CN113232640A - 一种电动汽车真空失效辅助制动控制系统 - Google Patents

Abstract

一种电动汽车真空失效辅助制动控制系统，通过中央控制器实时监控真空度传感器的真空度压力值和真空度压力值下降率，根据真空度压力值和真空度压力值下降率来判断故障等级，在制动灯开关没有触发的情况下，在一定数据采集周期内，真空度压力值下降率＞设定值1，判断为真空系统漏气一级故障；在一定数据采集周期内，真空度压力值下降率＞设定值2，判断为真空系统漏气二级故障；真空度压力值＜设定值4，中央控制器判断为真空系统漏气三级故障，中央控制器进入准备启动真空失效辅助制动功能状态，同时点亮制动系统故障灯，发出声音报警和记录故障码。采用本发明能使真空助力系统失效的情况下，通过中央控制器的逻辑设定，协同ESC、电机驱动系统根据驾驶员的意图进行制动和退出制动，保证驾驶安全性。

Description

一种电动汽车真空失效辅助制动控制系统

技术领域

本发明涉及电动汽车系统控制技术，具体涉及电动汽车真空失效辅助制动控制技术。

背景技术

电动汽车（包含纯电、插电混动或增程式等）在能源危机、环境问题的大背景下，已经成为我国和全球的发展趋势。电动汽车和传统燃油汽车在制动系统上最大的区别点在于制动助力的能力来源，电动汽车常见的制动助力的真空度来源于电子真空泵抽取真空获得真空助力，燃油汽车常见的制动助力的真空度来源于发动机运行时抽取真空获得真空助力。因此对于电动汽车，电子真空泵抽取真空保证制动助力的作用非常重要。同时电动汽车相比燃油汽车，还有一个重要的区别点即电动汽车拥有的滑行和制动能力回收功能。因此必须要有足够的安全策略来保证可靠的制动，即使在真空失效的情况下，也能够根据驾驶员的意图有效的保证制动效果。

中国专利文献CN110775039A公开了一种基于电动汽车行车制动安全的真空控制逻辑的方法，该方法没有对不同的真空度值下降率和绝对值进行分级和采用对应的工作逻辑，在真空度不足时，仅判断制动踏板信号和车速后即向ESC发出制动请求信号，该启动条件存在漏洞，存在ESC超出驾驶员预期的制动行为发生，有安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动汽车真空失效辅助制动控制系统，能在真空失效的情况下，也能够根据驾驶员的意图有效的保证制动效果，大幅降低发生交通事故的风险，提高车辆安全性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种电动汽车真空失效辅助制动控制系统，包括中央控制器、仪表指示灯、真空度传感器、制动油压传感器、行程传感器、轮速传感器、车身稳定系统（ESC）、电子驻车执行机构（EPB）、制动灯开关、电子真空泵、电机驱动系统；所述中央控制器分别与以上其余各部分通过硬线或CAN网络连接。

中央控制器实时监控真空度传感器的压力值和真空度压力值下降率，根据真空度压力值和真空度压力值下降率来判断故障等级，根据真空度下降率判断故障等级，判断方法是，在制动灯开关没有触发的情况下：

在一定数据采集周期内，真空度压力值下降率＞设定值1，判断为真空系统漏气一级故障。

在一定数据采集周期内，真空度压力值下降率＞设定值2，判断为真空系统漏气二级故障。

真空度压力值＜设定值3时，控制电子真空泵抽真空，真空度抽到设定值或电子真空泵工作到设定时间时，电子真空泵停止工作。

真空度压力值＜设定值4时，中央控制器判断为真空系统漏气三级故障，中央控制器进入准备启动真空失效辅助制动功能状态，同时点亮制动系统故障灯，发出声音报警和记录故障码。

其中：设定值1＜设定值2，设定值3＜设定值4。

具体地，在真空系统漏气一级故障时，只在中央控制器内记录故障码；在真空系统漏气二级故障时，中央控制器对电机驱动系统发出限制功率信号，请求仪表点亮限制功率信号灯并且记录故障码。

在三级故障状态下，中央处理器根据制动灯开关信号、油压传感器信号（和制动踏板行程传感器信号，该信号与油压传感器信号互为冗余校验设计），判断驾驶员的刹车需求，同时结合车辆此时速度，计算驾驶员所需的制动减速度需求，并将所需的制动压力需求发送到车身稳定系统（ESC），ESC的电机工作，驱动ESC为各车轮制动管路建立对应油压，各车轮制动卡钳开始工作，使车辆减速。

更具体地，在真空系统漏气三级故障状态下，分为踩下刹车状态和未踩刹车状态；

当中央控制器未检测到制动开关信号输入（和踏板信号输入，该信号与制动开关信号互为冗余校验设计），则控制电机驱动系统按照滑行能量回收逻辑设定进行工作，当滑行能力回收减速度达到阈值6时，中央控制器同时判断此时制动灯开关信号断开时间，如果大于阈值7，则点亮制动灯。

当中央控制器检测到踩刹车信号，制动灯点亮，当制动主缸内压力达到阈值5（和制动踏板行程，冗余校验设计），此时ESC判断驾驶员有刹车需求，ESC启动真空失效辅助制动功能，使车辆减速，同时中央控制器请求电机驱动系统进行能量回收以增强制动效果。

具体地，在ESC启动真空失效辅助制动功能使车辆减速时，车辆所需的减速度是由中央控制器根据此时车速、主缸压力值（和制动踏板行程，冗余校验设计）和能力回收程度实时综合计算后反馈ESC，ESC则建立对应所需制动压力，使车辆可控减速.

由于ESC是接收制动开关信号输入作为启动真空失效辅助制动功能的条件之一，而中央控制器在车辆能量回收时也可能点亮制动灯——此时制动灯回路电压被中央控制拉高。因此必须要将能力回收时中央控制器发出的制动灯信号和踩刹车踏板的制动灯信号进行区分，以使ESC系统可以准确判断是否应该进入辅助制动工作状态。作为优选，为进一步提升真空失效辅助制动功能的可靠性和安全性，本系统中，中央控制器在有制动灯开关信号和制动油压传感器信号同时存在时，不发出制动灯信号；中央控制器监测到制动油压传感器信号（和制动踏板行程，冗余校验设计）为0时，且同时制动灯开关信号断开达到设定时间阈值7以后，才根据能量回收产生的减速度阈值6确定是否发出制动灯信号。

采用本发明的所述的控制系统，能使真空助力系统失效的情况下，通过中央控制器的逻辑设定，协同ESC，电机驱动系统根据驾驶员的意图进行制动和退出制动，保证驾驶安全性。具体包括：

1、本发明对真空度压力值下降率和真空度压力值进行监控并分级，根据不同的真空度压力值下降率和真空度压力值阈值，启动对应的工作逻辑。

2、本发明对于ESC的启动设定了严格的条件，可以有效避免不符合驾驶员预期的ESC制动行为发生。

3、本发明可以在真空度不足的情况下，通过ESC的真空失效辅助制动功能，制动效能与正常模式下没有大的差异，使用户仍可以安全可控的驾驶车辆。

附图说明

图1为本发明的系统框图。

图2为本发明的控制逻辑流程图。

图中：1、中央控制器；2、真空度传感器；3、制动主缸油压传感器；4、制动踏板行程传感器；5、制动灯；6、制动灯开关；7、轮速传感器；8、ESC（车身稳定系统）；9、EPB（电子驻车执行机构）；10、电子真空泵；11、电机驱动系统；12、仪表指示灯。

具体实施方式

下面结合说明书附图，通过实施例对本发明的技术方案作进一步具体说明如下：

参见图1和图2，本实施例的一种电动汽车真空失效辅助制动系统包括中央控制器1、检测制动真空助力器内真空度的真空度传感器2、检测制动主缸内制动液压力的制动主缸油压传感器3、检测驾驶员踩下踏板位移的制动踏板行程传感器4、制动灯5、检测制动踏板是否踩下的制动灯开关6、检测四个车轮转速的轮速传感器7、ESC（车身稳定系统）8、EPB（电子驻车执行机构）9、负责对制动真空助力器抽取真空的电子真空泵10、负责电机驱动和能力回收的电机驱动系统11、仪表指示灯12。

中央控制器和各传感器、执行器和显示器之间按照如图所示连接线架构，采用CAN网络或硬线连接，并进行信号交互。

中央控制器为整车控制器。中央控制器实时监控真空度传感器内真空度值，在中央控制器判断到真空系统漏气故障发生时，会根据漏气故障的等级进行处理。根据真空度值的变化情况，中央控制器设置四个工作阈值：

一、正常抽真空阈值：真空度压力值＜设定值3时（比如55kpa），中央控制器控制电子真空泵抽真空，真空度抽到设定值或设定的电子真空泵工作时间后时电子真空泵停止工作。

二、真空系统漏气一级故障阈值：当制动灯开关没有触发的情况下，真空度传感器在10个数据采集周期内检测到的真空度压力值下降幅度≥5kpa但是＜10kpa。此时中央控制器仅记录此故障码，无其它动作。

三、真空系统漏气二级故障阈值：当制动灯开关没有触发的情况下，真空度传感器在10个数据采集周期内检测到的真空度压力值下降幅度≥10kpa。此时中央控制器记录故障码，同时对电机驱动系统发出限制功率信号，通知仪表显示限制功率信号灯。

四、真空系统漏气三级故障阈值：真空度压力值＜20kpa，表明真空度值已经不能为制动系统提供足够制动真空助力，此时如果用户有刹车需求，中央控制器将启动真空失效辅助制动功能，并向电机驱动系统发出能力回收请求以增强制动效果，同时通知仪表显示制动系统故障，通过符号，文字和声音报警提醒用户。

在真空系统漏气三级故障情况下，中央控制器根据当前轮速传感器信号计算出实时车速，结合制动灯开关信号，制动主缸油压传感器信号值和变化率，制动踏板行程传感器信号综合计算出驾驶员需求的刹车减速度，并向ESC发出启动真空失效辅助制动功能信号和减速度需求。由ESC内部电机为各车轮的制动器建立制动压力，以使车辆按驾驶员需求减速。此时制动灯开关信号接通，由制动灯开通直接点亮制动灯。中央控制器此时不发出点亮制动灯信号。

当驾驶员判断不需要制动时，其松开制动踏板，制动灯开关信号断开，制动主缸油压传感器检测到压力值为0，制动踏板行程传感器为初始位置信号。车辆如果满足滑行能力条件，电机驱动系统会进行滑行能力回收，中央控制器会根据滑行能量回收所产生的减速度值判断是否达到点亮制动灯阈值，当滑行能量回收所产生的减速度达到≥0.1g的阈值时，中央控制器发出点亮制动灯信号，制动灯点亮以提醒后车注意车距。中央控制器发出点亮制动灯信号需要在制动灯开关断开信号发出500ms后进行，此设计是因为制动灯开关为双回路，在未踩踏板时，常开回路保持常开，常闭回路保持常闭；在踩下制动踏板时，两路信号反转，常开回路接通，常闭回路断开。未踩踏板时，制动灯开关的常闭回路一直接通中央控制器，踩下制动踏板时，该常闭回路断开；常开回路在踩下制动踏板时接通中央控制器，ESC和制动灯。设置制动灯开关断开信号发出500ms后中央控制器再根据需要点亮制动灯，是为了让ESC可以区分出该信号为中央控制器所发出的由于滑行能量回收所点亮的制动灯，此时即使在真空系统漏气三级故障的情况下，也无需ESC启动真空失效辅助制动的功能。即避免了超出驾驶员预期的辅助制动的触发。

也就是说，在真空系统漏气三级故障状态下，分为踩下刹车状态和未踩刹车状态；

未踩刹车时，如果驾驶员同时未踩油门踏板，则车辆进入滑行阶段，此时中央控制器控制电机驱动系统按照滑行能量回收逻辑设定进行工作。当滑行能力回收减速度达到阈值6时，中央控制器同时判断此时制动灯开关信号断开时间，如果＞阈值7，则点亮制动灯。

踩下刹车时，制动灯开关信号接通，制动灯点亮，同时制动主缸内压力达到阈值5（和制动踏板行程，制动踏板行程信号和制动主缸压力信号互为冗余校验设计，当其中一个传感器信号不可信时，可以采用另一个信号作为判断依据。如果基于整车成本控制的原因，可以最少只保留制动主缸油压传感器），此时ESC判断驾驶员有刹车需求，ESC启动真空失效辅助制动功能，使车辆减速。同时中央控制器请求电机驱动系统进行能量回收以增强制动效果。

车辆所需的减速度，中央控制器根据此时车速，主缸压力值（和制动踏板行程，冗余校验设计）和能力回收程度实时综合计算后反馈ESC，ESC则建立对应所需制动压力，使车辆可控减速。

此时若驾驶员判断不需减速，其松开制动踏板，制动开关信号断开，则车辆进入以上未踩刹车时的模式工作。

进一步实施例，本发明的中央控制器在有制动灯开关信号和制动油压传感器信号同时存在时，不发出制动灯信号；中央控制器监测到制动油压传感器信号（和制动踏板行程，冗余校验设计）为0时，且同时制动灯开关信号断开达到设定时间阈值7以后，才根据能量回收产生的减速度阈值6确定是否发出制动灯信号。因此ESC系统可以准确进入和退出制动辅助工作状态。

进一步的实施例，本发明的制动踏板行程传感器和制动主缸油压传感器互为冗余校验设计，当其中一个传感器信号不可信时，可以采用另一个信号作为判断依据。如果基于整车成本控制的原因，可以最少只保留制动主缸油压传感器。

如果出现ESC启动真空失效辅助制动功能时，ESC所产生减速度不足的情况，则ESC可以向EPB发出制动请求，通过EPB工作来增加制动效果。

Claims (6)

1.一种电动汽车真空失效辅助制动控制系统，包括中央控制器、仪表指示灯、真空度传感器、制动油压传感器、行程传感器、轮速传感器、车身稳定系统（ESC）、电子驻车执行机构（EPB）、制动灯开关、电子真空泵、电机驱动系统；所述中央控制器分别与以上其余各部分通过硬线或CAN网络连接；其特征在于，中央控制器实时监控真空度传感器的真空度压力值和真空度压力值下降率，根据真空度压力值和真空度压力值下降率来判断故障等级，判断方法是，在制动灯开关没有触发的情况下：

在一定数据采集周期内，真空度压力值下降率＞设定值1，判断为真空系统漏气一级故障；

在一定数据采集周期内，真空度压力值下降率＞设定值2，判断为真空系统漏气二级故障；

真空度压力值＜设定值4，中央控制器判断为真空系统漏气三级故障；

其中：设定值1＜设定值2；

在三级故障状态下，中央处理器根据制动灯开关信号、油压传感器信号，判断驾驶员的刹车需求，同时结合车辆此时速度，计算驾驶员所需的制动减速度需求，并将所需的制动压力需求发送到车身稳定系统（ESC），ESC的电机工作，驱动ESC为各车轮制动管路建立对应油压，各车轮制动卡钳开始工作，使车辆减速。

2.根据权利要求1所述的电动汽车真空失效辅助制动控制系统，其特征在于，在真空系统漏气三级故障状态下，分为踩下刹车状态和未踩刹车状态；

当中央控制器未检测到制动开关信号输入，则控制电机驱动系统按照滑行能量回收逻辑设定进行工作，当滑行能力回收减速度达到阈值6时，中央控制器同时判断此时制动灯开关信号断开时间，如果大于阈值7，则点亮制动灯；

当中央控制器检测到制动开关信号输入信号，制动灯点亮，当制动主缸内压力达到阈值5，此时ESC判断驾驶员有刹车需求，ESC启动真空失效辅助制动功能，使车辆减速，同时中央控制器请求电机驱动系统进行能量回收以增强制动效果。

3.根据权利要求1或2所述的电动汽车真空失效辅助制动控制系统，其特征在于，在ESC启动真空失效辅助制动功能使车辆减速时，车辆所需的减速度是由中央控制器根据此时车速、主缸压力值（和制动踏板行程）和能力回收程度实时综合计算后反馈ESC，ESC则建立对应所需制动压力，使车辆可控减速。

4.根据权利要求3所述的电动汽车真空失效辅助制动控制系统，其特征在于，中央控制器在有制动灯开关信号和制动油压传感器信号同时存在时，不发出制动灯信号；中央控制器监测到制动油压传感器信号（和制动踏板行程）为0时，且同时制动灯开关信号断开达到设定时间阈值7以后，才根据能量回收产生的减速度阈值6确定是否发出制动灯信号。

5.根据权利要求1或2所述的电动汽车真空失效辅助制动控制系统，其特征在于，在真空系统漏气一级故障时，只在中央控制器内记录故障码；在真空系统漏气二级故障时，中央控制器对电机驱动系统发出限制功率信号，请求仪表点亮限制功率信号灯并且记录故障码。

6.根据权利要求1或2所述的电动汽车真空失效辅助制动控制系统，其特征在于，还包括，在真空度值＜设定值3时，控制电子真空泵抽真空，真空度抽到设定值或电子真空泵工作到设定时间时，电子真空泵停止工作，其中设定值3＜设定值4。

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