稳定性；若判断制动过程中车辆稳定，则直接结束。

上述实施例，具有实现简便、不改变车辆硬件以及适用范围广的特点，能够大幅提高制动过程中能量的回收效率的同时还能够有效的保证制动过程中车辆的稳定性，因此具有良好的工程推广价值。

如图5所示，本发明还提供一种用以实现上述方法的装置。

如图5所示，其示出的是一种前轮驱动车辆的制动控制装置，应用于整车控制器，所述装置500包括：

第一获取模块501，用于获取整车需求的第一制动力；

第二获取模块502，用于获取驱动系统的最大制动力；

第三获取模块503，用于获取车辆制动的目标减速度；

第一处理模块504，用于在所述最大制动力大于所述第一制动力且所述目标减速度小于或者等于第一安全阈值时，控制驱动系统产生整车需求的第一制动力；

第二处理模块505，用于在所述最大制动力小于或者等于所述第一制动力，和/或，所述目标减速度大于所述第一安全阈值时，控制驱动系统和液压制动单元共同产生整车需求的第一制动力。

可选的，第一处理模块504，包括：

第一处理子模块，用于获取扭矩限制系数；

第二处理子模块，用于根据所述扭矩限制系数和所述第一制动力，获取第一扭矩命令；

第三处理子模块，用于根据所述第一扭矩命令，控制驱动系统产生整车需求的第一制动力。

可选的，第一处理子模块，包括：

第一处理子单元，用于获取车辆制动过程中的第一减速度；

第二处理子单元，用于根据所述第一减速度，获得第二减速度，所述第二减速度大于或者等于第一阈值，且小于或者等于第二阈值；

第三处理子单元，用于根据所述第一阈值、所述第二阈值和所述第二减速度，获取所述扭矩限制系数。

可选的，第二处理模块505，包括：

第四处理子模块，用于获取车辆前轮需求的第二制动力；

第五处理子模块，用于获取单纯由驱动系统制动的第三减速度；

第六处理子模块，用于根据所述第二制动力和所述第三减速度，确定驱动系统的制动力和液压制动单元的制动力。

可选的，第六处理子模块，包括：第四处理子单元。

第四处理子单元，具体用于：在驱动系统的最大制动力大于车辆前轮需求的第二制动力且第三减速度大于第二安全阈值时，控制液压制动单元产生车辆后轮所需的制动力；确定单纯由驱动系统制动产生所述第二安全阈值的减速度所需的第三制动力；根据所述第二制动力和所述第三制动力，控制驱动系统与液压制动单元共同产生车辆前轮所需的制动力。

可选的，第第四处理子单元，在根据所述第二制动力和所述第三制动力，控制驱动系统与液压制动单元共同产生车辆前轮所需的制动力时，具体用于：

控制驱动系统在车辆前轮中产生不高于所述第二安全阈值的减速度的制动力，控制液压制动单元产生车辆前轮所需的剩余制动力；驱动系统在车辆前轮中产生所述第二安全阈值的减速度的制动力之后，根据第一时间长度T、所述第二制动力和所述第三制动力，确定驱动系统产生的制动力的增长速率；根据所述驱动系统产生的制动力的增长速率，控制驱动系统产生的制动力逐步增长直至驱动系统产生车辆前轮所需的全部制动力。

可选的，第六处理子模块，还包括：

第五处理子单元，用于在驱动系统的最大制动力小于或者等于车辆前轮需求的第二制动力时，控制驱动系统与液压制动单元共同产生车辆前轮所需的制动力，控制液压制动单元产生车辆后轮所需的制动力。

可选的，第六处理子模块，还包括：

第八六处理子单元，用于在驱动系统的最大制动力大于车辆前轮需求的第二制动力且第三减速度小于或者等于第二安全阈值时，控制驱动系统产生车辆前轮所需的制动力，液压制动单元产生车辆后轮所需的制动力。

可选的，第二处理模块505，还包括：

计算子模块，用于在控制驱动系统和液压制动单元共同产生整车需求的第一制动力的过程中，通过车轮滑移率，计算车辆的第一稳定性参数；

判断子模块，用于根据所述第一稳定性参数，判断车辆是否处于稳定状态。

可选的，第二处理模块505，还包括：

控制子模块，用于在判断制动过程中车辆处于不稳定状态时，根据所述第一稳定性参数，控制调节驱动系统和液压制动单元的制动力分配。

可选的，控制子模块，具体用于：

根据所述第二稳定性参数，确定驱动系统所分配的制动力；

该装置是与上述方法实施例对应的装置，上述方法实施例中的所有实现方式均适用于该装置的实施例中，也能达到与方法实施例相同的技术效果。

此外，本发明还提供了一种汽车，包括整车控制器，与所述整车控制器连接的驱动系统和液压制动单元，所述驱动系统与车辆前轮连接，所述液压制动单元与车辆前轮和车辆后轮分别连接，所述汽车还包如上述的前轮驱动车辆的制动控制装置。

上述方案，在车辆进入到制动能量回收模式后，首先利用驱动电机所产生的制动扭矩通过车辆前轮对车辆实施制动，在制动过程中，若车辆所需的制动力持续增大，并且车辆所产生的减速度达到一定程度，则电子液压制动单元开始介入，通过在车辆的前、后轮施加制动力来保证制动过程中车辆的稳定性，与此同时，调节驱动电机的能量回收强度，在车辆的制动需求继续增大的条件下增大驱动电机的能量回收强度，从而使电机能够产生更大的回收电流对动力电池进行充电，充分的释放驱动电机的制动能力，从而进一步提高制动过程中整车的能量利用效率。除此之外，本发明考虑了能量回收过程中车辆前轮单纯利用电机制动所产生的不稳定因素对行车安全的影响，为此在制动能量回收控制过程中监测前轮的滑移率，并计算出车辆的稳定性参数，当稳定性参数超过正常范围则根据超出的程度采用非线性的方式来降低驱动电机所产生的制动力，对其进行自适应调节，此时降低部分的制动力由液压控制单元控制前轮的制动缸来产生，本发明通过这种方式来保证制动过程中车辆的稳定性及行车安全。

本发明提供的小型前轮驱动纯电动汽车制动控制方法具有实现简便、不改变车辆硬件以及适用范围广的特点，能够大幅提高制动过程中能量的回收效率的同时还能够有效的保证制动过程中车辆的稳定性，因此具有良好的工程推广价值。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种前轮驱动车辆的制动控制方法，其特征在于，应用于整车控制器，所述方法包括：

获取整车需求的第一制动力；

获取驱动系统的最大制动力；

获取车辆制动的目标减速度；

若所述最大制动力小于或者等于所述第一制动力，和/或，所述目标减速度大于所述第一安全阈值，则控制驱动系统和液压制动单元共同产生整车需求的第一制动力；

所述控制驱动系统产生整车需求的第一制动力，包括：

获取扭矩限制系数；所述扭矩限制系数，用以对扭矩命令进行补偿，以实现通过降低制动扭矩的方法来保证制动过程中整车的稳定；

根据所述扭矩限制系数和所述第一制动力，利用所述扭矩限制系数对扭矩命令进行补偿获取第一扭矩命令；

根据所述第一扭矩命令，控制驱动系统产生整车需求的第一制动力；

所述获取扭矩限制系数，包括：

根据电机转速获取车辆制动过程中的第一减速度；

根据对所述第一减速度进行边界限制的计算结果，获得第二减速度，所述第二减速度大于或者等于第一阈值，且小于或者等于第二阈值；

根据第一阈值与第二阈值的差值、所述第二阈值和所述第二减速度，获取所述扭矩限制系数。

2.根据权利要求1所述的前轮驱动车辆的制动控制方法，其特征在于，所述控制驱动系统和液压制动单元共同产生整车需求的第一制动力，包括：

获取车辆前轮需求的第二制动力；

获取单纯由驱动系统制动的第三减速度；

3.根据权利要求2所述的前轮驱动车辆的制动控制方法，其特征在于，根据所述第二制动力和所述第三减速度，确定驱动系统的制动力和液压制动单元的制动力，包括：

在驱动系统的最大制动力大于车辆前轮需求的第二制动力且所述第三减速度大于第二安全阈值时，控制液压制动单元产生车辆后轮所需的制动力；

4.根据权利要求3所述的前轮驱动车辆的制动控制方法，其特征在于，根据所述第二制动力和所述第三制动力，控制驱动系统与液压制动单元共同产生车辆前轮所需的制动力，包括：

5.根据权利要求2所述的前轮驱动车辆的制动控制方法，其特征在于，根据所述第二制动力和所述第三减速度，确定驱动系统的制动力和液压制动单元的制动力，包括：

6.根据权利要求2所述的前轮驱动车辆的制动控制方法，其特征在于，根据所述第二制动力和所述第三减速度，确定驱动系统的制动力和液压制动单元的制动力，包括：

7.根据权利要求1所述的前轮驱动车辆的制动控制方法，其特征在于，所述控制驱动系统和液压制动单元共同产生整车需求的第一制动力，还包括：

根据所述第一稳定性参数，判断车辆是否处于稳定状态。

8.根据权利要求7所述的前轮驱动车辆的制动控制方法，其特征在于，根据所述第一稳定性参数，判断车辆是否处于稳定状态之后，还包括：

9.根据权利要求8所述的前轮驱动车辆的制动控制方法，其特征在于，所述根据所述第一稳定性参数，控制调节驱动系统和液压制动单元的制动力分配，包括：

根据所述第二稳定性参数，确定驱动系统所分配的制动力；

10.一种前轮驱动车辆的制动控制装置，其特征在于，应用于整车控制器，包括：

第一获取模块，用于获取整车需求的第一制动力；

第二获取模块，用于获取驱动系统的最大制动力；

第三获取模块，用于获取车辆制动的目标减速度；

第二处理模块，用于在所述最大制动力小于或者等于所述第一制动力，和/或，所述目标减速度大于所述第一安全阈值时，控制驱动系统和液压制动单元共同产生整车需求的第一制动力；

第一处理模块，包括：

第一处理子模块，用于获取扭矩限制系数，所述扭矩限制系数，用以对扭矩命令进行补偿，以实现通过降低制动扭矩的方法来保证制动过程中整车的稳定；

第二处理子模块，用于根据所述扭矩限制系数和所述第一制动力，利用所述扭矩限制系数对扭矩命令进行补偿获取第一扭矩命令；

第三处理子模块，用于根据所述第一扭矩命令，控制驱动系统产生整车需求的第一制动力；

第一处理子模块，包括：

第一处理子单元，用于根据电机转速获取车辆制动过程中的第一减速度；

第三处理子单元，用于根据第一阈值与第二阈值的差值、所述第二阈值和所述第二减速度，获取所述扭矩限制系数。

11.一种汽车，包括整车控制器，与所述整车控制器连接的驱动系统和液压制动单元，所述驱动系统与车辆前轮连接，所述液压制动单元与车辆前轮和车辆后轮分别连接，其特征在于，所述汽车还包如权利要求10所述的前轮驱动车辆的制动控制装置。