CN115848155B - 一种液压制动分档的电动汽车紧急制动转矩分配控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压制动分档的电动汽车紧急制动转矩分配控制系统，包括常规制动模块、紧急制动模块和备份制动模块；在电动汽车上设有整车控制器VCU、电机控制器MCU和EBS控制器；常规制动模块中，整车控制器VCU包含集成制动控制策略，将电动汽车总制动力矩优化分配至各个车轮；紧急制动模块中，紧急制动模块将液压制动模块的液压制动力矩分为若干档位，通过选择适当的档位输出液压制动力矩，调节轮毂电机输出的再生制动力矩；备份制动模块包括备份行车制动控制器和备份制动卡钳。本发明通过对液压制动分档的方式，输出固定准确的液压制动力矩作用在四个车轮上，同时使用轮毂电机产生的再生制动力矩进行精确调整，保障车辆安全。

Description

一种液压制动分档的电动汽车紧急制动转矩分配控制系统

技术领域

本发明涉及电动汽车制动控制领域，具体涉及一种液压制动分档的电动汽车紧急制动转矩分配控制系统。

背景技术

汽车在行驶过程中遇到紧急情况时会进行紧急制动，在紧急制动过程中车轮抱死会使车辆甩尾、失去转向能力、制动距离加长，采用紧急制动控制系统可以防止车轮抱死，维持适当的滑移率从而使制动力最大，对于车辆行驶的安全性具有重要意义。

传统的机械制动通常采用液压制动，液压制动存在的非线性特性，当电子液压制动器处于工作状态时，使得对电子液压制动器制动轮缸的轮缸压力进行精确而快速的控制变得十分困难，且液压制动响应存在较长的延迟。

电动汽车制动时，车轮带动电机旋转产生反电动势，在回路中产生电流，从而轮毂电机产生制动力矩，电流流向电池后实现对电池的充电，此制动力矩也称作再生制动力矩。再生制动力矩制动力小，但是其响应速度快，控制精确。

因此，如何将液压制动与电机制动结合起来，充分利用液压制动和电机制动的优点，从而保障车辆的安全性具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种液压制动分档的电动汽车紧急制动转矩分配控制系统，在保障安全的前提下解决电动汽车在紧急制动过程中制动转矩分配问题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种液压制动分档的电动汽车紧急制动转矩分配控制系统，包括常规制动模块、紧急制动模块和备份制动模块；在电动汽车上设有整车控制器VCU、电机控制器MCU和EBS控制器，整车控制器VCU连接电机控制器MCU和EBS控制器，电机控制器MCU连接轮毂电机，EBS控制器连接液压制动模块；

所述的常规制动模块中，整车控制器VCU包含集成制动控制策略，将电动汽车总转矩优化分配至各个车轮；

所述的紧急制动模块中，紧急制动模块中液压制动模块的液压制动力分为若干档位，EBS控制器根据电动汽车的制动工况使液压制动系统选择适当的档位输出液压制动力矩，然后通过电机控制器MCU调节轮毂电机输出的再生制动力矩，确保车辆安全，保障车辆操纵稳定；

所述的备份制动模块包括备份行车制动控制器和备份制动卡钳，备份行车制动控制器控制备份制动卡钳夹紧车轮，实现电动汽车的备份制动。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

进一步地，集成制动控制策略是指，常规制动模块中，整车控制器VCU根据I曲线进行前轴和后轴的制动力分配，前轴的左、右轮平分前轴的制动力矩，后轴的左、右轮平分后轴的制动力矩，使轮毂电机输出最大的再生制动力矩，液压制动模块通过动态调节液压制动力矩来获得合适的制动力矩。

进一步地，紧急制动模块中，液压制动模块的液压制动力分为五档，分别为20％、40％、60％、80％、100％液压制动力。

进一步地，所述的整车控制器VCU还连接有整车辅助控制器，整车辅助控制器起到冗余作用，整车控制器VCU失灵时，由整车辅助控制器接管。

作为优选的方案，所述的EBS控制器包括前EBS控制器和后EBS控制器，前EBS控制器控制前轴的EBS系统，后EBS控制器控制后轴的EBS系统。

作为优选的方案，所述的电机控制器MCU共有四个，四个电机控制器MCU分别位于电动汽车的四个车轮处，分别用于控制电动汽车的四个轮毂电机。

作为优选的方案，备份制动卡钳共有四个，四个备份制动卡钳分别位于电动汽车的四个车轮处，分别用于分别夹紧电动汽车的四个车轮。

本发明还保护上述的液压制动分档的电动汽车紧急制动转矩分配控制系统的控制方法，包含以下步骤：

步骤一、当接收到制动信号时，整车控制器VCU根据判断四个车轮的滑移率是否高于预定阈值，若四个车轮的滑移率均低于预定阈值，则进行常规制动，整车控制器VCU包含集成制动控制策略，用于将电动汽车总转矩优化分配至各个车轮；

步骤二、当至少一个车轮的滑移率高于预定阈值时，紧急制动控制模式开启，在EBS控制器的作用下，液压制动系统选择适当的挡位输出固定的液压制动力矩，轮毂电机在电机控制器MCU的控制下输出再生制动力矩作为补充制动力；

步骤三、根据紧急制动控制模式开启后的车轮转速和车速信息，EBS控制器维持恒定挡位保持液压制动力矩不变，由MCU控制器动态调节轮毂电机的再生制动力矩，维持期望的滑移率，保证电动汽车安全；

步骤四、当制动力矩过小或过大时，EBS控制器控制液压制动模块重新选择挡位，然后再次执行步骤三；

步骤五、当制动失效时，按下备份行车制动按钮，使备份制动卡钳夹紧，实现电动汽车的备份制动。

进一步地，步骤四中，制动力矩过小或过大是指，当轮毂电机再生制动力矩已达最大，电动汽车的滑移率仍然低于目标滑移率，说明提供的制动力矩不足以满足制动需求，EBS控制器控制液压制动模块重新选择更高挡位；当轮毂电机再生制动力矩已达最小，电动汽车的滑移率仍然高于目标滑移率，说明提供的制动力矩过大，超出了制动需求，EBS控制器重新选择更低挡位。

进一步地，步骤五中，根据电动汽车的实际制动减速度与所需的制动减速度判断电动汽车制动是否失效。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的控制系统分为三层，第一层通过整车控制器VCU包含集成制动控制策略，可以将电动汽车总转矩最优分配到各个车轮；第二层包含电机控制器MCU、EBS控制器，主要功能是协调再生制动力矩和液压制动力矩，将液压制动力分为五档，分别为20％、40％、60％、80％、100％,EBS控制器根据制动工况选择适当的档次输出制动力矩，之后通过电机控制器MCU调节电机再生制动力矩，产生最适当的横摆力矩，提高电动汽车的操纵稳定性；第三层为液压制动模块及轮毂电机，主要任务是在电机控制器MCU、EBS控制器的监督下提供电动汽车制动时所需的制动力。

本发明还包括备份制动模块，当制动失效时备份行车制动控制器控制备份制动卡钳夹紧车轮，实现电动汽车的备份制动。

本发明在保障安全的前提下解决电动汽车在紧急制动过程中紧急制动系统的制动转矩分配问题，通过对液压制动分档的方式，可以输出固定准确的液压制动力矩作用在四个车轮上，同时使用轮毂电机产生的再生制动力矩进行精确调整，在确保电动汽车安全的前提下，最大的回收制动能量。

附图说明

图1为本发明一种液压制动分档的电动汽车紧急制动转矩分配控制系统的原理结构图。

图2为本发明一种液压制动分档的电动汽车紧急制动转矩分配控制系统的流程图。

具体实施方式

以下通过实施例的形式对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

其中的方位或位置关系为基于附图所示的关系，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。

在一实施例中，本发明提出了一种液压制动分档的电动汽车紧急制动转矩分配控制系统，包括常规制动模块、紧急制动模块和备份制动模块；在电动汽车上设有整车控制器VCU、电机控制器MCU和EBS控制器，整车控制器VCU连接电机控制器MCU和EBS控制器，电机控制器MCU连接轮毂电机，EBS控制器连接液压制动模块。

常规制动模块中，整车控制器VCU包含集成制动控制策略，用于将电动汽车总转矩优化分配至各个车轮。

集成制动控制策略是指，常规制动模块中，整车控制器VCU根据I曲线进行前轴和后轴的制动力分配，前轴的左、右轮平分前轴的制动力矩力矩，后轴的左、右轮平分后轴的制动力矩，使轮毂电机输出最大的再生制动力矩，液压制动模块通过动态调节液压制动力矩来获得合适的制动力矩。

整车控制器VCU还连接有整车辅助控制器，线控制动系统需要有冗余，整车辅助控制器起到冗余作用，整车控制器VCU失灵时，由整车辅助控制器接管。

紧急制动模块中，紧急制动模块中液压制动模块的液压制动力分为若干档位，EBS控制器根据电动汽车的制动工况使液压制动系统选择适当的档位输出液压制动力矩，然后通过电机控制器MCU调节轮毂电机输出的再生制动力矩，确保车辆安全，保障车辆操纵稳定。

实施例中，EBS控制器包括前EBS控制器和后EBS控制器，前EBS控制器控制前轴的EBS系统，后EBS控制器控制后轴的EBS系统。

实施例中，电机控制器MCU共有四个，四个电机控制器MCU分别位于电动汽车的四个车轮处，分别用于控制电动汽车的四个轮毂电机。

实施例中，紧急制动模块中，液压制动模块的液压制动力分为五档，分别为20％、40％、60％、80％、100％液压制动力。

备份制动模块包括备份行车制动控制器和备份制动卡钳，备份行车制动控制器控制备份制动卡钳夹紧车轮，实现电动汽车的备份制动。

实施例中，备份制动卡钳共有四个，四个备份制动卡钳分别位于电动汽车的四个车轮处，分别用于分别夹紧电动汽车的四个车轮。

在另一实施例中，本发明提出了上述的液压制动分档的电动汽车紧急制动转矩分配控制系统的控制方法，如图2所示，包含以下步骤：

步骤一、当接收到制动信号时，整车控制器VCU根据判断四个车轮的滑移率是否高于预定阈值，若四个车轮的滑移率均低于预定阈值，则进行常规制动，整车控制器VCU包含集成制动控制策略，用于将电动汽车总转矩优化分配至各个车轮；

步骤二、当至少一个车轮的滑移率高于预定阈值时，紧急制动控制模式开启，在EBS控制器的作用下，液压制动系统选择适当的挡位输出固定的液压制动力矩，轮毂电机在电机控制器MCU的控制下输出再生制动力矩作为补充制动力；

步骤三、根据紧急制动控制模式开启后的车轮转速和车速信息，EBS控制器维持恒定挡位保持液压制动力矩不变，由MCU控制器动态调节轮毂电机的再生制动力矩，维持期望的滑移率，保证电动汽车安全；

步骤四、当制动力矩过小或过大时，EBS控制器控制液压制动模块重新选择挡位，然后再次执行步骤三；

步骤五、当制动失效时，按下备份行车制动按钮，使备份制动卡钳夹紧，实现电动汽车的备份制动。

其中，预定阈值大于等于目标滑移率。

步骤四中，制动力矩过小或过大是指，当轮毂电机再生制动力矩已达最大，电动汽车的滑移率仍然低于目标滑移率，制动力矩不足以满足制动需求，EBS控制器控制液压制动模块重新选择更高挡位；当轮毂电机再生制动力矩已达最小，电动汽车的滑移率仍然高于目标滑移率，制动力矩过大，超出了制动需求，EBS控制器重新选择更低挡位；重新选择挡位时，EBS控制器根据电动汽车状态控制液压制动模块选择合适的档位，不限于提高或降低一个档位；预定阈值比目标滑移率大，也可以相等。

步骤五中，根据电动汽车的实际制动减速度与所需的制动减速度判断电动汽车制动是否失效。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种液压制动分档的电动汽车紧急制动转矩分配控制系统，其特征在于：包括常规制动模块、紧急制动模块和备份制动模块；在电动汽车上设有整车控制器VCU、电机控制器MCU和EBS控制器，整车控制器VCU连接电机控制器MCU和EBS控制器，电机控制器MCU连接轮毂电机，EBS控制器连接液压制动模块；

所述的常规制动模块中，整车控制器VCU包含集成制动控制策略，用于将电动汽车总制动力矩优化分配至各个车轮；

所述的紧急制动模块中，紧急制动模块中液压制动模块的液压制动力分为若干档位，EBS控制器根据电动汽车的制动工况使液压制动系统选择适当的档位输出液压制动力矩，然后通过电机控制器MCU调节轮毂电机输出的再生制动力矩；

所述的备份制动模块包括备份行车制动控制器和备份制动卡钳，备份行车制动控制器控制备份制动卡钳夹紧车轮，实现电动汽车的备份制动；

集成制动控制策略是指，在常规制动模块中，整车控制器VCU根据I曲线进行前轴和后轴的制动力分配，前轴的左、右轮平分前轴的制动力矩，后轴的左、右轮平分后轴的制动力矩，使轮毂电机输出最大的再生制动力矩，液压制动模块通过动态调节液压制动力矩来获得合适的制动力矩；

所述的整车控制器VCU还连接有整车辅助控制器，整车辅助控制器起到冗余作用，整车控制器VCU失灵时，由整车辅助控制器接管；

紧急制动模块中，液压制动模块的液压制动力矩分为五档，分别为20%、40%、60%、80%、100%液压制动力。

2.根据权利要求1所述的液压制动分档的电动汽车紧急制动转矩分配控制系统，其特征在于：所述的EBS控制器包括前EBS控制器和后EBS控制器，前EBS控制器控制前轴的EBS系统，后EBS控制器控制后轴的EBS系统。

3.根据权利要求1所述的液压制动分档的电动汽车紧急制动转矩分配控制系统，其特征在于：所述的电机控制器MCU共有四个，四个电机控制器MCU分别位于电动汽车的四个车轮处，分别用于控制电动汽车的四个轮毂电机。

4.根据权利要求1所述的液压制动分档的电动汽车紧急制动转矩分配控制系统，其特征在于：备份制动卡钳共有四个，四个备份制动卡钳分别位于电动汽车的四个车轮处，分别用于分别夹紧电动汽车的四个车轮。

5.权利要求1-4任一项所述的液压制动分档的电动汽车紧急制动转矩分配控制系统的控制方法，其特征在于：包含以下步骤：

步骤一、当接收到制动信号时，整车控制器VCU根据判断四个车轮的滑移率是否高于预定阈值，若四个车轮的滑移率均低于预定阈值，则进行常规制动，整车控制器VCU包含集成制动控制策略，用于将电动汽车总转矩优化分配至各个车轮；

步骤二、当至少一个车轮的滑移率高于预定阈值时，紧急制动控制模式开启，在EBS控制器的作用下，液压制动系统选择适当的档位输出固定的液压制动力矩，轮毂电机在电机控制器MCU的控制下输出再生制动力矩作为补充制动力；

步骤三、根据紧急制动控制模式开启后的车轮转速和车速信息，EBS控制器维持恒定档位保持液压制动力矩不变，由MCU控制器动态调节轮毂电机的再生制动力矩，维持期望的滑移率，保证电动汽车安全；

步骤四、当制动力矩过小或过大时，EBS控制器控制液压制动模块重新选择档位，然后再次执行步骤三；步骤四中，制动力矩过小或过大是指，当轮毂电机再生制动力矩已达最大，电动汽车的滑移率仍然低于目标滑移率，制动力矩不足以满足制动需求，EBS控制器控制液压制动模块重新选择更高档位；当轮毂电机再生制动力矩已达最小，电动汽车的滑移率仍然高于目标滑移率，制动力矩过大，超出了制动需求，EBS控制器重新选择更低档位；

步骤五、当制动失效时，按下备份行车制动按钮，使备份制动卡钳夹紧，实现电动汽车的备份制动；步骤五中，根据电动汽车的实际制动减速度与所需的制动减速度判断电动汽车制动是否失效。