CN116039593A - 一种双驱制动器及混合线控制动系统控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双驱制动器及混合线控制动系统控制方法，混合线控制动系统包括电动助力单元、液压线控单元、机械线控单元、双驱制动器；电动助力单元包括制动踏板、位移传感器、制动系统控制器、助力电机控制器、助力电机、传动机构、推杆；液压线控单元包括高压蓄能器、电机泵(电动机和液压泵)、液压泵电机控制器、单向阀、溢流阀、切换阀、增压阀(进油阀)、减压阀(出油阀)、蓄能器压力传感器和轮缸压力传感器；机械线控单元包括位移传感器、制动系统控制器、力矩电机控制器、双驱制动器；双驱制动器包括直驱力矩电机、传动机构、液压油管、刹车盘、卡钳；制动系统控制器与位移传感器、压力传感器、助力电机控制器、液压泵电机控制器、力矩电机控制器相连；本发明采用三种制动力耦合方式来达到制动效果，使制动系统拥有更高的控制自由度，制动力响应更迅速，同时降低了制动系统对助力电机的功率要求，可满足自动驾驶车辆对制动系统的高可靠性和高安全性需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种双驱制动器及混合线控制动系统控制方法
背景技术
随着新能源汽车行业的迅速发展，车企对底盘中的制动系统提出了更高的要求，传统的真空助力系统在新能源汽车上存在许多不足，其结构受环境海拔的影响，并且无法对制动能量进行回收。因此线控制动应运而生，不仅缩短了制动的响应时间，而且提供了能量回收，并且还可以服务于自动驾驶技术。
现有的线控制动主要包括电子液压制动Electro Hydraulic Brake或者电子机械制动Electro Mechanical Brake。前者长时间的制动工况下会出现蓄能器压力供给的不足问题，后者长时间堵转的工况下需车载电源达到一定功率的要求，以及需额外的制动失效备份机构；因此，高可靠性、高安全性、高冗余性、高响应性、低功耗、线控操纵，成为了车辆制动系统的主要技术发展趋势。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种双驱制动器及混合线控制动系统控制方法，使制动系统拥有更高的控制自由度，制动力响应更迅速，同时降低了制动系统对助力电机的功率要求，提升了驾驶的安全性。
为了实现上述目标，本发明采用的技术方案是：一种双驱制动器及混合线控制动系统控制方法，包括制动系统控制器、电动助力单元、液压线控单元、机械线控单元、双驱制动器；所述电动助力单元包括制动踏板、位移传感器、制动系统控制器、助力电机、传动机构、推杆、储液罐、制动主缸、压力传感器、双驱制动器。制动踏板与传动机构相连、推杆相连，助力电机在制动系统控制器的指令下工作，传动机构将电机的扭矩转化为水平推力助力踏板一同作用在推杆上，推杆作用在制动主缸，产生液压力，最后通过油路作用到双驱制动器；所述液压线控单元包括高压蓄能器、电机泵(电动机和液压泵)、单向阀、溢流阀、切换阀、增压阀(进油阀)、减压阀(出油阀)、蓄能器压力传感器和轮缸压力传感器，高压蓄能器在制动系统控制器的指令下工作，储存或者释放液压能，并且保持系统中的液压力稳定，切换阀、增压阀和减压阀在制动系统控制器的控制下打开或者关闭；所述机械线控单元包括制动系统控制器、双驱制动器、力矩电机控制器，制动系统控制器接受位移信号向力矩电机控制器发出指令，力矩电机控制器即向双驱制动器中的直驱力矩电机发出工作指令，直驱力矩电机工作，形成制动力；双驱制动器包括直驱力矩电机、传动机构、液压油路、刹车盘、卡钳，双驱制动器安装在车轮上，在电子液压制动力和电子机械制动力的双重作用下，向车轮提供制动力。
上述混合制动系统控制的具体方法如下：
制动模式分为驾驶员制动和辅助制动，当驾驶员主动踩下制动踏板时，制动模式为驾驶员制动，当驾驶员采用辅助制动时，制动模式为辅助制动。
在一级机械制动下，位移传感器检测到踏板位移量X大于零，X小于机械制动力最大行程Xa时，此时双驱制动器及混合线控制动系统采用踏板和电子机械制动模式；在此模式下混合线控制动系统中电子机械制动系统的直驱力矩电机处于工作状态，电子液压制动系统根据高压蓄能器能量状态切换工作状态，助力电机处于关闭状态。位移传感器检测到踏板位移量并发送到制动系统控制器，制动系统控制器通过储存的数据处理并向电磁阀、助力电机控制器、力矩电机控制器、助力电机控制器发送工作指令，切换阀接受指令并处于打开状态，驾驶员踩下制动踏板通过传动机构作用到制动主缸，产生踏板制动力Fr；位移信号发送到制动系统控制器计算出直驱力矩电机转速nm和力矩电机控制器输出功率Pm，直驱力矩电机通过传动机构将电机扭矩转化成机械制动力Fm，踏板制动力Fr与机械制动力Fm共同作用到双驱制动器；若高压蓄能器能量Ec小于工作能量Eca，液压电机泵处于工作状态，溢流阀处于关闭状态，高压蓄能器处于储能状态，高压蓄能器吸收系统中多余的液压能，维持系统的稳定；若高压蓄能器能量Ec大于工作能量Eca，液压电机泵处于关闭状态，溢流阀处于关闭状态，高压蓄能器处于关闭状态；
在二级电子液压制动下，位移传感器检测到踏板位移量X大于预设踏板行程Xa时，X小于液压制动力最大行程Xb时，踏板制动力Fr与液压制动力Fh的和不小于车辆所需制动力F时，此时双驱制动器及混合线控制动系统采用踏板和电子液压制动模式；在此模式下混合线控制动系统中电子机械制动系统的直驱力矩电机处于工作状态，电子液压制动系统根据高压蓄能器能量状态切换工作状态，助力电机处于关闭状态；位移传感器检测到踏板位移量并发送到制动系统控制器，制动系统控制器通过储存的数据处理并向电磁阀、助力电机控制器、力矩电机控制器、助力电机控制器发送工作指令，切换阀接受指令并处于打开状态，位移传感器的位移信号发送到制动系统控制器计算出液压泵电机转速nh和液压泵电机控制器输出功率Ph；若高压蓄能器能量Ec小于工作能量Eca，液压电机泵处于工作状态，溢流阀处于关闭状态，高压蓄能器处于储能状态，高压蓄能器吸收系统中多余的液压能，维持系统的稳定；若高压蓄能器能量Ec大于工作能量Eca，液压电机泵处于关闭状态，溢流阀处于打开状态，高压蓄能器处于工作状态，高压蓄能器释放液压能，为双驱制动器提供液压制动力Fh；
在三级混合制动下，位移传感器检测到踏板位移量X大于液压制动力最大行程Xb时，X小于预设踏板行程Xc时，踏板制动力Fr与液压制动力Fh的和小于车辆所需制动力F时，此时双驱制动器及混合线控制动系统采用踏板和混合制动模式；在此模式下混合线控制动系统中电子机械制动系统的直驱力矩电机处于工作状态，电子液压制动系统根据高压蓄能器能量状态切换工作状态，助力电机处于关闭状态；此模式下位移传感器检测到踏板位移量并发送到制动系统控制器，制动系统控制器通过储存的数据处理并向电磁阀、助力电机控制器、力矩电机控制器、助力电机控制器发送工作指令，切换阀接受指令并处于打开状态，制动踏板通过传动机构作用到制动主缸，产生踏板制动力Fr，位移信号发送到制动系统控制器计算出液压泵电机转速nh、液压泵电机控制器输出功率Ph、直驱力矩电机转速nm和力矩电机控制器输出功率Pm，高压蓄能器产生液压制动力Fh，直驱力矩电机通过传动机构将电机扭矩转化为水平推力产生机械制动力Fm，踏板制动力Fr、液压制动力Fh与机械制动力Fm共同作用到双驱制动器；若高压蓄能器能量Ec小于工作能量Eca，液压电机泵处于工作状态，溢流阀处于关闭状态，高压蓄能器处于储能状态，高压蓄能器吸收系统中多余的液压能，维持系统的稳定；若高压蓄能器能量Ec大于工作能量Eca，液压电机泵处于关闭状态，溢流阀处于打开状态，高压蓄能器处于工作状态，高压蓄能器释放液压能，为双驱制动器提供液压制动力Fh；
在四级电机助力制动下，位移传感器检测到踏板位移量X大于混合制动力最大行程Xc时，X小于紧急制动最小行程Xd时，此时双驱制动器及混合线控制动系统采用踏板助力和电子液压制动模式；在此模式下混合线控制动系统中电子机械制动系统的直驱力矩电机处于关闭状态，电子液压制动系统根据高压蓄能器能量状态切换工作状态，助力电机处于工作状态；此模式下位移传感器检测到踏板位移量并发送到制动系统控制器，制动系统控制器通过储存的数据处理并向电磁阀、助力电机控制器、力矩电机控制器、助力电机控制器发送工作指令，切换阀接受指令并处于打开状态，位移信号发送到制动系统控制器计算出液压泵电机转速nh、液压泵电机控制器输出功率Ph、助力电机转速ne和助力电机控制器输出功率Pe，电机助力后的踏板制动力Fe与液压制动力Fh共同作用到双驱制动器；若高压蓄能器能量Ec小于工作能量Eca，液压电机泵处于工作状态，溢流阀处于关闭状态，高压蓄能器处于储能状态，高压蓄能器吸收系统中多余的液压能，维持系统的稳定；若高压蓄能器能量Ec大于工作能量Eca，液压电机泵处于关闭状态，溢流阀处于打开状态，高压蓄能器处于工作状态，高压蓄能器释放液压能，为双驱制动器提供液压制动力Fh；
在五级紧急制动下，位移传感器检测到踏板位移量瞬间X大于紧急制动最小行程Xd时，则此时触发紧急制动，紧急制动时双驱制动器及混合线控制动系统采用踏板助力和混合制动模式；在此模式下混合线控制动系统中电子机械制动系统的直驱力矩电机处于工作状态，电子液压制动系统处于工作状态，助力电机处于工作状态；此模式下位移传感器检测到踏板位移量并发送到制动系统控制器，制动系统控制器通过储存的数据处理并向电磁阀、助力电机控制器、力矩电机控制器、助力电机控制器发送工作指令，切换阀接受指令并处于打开状态，位移信号发送到制动系统控制器计算出液压泵电机转速nh、液压泵电机控制器输出功率Ph、直驱力矩电机转速nm、力矩电机控制器输出功率Pm、助力电机转速ne、助力电机控制器输出功率Pe，助力后的踏板制动力Fe与液压制动力Fh共同作用到双驱制动器；若高压蓄能器能量Ec小于工作能量Eca，液压电机泵处于工作状态，溢流阀处于打开状态，高压蓄能器处于工作状态，高压蓄能器释放液压能，为双驱制动器提供液压制动力Fh；若高压蓄能器能量Ec大于工作能量Eca，液压电机泵处于关闭状态，溢流阀处于打开状态，高压蓄能器处于工作状态，高压蓄能器释放液压能，为双驱制动器提供液压制动力Fh；
在电子机械辅助制动模式下，制动系统控制器接收到制动指令，车辆所需制动功率P大于零，车辆所需制动功率P小于机械制动最大功率P1，此时双驱制动器及混合线控制动系统采用电子机械制动模式；在此模式下混合线控制动系统中电子机械制动系统的直驱力矩电机处于工作状态，电子液压制动系统处于关闭状态，助力电机处于关闭状态；制动系统控制器接受信号经过计算处理后向电磁阀、助力电机控制器、力矩电机控制器、助力电机控制器发送工作指令，切换阀接受指令并处于关闭状态，制动信号发送到制动系统控制器计算出直驱力矩电机转速nm和力矩电机控制器输出功率Pm，直驱力矩电机通过传动机构将电机扭矩转化为水平推力产生机械制动力Fm，机械制动力Fm作用到双驱制动器；
在助力电机辅助制动模式下，制动系统控制器接收到制动指令，车辆所需制动功率P大于机械制动最大功率P1，车辆所需制动功率P小于机械-助力制动最大功率P2，此时双驱制动器及混合线控制动系统采用助力电机制动和电子机械制动模式；在此模式下混合线控制动系统中电子机械制动系统的直驱力矩电机处于工作状态，电子液压制动系统根据高压蓄能器能量状态切换工作状态，助力电机处于关闭状态；制动系统控制器接受信号经过计算处理后向电磁阀、助力电机控制器、力矩电机控制器、助力电机控制器发送工作指令，切换阀接受指令并处于打开状态，制动信号发送到制动系统控制器计算出助力电机转速no、助力电机控制器输出功率Po、直驱力矩电机转速nm和力矩电机控制器输出功率Pm，助力电机通过传动机构作用到制动主缸产生液压制动力Fo，直驱力矩电机通过传动机构将电机扭矩转化为水平推力产生机械制动力Fm，助力电机制动力Fo与机械制动力Fm共同作用到双驱制动器；若高压蓄能器能量Ec小于工作能量Eca，液压电机泵处于工作状态，溢流阀处于关闭状态，高压蓄能器处于储能状态，高压蓄能器吸收系统中多余的液压能，维持系统的稳定；若高压蓄能器能量Ec大于工作能量Eca，液压电机泵处于关闭状态，溢流阀处于关闭状态，高压蓄能器处于关闭状态；
在紧急辅助制动模式下，若制动系统控制器接收到制动指令，车辆所需制动功率P大于机械-助力制动最大功率P2，此时双驱制动器及混合线控制动系统采用助力电机制动和混合制动模式；在此模式下混合线控制动系统中电子机械制动系统的直驱力矩电机处于工作状态，电子液压制动系统根据高压蓄能器能量状态切换工作状态，助力电机处于关闭状态；制动系统控制器接受信号经过计算处理后向电磁阀、助力电机控制器、力矩电机控制器、助力电机控制器发送工作指令，切换阀接受指令并处于打开状态，制动信号发送到制动系统控制器计算出助力电机转速no、助力电机控制器输出功率Po、液压泵电机转速nh、液压泵电机控制器输出功率Ph、直驱力矩电机转速nm和力矩电机控制器输出功率Pm，助力电机通过传动机构作用到制动主缸产生液压制动力Fo，直驱力矩电机通过传动机构将电机扭矩转化为水平推力产生机械制动力Fm，助力电机制动力Fo与机械制动力Fm共同作用到双驱制动器；若高压蓄能器能量Ec小于工作能量Eca，液压电机泵处于工作状态，溢流阀处于关闭状态，高压蓄能器处于储能状态；若高压蓄能器能量Ec大于工作能量Eca，液压电机泵处于关闭状态，溢流阀处于关闭状态，高压蓄能器处于关闭状态；
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明通过多个小功率直驱力矩电机、液压泵助力电机和机械制动三者耦合，提升了制动力控制自由度，降低了制动系统对助力电机的功率要求，提升了制动控制力自由度、可靠性，降低了系统总能耗；
(2)本发明集成三种制动模式，其中小功率直驱力矩电机提升了制动的响应速度，液压泵电机保证了制动的稳定性，助力电机提升了驾驶的舒适性，在电子元件失效后，机械制动存在失效备份功能，提升了驾驶的安全性；
(3)本发明采用直驱力矩电机、助力电机和电机泵电机提供制动力，均可以线控操纵，满足辅助制动车辆的匹配需求；
附图说明
图1是本发明一种双驱制动器及混合线控制动系统控制方法的结构示意图；
图2是本发明一种双驱制动器及混合线控制动系统的一级机械制动控制方法流程图；
图3是本发明一种双驱制动器及混合线控制动系统的二级电子液压制动和三级混合制动控制方法流程图；
图4是本发明一种双驱制动器及混合线控制动系统的四级电机助力制动控制方法流程图；
图5是本发明一种双驱制动器及混合线控制动系统的五级紧急制动控制方法流程图；
图6是本发明一种双驱制动器及混合线控制动系统的辅助制动控制方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，来对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明的混合制动系统，包括电动助力单元由制动踏板1、位移传感器2、制动踏板推杆3、弹簧4、传动机构5、助力电机6、助力电机控制器34、制动系统控制器37组成；液压线控单元由单向阀11，液压泵电机12、泵体13、单向阀14、高压蓄能器16、高压蓄能器压力传感器15、溢流阀17、切换电磁阀18、切换电磁阀19、切换电磁阀20、切换电磁阀21、增压阀22、增压阀24、增压阀26、增压阀28、减压阀23、减压阀25、减压阀27、减压阀29、助力电机控制器34、液压泵电机控制器35、力矩电机控制器36、制动系统控制器37、双驱制动器压力传感器38、双驱制动器压力传感器39、双驱制动器压力传感器40、双驱制动器压力传感器41组成；机械线控单元由位移传感器2、力矩电机控制器36、制动系统控制器37、双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33组成。
本发明的混合制动系统的控制方法具体如下：
制动系统控制器通过接受各单元的信号处理并计算出车辆制动功率P、踏板制动力Fr、直驱力矩电机输出机械制动力Fm、液压调节单元输出压液压制动力Fh、电机助力踏板制动力Fe、助力电机制动力Fo、双驱制动器制动力Fb、高压蓄能器能量状态Ec；
计算车辆制动功率P：制动系统控制器通过其存储的数据对汽车总质量、车辆滚动阻力系数、空气密度、空气阻力系数、汽车行驶时的迎风面、行驶车速、车轮转动惯量、处理并计算车辆制动功率P，车辆某一时刻的制动功率近似等于车辆发动机的有效功率：
上式中，Te为有效转矩，n为转速。
双驱制动器功率Pb：双驱制动器制动力为液压力和机械力的耦合，Fb＝Fm+Fh，其中：
Fm＝7.66s2+7.75s-1.187
上式中，s双驱制动器中的丝杆位移。
上式中，ξ1为沿程阻力系数，
Re为雷诺系数，l为制动管长度，d为制动管直径，ρ为制动液密度，v为制动液的平均流速，ξ为局部阻力系数。
制动系统控制器通过其内部储存的数据计算出液压力和机械力耦合的功率Pb；
高压蓄能器能量状态Ec：
上式中，V0为储能器p0对应的气体压力，Vt储能器对应pt的气体压力，p0为储能器最低工作压力，pt为储能器实时工作压力，n为气体多变指数。
驾驶员踩下制动踏板1触发驾驶员制动模式，若位移传感器2检测到制动踏板1位移量X大于零，X小于机械制动力最大行程Xa时，则此时位移信号发送到制动系统控制器37，制动系统控制器37向电磁阀、助力电机控制器34、液压泵电机控制器35、力矩电机控制器36发送工作指令。切换电磁阀18、切换电磁阀19、切换电磁阀20、切换电磁阀21接受指令并处于打开状态，制动踏板1通过传动机构5作用到制动主缸9，液压油路中产生踏板制动力Fr。位移信号发送到制动系统控制器37计算出双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33中的直驱力矩电机转速nm和力矩电机控制器36输出功率Pm，双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33中的直驱力矩电机通过传动机构将电机扭矩转化成水平推力产生机械制动力Fm，踏板制动力Fr与机械制动力Fm共同作用到双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33；若高压蓄能器16能量Ec小于工作能量Eca，液压泵电机12处于工作状态，溢流阀17处于关闭状态，高压蓄能器16处于储能状态；若高压蓄能器16能量Ec大于工作能量Eca，电子液压制动系统中液压泵电机12处于关闭状态，溢流阀17处于关闭状态，高压蓄能器16处于关闭状态；混合线控制动系统中电子机械制动系统的直驱力矩电机处于工作状态，电子液压制动系统根据高压蓄能器16状态切换工作状态，助力电机6处于关闭状态。此时双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33及混合线控制动系统采用踏板和电子机械制动模式；
在驾驶员制动的一级机械制动模式下，若位移传感器2检测到踏板位移量X大于机械制动力最大行程Xa时，X小于液压制动力最大行程Xb时，踏板制动力Fr与液压制动力Fh的和不小于车辆所需制动力F时，则此时位移信号发送到制动系统控制器，制动系统控制器37向电磁阀、助力电机控制器34、液压泵电机控制器35、力矩电机控制器36发送工作指令，切换电磁阀18、切换电磁阀19、切换电磁阀20、切换电磁阀21接受指令并处于打开状态，位移信号发送到制动系统控制器37计算出液压泵电机12转速nh和液压泵电机控制器35输出功率Ph；若高压蓄能器16能量Ec小于工作能量Eca，电子液压制动系统中液压泵电机12处于工作状态，溢流阀17处于关闭状态，高压蓄能器16处于储能状态；若高压蓄能器16能量Ec大于工作能量Eca，电子液压制动系统中液压泵电机12处于关闭状态，溢流阀17处于打开状态，高压蓄能器16处于工作状态；混合线控制动系统中电子机械制动系统的直驱力矩电机处于工作状态，电子液压制动系统根据高压蓄能器16状态切换工作状态，助力电机6处于关闭状态。此时双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33及混合线控制动系统采用踏板和电子液压制动模式；
在驾驶员制动的二级电子液压制动模式下，若位移传感器检测到踏板位移量X大于机械制动力最大行程Xa时，X小于液压制动力最大行程Xb时，踏板制动力Fr与液压制动力Fh的和小于车辆所需制动力F时，则此时位移信号发送到制动系统控制器37，制动系统控制器37向电磁阀、助力电机控制器34、液压泵电机控制器35、力矩电机控制器36发送工作指令，切换电磁阀18、切换电磁阀19、切换电磁阀20、切换电磁阀21接受指令并处于打开状态，制动踏板1通过传动机构5作用到制动主缸9，产生踏板制动力Fr。位移信号发送到制动系统控制器37计算出液压泵电机12转速nh、液压泵电机控制器35输出功率Ph、双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33中的直驱力矩电机转速nm和力矩电机控制器36输出功率Pm，高压蓄能器16产生液压制动力Fh，双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33中的直驱力矩电机通过传动机构将电机扭矩转化为水平推力产生机械制动力Fm，踏板制动力Fr、液压制动力Fh与机械制动力Fm共同作用到双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33；若高压蓄能器16能量Ec小于工作能量Eca，电子液压制动系统中液压泵电机12处于工作状态，溢流阀17处于关闭状态，高压蓄能器16处于储能状态；若高压蓄能器16能量Ec大于工作能量Eca，电子液压制动系统中液压泵电机12处于关闭状态，溢流阀17处于打开状态，高压蓄能器16处于工作状态；混合线控制动系统中电子机械制动系统的直驱力矩电机处于工作状态，电子液压制动系统根据高压蓄能器16状态切换工作状态，助力电机6处于关闭状态。此时双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33及混合线控制动系统采用踏板和混合制动模式；
在驾驶员制动的四级电机助力制动模式下，若位移传感器2检测到踏板位移量X大于混合制动力最大行程Xc时，X小于紧急制动最小行程Xd时，则此时位移信号发送到制动系统控制器37，制动系统控制器37向电磁阀、助力电机控制器34、液压泵电机控制器35、力矩电机控制器36发送工作指令，切换电磁阀18、切换电磁阀19、切换电磁阀20、切换电磁阀21接受指令并处于打开状态，位移信号发送到制动系统控制器37计算出液压泵电机12转速nh、液压泵电机控制器35输出功率Ph、助力电机6转速ne和助力电机控制器34输出功率Pe，助力后的踏板制动力Fe与液压制动力Fh共同作用到双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33；若高压蓄能器16能量Ec小于工作能量Eca，电子液压制动系统中液压泵电机12处于工作状态，溢流阀17处于关闭状态，高压蓄能器16处于储能状态；若高压蓄能器16能量Ec大于工作能量Eca，电子液压制动系统中液压泵电机12处于关闭状态，溢流阀17处于打开状态，高压蓄能器16处于工作状态；混合线控制动系统中电子机械制动系统的直驱力矩电机处于关闭状态，电子液压制动系统根据高压蓄能器16状态切换工作状态，助力电机6处于工作状态。此时双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33及混合线控制动系统采用踏板助力和电子液压制动模式；
驾驶员制动的五级紧急制动模式下，若位移传感器2检测到踏板位移量瞬间X大于紧急制动最小行程Xd时，则此时触发紧急制动，此时位移信号发送到制动系统控制器37，制动系统控制器37向电磁阀、助力电机控制器34、液压泵电机控制器35、力矩电机控制器36发送工作指令，切换电磁阀18、切换电磁阀19、切换电磁阀20、切换电磁阀21接受指令并处于打开状态，位移信号发送到制动系统控制器37计算出液压泵电机12转速nh、液压泵电机控制器35输出功率Ph、双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33中的直驱力矩电机转速nm、力矩电机控制器36输出功率Pm、助力电机6转速ne、助力电机控制器34输出功率Pe，助力后的踏板制动力Fe与液压制动力Fh共同作用到双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33；若高压蓄能器16能量Ec小于工作能量Eca，电子液压制动系统中液压泵电机12处于工作状态，溢流阀17处于打开状态，高压蓄能器16处于工作状态；若高压蓄能器16能量Ec大于工作能量Eca，电子液压制动系统中液压泵电机12处于关闭状态，溢流阀17处于打开状态，高压蓄能器16处于工作状态；混合线控制动系统中电子机械制动系统的直驱力矩电机处于工作状态，电子液压制动系统处于工作状态，助力电机6处于工作状态。紧急制动时双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33及混合线控制动系统采用踏板助力和混合制动模式；
在电子机械辅助制动模式下，制动系统控制器37接收到制动指令，车辆所需制动功率P大于零，车辆所需制动功率P小于机械制动最大功率P1，则此时车辆开启制动模式，制动系统控制器37接受信号经过计算处理后向电磁阀、助力电机控制器34、力矩电机控制器36、助力电机控制器34发送工作指令，切换电磁阀18、切换电磁阀19、切换电磁阀20、切换电磁阀21接受指令并处于关闭状态，制动信号发送到制动系统控制器37计算出双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33中的直驱力矩电机转速nm和力矩电机控制器36输出功率Pm，直驱力矩电机通过传动机构将电机扭矩转化为水平推力产生机械制动力Fm，机械制动力Fm作用到双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33；混合线控制动系统中电子机械制动系统的直驱力矩电机处于工作状态，电子液压制动系统处于关闭状态，助力电机6处于关闭状态。此时双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33及混合线控制动系统采用电子机械制动模式；
在助力电机辅助制动模式下，制动系统控制器37接收到制动指令，车辆所需制动功率P大于机械制动最大功率P1，车辆所需制动功率P小于机械-助力制动最大功率P2，则此时车辆开启制动模式，制动系统控制器37接受信号经过计算处理后向电磁阀、助力电机控制器34、力矩电机控制器36，助力电机控制器34发送工作指令，切换电磁阀18、切换电磁阀19、切换电磁阀20、切换电磁阀21接受指令并处于打开状态，制动信号发送到制动系统控制器37计算出双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33中的助力电机转速no、助力电机控制器34输出功率Po、直驱力矩电机转速nm和力矩电机控制器36输出功率Pm，助力电机6通过传动机构5将电机扭矩转化成水平推力作用到制动主缸9产生液压制动力Fo，直驱力矩电机通过传动机构将电机扭矩转化成水平推力产生机械制动力Fm，助力电机6制动力Fo与机械制动力Fm共同作用到双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33；若高压蓄能器16能量Ec小于工作能量Eca，电子液压制动系统中液压泵电机12处于工作状态，溢流阀17处于关闭状态，高压蓄能器16处于储能状态；若高压蓄能器16能量Ec大于工作能量Eca，电子液压制动系统中液压泵电机12处于关闭状态，溢流阀17处于关闭状态，高压蓄能器16处于关闭状态；混合线控制动系统中电子机械制动系统的直驱力矩电机处于工作状态，电子液压制动系统根据高压蓄能器16状态切换工作状态，助力电机6处于关闭状态。此时双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33及混合线控制动系统采用助力电机制动和电子机械制动模式；
在紧急辅助制动模式下，制动系统控制器37接收到制动指令，车辆所需制动功率P大于机械-助力制动最大功率P2，则此时车辆开启制动模式，制动系统控制器37接受信号经过计算处理后向电磁阀、助力电机控制器6、力矩电机控制器36、助力电机控制器34发送工作指令，切换电磁阀18、切换电磁阀19、切换电磁阀20、切换电磁阀21接受指令并处于打开状态，制动信号发送到制动系统控制器37计算出助力电机转速6no、助力电机控制器34输出功率Po、液压泵电机12转速nh、液压泵电机控制器35输出功率Ph、双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33中的直驱力矩电机转速nm和力矩电机控制器36输出功率Pm，助力电机6通过传动机构5作用到制动主缸9产生液压制动力Fo，双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33中的直驱力矩电机通过传动机构将电机扭矩转化成水平推力产生机械制动力Fm，助力电机制动力Fo与机械制动力Fm共同作用到双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33；若高压蓄能器16能量Ec小于工作能量Eca，电子液压制动系统中液压泵电机12处于工作状态，溢流阀17处于关闭状态，高压蓄能器16处于储能状态；若高压蓄能器16能量Ec大于工作能量Eca，电子液压制动系统中液压泵电机12处于关闭状态，溢流阀17处于关闭状态，高压蓄能器16处于关闭状态；混合线控制动系统中电子机械制动系统的直驱力矩电机处于工作状态，电子液压制动系统根据高压蓄能器16状态切换工作状态，助力电机6处于关闭状态。此时双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33及混合线控制动系统采用助力电机制动和混合制动模式。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种双驱制动器及混合线控制动系统的控制方法，其特征是：包括电动助力单元、液压线控单元、机械线控单元、双驱制动器：
所述电动助力单元包括制动踏板、位移传感器、制动系统控制器、助力电机控制器、助力电机、传动机构、推杆，其中制动踏板运动时，通过位移传感器的检测，检测到的电信号发送给制动系统控制器进行处理，助力电机控制器接受制动系统控制器的信号，助力电机在助力电机控制器的控制下，经过传动机构将电机扭矩转化为水平的推力，与制动踏板的推力一起通过推杆作用到制动主缸产生制动力，制动系统控制器接收到压力信号，经处理调节助力电机的转速，所述电动助力单元完成电机助力踏板的控制；
所述液压线控单元包括高压蓄能器、电机泵(电动机和液压泵)、液压泵电机控制器、单向阀、溢流阀、切换阀、增压阀(进油阀)、减压阀(出油阀)、蓄能器压力传感器和轮缸压力传感器，其中制动主缸两个进油口与储液罐相连，两个出油口与液压调节单元相连，高压蓄能器的压力传感器检测到压力，储存或者释放液压力，通过制动系统控制器接收到的液压信号，经处理调节蓄能器的工作状态，所述液压线控单元完成电子液压制动的控制；
所述机械线控单元包括制动系统控制器、双驱制动器、力矩电机控制器，其中制动系统控制器在制动系统控制器的控制下，向力矩电机控制器发送命令，力矩电机控制器接收到命令即向双驱制动器发出命令，双驱制动器上的直驱力矩电机接收到命令开始工作，所述机械线控单元完成电子机械制动的控制。
2.根据权利要求1所述的一种双驱制动器及混合线控制动系统的控制方法，所述一种双驱制动器，其特征是直驱力矩电机、传动机构、液压油路、刹车盘、卡钳，其中直驱力矩电机接收到力矩电机控制器命令开始工作，产生的扭矩经传动机构转化成水平推力，与液压油路中的液压力共同作用推动卡钳使之夹紧刹车盘从而产生制动效果。
3.根据权利要求1所述的一种双驱制动器及混合线控制动系统的控制方法，其特征在于：当驾驶员踩下制动踏板时，车辆进入制动模式，制动系统控制器根据其存储器中的程序和数据，对汽车总质量、车辆滚动阻力系数、空气密度、空气阻力系数、汽车行驶时的迎风面、行驶车速、车轮转动惯量、处理并计算车辆所需制动功率P；车辆制动功率P、位移传感器输入的踏板位移量计算电子机械制动力Fm和力矩电机控制器输出功率Pm；力矩电机控制器输出功率Pm、踏板制动力Fr、电机转速-转矩MAP、传动机构效率、制动主缸液压油压力，各轮缸压力计算制动踏板助力电机转速ne和电机助力功率Pe；力矩电机控制器输出功率Pm、电机转速-转矩MAP、传动机构效率、制动主缸液压油压力，各轮缸压力计算制动踏板助力电机转速no和助力电机功率Po；电机助力功率Pe、制动主缸液压油压力，各轮缸压力计算液压泵电机输出功率Ph和液压制动力Fh；电子机械制动力Fm、液压制动力Fh计算双驱制动器功率机械制动最大功率P1和机械-助力制动最大功率P2；位移传感器感应踏板位移量Xa为机械制动力最大行程，Xb为液压制动力最大行程，Xc为混合制动力最大行程，Xd为紧急制动最小行程；踏板位移量X、辆制动功率P、机械制动力Fm、液压制动力Fh、踏板制动力Fr、电机助力踏板制动力Fe、助力电机制动力Fo、高压蓄能器能量Ec的状态进行制动模式的选择和控制方法。
4.根据权利要求3所述的一种双驱制动器及混合线控制动系统的控制方法，其特征在于：制动模式分为驾驶员制动和辅助制动，在驾驶员制动模式下，当驾驶员踩下制动踏板后，若位移传感器检测到踏板位移量X大于零，X小于机械制动力最大行程Xa时，则此时触发一级机械制动，位移信号发送到制动系统控制器，制动系统控制器向电磁阀、助力电机控制器、力矩电机控制器、助力电机控制器发送工作指令，切换阀接受指令并处于打开状态，制动踏板力通过传动机构作用到制动主缸，产生踏板制动力Fr，位移信号发送到制动系统控制器计算出直驱力矩电机转速nm和力矩电机控制器输出功率Pm，直驱力矩电机通过传动机构将电机扭矩转化为水平推力产生机械制动力Fm，踏板制动力Fr与机械制动力Fm共同作用到双驱制动器；若高压蓄能器能量Ec小于工作能量Eca，液压泵电机处于工作状态，溢流阀处于关闭状态，高压蓄能器处于储能状态；若高压蓄能器能量Ec大于工作能量Eca，液压泵电机处于关闭状态，溢流阀处于关闭状态，高压蓄能器处于关闭状态；混合线控制动系统中电子机械制动系统的直驱力矩电机处于工作状态，电子液压制动系统根据高压蓄能器能量状态切换工作状态，助力电机处于关闭状态，此时双驱制动器及混合线控制动系统采用踏板和电子机械制动模式。
5.根据权利要求4所述的一种双驱制动器及混合线控制动系统的控制方法，在一级机械制动工况下，若位移传感器检测到踏板位移量X大于机械制动力最大行程Xa时，X小于液压制动力最大行程Xb时，踏板制动力Fr与液压制动力Fh的和不小于车辆所需制动力F时，则此时触发二级电子液压制动，位移信号发送到制动系统控制器，制动系统控制器向电磁阀、助力电机控制器、力矩电机控制器、助力电机控制器发送工作指令，切换阀接受指令并处于打开状态，位移信号发送到制动系统控制器计算出液压泵电机转速nh和液压泵电机控制器输出功率Ph；若高压蓄能器能量Ec小于工作能量Eca，液压泵电机处于工作状态，溢流阀处于关闭状态，高压蓄能器处于储能状态；若高压蓄能器能量Ec大于工作能量Eca，液压泵电机处于关闭状态，溢流阀处于打开状态，高压蓄能器处于工作状态；混合线控制动系统中电子机械制动系统的直驱力矩电机处于工作状态，电子液压制动系统根据高压蓄能器能量状态切换工作状态，助力电机处于关闭状态，此时双驱制动器及混合线控制动系统采用踏板和电子液压制动模式。
6.根据权利要求5所述的一种双驱制动器及混合线控制动系统的控制方法，在二级电子液压制动工况下，若位移传感器检测到踏板位移量X大于液压制动力最大行程Xb时，X小于混合制动力最大行程Xc时，踏板制动力Fr与液压制动力Fh的和小于车辆所需制动力F时，则此时触发三级混合制动，位移信号发送到制动系统控制器，制动系统控制器向电磁阀、助力电机控制器、力矩电机控制器、助力电机控制器发送工作指令，切换阀接受指令并处于打开状态，制动踏板通过传动机构作用到制动主缸，产生踏板制动力Fr，位移信号发送到制动系统控制器计算出液压泵电机转速nh、液压泵电机控制器输出功率Ph、直驱力矩电机转速nm和力矩电机控制器输出功率Pm，高压蓄能器产生液压制动力Fh，直驱力矩电机通过传动机构将电机扭矩转化为水平推力产生机械制动力Fm，踏板制动力Fr、液压制动力Fh与机械制动力Fm共同作用到双驱制动器；若高压蓄能器能量Ec小于工作能量Eca，液压泵电机处于工作状态，溢流阀处于关闭状态，高压蓄能器处于储能状态；若高压蓄能器能量Ec大于工作能量Eca，液压泵电机处于关闭状态，溢流阀处于打开状态，高压蓄能器处于工作状态；混合线控制动系统中电子机械制动系统的直驱力矩电机处于工作状态，电子液压制动系统根据高压蓄能器能量状态切换工作状态，助力电机处于关闭状态，此时双驱制动器及混合线控制动系统采用踏板和混合制动模式。
7.根据权利要求6所述的一种双驱制动器及混合线控制动系统的控制方法，在三级混合制动工况下，若位移传感器检测到踏板位移量X大于混合制动力最大行程Xc时，X小于紧急制动最小行程Xd时，则此时触发四级电机助力制动，位移信号发送到制动系统控制器，制动系统控制器向电磁阀、助力电机控制器、力矩电机控制器、助力电机控制器发送工作指令，切换阀接受指令并处于打开状态，位移信号发送到制动系统控制器计算出液压泵电机转速nh、液压泵电机控制器输出功率Ph、助力电机转速ne和助力电机控制器输出功率Pe，助力后的踏板制动力Fe与液压制动力Fh共同作用到双驱制动器；若高压蓄能器能量Ec小于工作能量Eca，液压泵电机处于工作状态，溢流阀处于关闭状态，高压蓄能器处于储能状态；若高压蓄能器能量Ec大于工作能量Eca，液压泵电机处于关闭状态，溢流阀处于打开状态，高压蓄能器处于工作状态；混合线控制动系统中电子机械制动系统的直驱力矩电机处于关闭状态，电子液压制动系统根据高压蓄能器能量状态切换工作状态，助力电机处于工作状态，此时双驱制动器及混合线控制动系统采用踏板助力和电子液压制动模式。
8.根据权利要求7所述的一种双驱制动器及混合线控制动系统的控制方法，在四级电机助力制动工况下，驾驶员制动模式下，若位移传感器检测到踏板位移量瞬间X大于紧急制动最小行程Xd时，则此时触发五级紧急制动，位移信号发送到制动系统控制器，制动系统控制器向电磁阀、助力电机控制器、液压泵电机控制器、力矩电机控制器发送工作指令，切换阀接受指令并处于打开状态，位移信号发送到制动系统控制器计算出液压泵电机转速nh、液压泵电机控制器输出功率Ph、直驱力矩电机转速nm、力矩电机控制器输出功率Pm、助力电机转速ne、助力电机控制器输出功率Pe，助力后的踏板制动力Fe与液压制动力Fh共同作用到双驱制动器；若高压蓄能器能量Ec小于工作能量Eca，液压泵电机处于工作状态，溢流阀处于打开状态，高压蓄能器处于工作状态；若高压蓄能器能量Ec大于工作能量Eca，液压泵电机处于关闭状态，溢流阀处于打开状态，高压蓄能器处于工作状态；混合线控制动系统中电子机械制动系统的直驱力矩电机处于工作状态，电子液压制动系统处于工作状态，助力电机处于工作状态，紧急制动时双驱制动器及混合线控制动系统采用踏板助力和混合制动模式。
9.根据权利要求8所述的一种双驱制动器及混合线控制动系统的控制方法，在辅助制动模式下，若制动系统控制器接收到制动指令，车辆所需制动功率P大于零，车辆所需制动功率P小于机械制动最大功率P1，则此时车辆开启电子机械辅助制动模式，制动系统控制器接受信号经过计算处理后向电磁阀、助力电机控制器、力矩电机控制器、助力电机控制器发送工作指令，切换阀接受指令并处于关闭状态，制动信号发送到制动系统控制器计算出直驱力矩电机转速nm和力矩电机控制器输出功率Pm，直驱力矩电机通过传动机构将电机扭矩转化为水平推力产生机械制动力Fm，机械制动力Fm作用到双驱制动器；混合线控制动系统中电子机械制动系统的直驱力矩电机处于工作状态，电子液压制动系统处于关闭状态，助力电机处于关闭状态，此时双驱制动器及混合线控制动系统采用电子机械辅助制动模式；
在辅助制动模式下，若制动系统控制器接收到制动指令，车辆所需制动功率P大于机械制动最大功率P1，车辆所需制动功率P小于机械-助力制动最大功率P2，则此时车辆开启助力电机辅助制动模式，制动系统控制器接受信号经过计算处理后向电磁阀、助力电机控制器、力矩电机控制器、助力电机控制器发送工作指令，切换阀接受指令并处于打开状态，制动信号发送到制动系统控制器计算出助力电机转速no、助力电机控制器输出功率Po、直驱力矩电机转速nm和力矩电机控制器输出功率Pm，助力电机通过传动机构作用到制动主缸产生液压制动力Fo，直驱力矩电机通过传动机构将电机扭矩转化为水平推力产生机械制动力Fm，助力电机制动力Fo与机械制动力Fm共同作用到双驱制动器；若高压蓄能器能量Ec小于工作能量Eca，液压泵电机处于工作状态，溢流阀处于关闭状态，高压蓄能器处于储能状态；若高压蓄能器能量Ec大于工作能量Eca，液压泵电机处于关闭状态，溢流阀处于关闭状态，高压蓄能器处于关闭状态；混合线控制动系统中电子机械制动系统的直驱力矩电机处于工作状态，电子液压制动系统根据高压蓄能器能量状态切换工作状态，助力电机处于关闭状态，此时双驱制动器及混合线控制动系统采用助力电机和电子机械辅助制动模式；
在辅助制动模式下，若制动系统控制器接收到制动指令，车辆所需制动功率P大于机械-助力制动最大功率P2，则此时车辆开启紧急辅助制动模式，制动系统控制器接受信号经过计算处理后向电磁阀、助力电机控制器、力矩电机控制器、助力电机控制器发送工作指令，切换阀接受指令并处于打开状态，制动信号发送到制动系统控制器计算出助力电机转速no、助力电机控制器输出功率Po、液压泵电机转速nh、液压泵电机控制器输出功率Ph、直驱力矩电机转速nm和力矩电机控制器输出功率Pm，助力电机通过传动机构作用到制动主缸产生液压制动力Fo，直驱力矩电机通过传动机构将电机扭矩转化为水平推力产生机械制动力Fm，助力电机制动力Fo与机械制动力Fm共同作用到双驱制动器；若高压蓄能器能量Ec小于工作能量Eca，液压泵电机处于工作状态，溢流阀处于关闭状态，高压蓄能器处于储能状态；若高压蓄能器能量Ec大于工作能量Eca，液压泵电机处于关闭状态，溢流阀处于关闭状态，高压蓄能器处于关闭状态；混合线控制动系统中电子机械制动系统的直驱力矩电机处于工作状态，电子液压制动系统根据高压蓄能器能量状态切换工作状态，助力电机处于关闭状态，此时双驱制动器及混合线控制动系统采用助力电机和混合辅助制动模式。
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