CN116118687A - 8×8电驱动车辆紧急制动工况下滑移率控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种8×8电驱动车辆紧急制动工况下滑移率控制系统及方法；该系统包括车辆纵向速度估计模块、复合制动协调控制模块和复合制动滑移率控制模块，整车设有整车控制单元VCU、制动控制单元BCU、电机控制单元MCU、全盘式机械制动器和轮毂电机。车辆纵向速度估计模块中，卡尔曼滤波器估计实时车辆纵向速度；复合制动协调控制模块中，VCU利用复合制动协调控制策略，将制动力矩协调分配到8个驱动轮，同时实现制动过程中部分能量回收；复合制动滑移率控制模块中，BCU和MCU利用复合制动滑移率控制策略，对8个车轮实现滑移率控制。本发明在8×8电驱动车辆紧急制动工况下，实现制动功能并将滑移率控制在期望范围内，保障车辆安全。

Description

8×8电驱动车辆紧急制动工况下滑移率控制系统及方法

技术领域

本发明涉及多轴电驱动车辆制动控制领域，具体涉及一种8×8电驱动车辆紧急制动工况下滑移率控制系统及方法。

背景技术

电驱动车辆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滑移率过高会使车辆失去转向能力、制动距离加长、甚至甩尾，采用电驱动车辆紧急制动工况下滑移率控制系统可以维持期望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。

电驱动车辆制动时，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。

传统的全盘式机械制动器采用液压制动，通过随轴旋转的动盘与固定于车辆框架上的定盘之间的摩擦产生制动力矩，制动摩擦片系数过高或过低都会影响车辆的制动性能，而在紧急制动过程中，摩擦片系数会随着制动次数和工作温度发生改变。

因此，如何将全盘式机械制动器与轮毂电机制动结合起来，充分利用全盘式机械制动和轮毂电机制动的优点，从而保障电驱动车辆紧急制动时的安全性具有非常重要的意义。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种8×8电驱动车辆紧急制动工况下滑移率控制系统及方法，在保障安全的前提下解决电驱动车辆在紧急制动过程中滑移率控制问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种8×8电驱动车辆紧急制动工况下滑移率控制系统，包括车辆纵向速度估计模块、复合制动协调控制模块和复合制动滑移率控制模块；整车还设有整车控制单元、制动控制单元、电机控制单元、全盘式机械制动器和轮毂电机；所述整车控制单元连接制动控制单元和电机控制单元，所述制动控制单元连接电机控制单元和全盘式机械制动器，所述电机控制单元连接轮毂电机；

所述车辆纵向速度估计模块包括车辆状态传感器和卡尔曼滤波器，所述车辆状态传感器采集车辆相关状态信息并输入卡尔曼滤波器进行处理后估计出实时车辆纵向速度；

在所述复合制动协调控制模块中，整车控制单元利用复合制动协调控制策略，将制动力矩协调分配到8个驱动轮，同时在制动过程中回收部分能量；

在所述复合制动滑移率控制模块中，整车控制单元利用复合制动滑移率控制策略，将8个车轮的滑移率控制在期望值内。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

进一步地，所述全盘式机械制动器共有八个，八个全盘式机械制动器分别位于四轴电驱动车辆的八个车轮处，分别用于夹紧四轴电驱动车辆的八个车轮，所述全盘式机械制动器输出固定不变的制动力矩，通过动态调节电机制动力矩来控制各车轮滑移率；

所述电机控制单元共有八个，八个电机制动控制单元分别位于四轴电驱动车辆八个车轮处，分别用于控制四轴电驱动车辆的八个轮毂电机。

进一步地，所述复合制动系统协调控制策略具体为：

在紧急制动工况下，复合制动协调控制模块中，整车控制单元根据模糊控制逻辑对四轴的制动力进行分配，各轴左右轮平分该轴制动力矩。

进一步地，所述复合制动滑移率控制策略具体为：

在紧急制动工况下，整车控制单元接收到实时车辆纵向速度，并在紧急制动过程中跟踪实际车速，控制车轮当前滑移率，使车轮滑移率跟踪当前行驶路况的期望滑移率。

本发明还提出了一种8×8电驱动车辆紧急制动工况下滑移率控制方法，包括以下步骤：

步骤一、驾驶员踩下制动踏板，发出制动信号，车辆状态传感器将车辆状态信号输入卡尔曼滤波器，对信号进行处理，从而估计出实时车辆纵向速度；

步骤二、复合制动滑移率控制模块接受实时车辆纵向速度后预测出实际滑移率，与期望滑移率比较后，整车控制单元发出制动力矩分配信号；

步骤三、制动控制单元接受制动力矩分配信号后，根据各轴所需的制动力矩的大小采取制动措施；

步骤四、当车辆开始制动，电机控制单元输出再生制动力矩作为补充制动力；

步骤五、判断轮毂电机是否能提供足够的瞬时制动力矩，当轮毂电机不足以提供瞬时制动力矩时，制动控制单元发出指令，八个全盘式机械制动器介入制动，全盘式机械制动器输出固定不变的制动力矩；

步骤六、将全盘式机械制动器输出的实际制动力矩与理想制动力矩进行比较后，轮毂电机根据比较情况对再生制动力矩的大小进行调节，从而提供理想制动力矩，实现滑移率的控制。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

进一步地，步骤三中，所述根据各轴所需的制动力矩的大小采取制动措施具体为：

当轮毂电机再生制动力矩已达最大，8×8电驱动车辆的滑移率仍然低于目标滑移率时，全盘式机械制动器参与制动；当轮毂电机再生制动力矩已达最小，8×8电驱动车辆的滑移率仍然高于目标滑移率时，轮毂电机进行制动工作，同时机械制动器介入调节制动力大小以满足制动力矩需求。

进一步地，步骤五中，所述判断轮毂电机是否能提供足够的瞬时制动力矩的具体方法为：

比较8×8电驱动车辆的实际制动减速度与所需的制动减速度，判断轮毂电机是否能提供足够的瞬时制动力矩。

进一步地，步骤六中，所述轮毂电机根据比较情况对再生制动力矩的大小进行调节具体为：

当全盘式机械制动器提供制动力矩满足制动需求时，轮毂电机不产生再生制动力矩；当全盘式机械制动器提供制动力矩不满足制动需求，轮毂电机发转产生反电动势而产生再生制动力矩。

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包含复合制动系统协调控制策略、复合制动滑移率控制策略，可以将8×8电驱动车辆总转矩最优分配到各个车轮；第二层包含制动控制单元BCU、电机控制单元MCU，主要功能是协调再生制动力矩和液压制动力矩，制动控制单元BCU接受制动力矩分配信号后，根据各轴所需的制动力矩的大小采取制动措施，电机控制器MCU控制输出轮毂电机再生制动力矩，产生最适当的横摆力矩，提高操纵稳定性；第三层为全盘式机械制动器及轮毂电机，主要任务是在电机控制器MCU监督下提供电动汽车制动时所需的制动力。

本发明在保障安全的前提下解决8×8电驱动车辆在紧急制动过程中紧急制动系统的滑移率控制问题，输出全盘式机械制动器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，提高回收制动能量效率。

附图说明

图1为8×8电驱动车辆紧急制动工况下滑移率控制系统的原理结构图；

图2为8×8电驱动车辆紧急制动工况下滑移率控制方法的流程图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。

在一实施例中，本发明提出了一种8×8电驱动车辆紧急制动工况下滑移率控制系统，该系统的原理结构如图1所示，包括车辆纵向速度估计模块、复合制动协调控制模块和复合制动滑移率控制模块；整车还设有整车控制单元VCU、制动控制单元BCU、电机控制单元MCU、全盘式机械制动器和轮毂电机；所述整车控制单元VCU连接制动控制单元BCU和电机控制单元MCU，所述制动控制单元BCU连接电机控制单元MCU和全盘式机械制动器，所述电机控制单元MCU连接轮毂电机；

所述车辆纵向速度估计模块包括车辆状态传感器和卡尔曼滤波器，所述车辆状态传感器采集车辆相关状态信息并输入卡尔曼滤波器进行处理后估计出实时车辆纵向速度；

在所述复合制动协调控制模块中，整车控制单元利用复合制动协调控制策略，将制动力矩协调分配到8个驱动轮，同时在制动过程中回收部分能量；复合制动系统协调控制策略具体为：

在紧急制动工况下，复合制动协调控制模块中，整车控制单元根据模糊控制逻辑对四轴的制动力进行分配，各轴左右轮平分该轴制动力矩。

在所述复合制动滑移率控制模块中，整车控制单元利用复合制动滑移率控制策略，将8个车轮的滑移率控制在期望值内。复合制动滑移率控制策略具体为：

在紧急制动工况下，整车控制单元接收到实时车辆纵向速度，并在紧急制动过程中跟踪实际车速，控制车轮当前滑移率，使车轮滑移率跟踪当前行驶路况的期望滑移率。

本实施例中，全盘式机械制动器共有八个，八个全盘式机械制动器分别位于四轴电驱动车辆的八个车轮处，分别用于夹紧四轴电驱动车辆的八个车轮，所述全盘式机械制动器输出固定不变的制动力矩，通过动态调节电机制动力矩来控制各车轮滑移率。

电机控制单元共有八个，八个电机制动控制单元分别位于四轴电驱动车辆八个车轮处，分别用于控制四轴电驱动车辆的八个轮毂电机。

在另一实施例中，本发明提出了一种8×8电驱动车辆紧急制动工况下滑移率控制方法，该方法的流程图如图2所示，包括以下步骤：

步骤一、驾驶员踩下制动踏板，发出制动信号，车辆状态传感器将车辆状态信号输入卡尔曼滤波器，对信号进行处理，从而估计出实时车辆纵向速度；

步骤二、复合制动滑移率控制模块接受实时车辆纵向速度后预测出实际滑移率，与期望滑移率比较后，整车控制单元发出制动力矩分配信号；

步骤三、制动控制单元接受制动力矩分配信号后，根据各轴所需的制动力矩的大小采取制动措施；

步骤四、当车辆开始制动，电机控制单元输出再生制动力矩作为补充制动力；

步骤五、判断轮毂电机是否能提供足够的瞬时制动力矩，当轮毂电机不足以提供瞬时制动力矩时，制动控制单元发出指令，八个全盘式机械制动器介入制动，全盘式机械制动器输出固定不变的制动力矩；

步骤六、将全盘式机械制动器输出的实际制动力矩与理想制动力矩进行比较后，轮毂电机根据比较情况对再生制动力矩的大小进行调节，从而提供理想制动力矩，实现滑移率的控制。

步骤三中，所述根据各轴所需的制动力矩的大小采取制动措施具体为：

当轮毂电机再生制动力矩已达最大，8×8电驱动车辆的滑移率仍然低于目标滑移率时，全盘式机械制动器参与制动；当轮毂电机再生制动力矩已达最小，8×8电驱动车辆的滑移率仍然高于目标滑移率时，轮毂电机进行制动工作，同时机械制动器介入调节制动力大小以满足制动力矩需求。

步骤五中，所述判断轮毂电机是否能提供足够的瞬时制动力矩的具体方法为：

比较8×8电驱动车辆的实际制动减速度与所需的制动减速度，判断轮毂电机是否能提供足够的瞬时制动力矩。

步骤六中，所述轮毂电机根据比较情况对再生制动力矩的大小进行调节具体为：

当全盘式机械制动器提供制动力矩满足制动需求时，轮毂电机不产生再生制动力矩；当全盘式机械制动器提供制动力矩不满足制动需求，轮毂电机发转产生反电动势而产生再生制动力矩。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种8×8电驱动车辆紧急制动工况下滑移率控制系统，其特征在于，包括车辆纵向速度估计模块、复合制动协调控制模块和复合制动滑移率控制模块；整车还设有整车控制单元、制动控制单元、电机控制单元、全盘式机械制动器和轮毂电机；所述整车控制单元连接制动控制单元和电机控制单元，所述制动控制单元连接电机控制单元和全盘式机械制动器，所述电机控制单元连接轮毂电机；

所述车辆纵向速度估计模块包括车辆状态传感器和卡尔曼滤波器，所述车辆状态传感器采集车辆相关状态信息并输入卡尔曼滤波器进行处理后估计出实时车辆纵向速度；

在所述复合制动协调控制模块中，整车控制单元利用复合制动协调控制策略，将制动力矩协调分配到8个驱动轮，同时在制动过程中回收部分能量；

在所述复合制动滑移率控制模块中，整车控制单元利用复合制动滑移率控制策略，将8个车轮的滑移率控制在期望值内。

2.如权利要求1所述的8×8电驱动车辆紧急制动工况下滑移率控制系统，其特征在于，所述全盘式机械制动器共有八个，八个全盘式机械制动器分别位于四轴电驱动车辆的八个车轮处，分别用于夹紧四轴电驱动车辆的八个车轮，所述全盘式机械制动器输出固定不变的制动力矩，通过动态调节电机制动力矩来控制各车轮滑移率；

所述电机控制单元共有八个，八个电机制动控制单元分别位于四轴电驱动车辆八个车轮处，分别用于控制四轴电驱动车辆的八个轮毂电机。

3.如权利要求1所述的8×8电驱动车辆紧急制动工况下滑移率控制系统，其特征在于，所述复合制动系统协调控制策略具体为：

在紧急制动工况下，复合制动协调控制模块中，整车控制单元根据模糊控制逻辑对四轴的制动力进行分配，各轴左右轮平分该轴制动力矩。

4.如权利要求1所述的8×8电驱动车辆紧急制动工况下滑移率控制系统，其特征在于，所述复合制动滑移率控制策略具体为：

在紧急制动工况下，整车控制单元接收到实时车辆纵向速度，并在紧急制动过程中跟踪实际车速，控制车轮当前滑移率，使车轮滑移率跟踪当前行驶路况的期望滑移率。

5.一种8×8电驱动车辆紧急制动工况下滑移率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、驾驶员踩下制动踏板，发出制动信号，车辆状态传感器将车辆状态信号输入卡尔曼滤波器，对信号进行处理，从而估计出实时车辆纵向速度；

步骤二、复合制动滑移率控制模块接受实时车辆纵向速度后预测出实际滑移率，与期望滑移率比较后，整车控制单元发出制动力矩分配信号；

步骤三、制动控制单元接受制动力矩分配信号后，根据各轴所需的制动力矩的大小采取制动措施；

步骤四、当车辆开始制动，电机控制单元输出再生制动力矩作为补充制动力；

步骤五、判断轮毂电机是否能提供足够的瞬时制动力矩，当轮毂电机不足以提供瞬时制动力矩时，制动控制单元发出指令，八个全盘式机械制动器介入制动，全盘式机械制动器输出固定不变的制动力矩；

步骤六、将全盘式机械制动器输出的实际制动力矩与理想制动力矩进行比较后，轮毂电机根据比较情况对再生制动力矩的大小进行调节，从而提供理想制动力矩，实现滑移率的控制。

6.如权利要求5所述的8×8电驱动车辆紧急制动工况下滑移率控制方法，其特征在于，步骤三中，所述根据各轴所需的制动力矩的大小采取制动措施具体为：

当轮毂电机再生制动力矩已达最大，8×8电驱动车辆的滑移率仍然低于目标滑移率时，全盘式机械制动器参与制动；当轮毂电机再生制动力矩已达最小，8×8电驱动车辆的滑移率仍然高于目标滑移率时，轮毂电机进行制动工作，同时机械制动器介入调节制动力大小以满足制动力矩需求。

7.如权利要求5所述的8×8电驱动车辆紧急制动工况下滑移率控制方法，其特征在于，步骤五中，所述判断轮毂电机是否能提供足够的瞬时制动力矩的具体方法为：

比较8×8电驱动车辆的实际制动减速度与所需的制动减速度，判断轮毂电机是否能提供足够的瞬时制动力矩。

8.如权利要求5所述的8×8电驱动车辆紧急制动工况下滑移率控制方法，其特征在于，步骤六中，所述轮毂电机根据比较情况对再生制动力矩的大小进行调节具体为：

当全盘式机械制动器提供制动力矩满足制动需求时，轮毂电机不产生再生制动力矩；当全盘式机械制动器提供制动力矩不满足制动需求，轮毂电机发转产生反电动势而产生再生制动力矩。

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