CN116039593B - 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、机械线控单元和双驱制动器。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、传动机构和推杆；液压线控单元包括高压蓄能器、电机泵、液压泵电机控制器、单向阀、溢流阀、切换阀、增压阀、减压阀、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、力矩电机控制器和双驱制动器；双驱制动器包括直驱力矩电机、传动机构、液压油管、刹车盘和卡钳；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、液压泵电机控制器和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，更快的制动响应性能，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
本发明涉及汽车制动领域，尤其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，其无法满足新能源汽车智能驾驶的要求。因此线控制动应运而生，不仅缩短了制动的响应时间，而且提供了失效备份，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。前者在长时间的制动工况下会出现蓄能器压力供给的不足问题，后者在长时间堵转工况下需要车载电源达到一定功率的要求，以及需要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车载电源功率的要求，提升了驾驶的安全性。
为了实现上述目标，本发明提出一种双驱制动器及混合线控制动系统控制方法，包括电动助力单元、液压线控单元、机械线控单元和双驱制动器；本发明的技术方案如下：
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、传动机构和推杆；位移传感器安装在制动踏板上，传动机构将制动踏板输出、助力电机输出和推杆输入相连，助力电机控制器接收制动系统控制器的电信号并通过电信号控制助力电机；
所述液压线控单元包括高压蓄能器、电机泵、制动系统控制器、液压泵电机控制器、制动主缸、单向阀、增压阀、减压阀、溢流阀、蓄能器压力传感器和轮缸压力传感器；蓄能器压力传感器安装在高压蓄能器上，轮缸压力传感器安装在轮缸上，电机泵能为制动主缸增压，高压蓄能器通过溢流阀的开关来实现释放或储存液压力，液压泵电机控制器接收制动系统控制器的电信号并通过电信号控制电机泵，电机泵对制动主缸增压使制动主缸输出液压制动力；
所述机械线控单元包括位移传感器、制动系统控制器和力矩电机控制器；位移传感器安装在制动踏板上，位移传感器信号发送给制动系统控制器，制动系统控制器将制动信号发送给力矩电机控制器，力矩电机控制器通过电信号控制双驱制动器上直驱力矩电机，直驱力矩电机输出机械制动力；
所述双驱制动器是混合线控制动系统的最终执行器，包括直驱力矩电机、传动机构、液压管道、刹车盘和卡钳；直驱力矩电机可直接作用于刹车盘，刹车盘输出机械制动力，液压管道可传递液压力并通过卡钳作用于刹车盘输出液压制动力，机械制动力和液压制动一起通过双驱制动器产生最终的制动力；
所述双驱制动器及混合线控制动系统的控制方法具体如下：
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大于零且小于机械制动力最大行程Xa，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；位移信号发送到制动系统控制器，制动系统控制器向切换阀和力矩电机控制器发送工作信号，切换阀接收信号并处于打开状态，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上；若高压蓄能器能量Ec小于工作能量Eca，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，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机械线控单元的直驱力矩电机处于工作状态，液压线控单元的电机泵处于关闭状态且高压蓄能器根据能量状态切换工作状态，电动助力单元的助力电机处于关闭状态；
在二级电子液压制动下，位移传感器检测到踏板位移量X大于机械制动力最大行程Xa且小于混合制动力最大行程Xc，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；位移信号发送到制动系统控制器，制动系统控制器向切换阀和液压泵电机控制器发送工作信号，切换阀接收信号并处于打开状态，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电机泵转速nh和液压泵电机控制器输出功率Ph，液压泵电机控制器接收信号并控制电机泵产生液压制动力Fh；踏板制动力Fr和液压制动力Fh共同作用到双驱制动器上；若高压蓄能器能量Ec小于工作能量Eca，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，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机械线控单元的直驱力矩电机处于关闭状态，液压线控单元的电机泵处于工作状态且高压蓄能器根据能量状态切换工作状态，电动助力单元助力电机处于关闭状态；
在三级混合制动下，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且小于混合制动力最大行程Xc，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；位移信号发送到制动系统控制器，制动系统控制器向切换阀、液压泵电机控制器和力矩电机控制器发送工作信号，切换阀接收信号并处于打开状态，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电机泵转速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，液压泵电机控制器接收信号并控制电机泵产生液压制动力Fh，力矩电机控制器接收信号并控制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和机械制动力Fm共同作用到双驱制动器上；若高压蓄能器能量Ec小于工作能量Eca，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，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机械线控单元的直驱力矩电机处于工作状态，液压线控单元的电机泵处于工作状态且高压蓄能器根据能量状态切换工作状态，电动助力单元的助力电机处于关闭状态；
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时且小于紧急制动最小行程Xd，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；位移信号发送到制动系统控制器，制动系统控制器向切换阀、助力电机控制器和液压泵电机控制器发送工作信号，切换阀接收信号并处于打开状态，位移信号发送到制动系统控制器计算出电机泵转速nh、液压泵电机控制器输出功率Ph、助力电机转速ne、助力电机控制器输出功率Pe，液压泵电机控制器接收信号并控制电机泵产生液压制动力Fh，助力电机对踏板进行助力并通过传动机构作用到制动主缸产生，产生助力踏板制动力Fe；液压制动力Fh和助力后的踏板制动力Fe共同作用到双驱制动器上；若高压蓄能器能量Ec小于工作能量Eca，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，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机械线控单元的直驱力矩电机处于关闭状态，液压线控单元的电机泵处于工作状态且高压蓄能器根据能量状态切换工作状态，电动助力单元的助力电机处于工作状态；
在五级紧急制动下，位移传感器检测到踏板位移量X大于紧急制动最小行程Xd，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；位移信号发送到制动系统控制器，制动系统控制器向切换阀、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信号，切换阀接收信号并处于打开状态，位移信号发送到制动系统控制器计算出电机泵转速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和助力电机控制器输出功率Pe；助力后的踏板制动力Fe、机械制动力Fm和液压制动力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，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，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机械线控单元的直驱力矩电机处于工作状态，液压线控单元的电机泵处于工作状态且高压蓄能器根据能量状态切换工作状态，电动助力单元的助力电机处于工作状态；
在电子机械辅助制动模式下，制动系统控制器接收到制动信号，车辆所需制动功率P大于零且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；制动系统控制器接收信号经过计算处理后向切换阀和力矩电机控制器发送工作信号，切换阀接收信号并处于关闭状态，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作用到双驱制动器上；混合线控制动系统中机械线控单元的直驱力矩电机处于工作状态，液压线控单元处于关闭状态，电动助力单元的助力电机处于关闭状态；
在助力电机辅助制动模式下，制动系统控制器接收到制动信号，车辆所需制动功率P大于机械制动最大功率P1且小于机械-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；制动系统控制器接收信号经过计算处理后向切换阀、助力电机控制器和力矩电机控制器发送工作信号，切换阀接收信号并处于打开状态，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，助力电机的扭矩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上；若高压蓄能器能量Ec小于工作能量Eca，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，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机械线控单元的直驱力矩电机处于工作状态，液压线控单元的电机泵处于关闭状态且高压蓄能器根据能量状态切换工作状态，电动助力单元的助力电机处于工作状态；
在紧急辅助制动模式下，若制动系统控制器接收到制动信号，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；制动系统控制器接收信号经过计算处理后向切换阀、助力电机控制器、力矩电机控制器、液压泵电机控制器发送工作信号，切换阀接收信号并处于打开状态，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、电机泵转速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，液压泵电机控制器接收信号并控制电机泵产生液压制动力Fh；助力电机制动力Fo、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，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，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机械线控单元的直驱力矩电机处于工作状态，液压线控单元的电机泵处于工作状态且高压蓄能器根据能量状态切换工作状态，助力电机处于工作状态。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明通过机械制动力、液压制动力和踏板制动力三者耦合，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)本发明集成两种制动模式和八种制动工况，其中直驱力矩电机提升了制动的响应速度，电机泵保证了制动的稳定性，助力电机保证制动舒适性和安全性，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、助力电机和电机泵都能够提供制动力，均可以被电信号控制，
满足辅助驾驶车辆的匹配需求；
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，下面通过说明附图及实施例，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，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。
如图1所示，所述双驱制动器及混合线控制动系统控制方法，包括电动助力单元、液压线控单元、机械线控单元和双驱制动器，下面结合图1对各单元进行详细说明：
所述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和制动系统控制器37组成；所述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、切换阀18、切换阀19、切换阀20、切换阀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和制动主缸8；所述机械线控单元包括位移传感器2、力矩电机42、力矩电机43、力矩电机44、力矩电机45、力矩电机控制器36、制动系统控制器37；所述双驱制动器包括双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32、双驱制动器33。
所述双驱制动器及混合线控制动系统的控制方法中主要参数计算如下：
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。
计算双驱制动器功率Fb，双驱制动器制动力为液压力和机械力的耦合，Fb＝Fm+Fh，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出的双驱制动器功率Pb，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，ΔPt为制动主缸的压力变化。
计算高压蓄能器能量状态Ec：
上式中，V0为储能器初始体积，Vt为储能器t时刻体积，p0为蓄能器初始液体压力，p0为蓄能器实时工作压力，n为液体多变指数。
所述双驱制动器及混合线控制动系统的控制方法具体如下：
如图2所示，当驾驶员踩下制动踏板1触发驾驶员制动模式时，若位移传感器2检测到制动踏板1位移量X大于零且小于机械制动力最大行程Xa时，则触发一级机械制动，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；位移传感器2将位移信号发送到制动系统控制器37，制动系统控制器37向切换阀18、切换阀19、切换阀20、切换阀21和力矩电机控制器36发送工作信号；切换阀18、切换阀19、切换阀20、切换阀21接收信号并处于打开状态，制动踏板1通过传动机构5作用到制动主缸9，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，还分别计算出双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32和双驱制动器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，溢流阀17处于关闭状态，高压蓄能器处于储能状态；若高压蓄能器16能量Ec大于工作能量Eca，溢流阀17处于关闭状态，高压蓄能器处于关闭状态；
如图3所示，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时且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的和不小于车辆所需制动力F时，则触发二级电子液压制动，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；位移传感器2将位移信号发送到制动系统控制器37，制动系统控制器37向切换阀18、切换阀19、切换阀20、切换阀21和液压泵电机控制器35发送工作信号；切换阀18、切换阀19、切换阀20、切换阀21接收信号并处于打开状态，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；制动踏板1通过传动机构5作用到制动主缸9，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计算出电机泵12转速nh和液压泵电机控制器35输出功率Ph；液压泵电机控制器35接收信号并控制电机泵12产生液压制动力Fh；踏板制动力Fr和液压制动力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上；若高压蓄能器16能量Ec小于工作能量Eca，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，溢流阀17处于打开状态，高压蓄能器16处于工作状态；
如图3所示，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时且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，则触发三级混合制动，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；位移传感器2将位移信号发送到制动系统控制器37，制动系统控制器37向切换阀18、切换阀19、切换阀20、切换阀21、液压泵电机控制器35和力矩电机控制器36发送工作信号；切换阀18、切换阀19、切换阀20、切换阀21接收信号并处于打开状态，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，还分别计算出双驱制动器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；液压泵电机控制器35接收信号并控制电机泵12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，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，溢流阀17处于打开状态，高压蓄能器16处于工作状态；
如图4所示，若位移传感器2检测到踏板1位移量X大于混合制动力最大行程Xc且小于紧急制动最小行程Xd时，则触发四级电机助力制动，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；位移传感器2将位移信号发送到制动系统控制器37，制动系统控制器37向切换阀18、切换阀19、切换阀20、切换阀21、助力电机控制器34和液压泵电机控制器35发送工作信号；切换阀18、切换阀19、切换阀20、切换阀21接收信号并处于打开状态，位移信号发送到制动系统控制器计37计算出电机泵转速12nh、液压泵电机控制器输出功率Ph、助力电机转速ne、助力电机控制器输出功率Pe；液压泵电机控制器35接收信号并控制电机泵12产生液压制动力Fh，助力电机6对踏板1进行助力并通过传动机构5作用到制动主缸9产生助力踏板制动力Fe；液压制动力Fh和助力后的踏板制动力Fe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上；若高压蓄能器16能量Ec小于工作能量Eca，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，溢流阀17处于打开状态，高压蓄能器16处于工作状态；
如图5所示，若位移传感器2检测到踏板1位移量X大于紧急制动最小行程Xd时，则触发五级紧急制动，此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；位移传感器2将位移信号发送到制动系统控制器37，制动系统控制器37向切换阀18、切换阀19、切换阀20、切换阀21、助力电机控制器34、液压泵电机控制器35和力矩电机控制器36发送工作信号；切换阀18、切换阀19、切换阀20、切换阀21接收信号并处于打开状态，位移信号发送到制动系统控制器37计算出电机泵12转速nh、液压泵电机控制器34输出功率Ph，还分别计算出双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32和双驱制动器33上直驱力矩电机转速nm、力矩电机控制器36输出功率Pm、助力电机转6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、机械制动力Fm和液压制动力Fh共同作用到双驱制动器30、双驱制动器31、双驱制动器32和双驱制动器33上；若高压蓄能器16能量Ec小于工作能量Eca，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，溢流阀17处于打开状态，高压蓄能器16处于工作状态；
如图6所示，在辅助制动模式下，制动系统控制器37接收到制动信号，若车辆所需制动功率P大于零且小于机械制动最大功率P1，则触发电子机械辅助制动模式，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；制动系统控制器37接收制动信号经过计算处理后向切换阀18、切换阀19、切换阀20、切换阀21和力矩电机控制器36发送工作信号；切换阀18、切换阀19、切换阀20、切换阀21接收信号并处于关闭状态，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上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上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，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；
如图6所示，在辅助制动模式下，制动系统控制器37接收到制动信号，车辆所需制动功率P大于机械制动最大功率P1且小于机械-助力制动最大功率P2，则触发助力电机辅助制动模式，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；制动系统控制器37接收信号经过计算处理后向切换阀18、切换阀19、切换阀20、切换阀21、助力电机控制器34和力矩电机控制器36发送工作信号；切换阀18、切换阀19、切换阀20、切换阀21接收信号并处于打开状态，制动信号发送到制动系统控制器37计算出助力电机转速no、助力电机控制器34输出功率Po，还分别计算出双驱制动器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；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，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，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161能量Ec大于工作能量Eca，溢流17阀处于关闭状态，高压蓄能器16处于关闭状态；
如图6所示，在辅助制动模式下，制动系统控制器37接收到制动信号，车辆所需制动功率P大于机械-助力制动最大功率P2，则触发紧急辅助制动模式，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；制动系统控制器37接收信号经过计算处理后向切换阀18、切换阀19、切换阀20、切换阀21、助力电机控制器34、液压泵电机控制器35和力矩电机控制器36发送工作信号，切换阀18、切换阀19、切换阀20、切换阀21接收信号并处于打开状态，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，还分别计算出双驱制动器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；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，液压泵电机控制器35接收信号并控制电机泵12产生液压制动力Fh；助力电机制动力Fo、机械制动力Fm和液压制动力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；
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，其特征在于，包括电动助力单元、液压线控单元、机械线控单元和双驱制动器：
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、制动主缸压力传感器、助力电机控制器、助力电机、传动机构和推杆；其中电动助力单元工作时，位移传感器将检测到的制动踏板位移信号发送给制动系统控制器处理成制动信号，制动系统控制器将制动信号发送给助力电机控制器，助力电机控制器控制助力电机产生扭矩，扭矩经传动机构转化为水平的推力，助力电机扭矩产生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压力，制动主缸压力传感器检测到压力信号后，发送给制动系统控制器处理，制动系统控制器经反馈调节助力电机控制器，助力电机控制器经反馈调节助力电机扭矩；
所述液压线控单元包括高压蓄能器、电机泵、液压泵电机控制器、制动主缸、单向阀、溢流阀、切换阀、增压阀、减压阀、储液罐、制动主缸压力传感器、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，两个出油口与切换阀相连；其中液压线控单元工作时，制动主缸压力传感器、蓄能器压力传感器和轮缸压力传感器将检测到的压力信号发送给制动系统控制器处理成制动信号，制动系统控制器将制动信号发送给液压泵电机控制器，液压泵电机控制器控制接收到信号经处理发送给电机泵，电机泵接收信号后增压产生液压制动力；蓄能器压力传感器检测高压蓄能器内部能量状态后，高压蓄能器根据其内部能量状态切换工作状态；
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；其中机械线控单元工作时，制动系统控制器在接收到制动信号后，向力矩电机控制器发送信号，力矩电机控制器接收到信号即向双驱制动器发送信号，双驱制动器上的直驱力矩电机接收到信号开始工作。
2.根据权利要求1所述的双驱制动器及混合线控制动系统的控制方法，其特征在于：双驱制动器包括直驱力矩电机、传动机构、液压油路、刹车盘和卡钳；其中力矩电机控制器将制动信号发送给直驱力矩电机，直驱力矩电机接收信号并产生扭矩，扭矩经传动机构转化成水平推力，水平推力与液压油管道的液压力共同作用在卡钳上，使卡钳夹紧刹车盘从而达到制动效果。
3.根据权利要求1所述的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积、行驶车速和车轮转动惯量进行处理并计算出车辆所需制动功率P；制动系统控制器根据车辆所需制动功率P、位移传感器检测到的踏板位移量X计算机械制动力Fm和力矩电机控制器输出功率Pm；制动系统控制器根据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和各轮缸压力计算出助力电机助力制动踏板时助力电机的转速ne和助力电机功率Pe；制动系统控制器根据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和各轮缸压力计算出助力电机未助力制动踏板时的助力电机转速no和助力电机功率Po；制动系统控制器根据车辆所需制动功率P、制动主缸液压油压力和各轮缸压力计算出电机泵输出功率Ph和液压制动力Fh；制动系统控制器根据电子机械制动力Fm和助力电机Fo计算出双驱制动器机械制动最大功率P1和机械-助力制动最大功率P2；设置位移传感器感应踏板位移量的范围，其包括机械制动力最大行程Xa、液压制动力最大行程Xb、混合制动力最大行程Xc和紧急制动最小行程Xd；设置高压蓄能器最小工作能量Eca；设置混合线控制动系统制动功率范围，其包括机械制动最大功率P1和机械-助力制动最大功率P2；制动系统控制器根据踏板位移量X、车辆所需制动功率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和高压蓄能器能量Ec选择制动模式和控制方法。
4.根据权利要求3所述的双驱制动器及混合线控制动系统的控制方法，其特征在于：混合线控制动系统的控制方法包括的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大于零且小于机械制动力最大行程Xa时，则触发一级机械制动，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；位移信号发送到制动系统控制器，制动系统控制器向切换阀和力矩电机控制器发送工作信号，切换阀接收信号并处于打开状态，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上；若高压蓄能器能量Ec小于工作能量Eca，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，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机械线控单元的直驱力矩电机处于工作状态，液压线控单元的电机泵处于关闭状态且高压蓄能器根据能量状态切换工作状态，电动助力单元的助力电机处于关闭状态。
5.根据权利要求4所述的双驱制动器及混合线控制动系统的控制方法，其特征在于：在一级机械制动下，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且小于混合制动力最大行程Xc，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，则触发二级电子液压制动，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；位移信号发送到制动系统控制器，制动系统控制器向切换阀和液压泵电机控制器发送工作信号，切换阀接收信号并处于打开状态，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电机泵转速nh和液压泵电机控制器输出功率Ph，液压泵电机控制器接收信号并控制电机泵产生液压制动力Fh；踏板制动力Fr和液压制动力Fh共同作用到双驱制动器上；若高压蓄能器能量Ec小于工作能量Eca，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，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机械线控单元的直驱力矩电机处于关闭状态，液压线控单元的电机泵处于工作状态且高压蓄能器根据能量状态切换工作状态，电动助力单元助力电机处于关闭状态。
6.根据权利要求5所述的双驱制动器及混合线控制动系统的控制方法，其特征在于：在二级电子液压制动下，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且小于混合制动力最大行程Xc，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，则触发三级混合制动，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；位移信号发送到制动系统控制器，制动系统控制器向切换阀、液压泵电机控制器和力矩电机控制器发送工作信号，切换阀接收信号并处于打开状态，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电机泵转速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，液压泵电机控制器接收信号并控制电机泵产生液压制动力Fh，力矩电机控制器接收信号并控制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和机械制动力Fm共同作用到双驱制动器上；若高压蓄能器能量Ec小于工作能量Eca，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，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机械线控单元的直驱力矩电机处于工作状态，液压线控单元的电机泵处于工作状态且高压蓄能器根据能量状态切换工作状态，电动助力单元的助力电机处于关闭状态。
7.根据权利要求6所述的双驱制动器及混合线控制动系统的控制方法，其特征在于：在三级混合制动下，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且小于紧急制动最小行程Xd时，则触发四级电机助力制动，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；位移信号发送到制动系统控制器，制动系统控制器向切换阀、助力电机控制器和液压泵电机控制器发送工作信号，切换阀接收信号并处于打开状态，位移信号发送到制动系统控制器计算出电机泵转速nh、液压泵电机控制器输出功率Ph、助力电机转速ne、助力电机控制器输出功率Pe，液压泵电机控制器接收信号并控制电机泵产生液压制动力Fh，助力电机对踏板进行助力并通过传动机构作用到制动主缸产生，产生助力踏板制动力Fe；液压制动力Fh和助力后的踏板制动力Fe共同作用到双驱制动器上；若高压蓄能器能量Ec小于工作能量Eca，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，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机械线控单元的直驱力矩电机处于关闭状态，液压线控单元的电机泵处于工作状态且高压蓄能器根据能量状态切换工作状态，电动助力单元的助力电机处于工作状态。
8.根据权利要求7所述的双驱制动器及混合线控制动系统的控制方法，其特征在于：在四级电机助力制动下，驾驶员制动模式下，若位移传感器检测到踏板位移量X大于紧急制动最小行程Xd时，则触发五级紧急制动，此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；位移信号发送到制动系统控制器，制动系统控制器向切换阀、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信号，切换阀接收信号并处于打开状态，位移信号发送到制动系统控制器计算出电机泵转速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和助力电机控制器输出功率Pe；助力后的踏板制动力Fe、机械制动力Fm和液压制动力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，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，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机械线控单元的直驱力矩电机处于工作状态，液压线控单元的电机泵处于工作状态且高压蓄能器根据能量状态切换工作状态，电动助力单元的助力电机处于工作状态。
9.根据权利要求4所述的双驱制动器及混合线控制动系统的控制方法，其特征在于：在辅助制动模式下，若制动系统控制器接收到制动信号，车辆所需制动功率P大于零且小于机械制动最大功率P1，则触发电子机械辅助制动模式，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；制动系统控制器接收信号经过计算处理后向切换阀和力矩电机控制器发送工作信号，切换阀接收信号并处于关闭状态，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作用到双驱制动器上；混合线控制动系统中机械线控单元的直驱力矩电机处于工作状态，液压线控单元处于关闭状态，电动助力单元的助力电机处于关闭状态；
在辅助制动模式下，若制动系统控制器接收到制动信号，车辆所需制动功率P大于机械制动最大功率P1且小于机械-助力制动最大功率P2，则触发助力电机辅助制动模式，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；制动系统控制器接收信号经过计算处理后向切换阀、助力电机控制器和力矩电机控制器发送工作信号，切换阀接收信号并处于打开状态，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，助力电机的扭矩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上；若高压蓄能器能量Ec小于工作能量Eca，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，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机械线控单元的直驱力矩电机处于工作状态，液压线控单元的电机泵处于关闭状态且高压蓄能器根据能量状态切换工作状态，电动助力单元的助力电机处于工作状态；
在辅助制动模式下，若制动系统控制器接收到制动信号，车辆所需制动功率P大于机械-助力制动最大功率P2，则触发紧急辅助制动模式，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；制动系统控制器接收信号经过计算处理后向切换阀、助力电机控制器、力矩电机控制器、液压泵电机控制器发送工作信号，切换阀接收信号并处于打开状态，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、电机泵转速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，液压泵电机控制器接收信号并控制电机泵产生液压制动力Fh；助力电机制动力Fo、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，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，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机械线控单元的直驱力矩电机处于工作状态，液压线控单元的电机泵处于工作状态且高压蓄能器根据能量状态切换工作状态，助力电机处于工作状态。
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