CN113232633B - 一种基于减速度反馈和减速度差值的制动力分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及商用车制动力分配计算领域，公开了一种基于减速度反馈和减速度差值的制动力分配方法，其通过按照设定的原则，分别预设各轴减速度，通过各轴与参考轴的差值，进行制动力分配；其次通过计算目标减速度与反馈减速度的差值，来决定是否进行修正；如果需要修正则计算各轴误差因子，误差因子最大的轴，增加或者减小相应的制动力。本方案可以根据减速度反馈进行修正，提升了减速度控制的精度，控制过程中耗气量小，制动过程稳定，驾驶感觉平顺。

Description

一种基于减速度反馈和减速度差值的制动力分配方法

技术领域

本发明涉及商用车制动力分配方法领域，尤其涉及了一种基于减速度反馈和减速度差值的制动力分配方法。

背景技术

电子制动力分配(英文：Electronic Brake Force Distribution,缩写为： EBD)是在ABS基础上发展而来的用于防止机动车制动过程中失稳的主动安全系统。与具有ABS的传统制动系统不同，电子制动力分配系统将总制动力在车辆车轴之间进行合理分配，更好的利用车轮的附着系数，不仅提高了汽车制动的稳定性和操纵性，而且使各个车轮能够获得更好的制动性能，缩短制动距离，提高安全性。

目前的商用车制动力分配控制算法更多的是基于滑移率控制，如专利文献一(CN110678367A用于电子调整制动力分配的方法和制动设备和具有这种制动设备的机动车)即为通过各车轴对的滑移率差对机动车进行电子制动力分配的方法和制动设备，将车辆的任意一个车轴(尤其是商用车前进方向的第一轴) 选为基准车轴，并且将该基准车轴的两轮胎的平均滑移率作为基准滑移率，然后将其他车轴的平均滑移率与基准滑移率进行比较，如果其差值小于预设的阈值时，则根据制动力分配准则对制动力进行轴间的分配。

针对以上缺点，本发明提出了一种基于减速度反馈和减速度差值的制动力分配方法，首先通过车辆驱动力和制动力相结合的载荷识别算法，估算出制动过程中车辆的质量，再以实现目标减速度所需制动力作为总的制动力。根据目标减速度，估算出目标减速度下的各轴轴荷，然后将总的制动力分配到各轴并将其作为预设值。

其次，因牵引车ESC已经成为标配，利用ESC传感器的纵向减速度信号或者基于轮速传感器的参考车速计算得到实际减速度值，按照既定原则，如磨损一致、各轴同时抱死、磨损成本最低等，合理快速的分配各轴制动力将其作为参考值。此时的参考值，以已知的整车制动力作为计算依据，而整车制动力、制动减速度跟整车质量线性相关。另外，根据所需总的制动力，综合考虑各轴制动力误差，尽可能减少调整频次，提升减速度的控制精度，并可以选择两种反馈信号来源，提升了电子制动力分配的鲁棒性。

发明内容

本发明针对现有技术的缺点，提供一种基于减速度反馈和减速度差值的制动力分配方法。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种基于减速度反馈和减速度差值的制动力分配方法，包括以下步骤：

一、通过目标减速度计算得到制动所需制动力；

二、目标减速度和实际减速度的差值超过门限值，则进入其他稳定控制，如ABS；

三、目标减速度位于制动力与制动减速度关系图的线性区域内，则按照设定的原则，分别预设各轴减速度，通过各轴与参考轴的差值，进行制动力分配；

四、计算目标减速度与反馈减速度的差值，若差值小于误差门限值，则分配结束，预设分配的制动力即为最终分配；

五、若步骤四中的差值大于误差门限值，则计算各轴误差因子，误差因子最大的轴，增加或者减小相应的制动力；

六、步骤五修正后的制动力分配即为最终制动力分配。

作为优选，步骤一中制动力的获取包括以下步骤：

S1.获取目标减速度a_t0和车辆的实际减速度a_r0；

S2.预估整车质量M’；

S3.根据目标减速度计算得到实现目标减速度所需总的制动力F₀＝M’*a_t0；

F₀＝F₁+F₂+…+F_n (式1)

其中F₁为分配到第一车轴的制动力，F₂为分配到第二车轴的制动力，以此类推，F_n为分配到第n车轴的制动力；

步骤三中各轴的制动力分配如下：

F₁＝a_t1/k₁，其中a_t1为第一车轴的目标减速度，k₁为线性区该车轴目标减速度与该车轴分配制动力的比值：

F₂＝a_t2/k₂,…,F_n＝a_tn/k_n (式2)

S4.利用预设的制动力分配原则，各轴同步抱死原则，分配各个车轴的目标减速度：

a_1n＝(a_tn-a_t1)(n＝2,3,…n) (式3)；

将式2变换后带入式3，

得a_1n＝F_n*k_n-F₁*k₁(n＝2,3,…n) (式4)；

S5.计算各轴的制动力F_n；

F_n＝(a_1n+F₁*k₁)/k_n(n＝2,3,…n) (式5),

带入式1，可计算得到

F₁＝(F₀-a₁₂/k₂-a₁₃/k₃-…-a_1n/k_n)/(1+k₁/k₂+…+k₁/k_n) (式6)；

利用F_n＝(a_1n+F₁*k₁)/k_n,计算得到各轴制动力F_n，完成预设制动力分配。

作为优选，步骤四中各轴目标减速度与反馈减速度a_rn的差值定义为 Ea＝|a_rn-a_tn|，如果Ea小于误差门限值，则调整完毕。

作为优选，步骤五中，当Ea大于误差门限值，则需补偿制动力ΔF＝M’*Ea，将F₀＝M’*a_t0带入，得ΔF＝Ea/a_t0*F₀；

作为优选，分配ΔF，由于制动力建立过程中，制动力存在偏差，导致各轴制动减速度也存在偏差值，以第一车轴的反馈减速度为基准，得到各车轴与第一车轴的反馈减速度差Er_1n＝|a_rn-a_r1|,则设计偏差因子

δ kn_max＝max(δkn,n＝1,2,…,n),选择误差因子最大的轴增加、或者减少制动力ΔF。

作为优选，减速度与反馈减速度差值的绝对值误差门限值为2％，若差值小于2％制动力分配结束，若差值大于2％则进行步骤五中的修正。

通过以上技术方案，本发明具有以下技术效果：

本发明提出了一种基于减速度反馈和减速度差值的制动力分配方法，可以按照多种原则分配制动力，并可以根据减速度反馈进行修正，提升了减速度控制的精度，控制过程中耗气量小，制动过程稳定，驾驶感觉平顺。

附图说明

图1是车辆制动力与制动减速度关系。

图2是各轴制动力分配方法流程图。

图3是制动力分配方法应用原理图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

本发明提出了一种基于减速度反馈和减速度差值的制动力分配方法，其整体思路为首先通过车辆驱动力和制动力相结合的载荷识别算法，估算出制动过程中车辆的质量，再以实现目标减速度所需制动力作为总的制动力。根据目标减速度，估算出目标减速度下的各轴轴荷，然后将总的制动力分配到各轴并将其作为预设值。

其次，因牵引车ESC已经成为标配，利用ESC传感器的纵向减速度信号或者基于轮速传感器的参考车速计算得到实际减速度值，按照既定原则，如磨损一致、各轴同时抱死、磨损成本最低等，合理快速的分配各轴制动力将其作为参考值。此时的参考值，以已知的整车制动力作为计算依据，而整车制动力、制动减速度跟整车质量线性相关。另外，根据所需总的制动力，综合考虑各轴制动力误差，尽可能减少调整频次，提升减速度的控制精度，并可以选择两种反馈信号来源，提升了电子制动力分配的鲁棒性。

分配方法整体上包括以下步骤：

一、通过目标减速度计算得到制动所需制动力；由于制动力和车轮减速度存在一定的函数关系，其存在线性区以及滑移区，减速度前期和制动力的函数关系为线性关系即处在线性区。所以在线性区时，可以根据踏板的位移和制动减速度的关系获得车辆的目标减速度；然后由目标减速度与实际减速度大小，获取车辆实现目标减速度所需要的制动力；

二、目标减速度和实际减速度的差值超过门限值，则进入其他稳定控制；即当目标减速度与实际减速度的差值大于某个门限时，如φg,大于φg之后，制动力与减速度的关系为曲线即进入滑移区，此时差值较大，则可能进行了紧急制动，所以直接进入ABS控制；

三、目标减速度位于制动力与制动减速度关系图的线性区域内，则按照设定的原则，分别预设各轴减速度，通过各轴与参考轴的差值，进行制动力分配；

四、计算目标减速度与反馈减速度的差值，若差值小于误差门限值，其中门限值可以事先进行设定，则分配结束，预设分配的制动力即为最终分配；

五、若步骤四中的差值大于误差门限值，则计算各轴误差因子，误差因子最大的轴，增加或者减小相应的制动力，调整误差因子最大的轴；本方案选择只调整最大误差因子轴的目的在于，减小调整频率，提升减速度的控制精度；并可以选择两种反馈信号来源，提升了电子制动力分配的鲁棒性；

六、步骤五修正后的制动力分配即为最终制动力分配。

具体的计算过程如下：

步骤一中制动力的获取包括以下步骤：

S1.获取目标减速度a_t0和车辆的实际减速度a_r0；

S2.预估整车质量M’；

S3.根据目标减速度计算得到实现目标减速度所需总的制动力F₀＝M’*a_t0；

F₀＝F₁+F₂+…+F_n (式1)

其中F₁为分配到第一车轴的制动力，F₂为分配到第二车轴的制动力，以此类推，F_n为分配到第n车轴的制动力；

步骤三中各轴的制动力分配如下：

F₁＝a_t1/k₁，其中a_t1为第一车轴的目标减速度，k₁为线性区该车轴目标减速度与该车轴分配制动力的比值：

F₂＝a_t2/k₂,…,F_n＝a_tn/k_n (式2)

S4.利用预设的制动力分配原则，各轴同步抱死原则，分配各个车轴的目标减速度：

a_1n＝(a_tn-a_t1)(n＝2,3,…n) (式3)；

将式2变换后带入式3，

得a_1n＝F_n*k_n-F₁*k₁(n＝2,3,…n) (式4)；

S5.计算各轴的制动力F_n；

F_n＝(a_1n+F₁*k₁)/k_n(n＝2,3,…n) (式5),

带入式1，可计算得到

F₁＝(F₀-a₁₂/k₂-a₁₃/k₃-…-a_1n/k_n)/(1+k₁/k₂+…+k₁/k_n) (式6)；

利用F_n＝(a_1n+F₁*k₁)/k_n,计算得到各轴制动力F_n，完成预设制动力分配。

步骤四中各轴目标减速度与反馈减速度a_rn的差值定义为Ea＝|a_rn-a_tn|，如果Ea小于误差门限值，则调整完毕。

步骤五中，当Ea大于误差门限值，则需补偿制动力ΔF＝M’*Ea，将F₀＝M’ *a_t0带入，得ΔF＝Ea/a_t0*F₀，分配ΔF，由于制动力建立过程中，制动力存在偏差，导致各轴制动减速度也存在偏差值，以第一车轴的反馈减速度为基准，得到各车轴与第一车轴的反馈减速度差Er_1n＝|a_rn-a_r1|,则设计偏差因子

δkn_max＝max(δkn,n＝1,2,…,n),选择误差因子最大的轴增加、或者减少制动力Δ F。

本实施例中，减速度与反馈减速度差值的绝对值误差门限值为2％，若差值小于2％制动力分配结束，若差值大于2％则进行步骤五中的修正。

实施例2

本实施例提供一种制动系统，配置有实施例1的制动力分配方法。

实施例3

本实施例提供一种商用车，配置有实施例1的制动力方法。

Claims (2)

1.一种基于减速度反馈和减速度差值的制动力分配方法，其特征在于：包括以下步骤：

一、通过目标减速度计算得到制动所需制动力；

二、目标减速度和实际减速度的差值超过门限值，则进入其他稳定控制；

三、目标减速度位于制动力与制动减速度关系图的线性区域内，则按照设定的原则，分别预设各轴减速度，通过各轴与参考轴的差值，进行制动力分配；

四、计算目标减速度与反馈减速度的差值，若差值小于误差门限值，则分配结束，预设分配的制动力即为最终分配；

五、若步骤四中的差值大于误差门限值，则计算各轴误差因子，选取误差因子最大的轴，增加或者减小相应的制动力；

六、步骤五修正后的制动力分配即为最终制动力分配；

其中步骤一中制动力的获取包括以下步骤：

S1.获取目标减速度a_t0和车辆的实际减速度a_r0；

S2.预估整车质量M’；

S3.根据目标减速度计算得到实现目标减速度所需总的制动力F₀＝M’*a_t0；

F₀＝F₁+F₂+…+F_n (式1)

其中F₁为分配到第一车轴的制动力，F₂为分配到第二车轴的制动力，以此类推，F_n为分配到第n车轴的制动力；

步骤三中各轴的制动力分配如下：

F₁＝a_t1/k₁，其中a_t1为第一车轴的目标减速度，k₁为线性区该车轴目标减速度与该车轴分配制动力的比值：

F₂＝a_t2/k₂,…,F_n＝a_tn/k_n (式2)

S4.利用预设的制动力分配原则，各轴同步抱死原则，分配各个车轴的目标减速度；

a_1n＝(a_tn-a_t1)(n＝2,3,…n) (式3)；

将式2变换后带入式3，

得a_1n＝F_n*k_n-F₁*k₁(n＝2,3,…n) (式4)；

S5.计算各轴的制动力F_n；

F_n＝(a_1n+F₁*k₁)/k_n(n＝2,3,…n) (式5),

带入式1，可计算得到

F₁＝(F₀-a₁₂/k₂-a₁₃/k₃-…-a_1n/k_n)/(1+k₁/k₂+…+k₁/k_n) (式6)；

利用F_n＝(a_1n+F₁*k₁)/k_n,计算得到各轴制动力F_n，完成预设制动力分配；

步骤四中各轴目标减速度与反馈减速度a_rn的差值定义为Ea＝|a_rn-a_tn|，如果Ea小于误差门限值，则调整完毕；

步骤五中，当Ea大于误差门限值，则需补偿制动力ΔF＝M’*Ea，将F₀＝M’*a_t0带入，得ΔF＝Ea/a_t0*F₀；

分配ΔF，由于制动力建立过程中，制动力存在偏差，导致各轴制动减速度也存在偏差值，以第一车轴的反馈减速度为基准，得到各车轴与第一车轴的反馈减速度差Er_1n＝|a_rn-a_r1|,则设计偏差因子

δkn_max＝max(δkn,n＝1,2,…,n),选择误差因子最大的轴增加、或者减少制动力ΔF。

2.根据权利要求1所述的一种基于减速度反馈和减速度差值的制动力分配方法，其特征在于：减速度与反馈减速度差值的绝对值误差门限值为2％，若差值小于2％制动力分配结束，若差值大于2％则进行步骤五中的修正。

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