CN113492813B - 电子液压制动系统的液压力控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子液压制动系统的液压力控制方法，包括以下步骤：S1：根据工况信息计算得到车辆所需制动力；S2：根据车辆所需制动力获得各轮缸目标液压力pt；S3：估算获得各轮缸实际液压力pw；S4：分别计算各轮缸目标液压力pt和各轮缸实际液压力pw的差值△P1；S5：判断比较差值△p1和保压阈值ε，根据比较结果控制电子液压制动系统的工作状态。从而可以实现ABS/ESC等车辆主动安全系统，采用充分考虑ABS可靠性的减压优先均衡控制策略，保证车辆行车安全；以估算的轮缸液压力代替轮缸液压力传感器的测量值，在无轮缸液压力传感器或轮缸液压力传感器故障的条件下也可实现精确控制，系统简单可靠，控制清晰有效。

Description

电子液压制动系统的液压力控制方法

技术领域

本发明属于汽车技术领域，涉及制动系统控制技术，尤其是电子液压制动系统的液压力控制方法。

背景技术

电子液压制动系统区别于传统的真空助力器式制动系统，是近十几年发展起来的制动方案。上个世纪九十年代到二十一世纪的前十几年是电子液压制动系统发展的萌芽阶段，各个汽车零部件公司及科研机构对这种新的制动系统开始了软件及硬件层面上的设计开发及装车试验。在近几年时间，电子液压制动系统方案逐步稳定下来，许多企业开始尝试产业化。值得注意的是，在2007年前后，电子液压制动系统逐步接入整车控制网络，与动力、转向等主要系统模块通过ECU进行集中控制。

按照电子液压制动系统产生高压源方式的不同，电子液压制动系统构型方案可分为两种形式：泵式电子液压制动系统(P-EHB)与集成式电子液压制动系统(I-EHB)。P-EHB通过液压泵提前将高压储存在蓄能器中，当需要高压进行制动助力时，相应电磁阀动作，高压源即对有需求的轮缸功压，以产生制动力。但在该方案中，蓄能器及相应的阀控系统对成本及制造提出了更高的要求，且存在泄漏风险，因此对可靠性有较大考验。I-EHB通过电机提供建压动力，当系统提出建压需求时，电机响应，通过减速机构将旋转运动转变成推动主缸活塞的直线运动，最终产生主缸高压。

轮缸液压力估算策略是EHB系统实现ESC控制功能的部分，用于进一步辅助上层算法的控制信号和向底层硬件驱动控制发送控制指令，是EHB系统完整控制策略的基础。尽管轮缸压力传感器能够代替轮缸压力实时估算功能，但更重要的是通过对压力传感器测量值与估算值的对比，能够判断传感器是否正常，并且在故障模式下取代压力传感器保证系统可以正常工作。比如，博世公司的ESC系统不仅有压力传感器，同时也配备有压力估算策略。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中电子液压制动系统的液压力控制依赖缸液压力传感器或轮缸液压力传感器，从而缸液压力传感器或轮缸液压力传感器存在故障时无法实现精确控制的问题。本发明提供了一种电子液压制动系统的液压力控制方法，包括以下步骤：

S1：根据工况信息计算得到车辆所需制动力；

S2：根据车辆所需制动力获得各轮缸目标液压力pt；

S3：估算获得各轮缸实际液压力pw；

S4：分别计算各轮缸目标液压力pt和各轮缸实际液压力pw的差值ΔP1；

S5：判断比较差值Δp1和保压阈值ε，根据比较结果控制电子液压制动系统的工作状态。

采用上述技术方案，本发明的目的是提供一种电子液压制动系统的液压力控制方法，可以实现ABS/ESC等车辆主动安全系统，采用充分考虑ABS可靠性的减压优先均衡控制策略，保证车辆行车安全；以估算的轮缸液压力代替轮缸液压力传感器的测量值，在无轮缸液压力传感器或轮缸液压力传感器故障的条件下也可实现精确控制，系统简单可靠，控制清晰有效。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明实施方式公开了一种电子液压制动系统的液压力控制方法，在步骤S5中：

若|ΔP1|<ε，控制对应的轮缸保压，轮缸对应的电磁阀关闭；或

若|ΔP1|>ε，获取主缸实际液压力Pm，并计算主缸实际液压力Pm与各轮缸实际液压力Pw的差值ΔP2。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明实施方式公开了一种电子液压制动系统的液压力控制方法，若步骤S5中判断|ΔP1|>ε，之后还进行以下步骤：

S6：计算ΔP1*ΔP2，根据计算结果控制电子液压制动系统的工作状态；其中

若ΔP1*ΔP2<0，控制对应的轮缸保压，轮缸对应的电磁阀关闭；

若ΔP1*ΔP2>0，则根据ΔP1的值和主缸实际液压力Pm的变化趋势控制电子液压制动系统的工作状态。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明实施方式公开了一种电子液压制动系统的液压力控制方法，主缸实际液压力Pm的变化趋势包括增压趋势和减压趋势。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明实施方式公开了一种电子液压制动系统的液压力控制方法，

若ΔP1>0，且主缸实际液压力Pm的变化趋势为增压趋势，则控制对应的轮缸增压，轮缸对应的电磁阀打开；

若ΔP1>0，且主缸实际液压力Pm的变化趋势为减压趋势，则控制对应的轮缸保压，轮缸对应的电磁阀关闭；

若ΔP1<0，且主缸实际液压力Pm的变化趋势为增压趋势，则控制对应的轮缸保压，轮缸对应的电磁阀关闭；

若ΔP1<0，且主缸实际液压力Pm的变化趋势为减压趋势，则控制对应的轮缸减压，轮缸对应的电磁阀打开。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明实施方式公开了一种电子液压制动系统的液压力控制方法，工况信息包括油门踏板信号、刹车踏板信号、车速信号和档位信号。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种电子液压制动系统的液压力控制方法，包括以下步骤：S1：根据工况信息计算得到车辆所需制动力；S2：根据车辆所需制动力获得各轮缸目标液压力pt；S3：估算获得各轮缸实际液压力pw；S4：分别计算各轮缸目标液压力pt和各轮缸实际液压力pw的差值ΔP1；S5：判断比较差值Δp1和保压阈值ε，根据比较结果控制电子液压制动系统的工作状态。从而可以实现ABS/ESC等车辆主动安全系统，采用充分考虑ABS可靠性的减压优先均衡控制策略，保证车辆行车安全；以估算的轮缸液压力代替轮缸液压力传感器的测量值，在无轮缸液压力传感器或轮缸液压力传感器故障的条件下也可实现精确控制，系统简单可靠，控制清晰有效。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电子液压制动系统的液压力控制方法的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的执行图1所示的电子液压制动系统的液压力控制方法的电子液压制动系统的结构图；

图3为本发明实施例提供的电子液压制动系统的液压力控制方法的逻辑判断流程图。

附图标记说明：

1、整车控制器；2、电源；3、交直流转换器；4、电机；5、减速机构；6、储液罐；7、踏板；8、踏板位移传感器；9、踏板感觉模拟弹簧；10、液压控制单元；11、第一进液阀；12、第二进液阀；13、第三进液阀；14、第四进液阀；15、第一压力传感器；16、第二压力传感器；17、第三压力传感器；18、第四压力传感器；19、第五压力传感器；20、第一轮缸；21、第二轮缸；22、第三轮缸；23、第四轮缸。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

实施例

为解决现有技术中电子液压制动系统的液压力控制依赖缸液压力传感器或轮缸液压力传感器，从而缸液压力传感器或轮缸液压力传感器存在故时无法实现精确控制的问题，如图1、图3所示，本实施例提供了一种电子液压制动系统的液压力控制方法，包括以下步骤：

S1：根据工况信息计算得到车辆所需制动力；

S2：根据车辆所需制动力获得各轮缸目标液压力pt；

S3：估算获得各轮缸实际液压力pw；

S4：分别计算各轮缸目标液压力pt和各轮缸实际液压力pw的差值ΔP1；

S5：判断比较差值Δp1和保压阈值ε，根据比较结果控制电子液压制动系统的工作状态。

具体的，首先可以根据工况信息计算得到车辆所需制动力，具体的车辆所需制动力的计算方式为：根据油门、档位信号判断车辆是否处于正常行驶中，具体根据车速判断车辆是有车速还是静止，刹车踏板信号代表了驾驶员的刹车意图，踏板的行程与车辆减速度是对应的，车辆所需制动力＝整车重量*制动减速度。其中，工况信息可以包括油门踏板信号、刹车踏板信号、车速信号和档位信号。从而根据油门踏板信号、刹车踏板信号、车速信号和档位信号计算得到车辆所需制动力。

进一步地，根据车辆所需制动力获取各轮缸目标液压力pt，具体的轮缸目标液压力pt*轮缸缸径*摩擦系数*有效半径/轮胎滚动半径＝车辆所需制动力；其中，轮缸缸径、摩擦系数、有效半径、轮胎滚动半径均为已知参数，本实施例不做具体示例。

再进一步地，估算获得各轮缸实际液压力pw，具体的估算方法如下：

S11：根据上一周期电磁阀控制信号占空比判断电子液压系统当前工况模式；

S12：根据电子液压系统当前工况模式确定本周期液压轮缸的压力估计值；其中

电子液压系统当前工况模式包括：

保压工况，保压工况为上一周期电子阀控制信号占空比为0的工况；

满压工况，满压工况为上一周期电子阀控制信号占空比为1的工况；以及

变压工况，变压工况为上一周期电子阀控制信号占空比为0～1之间的其他数值的工况。

另外，上一周期电磁阀控制信号占空比指的是上一周期内电磁阀通电的实践占这个周期的比值，这个比值可以通过记录上一周期电磁阀的通电时间得到。具体的，上一周期电子阀控制信号占空比为0，说明上一周期电磁阀一直处于断电状态，说明上一周期的整个周期内，电磁阀均处于通电工作状态，此时整个电子液压制动系统一直在增压，处于满压状态。上一周期电子阀控制信号占空比为0～1之间的其他数值，说明电磁阀在上一周期内的某段时间内通电，某段时间内断电，说明整个电子液压制动系统有可能在增压也有可能在减压，具体增减压状态引起上一周期液压轮缸的压力值变化速率不同，该部分内容将在下文做详尽描述。

更具体的，根据电子液压系统当前工况模式确定本周期液压轮缸的压力估计值包括以下三种：

第一种，若步骤S11判断电子液压系统当前工况模式为保压工况，说明上一周期电磁阀一直处于关闭状态，整个电子液压制动系统处于保压状态，此时本周期液压轮缸的压力估计值等于上一周期液压轮缸的压力值，由此可以通过上一周期液压轮缸的压力值直接得到本周期液压轮缸的压力估计值。

第二种，若步骤S11判断电子液压系统当前工况模式为满压工况，说明上一周期电磁阀一直处于打开状态，整个电子液压制动系统处于满压状态，此时上一周期液压主缸的压力值则为本周期液压轮缸的压力估计值，即本周期液压轮缸的压力估计值等于上一周期液压主缸的压力值，由此可以通过上一周期液压主缸的压力值直接得到本周期液压轮缸的压力估计值。

第三种，若步骤S11判断电子液压系统当前工况模式为变压工况，说明上一周期电磁阀某一时间段内打开某一时间内关闭，这个时候上一周期液压轮缸的压力值是不断变化的，那么气变化趋势有可能是线性的也可能是曲线形式的，首先我们需要判断其变化形式是处于非线性区间还是线性区间，然后根据不同变化形式的区间、上一周期电子液压系统的压力变化状态来确定液压轮缸的压力变换速率。

具体的，液压轮缸的压力变化速率在非线性区域和线性区域呈不同的变化趋势，具体来说，在非线性区域，其压力变化速率呈曲线形式变化，在线性区域，则呈线性变化。更具体的，如何判断上一周期液压轮缸的压力值处于非线性区间还是线性区间的方法如下：判断上一周期液压主缸的压力值是否小于分界压力值，从而确定液压轮缸的压力值处于非线性区间/线性区间。更具体的，若上一周期液压主缸的压力值小于分界压力值，则判断液压轮缸的压力值处于非线性区间；若上一周期液压主缸的压力值大于分界压力值，则判断液压轮缸的压力值处于线性区间。本实施例选定分界压力值为15-20bar，具体可以根据实际需要设定，本实施例对此不做具体限定。

具体的，根据上一周期电子液压系统的压力变化状态据上一周期液压主缸的压力值、上一周期液压轮缸的压力值、以及上一周期电磁阀控制信号占空比，判断上一周期电子液压系统的压力变化状态。具体的，上一周期电子液压系统的压力变化状态包括增压状态和减压状态。

更具体的，通过查取对应的压力变换速率-压差-占空比特性图表得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率。具体包括以下四种：

第一种：若液压轮缸的压力值处于非线性区间、且上一周期电子液压系统的压力变化状态为增压状态时，得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率的方法为：

根据上一周期电磁阀控制信号占空比、上一周期液压轮缸与液压主缸的压差，通过查取非线性区间增压速率-压差-占空比特性图表得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率。非线性区间增压速率-压差-占空比特性图表为本领域公知的图表，此处不予示例。

第二种，若液压轮缸的压力值处于非线性区间、且上一周期电子液压系统的压力变化状态为减压状态时，得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率的方法为：

根据上一周期电磁阀控制信号占空比、上一周期液压轮缸与液压主缸的压差，通过查取非线性区间减压速率-压差-占空比特性图表得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率。非线性区间减压速率-压差-占空比特性图表为本领域公知的图表，此处不予示例。

第三种，若液压轮缸的压力值处于线性区间、且上一周期电子液压系统的压力变化状态为增压状态时，得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率的方法为：

根据上一周期电磁阀控制信号占空比、上一周期液压轮缸与液压主缸的压差，通过查取线性区间增压速率-压差-占空比特性图表得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率。线性区间增压速率-压差-占空比特性图表为本领域公知的图表，此处不予示例。

第四种，若液压轮缸的压力值处于线性区间、且上一周期电子液压系统的压力变化状态为减压状态时，得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率的方法为：

根据上一周期电磁阀控制信号占空比、上一周期液压轮缸与液压主缸的压差，通过查取线性区间减压速率-压差-占空比特性图表得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率。线性区间减压速率-压差-占空比特性图表为本领域公知的图表，此处不予示例。

最后，根据上一周期液压轮缸的压力值变化速率(参考上述针对液压轮缸的压力值所处的区间和上一周期电子液压系统的压力变化状态来具体选定)与控制周期的乘积，得到上一周期液压轮缸的压力变化值，并与上一周期液压轮缸的压力值相加，得到本周期的液压轮缸的压力估计值。本周期的液压轮缸的压力估计值的计算公式如下：

P_w(k)＝P_w(k-1)+Δt*(dp/dt)；其中

Pw(k)：本周期的液压轮缸的压力估计值；

Pw(k-1)：上一周期的液压轮缸的压力值；

Δt：控制周期时长；

dp/dt：上一周期液压轮缸的压力值变化速率。

再进一步地，分别计算各轮缸目标液压力pt和各轮缸实际液压力pw的差值ΔP1。若|ΔP1|<ε，控制对应的轮缸保压，轮缸对应的电磁阀关闭；或若|ΔP1|>ε，通过主缸压力传感器获得主缸实际液压力Pm，并计算主缸实际液压力Pm与各轮缸实际液压力pw的差值ΔP2。

再进一步地，判断比较差值Δp1和保压阈值ε，根据比较结果控制电子液压制动系统的工作状态。具体的，若|ΔP1|>ε，之后还进行以下步骤：计算ΔP1*ΔP2，其中，若ΔP1*ΔP2<0，控制对应的轮缸保压，轮缸对应的电磁阀关闭；若ΔP1*ΔP2>0，则根据ΔP1的值和主缸实际液压力Pm的变化趋势控制电子液压制动系统的工作状态。

再具体的，主缸实际液压力Pm的变化趋势包括增压趋势和减压趋势。若ΔP1>0，且主缸实际液压力Pm的变化趋势为增压趋势，则控制对应的轮缸增压，轮缸对应的电磁阀打开；若ΔP1>0，且主缸实际液压力Pm的变化趋势为减压趋势，则控制对应的轮缸保压，轮缸对应的电磁阀关闭；若ΔP1<0，且主缸实际液压力Pm的变化趋势为增压趋势，则控制对应的轮缸保压，轮缸对应的电磁阀关闭；若ΔP1<0，且主缸实际液压力Pm的变化趋势为减压趋势，则控制对应的轮缸减压，轮缸对应的电磁阀打开。

综上，本实施例中，将电子液压制动系统的液压力控制方法分为两类，进行均衡控制，轮缸目标液压力pt相向变化，这时主缸实际液压力Pm跟踪一个让所有轮缸满足压力变化需求的目标压力；第二种状态中，存在某个轮缸目标液压力值pt与其他轮缸相背的变化趋势，这时主缸实际液压力Pm的选取优先考虑满足有减压需求的轮缸，而其他需要增压的轮缸在本控制周期内则处于保压状态，对应电磁阀关闭。轮缸液压力传感器的测量值只作为参考，利用某种估算方法估算各个轮缸的实时液压力，并以之作为与目标轮缸液压力对比的控制依据。设定一个轮缸液压力保压阈值，若目标液压力与估算液压力差值小于保压阈值则轮缸保压，反之则进行液压力控制。

综上，本发明的目的是提供一种电子液压制动系统的液压力控制方法，可以实现ABS/ESC(制动防抱死系统/汽车电子稳定控制系统)等车辆主动安全系统，采用充分考虑ABS可靠性的减压优先均衡控制策略，保证车辆行车安全；以估算的轮缸液压力代替轮缸液压力传感器的测量值，在无轮缸液压力传感器或轮缸液压力传感器故障的条件下也可实现精确控制，系统简单可靠，控制清晰有效。

另外，如图2所示，上述电子液压制动系统的液压力控制方法可以被应用与如图2所示的电子液压制动系统内，电子液压制动系统包括：1、整车控制器；2、电源；3、交直流转换器；4、电机；5、减速机构；6、储液罐；7、踏板；8、踏板位移传感器；9、踏板感觉模拟弹簧；10、液压控制单元；11、第一进液阀；12、第二进液阀；13、第三进液阀；14、第四进液阀；15、第一压力传感器；16、第二压力传感器；17、第三压力传感器；18、第四压力传感器；19、第五压力传感器；20、第一轮缸；21、第二轮缸；22、第三轮缸；23、第四轮缸。具体的电子液压制动系统的结构参考图2即可，本文对此不作详尽描述。本周期第一轮缸20、本周期第二轮缸21、本周期第三轮缸22、本周期第四轮缸23的压力估计值参考上述估算方法得到，此处不予赘述，从而可以实现在无第一压力传感器15、第二压力传感器16、第三压力传感器17、第四压力传感器18、第五压力传感器19的情况下也可以估算得到较为准确的各轮缸的压力估计值。以估算的轮缸液压力代替轮缸液压力传感器的测量值，在无轮缸液压力传感器或轮缸液压力传感器故障的条件下也可实现精确控制，系统简单可靠，控制清晰有效。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (4)

1.一种电子液压制动系统的液压力控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据工况信息计算得到车辆所需制动力；

S2：根据所述车辆所需制动力获得各轮缸目标液压力pt；

S3：估算获得各轮缸实际液压力pw；

S4：分别计算各所述轮缸目标液压力pt和各所述轮缸实际液压力pw的差值△P1；

S5：判断比较所述差值△P1和保压阈值ε，根据比较结果控制电子液压制动系统的工作状态；

所述步骤S5中：

若|△P1|<ε，控制对应的轮缸保压，所述轮缸对应的电磁阀关闭；或

若|△P1|>ε，获取主缸实际液压力Pm，并计算所述主缸实际液压力Pm与各所述轮缸实际液压力Pw的差值△P2；

所述步骤S5中判断|△P1|>ε，之后还进行以下步骤：

S6：计算△P1*△P2，根据计算结果控制所述电子液压制动系统的工作状态；其中

若△P1*△P2<0，控制对应的所述轮缸保压，所述轮缸对应的所述电磁阀关闭；

若△P1*△P2>0，则根据所述△P1的值和所述主缸实际液压力Pm的变化趋势控制所述电子液压制动系统的工作状态。

2.如权利要求1所述的电子液压制动系统的液压力控制方法，其特征在于，所述主缸实际液压力Pm的所述变化趋势包括增压趋势和减压趋势。

3.如权利要求2所述的电子液压制动系统的液压力控制方法，其特征在于，

若△P1>0，且所述主缸实际液压力Pm的所述变化趋势为所述增压趋势，则控制对应的所述轮缸增压，所述轮缸对应的所述电磁阀打开；

若△P1>0，且所述主缸实际液压力Pm的所述变化趋势为所述减压趋势，则控制对应的所述轮缸保压，所述轮缸对应的所述电磁阀关闭；

若△P1<0，且所述主缸实际液压力Pm的所述变化趋势为所述增压趋势，则控制对应的所述轮缸保压，所述轮缸对应的所述电磁阀关闭；

若△P1<0，且所述主缸实际液压力Pm的所述变化趋势为所述减压趋势，则控制对应的所述轮缸减压，所述轮缸对应的所述电磁阀打开。

4.如权利要求1所述的电子液压制动系统的液压力控制方法，其特征在于，所述工况信息包括油门踏板信号、刹车踏板信号、车速信号和档位信号。

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