CN114056308B - 基于线控助力器的多轴商用车制动力控制方法与分配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于线控助力器的多轴商用车制动力控制方法与分配方法,包括以下步骤:S1、计算当前踏板力;S2、计算总制动力矩:S3、计算A、B、C三轴的目标制动力矩,并对制动力进行分配;S4、计算助力电机主缸总成MSC1、MSC2的目标输出压力。本发明中,根据制动踏板行程确定6×6多轴商用车整车制动减速度需求,实现制动力矩分配,实现部分系统失效后,制动减速度满足需求,并实现双MCU协调冗余控制,即线控制动系统一个助力电机主缸总成MSC或一个控制器MCU失效时,保持总制动力矩,控制器MCU间无法通信时,保持设定的总制动力矩范围,从而满足6×6多轴商用车满载11000kg、8制动卡钳、双助力电机冗余、3车轴特性的需求。
Description
技术领域
本发明涉及线控制动系统技术领域,尤其涉及基于线控助力器的多轴商用车制动力控制方法与分配方法。
背景技术
线控制动系统是指可以电控阀组控制实现制动的制动系统,因其可电控制动的特性,线控制动系统通常用于AEB、ACC、自动驾驶等需要主动制动代替或帮助驾驶员制动的场景。
然而,现有线控制动系统是基于单电机助力结构,用于双轴车辆,使用单个MCU对电机、阀进行控制,助力性能不能满足6×6多轴商用车满载11000kg、8制动卡钳、双助力电机冗余、3车轴特性的需求,因此,本发明提供一种基于线控助力器的多轴商用车制动力控制方法与分配方法。
发明内容
为了解决上述背景技术中所提到的技术问题,而提出的基于线控助力器的多轴商用车制动力控制方法与分配方法。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
基于线控助力器的多轴商用车制动力控制方法,包括以下步骤:
S1、计算当前踏板力:通过踏板模拟器参数确定踏板行程、踏板力曲线,由结构数据直接计算得到当前踏板力;
S2、计算总制动力矩:输入踏板力-制动减速度需求曲线,总制动力矩由下式计算得出:
B=Ma/R,
式中,B为总制动力矩,M为整车质量,a为减速度值,R为轮胎滚动半径;
S3、计算A、B、C三轴的目标制动力矩,并对制动力进行分配;
S4、计算助力电机主缸总成MSC1、MSC2的目标输出压力:
S41、首先,根据下式计算A、B、C三轴的目标压力:
Px=Bx/2Dur,
式中,Px为各轴目标压力,Bx为各轴目标制动力矩,下标x为a、b、c,对应A、B、C轴,D为轮缸面积,u为制动摩擦系数,r为制动盘摩擦半径;
S42、其次,助力电机主缸总成MSC1、MSC2目标压力满足如下公式:
P1+P2≥Pa,P1≥Pb,P2≥Pc,
式中,P1、P2分别为助力电机主缸总成MSC1、MSC2的目标输出压力,当Pb+Pc<Pa时,按Pb、Pc的比例增加助力电机主缸总成MSC1、MSC2的目标输出压力;
S5、根据整车制动系统,通过实车测试获得助力电机主缸总成MSC1、MSC2回路PV曲线,并读取助力电机主缸总成MSC1、MSC2回路压力值,根据PV曲线和压力误差,确定电机转速;
S6、输出目标电机转速,由电机控制算法实现速度闭环控制。
作为上述技术方案的进一步描述:
基于线控助力器的多轴商用车制动力分配方法,在步骤S3中,通过诊断程序读取控制器MCU1、MCU2,助力电机主缸总成MSC1、MSC2以及通信通道CAN的状态,确定制动力的分配模式,包括模式1:控制器MCU1、MCU2,助力电机主缸总成MSC1、MSC2以及控制器MCU1、MCU2的通信通道CAN的状态正常,A、B、C三轴的目标制动力矩分配比例如下式所示:
Ba={[g(lb1+lb2)+2ah]/[(2la+lb1+lb2)g]}B,
Bb={(gla-ah)/[(2la+lb1+lb2)g]}B,
Bc={(gla-ah)/[(2la+lb1+lb2)g]}B,
式中,h为车辆中心高度,la、lb1和lb2分别为A、B、C三轴与重心位置的水平距离,g为重力加速度,a由步骤S2计算结果得出。
作为上述技术方案的进一步描述:
包括模式2,若模式1状态为否,则进入模式2:控制器MCU1、助力电机主缸总成MSC1以及通信通道CAN的状态正常,A、B、C三轴的目标制动力矩分配比例如下式所示:
Ba={[g(lb1+lb2)+2ah]/[(la+lb1+lb2)g+ah]}B,
Bb={(gla-ah)/[(la+lb1+lb2)g+ah]}B,
Bc=0。
作为上述技术方案的进一步描述:
包括模式3,若模式2状态为否,则进入模式3:控制器MCU2、助力电机主缸总成MSC2以及通信通道CAN的状态正常,A、B、C三轴的目标制动力矩分配比例如下式所示:
Ba={[g(lb1+lb2)+2ah]/[(la+lb1+lb2)g+ah]}B,
Bb=0,
Bc={(gla-ah)/[(la+lb1+lb2)g+ah]}B。
作为上述技术方案的进一步描述:
包括模式4,若模式3状态为否,则进入模式4:控制器MCU1、MCU2和助力电机主缸总成MSC1、MSC2中的任一MCU和助力电机主缸总成MSC正常,通信通道CAN的状态异常,A、B、C三轴的目标制动力矩分配比例如下式所示:
Ba=kr{[g(lb1+lb2)+2ah]/[(2la+lb1+lb2)g]}B,
Bb=kr{(gla-ah)/[(2la+lb1+lb2)g]}B,
Bc=kr{(gla-ah)/[(2la+lb1+lb2)g]}B,
式中,kr为压力调整系数,取值范围为1<kr<2,根据实测的整车减速度信号进行闭环调整,无整车减速度传感器配置时,kr可取固定值,表示任一控制器MCU无法判断另一控制器MCU所控制的助力电机主缸总成MSC能产生的力矩,则控制器MCU将其所需的制动力矩扩大kr倍。
作为上述技术方案的进一步描述:
包括模式5,若模式4状态为否,则进入模式5,模式5表示集成式线控制动系统QEBS助力失效的模式,此时,集成式线控制动系统QEBS切换模拟阀SSV、主缸隔离阀CSV和建压缸隔离阀PSV的状态,进入无助力备用制动状态,同时,独立的车辆稳定性控制系统ESC增加制动力。
作为上述技术方案的进一步描述:
每个控制器MCU通过私有总线向对方发送由诊断程序识别出的传感/驱动回路、电机/执行状态,通信通道CAN通过诊断程序中的总线超时、校验和错误、计算器错误确定。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:根据制动踏板行程确定6×6多轴商用车整车制动减速度需求,针对6×6多轴商用车制动器布局和线控制动系统双助力电机双MCU特征,实现制动力矩分配,实现部分系统失效后,制动减速度满足需求,并实现双MCU协调冗余控制,即线控制动系统一个助力电机主缸总成MSC或一个控制器MCU失效时,保持总制动力矩,控制器MCU间无法通信时,保持设定的总制动力矩范围,从而满足6×6多轴商用车满载11000kg、8制动卡钳、双助力电机冗余、3车轴特性的需求。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例提供的6×6多轴商用车的结构示意图;
图2示出了根据本发明实施例提供的集成式线控制动系统QEBS的原理框图;
图3示出了根据本发明实施例提供的基于线控助力器的多轴商用车制动力控制方法的流程示意图;
图4示出了根据本发明实施例提供的基于线控助力器的多轴商用车制动力分配方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1-4,本发明提供一种技术方案:基于线控助力器的多轴商用车制动力控制方法与分配方法,包括以下步骤:
S1、计算当前踏板力,如图1中A1、A2和A3所示:通过踏板模拟器参数确定踏板行程、踏板力曲线,由结构数据直接计算得到当前踏板力,算法中为一维表格;
S2、计算总制动力矩,如图1中A4、A5和A6所示:输入踏板力-制动减速度需求曲线,总制动力矩由下式计算得出:
B=Ma/R,
式中,B为总制动力矩,M为整车质量,a为减速度值,R为轮胎滚动半径;
S3、计算A、B、C三轴的目标制动力矩,如图1中A7和A8所示,并对制动力进行分配,如图2中B1-B11所示,分配方法的具体步骤如下:
S31、如图2中B2所示,通过诊断程序读取控制器MCU1、MCU2,助力电机主缸总成MSC1、MSC2以及通信通道CAN的状态,确定制动力的分配模式,具体的,每个控制器MCU通过私有总线向对方发送由诊断程序识别出的传感/驱动回路、电机/执行状态,通信通道CAN通过诊断程序中的总线超时、校验和错误、计算器错误确定:
包括模式1,如图2中B3、B7所示:控制器MCU1、MCU2,助力电机主缸总成MSC1、MSC2以及控制器MCU1、MCU2的通信通道CAN的状态正常,A、B、C三轴的目标制动力矩分配比例如下式所示:
Ba={[g(lb1+lb2)+2ah]/[(2la+lb1+lb2)g]}B,
Bb={(gla-ah)/[(2la+lb1+lb2)g]}B,
Bc={(gla-ah)/[(2la+lb1+lb2)g]}B,
式中,h为车辆中心高度,la、lb1和lb2分别为A、B、C三轴与重心位置的水平距离,g为重力加速度,a由步骤S2计算结果得出;
S32、包括模式2,若模式1状态为否,则进入模式2,如图2中B4和B8所示:控制器MCU1、助力电机主缸总成MSC1以及通信通道CAN的状态正常,A、B、C三轴的目标制动力矩分配比例如下式所示:
Ba={[g(lb1+lb2)+2ah]/[(la+lb1+lb2)g+ah]}B,
Bb={(gla-ah)/[(la+lb1+lb2)g+ah]}B,
Bc=0;
S33、包括模式3,若模式2状态为否,则进入模式3,如图2中B5和B9所示:控制器MCU2、助力电机主缸总成MSC2以及通信通道CAN的状态正常,A、B、C三轴的目标制动力矩分配比例如下式所示:
Ba={[g(lb1+lb2)+2ah]/[(la+lb1+lb2)g+ah]}B,
Bb=0,
Bc={(gla-ah)/[(la+lb1+lb2)g+ah]}B;
S34、包括模式4,若模式3状态为否,则进入模式4,如图2中B6和B10所示:控制器MCU1、MCU2和助力电机主缸总成MSC1、MSC2中的任一MCU和助力电机主缸总成MSC正常,通信通道CAN的状态异常,A、B、C三轴的目标制动力矩分配比例如下式所示:
Ba=kr{[g(lb1+lb2)+2ah]/[(2la+lb1+lb2)g]}B,
Bb=kr{(gla-ah)/[(2la+lb1+lb2)g]}B,
Bc=kr{(gla-ah)/[(2la+lb1+lb2)g]}B,
式中,kr为压力调整系数,取值范围为1<kr<2,根据实测的整车减速度信号进行闭环调整,无整车减速度传感器配置时,kr可取固定值,表示任一控制器MCU无法判断另一控制器MCU所控制的助力电机主缸总成MSC能产生的力矩,则控制器MCU将其所需的制动力矩扩大kr倍;
S35、包括模式5,若模式4状态为否,则进入模式5,如图2中B11所示,模式5表示集成式线控制动系统QEBS助力失效的模式,此时,集成式线控制动系统QEBS切换模拟阀SSV、主缸隔离阀CSV和建压缸隔离阀PSV的状态,进入无助力备用制动状态,同时,独立的车辆稳定性控制系统ESC增加制动力;
具体的,集成式线控制动系统QEBS的系统框图如图3所示,其中,包括模拟阀SSV、主缸隔离阀CSV、建压缸隔离阀PSV、压力传感器PS、位置传感器Pts、角度传感器RPS、油壶Res、踏板模拟器PFS、测试阀TSV、助力电机主缸总成MSC1、MSC2、控制器MCU1、MCU2,以及控制器MCU1和MCU2的通信通道CAN;
S4、计算助力电机主缸总成MSC1、MSC2的目标输出压力,如图1中A9所示:
S41、首先,根据下式计算A、B、C三轴的目标压力:
Px=Bx/2Dur,
式中,Px为各轴目标压力,Bx为各轴目标制动力矩,下标x为a、b、c,对应A、B、C轴,D为轮缸面积,u为制动摩擦系数,r为制动盘摩擦半径;
S42、其次,助力电机主缸总成MSC1、MSC2目标压力满足如下公式:
P1+P2≥Pa,P1≥Pb,P2≥Pc,
式中,P1、P2分别为助力电机主缸总成MSC1、MSC2的目标输出压力,当Pb+Pc<Pa时,按Pb、Pc的比例增加助力电机主缸总成MSC1、MSC2的目标输出压力;
S5、如图1中A10、A11、A12所示,根据整车制动系统,通过实车测试获得助力电机主缸总成MSC1、MSC2回路PV曲线,算法中为一维表格,并读取助力电机主缸总成MSC1、MSC2回路压力值,根据PV曲线和压力误差,确定电机转速;
S6、如图1中A13所示,输出目标电机转速,由电机控制算法实现速度闭环控制。
本发明根据制动踏板行程确定6×6多轴商用车整车制动减速度需求,针对6×6多轴商用车制动器布局和线控制动系统双助力电机双MCU特征,实现制动力矩分配,实现部分系统失效后,制动减速度满足需求,并实现双MCU协调冗余控制,即线控制动系统一个助力电机主缸总成MSC或一个控制器MCU失效时,保持总制动力矩,控制器MCU间无法通信时,保持设定的总制动力矩范围,从而满足6×6多轴商用车满载11000kg、8制动卡钳、双助力电机冗余、3车轴特性的需求。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.基于线控助力器的多轴商用车制动力控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、计算当前踏板力:通过踏板模拟器参数确定踏板行程、踏板力曲线,由结构数据直接计算得到当前踏板力;
S2、计算总制动力矩:输入踏板力-制动减速度需求曲线,总制动力矩由下式计算得出:
B=Ma/R,
式中,B为总制动力矩,M为整车质量,a为减速度值,R为轮胎滚动半径;
S3、计算A、B、C三轴的目标制动力矩,并对制动力进行分配;
S4、计算助力电机主缸总成MSC1、MSC2的目标输出压力:
S41、首先,根据下式计算A、B、C三轴的目标压力:
Px=Bx/2Dur,
式中,Px为各轴目标压力,Bx为各轴目标制动力矩,下标x为a、b、c,对应A、B、C轴,D为轮缸面积,u为制动摩擦系数,r为制动盘摩擦半径;
S42、其次,助力电机主缸总成MSC1、MSC2目标压力满足如下公式:
P1+P2≥Pa,P1≥Pb,P2≥Pc,
式中,P1、P2分别为助力电机主缸总成MSC1、MSC2的目标输出压力,当Pb+Pc<Pa时,按Pb、Pc的比例增加助力电机主缸总成MSC1、MSC2的目标输出压力;
S5、根据整车制动系统,通过实车测试获得助力电机主缸总成MSC1、MSC2回路PV曲线,并读取助力电机主缸总成MSC1、MSC2回路压力值,根据PV曲线和压力误差,确定电机转速;
S6、输出目标电机转速,由电机控制算法实现速度闭环控制。
2.根据权利要求1所述的基于线控助力器的多轴商用车制动力控制方法的制动力分配方法,其特征在于,在步骤S3中,通过诊断程序读取控制器MCU1、MCU2,助力电机主缸总成MSC1、MSC2以及通信通道CAN的状态,确定制动力的分配模式,包括模式1:控制器MCU1、MCU2,助力电机主缸总成MSC1、MSC2以及控制器MCU1、MCU2的通信通道CAN的状态正常,A、B、C三轴的目标制动力矩分配比例如下式所示:
Ba={[g(lb1+lb2)+2ah]/[(2la+lb1+lb2)g]}B,
Bb={(gla-ah)/[(2la+lb1+lb2)g]}B,
Bc={(gla-ah)/[(2la+lb1+lb2)g]}B,
式中,h为车辆中心高度,la、lb1和lb2分别为A、B、C三轴与重心位置的水平距离,g为重力加速度,a由步骤S2计算结果得出。
3.根据权利要求2所述的制动力分配方法,其特征在于,包括模式2,若模式1状态为否,则进入模式2:控制器MCU1、助力电机主缸总成MSC1以及通信通道CAN的状态正常,A、B、C三轴的目标制动力矩分配比例如下式所示:
Ba={[g(lb1+lb2)+2ah]/[(la+lb1+lb2)g+ah]}B,
Bb={(gla-ah)/[(la+lb1+lb2)g+ah]}B,
Bc=0。
4.根据权利要求3所述的制动力分配方法,其特征在于,包括模式3,若模式2状态为否,则进入模式3:控制器MCU2、助力电机主缸总成MSC2以及通信通道CAN的状态正常,A、B、C三轴的目标制动力矩分配比例如下式所示:
Ba={[g(lb1+lb2)+2ah]/[(la+lb1+lb2)g+ah]}B,
Bb=0,
Bc={(gla-ah)/[(la+lb1+lb2)g+ah]}B。
5.根据权利要求4所述的制动力分配方法,其特征在于,包括模式4,若模式3状态为否,则进入模式4:控制器MCU1、MCU2和助力电机主缸总成MSC1、MSC2中的任一MCU和助力电机主缸总成MSC正常,通信通道CAN的状态异常,A、B、C三轴的目标制动力矩分配比例如下式所示:
Ba=kr{[g(lb1+lb2)+2ah]/[(2la+lb1+lb2)g]}B,
Bb=kr{(gla-ah)/[(2la+lb1+lb2)g]}B,
Bc=kr{(gla-ah)/[(2la+lb1+lb2)g]}B,
式中,kr为压力调整系数,取值范围为1<kr<2,根据实测的整车减速度信号进行闭环调整,无整车减速度传感器配置时,kr可取固定值,表示任一控制器MCU无法判断另一控制器MCU所控制的助力电机主缸总成MSC能产生的力矩,则控制器MCU将其所需的制动力矩扩大kr倍。
6.根据权利要求5所述的制动力分配方法,其特征在于,包括模式5,若模式4状态为否,则进入模式5,模式5表示集成式线控制动系统QEBS助力失效的模式,此时,集成式线控制动系统QEBS切换模拟阀SSV、主缸隔离阀CSV和建压缸隔离阀PSV的状态,进入无助力备用制动状态,同时,独立的车辆稳定性控制系统ESC增加制动力。
7.根据权利要求2所述的制动力分配方法,其特征在于,每个控制器MCU通过私有总线向对方发送由诊断程序识别出的传感/驱动回路、电机/执行状态,通信通道CAN通过诊断程序中的总线超时、校验和错误、计算器错误确定。
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