CN114585545B - 带有电子控制制动系统的商用牵引车辆的多方面车桥制动力分配方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种制动力分配方法，根据车辆及其环境的实际状态，所述方法定义考虑多种模式。如盘温度、车轮打滑、制动片磨损、车桥负荷和附加的传动系统扭矩等指标可以被一起考虑从而使根据本申请的用于制动力分配的方法在各状态之间平稳过渡。

Description

带有电子控制制动系统的商用牵引车辆的多方面车桥制动力 分配方法

技术领域

本申请涉及一种用于改进车桥制动力分配的方法，该方法被电子控制的制动系统使用，特别是用于牵引车辆。

背景技术

在现有的技术状态下，车桥制动力的分配例如基于车轮滑移差异或基于测量的和/或估计的车桥负荷。这两个选项都倾向于使车桥的附着力利用平衡，因此主要用于稳定性非常重要的情况。

例如，US 2018170330 A1公开了一种用于电子调节车辆的压力介质操作的制动系统中的制动力分配的方法，该制动系统具有与前桥相关联的至少一个前桥制动回路，以及与至少一个后桥相关联的至少一个后桥制动回路。当制动系统操作时，作用在至少一个后桥制动回路中的后桥制动压力被调节，以防止在前轮锁定之前锁定后轮，其中，只有当作用在后桥制动回路中的压力值低于预定的压力阈值时，后桥处的制动压力才被限制，但如果作用在后桥制动回路中的压力值不低于预定的压力阈值，则后桥处的制动压力不受限制。

另一种可能性是衬片磨损优化分布，被用于平衡制动衬片厚度。

由于这样的制动系统从车辆网络和自身的传感器接收到的信息数量越来越多，质量越来越好，不同的情况需要以越来越高的精度进行评估。人们强烈要求使制动力分配适应不同的情况，制动力分配也必须适应各种情况，以便安全和经济地操作车辆。

发明内容

因此，本申请的一个技术问题是提供一种用于制动力分配的改进的方法，其能够快速稳定地适应不同的情况，例如紧急制动、制动片的磨损、制动片的温度等。

这一技术问题通过根据本发明的方法和根据本发明的制动控制装置以及本发明的计算机程序来解决。进一步有利的实施例是本发明的技术方案的主题。

根据本申请的方法适用于控制包括至少两个车桥的车辆的制动力分配，其中，为了达到车辆的一定程度的减速而待施加的总制动力被分配到车辆的各车桥。

所述方法包括以下步骤。

a)定义一个或多个制动模式(制动模式是专门针对一个方面(如衬片磨损)的最佳制动力分配)，其中，所述制动模式是向量，该向量具有分别用于每个车桥的项，

b)基于至少一个输入值，为每个制动模式计算一个模式权重，

c)计算用于每个车桥的制动力的权重分布，

d)计算用于每个车桥的制动力。

制动模式是对不同车桥的制动状态的定义。例如，如果一个车桥的一个制动片的温度超过了某个阈值，则这个车桥的制动力需要减小到最小值，以便使相应的制动片能够冷却。因此，在特定情况下、即制动模式下，一个特定车桥的制动力将被减小到最小值。因此，施加在其它车桥上的制动力需要增加，以便获得车辆的期望减速。

模式权重是一个决定整个制动系统在多大程度上采用某种制动模式的因素。例如，一个车桥的制动片的温度超过了某个阈值，而另一个车桥的制动片的厚度低于某个阈值。然后，必须找到一个折中的方案，即计算出折中的方案。然后，两种制动模式都要考虑，有一定的权重因子。

根据车辆及其环境的实际状态，定义了一种考虑多种模式的制动力分配方法。像盘温度、车轮打滑、制动片磨损、车桥负荷和附加的传动系统扭矩等指标可以被一起考虑以实现各状态之间的平稳过渡。

所述方法的实施往往是可配置成适合所有车辆制造商偏好的通用制动软件元件。

优选地，所述至少两个制动模式描述了车辆及其环境的状态。这些可以是预定义的。

优选地，所述方法根据其相应的模式权重来考虑所有的制动模式，所述模式权重是用根据本申请的方法计算的。

根据另一优选实施例，为计算模式权重设置了所述至少两个制动模式之间的分级次序，借此，至少一个制动模式可以被优先考虑。例如，用于紧急制动的制动模式可以优先于所有其它制动模式。

根据另一优选实施例，可以基于制动系统的情况分析来执行优先排序。

优选地，所述模式权重是基于车辆传感器数据计算的。因此，例如一个车桥的制动片温度或另一个车桥的制动器的衬片厚度可以用作输入值。

根据另一优选实施例，总制动力的最小百分比可以根据受控车桥的实际数量来设置。因此，可以避免一个车桥根本不被制动的情况。

根据另一优选实施例，所述至少两个制动模式中的至少一个制动模式可以被忽略，特别是通过将其相应的模式权重设置为零。例如，如果不可能或不需要对任何一个车桥进行磨损或温度平衡，则可以使用这种方法。

根据另一优选实施例，至少一个车桥可以被永久或暂时忽略，特别是通过将一个或多个制动模式中相应车桥的项/各项设置为所有其余车桥的平均值。如果用于计算特定制动模式的输入对于某些车桥来说是不可用的，则可以使用这种方法。更优选地，用于计算被忽略的车桥的对应模式的输入位于所有其它非排除值的平均附近的预定范围之外。

根据另一优选实施例，如果用于至少一个车桥的模式计算的对应输入位于所有其它非排除值的平均值附近的预定范围之外，则所述至少一个车桥可以像上一点那样被永久或暂时忽略。因此，有可能避免强烈偏离的输入信号，这种输入信号将阻碍其余车桥的有效分配。

根据一个更优选的实施例，所述至少两个制动模式中属于某个车桥的至少一个制动模式可以被忽略。

根据另一优选实施例，至少一个车桥可以被永久或暂时忽略，特别是通过将所有制动模式中相应车桥的项/各项设置为零。这可以在某些车桥被提升时使用，车桥被提升导致制动或控制这些车桥没有效果。

根据另一优选实施例，可以设置，如果至少两个车桥的制动器被共同控制、例如连接到气动制动系统中的同一压力通道，则所述至少两个车桥的制动力是相同的。这是必要的，因为在这种车桥组的车桥上不能实现不同的制动力。

根据另一优选实施例，使用所述至少两个车桥的计算的制动力的平均值。

根据另一优选实施例，如果在一组车桥中至少一个车桥是无作用的、特别是被提升，则为这些至少一个无作用的车桥设置其余车桥的平均值。

附图说明

在下面，本申请的一个优选实施例将通过附图和以下式进行描述。

图1示出了一个具有多个输入和输出的制动控制装置1。

具体实施方式

将对车辆进行一定减速所需的总制动力F_v输入制动控制装置1。此外，四个不同的制动模式d₁、d₂、d₃和d₄被制动控制装置1检索到。替代性地，这些制动模式d₁、d₂、d₃和d₄可以被存储在制动控制装置1中。此外，某些参数的两个输入值——输入1和输入2——被输入到制动控制装置1。例如，这些值可以从两个不同的传感器中读出，即用于一个车桥的某个制动器的温度传感器或用于一个车桥的另一个制动器的衬片厚度传感器。

制动控制装置1输出三个制动力F₁、F₂和F₃，每个车桥分别对应一个制动力。

在下面，对车桥的制动力计算的理论背景进行了一般性的描述。

式1、2a和2b通常用于计算车辆车桥上的制动力矢量。

F＝F_v·w (1)

F＝F_v·(D·a) (2a)

或以矩阵形式表示

其中，F_v是为了达到一定的制动效果而施加在车辆上的总制动力，w是具有总制动力的比例的权重向量，N是车辆的最大车桥数，A是待由分配算法考虑的制动模式数，是制动力分配的N×A矩阵(每列用于单独的制动模式)，a是用于不同制动模式的权重向量。

这里，权重向量a的元素之和以及矩阵的d列向量的元素之和必须为1。这使得w的元素之和也必须是1，从而保证了F的各元素之和得到总制动力F_v：

制动模式列向量的示例可以是基于车桥负荷的变量、基于衬片磨损的变量和制动器温度优化的变量。矩阵通常对所有三种类型都给予一权重，在最终分配中一起考虑所有三种类型。然而，也可以完全跳过一个或多个类型。

单个制动模式的重要性是根据其输入和某方面所需的参数来定义的。例如，如果制动装置或制动系统的温度超过了某个阈值，则一个特定车桥的基于温度的制动模式具有最高的相关性。然而，如果在同一时间有必要进行紧急制动，所述紧急制动要求采用非常不同的制动力模式，则式(1)防止单一的制动模式成为主导，即进行完全控制。因此，根据本发明，定义了制动模式之间的分级次序。

根据本发明，各方面之间的分级次序可以用二叉树来组织，区分子模式与父模式(参见表1)。

(表1)

这里，所有的子模式对都来自于父模式，被分为父模式的重要部分S和其余部分R。因此，父模式是父模式的重要部分S和其余部分R的总和。

S_n＝S_n+l+R_n+l (4)

有了因子，这可以用一条路径的简化索引编写为

S_n+l＝f_n+1·S_n (5a)

R_n+l＝(1－f_n+1)·S_n (5b)

S_n+2＝f_n+2·S_n+1＝f_n+2·f_n+1·S_n (5c)

S_n+k＝f_n+k·f_n+k－1··f_n+1·S_n (5d)

S_n+k＝a_n+k·S_n (5e)

制动模式的权重作为最顶层模式的比例可以计算为它们路径上的因子的乘积。最顶层的方面是由树的最底层的叶总和出来的，因为它们是用递归拆分法创建的。叶意味着从不同的角度来看最佳的制动力分配权重。

重要的叶在其父叶内有自己的因子f_n，并能抑制其同属。这个因子可以根据情况分析的结果而被操纵。最后，所有方面都将以其累积的a因子而加权。这些因子的列向量a列出了制动力分布所考虑的每个制动模式的重要性。增加制动模式向量中的元素会使得相应的分布向量的作用放大。

在下一步中，制动力比的权重列向量被布置在矩阵中。权重列向量的每个元素都属于几何顺序上的特定的车桥。

向量元素越高，相应的车桥将接收到的制动力越大。可以将单独的控制算法应用于所有列向量从而倾向于减小相应误差值。

将制动力与一系列值成比例地分配以用于车桥的一种可能的方法如下：

对于特定的分配，使用一个单独的输入值，其中，所述输入值对于所有车桥可以是不同的。例如，输入值的范围可以从零到百分之百。然后，将每个车桥的分配因子设置为与这些百分比值的比率相同的比率。

制动模式权重取决于最大与最小百分比之间的差。

更复杂的控制算法也可以用于计算参数。

对于所有控制算法，都有一个限制，在所述限制处，控制算法必须退出，以便避免极端的干预，极端的干预将没有有效的结果。优选地，受控参数的偏差应该根据其它受控车桥的相同参数的平均值来监测。如果这个偏差超过了特定的阈值，则可能会退出特定车桥的分配。必须对其余的车桥重复进行这个操作。

这是基于以下原则：

有可能不是车辆的所有车桥都应该被控制，或者它们对特定的方面无关。不被控制的车桥的示例是不可能对制动装置的例如磨损或温度进行平衡的情况，因此不得考虑相应的制动模式。

在本发明的一个优选实施例中，嵌入式微控制器环境、如可变大小的向量或矩阵等的元素由于动态堆分配而不是优选的，因为这将导致不可预测的RAM消耗。因此，向量和矩阵的大小优选地在运行期间不改变。然而，这些向量或矩阵的内容必须是可变的，使得所有潜在的制动模式组合可以由本发明的控制系统控制。

如果一个特定的方面对于制动系统的配置是不需要的，则可以将向量a的相应的元素设置为零。那么，它的分布向量将不包括在根据式6进行的求和中。此外，如果一车桥在车辆上不存在，或者在地面上方(例如提升的标签车桥)，则它的位置必须在所有分布向量中设置为零。d的元素之和必须仍然等于1。

如果一个或多个制动模式不被应用于某些车桥，但仍然需要被用于其它车桥，则不可能如上面那样关闭制动模式或车桥。相反，未决车桥的分配元素必须被设置为起作用的受控车桥的元素的平均。这产生了中性权重项目，同时，其它元素低于或高于这些平均值。这种方法要求每个制动模式至少两个起作用的车桥。如果只有一个车桥被控制，则所有分配元素将被设置为相同的值。因此，最好是不考虑相应的制动模式，以避免总和向更平衡的分布方向失真。

如果要同时控制不同车桥的车轮，则必须将对它们的制动力比例也设置为相同的值。

为了考虑这种车轮组的所有输入信号，它们的平均值用于所有成员。

如果在非常特殊的情况下，当一组车桥中的一个车桥是无作用的时(例如因为它被提升)，这些车桥的相应的信号将不被处理，则将使用其余组成员的平均值。

此外，在一个优选的实施例中，由于安全和稳定性的原因，必须避免各车桥的制动力之间的大偏差。

因此，可以约束计算出的最终制动力权重向量(w₁、w₂)中的各个模式权重，即可以预设它们的最小值。因此，单个车桥的最大制动力比(F_v)也受到约束。

可以从实际最小权重w_m和权重限制w_l中计算出限制的权重的向量w*。

w*＝w _l+C(w－w_m ) (7a)

常数C是未知的，但由于仍然存在元素w_m的和在限制之后也必须为1的要求，因此可以确定它。只有当至少一个元素低于限制时，才需要重新计算。

N·w_i+C(1-N·w_m)＝1 (8b)

在式8c中，如果所有模式权重都相等，则分母将为零，因为w_m＝1/N。

因此，该限制必须始终设置在低于值1/N：

当N个车桥中的N-1的权重为最小值时，达到最大的制动力比。其余的车桥将总和完成为1。定义车桥之间的最大力比并将最小比设置为不超过它是一个很好的策略。这将给出制动力比例的下限为

对于通常的最大比率值3.5，不同车桥数的限制见表2。看一下最小值，很明显，用这种方法车桥总是被制动的，不可能出现车桥不被分配任何制动力的情况。

(表2)

N	wl350
		2	0.22
3	0.18
		4	0.15
5	0.13

本申请公开了一种制动力分配方法，根据车辆及其环境的实际状态，所述方法定义考虑多种模式。盘如温度、车轮打滑、制动片磨损、车桥负荷和附加的传动系统扭矩等指标可以被一起考虑从而使根据本申请的用于制动力分配方法在各状态之间平稳过渡。

附图标记列表

1 制动控制装置

N 车桥的总数

n 车桥索引

d_i 制动模式

a_i 总制动力

Claims (19)

1.一种用于控制包括至少两个车桥(N)的车辆的制动力分配的方法，其中，为了达到车辆的某一程度的减速而待施加的总制动力(F_v)被分配到车辆的各车桥(n)，

所述方法包括以下步骤：

a)定义一个或多个制动模式(d₁、d₂)，其中，所述制动模式(d₁、d₂)是向量，该向量具有分别用于每个车桥(n)的项；

b)基于至少一个输入值(Input 1)，为每个制动模式(d₁、d₂)分别计算一个模式权重(a₁、a₂)；

c)计算对于每个车桥(n)的制动力(F_n)的权重分布；

d)计算对于每个车桥(n)的制动力(F_N)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个制动模式(d₁、d₂)描述了车辆及其环境的状态。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法根据制动模式的相应的模式权重(a₁、a₂)来考虑所有的制动模式(d₁、d₂)。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，为计算模式权重(a₁、a₂)而设置了所述至少两个制动模式(d₁、d₂)之间的分级次序，从而所述制动模式(d₁、d₂)中的至少一个能够被优先排序。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，能够基于对制动系统的情况分析来执行优先排序。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述模式权重(a₁、a₂)是基于车辆传感器数据计算的。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，总制动力的最小百分比能够根据受控车桥的实际数量来设置。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，至少一个制动模式能够被忽略。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，至少一个车桥(n)能够被永久或暂时忽略。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，用于计算被忽略的车桥的对应模式的输入位于所有其它非排除值的平均值附近的预定范围之外。

11.根据权利要求1或2所述的方法，其中，如果至少两个车桥(F₁、F₂)的制动器被共同控制，则所述至少两个车桥(F₁、F₂)的制动力被设置成相同。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，使用所述至少两个车桥(F₁、F₂)的计算的制动力的平均值。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，如果一组车桥中的至少一个车桥是无作用的，则为无作用的所述至少一个车桥设置其余车桥的平均值。

14.根据权利要求8所述的方法，其中，至少一个制动模式能够通过将其相应的模式权重(a₁、a₂)设置为零而被忽略。

15.根据权利要求9所述的方法，其中，至少一个车桥(n)能够通过将所述至少两个制动模式(d1、d2)中相应的车桥/多个车桥的项/多个项设置为所有其余车桥的平均值而被永久或暂时忽略。

16.根据权利要求11所述的方法，其中，如果至少两个车桥(F₁、F₂)的制动器连接到气动制动系统中的同一压力通道，则所述至少两个车桥(F₁、F₂)的制动力被设置成相同。

17.根据权利要求13所述的方法，其中，无作用的所述至少一个车桥是被提升。

18.一种适于执行根据权利要求1至17中任一项所述的方法的制动控制装置。

19.一种适于执行根据权利要求1至17中任一项所述的方法的计算机程序。