CN117261620B - 再生扭矩控制方法以及设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种再生扭矩控制方法，所述方法包括：基于车辆动态状态相关的信号以及驱动轮状态信号判定车辆处于非稳态；针对单个车轮确定总制动扭矩，其中所述总制动扭矩包括滑行再生扭矩、制动再生扭矩以及液压扭矩；以及基于当前轮速状态以及目标轮速状态，在考虑所述总制动扭矩的基础上计算目标制动扭矩之和。本申请还涉及一种再生扭矩控制设备、计算机可读存储介质、制动控制系统以及车辆。
Description
技术领域
本申请涉及车辆的再生扭矩控制领域，更具体地，涉及一种再生扭矩控制方法以及设备、计算机可读存储介质、制动控制系统以及车辆。
背景技术
对于具有滑行再生能力和制动再生能力的电动车辆以及混合动力车辆，单个车轮的制动扭矩由滑行再生扭矩（或滑行回收扭矩）、制动再生扭矩（或制动回收扭矩）、制动液压扭矩组成。
在现有的方案中，DTC（Drag torque control，拖滞扭矩控制或滑行能量回收控制）模块通过监控驱动轴状态仅控制“滑行再生扭矩”，而不与液压模块（例如ABS等）交互。CRBS（Cooperative Regenerative Braking System，协同再生制动系统）通过监测车辆稳定性状态仅控制“制动再生扭矩”，并在制动再生扭矩降低时与液压模块进行补偿配合。防抱死（制动）系统ABS仅控制液压，并且该防抱死系统ABS对于减压而言具有更高的优先级，即使协同再生制动系统CRBS请求液压补偿。
在车辆处于非稳态工况（例如防抱死系统ABS激活）时，现有的再生扭矩控制方案无法很好地协调CRBS（协同再生制动系统）、DTC（拖滞扭矩控制）以及ABS（防抱死系统）等功能，导致减速度损失等问题。
发明内容
本申请的发明人意识到减速度损失可能发生在如下非稳态工况：车辆在积雪/湿混凝土路面上自由滑行并且不施加加速度，此时使用低滑行再生模式并沿着直线行驶，然后缓慢踩下制动踏板来施加制动再生扭矩，直至电子制动力分配系统EBD或者防抱死系统ABS 激活。
通过对数据进行进一步分析，本申请的发明人发现减速度损失发生的原因如下：
对于湿混凝土路面的情形，由于驱动轴速度没有显著下降，因此DTC模块未激活；另一方面，由于CRBS评估的车辆稳定性开始下降，制动再生扭矩减少；在制动再生扭矩减少期间，CRBS请求的补偿液压扭矩不能很好地施加，因为电子制动力分配系统EBD或者防抱死系统ABS此时请求压力保持，并且电子制动力分配系统EBD或者防抱死系统ABS的优先级更高。在这种情况下，车辆的总制动扭矩无法得到很好地协调。
对于积雪路面的情形，DTC模块激活，CRBS在稳定性下降时请求制动再生扭矩减少，ABS在达到其滑移率阈值时请求液压减小。由于ABS具有较高的减压优先权，导致CRBS无法实现液压扭矩补偿； 同时，DTC模块仅在滑行再生边界范围内计算目标滑行再生扭矩，在这种情况下DTC模块无法输出适当的目标扭矩。
简言之，由于三个功能模块（DTC模块、CRBS以及ABS）都仅在自己的控制边界内输出其目标扭矩，而这些功能模块之间缺乏协调，因此最终施加在车辆上的目标扭矩（制动扭矩之和）不能代表车辆在车辆不稳定时应达到的适当制动扭矩，这导致了减速度损失。
针对现有技术中存在的减速度损失的问题，根据本申请的一个方面，提供了一种再生扭矩控制方法，所述方法包括：基于车辆动态状态相关的信号以及驱动轮状态信号判定车辆处于非稳态；针对单个车轮确定总制动扭矩，其中所述总制动扭矩包括滑行再生扭矩、制动再生扭矩以及液压扭矩；以及基于当前轮速状态以及目标轮速状态，在考虑所述总制动扭矩的基础上计算目标制动扭矩之和Total_appropriate_braking_torque。
作为上述方案的补充或替换，上述方法还可包括：从防抱死系统ABS接收液压数据，所述液压数据指示该防抱死系统ABS所能提供的液压扭矩；以及基于所述液压扭矩确定目标再生扭矩T1，并将所述目标再生扭矩T1提供给车辆控制单元VCU。
作为上述方案的补充或替换，在上述方法中，所述目标再生扭矩T1等于所述目标制动扭矩之和Total_appropriate_braking_torque与防抱死系统ABS所能提供的液压扭矩的差。
作为上述方案的补充或替换，在上述方法中，将所述目标再生扭矩T1提供给车辆控制单元VCU包括：将所述目标再生扭矩T1划分为目标滑行再生扭矩T2以及目标制动再生扭矩T3；以及将所述目标滑行再生扭矩T2以及所述目标制动再生扭矩T3提供给所述车辆控制单元VCU。
作为上述方案的补充或替换，在上述方法中，基于当前轮速状态以及目标轮速状态，在考虑所述总制动扭矩的基础上计算目标制动扭矩之和包括：采用PID闭环控制，基于当前驱动轮速以及目标驱动轮速的差异来计算所述目标制动扭矩之和。
根据本申请的另一个方面，提供了一种再生扭矩控制设备，所述设备包括：第一确定装置，用于基于车辆动态状态相关的信号以及驱动轮状态信号判定车辆处于非稳态；第二确定装置，用于针对单个车轮确定总制动扭矩，其中所述总制动扭矩包括滑行再生扭矩、制动再生扭矩以及液压扭矩；以及计算装置，用于基于当前轮速状态以及目标轮速状态，在考虑所述总制动扭矩的基础上计算目标制动扭矩之和。
作为上述方案的补充或替换，上述设备还包括：接收装置，用于从防抱死系统ABS接收液压数据，所述液压数据指示该防抱死系统ABS所能提供的液压扭矩；以及第三确定装置，用于基于所述液压扭矩确定目标再生扭矩T1并将所述目标再生扭矩T1提供给车辆控制单元VCU。
作为上述方案的补充或替换，在上述设备中，所述目标再生扭矩T1等于所述目标制动扭矩之和与防抱死系统ABS所能提供的液压扭矩的差。
作为上述方案的补充或替换，在上述设备中，所述第三确定装置配置成：将所述目标再生扭矩T1划分为目标滑行再生扭矩T2以及目标制动再生扭矩T3；以及将所述目标滑行再生扭矩T2以及所述目标制动再生扭矩T3提供给所述车辆控制单元VCU。
作为上述方案的补充或替换，在上述设备中，所述计算装置配置成：采用PID闭环控制，基于当前驱动轮速以及目标驱动轮速的差异来计算所述目标制动扭矩之和。
根据本申请的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述介质包括指令，所述指令在运行时执行如前所述的方法。
根据本申请的又一个方面，提供了一种制动控制系统，所述系统包括：如前所述的再生扭矩控制设备；防抱死系统ABS；以及车辆控制单元VCU，其中，所述再生扭矩控制设备从所述防抱死系统ABS接收液压数据，基于所述液压数据确定目标再生扭矩T1以及将所述目标再生扭矩T1提供给所述车辆控制单元VCU以便进行扭矩控制。
根据本申请的又一个方面，提供了一种车辆，所述车辆包括如前所述的制动控制系统。
本申请的实施例的再生扭矩控制方案针对单个车轮确定总制动扭矩，其中所述总制动扭矩包括滑行再生扭矩、制动再生扭矩以及液压扭矩。也就是说，不同类型的制动扭矩被汇总为新的控制边界，而不限于单个DTC/CRBS/ABS控制边界。另外，本申请的实施例的再生扭矩控制方案基于当前轮速状态以及目标轮速状态，在考虑所述总制动扭矩的基础上计算目标制动扭矩之和。这样，所计算得出的目标制动扭矩之和能够与驱动轴转速状态相对应，且目标制动扭矩的输出可以代表车辆能够达到的适当制动扭矩，满足驾驶员对减速度的期待。
附图说明
从结合附图的以下详细说明中，将会使本申请的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。
图1示出了根据本申请的一个实施例的再生扭矩控制方法的流程示意图；
图2示出了根据本申请的一个实施例的再生扭矩控制设备的结构示意图；以及
图3示出了根据本申请的一个实施例、制动控制系统的结构示意图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细地描述根据本申请的各示例性实施例的再生扭矩控制方案。
图1示出了根据本申请的一个实施例的再生扭矩控制方法1000的流程示意图。如图1所示，再生扭矩控制方法1000包括：
在步骤S110中，基于车辆动态状态相关的信号以及驱动轮状态信号判定车辆处于非稳态；
在步骤S120中，针对单个车轮确定总制动扭矩，其中所述总制动扭矩包括滑行再生扭矩、制动再生扭矩以及液压扭矩；以及
在步骤S130中，基于当前轮速状态以及目标轮速状态，在考虑所述总制动扭矩的基础上计算目标制动扭矩之和。
在本申请的上下文中，再生制动亦称反馈制动，是一种使用在电动车辆上的制动技术。在制动时把车辆的动能转化及储存起来，而不是变成无用的热。再生制动在制动工况将电动机切换成发电机运转，利用车辆的惯性带动电动机转子旋转而产生反转力矩，将一部分的动能或势能转化为电能并加以储存或利用，因此这是一个能量回收的过程。在一个实施例中，再生扭矩可包括滑行再生扭矩（Coast Regen，也称为“滑行回收扭矩”）以及制动再生扭矩（Brake regen，也称为“制动回收扭矩”）。
在步骤S110中，基于车辆动态状态相关的信号以及驱动轮状态信号判定车辆处于非稳态。在一个实施例中，车辆动态状态相关的信号可从车辆行驶动态控制系统VDC获取。也就是说，可通过获取VDC输出的表征车辆动态情况的相关信号来判定车辆是否稳定。在一个实施例中，驱动轮状态信号可包括纵向加速度ax、横向加速度ay、横摆角速度、方向盘转角以及滑移率等信号。换言之，可通过纵向加速度ax、横向加速度ay、横摆角速度、方向盘转角以及滑移率等信号来判定车辆是否稳定。在一个实施例中，可基于车辆动态状态相关的信号以及驱动轮状态信号两者来判定车辆处于非稳态（如步骤S110所述），并进而激活后续再生扭矩控制步骤（例如步骤S120、S130）。
在步骤S120中，针对单个车轮确定总制动扭矩，其中所述总制动扭矩包括滑行再生扭矩、制动再生扭矩以及液压扭矩。需要指出的是，在步骤S120中，总制动扭矩针对单个车轮而言；也就是说，可针对不同车轮单独地确定在该车轮上施加的制动扭矩。在本申请的上下文中，术语“总制动扭矩”表示当前施加在（单个）车轮上的制动扭矩之和，其中包括各种类型的扭矩，如滑行再生扭矩、制动再生扭矩以及液压扭矩。
与现有技术中DTC单独控制滑行再生扭矩、CRBS单独控制制动再生扭矩以及ABS单独控制液压扭矩不同，在本申请的实施例中，不同类型的制动扭矩被汇总为新的控制边界（即“总制动扭矩”），而不限于单个DTC/CRBS/ABS控制边界。
在步骤S130中，基于当前轮速状态以及目标轮速状态，在考虑所述总制动扭矩的基础上计算目标制动扭矩之和。在一个实施例中，步骤S130包括：采用PID闭环控制，基于当前驱动轮速以及目标驱动轮速的差异来计算所述目标制动扭矩之和。这样，所计算得出的目标制动扭矩之和能够与驱动轴转速状态相对应，且目标制动扭矩的输出可以代表车辆能够达到的适当制动扭矩，满足驾驶员对减速度的期待。
在一个实施例中，尽管图1中未示出，上述再生扭矩控制方法1000还可包括：从防抱死系统ABS接收液压数据，所述液压数据指示该防抱死系统ABS所能提供的液压扭矩；以及基于所述液压扭矩确定目标再生扭矩T1，并将所述目标再生扭矩T1提供给车辆控制单元VCU。
在一个实施例中，目标再生扭矩T1可根据如下等式确定：
T1 = Total_appropriate_braking_torque – hydraulic_braking_torque，
其中，Total_appropriate_braking_torque表示步骤S130中计算得出的目标制动扭矩之和；hydraulic_braking_torque表示防抱死系统ABS所能提供的液压扭矩。
在一个实施例中，将所述目标再生扭矩T1提供给车辆控制单元VCU包括：将所述目标再生扭矩T1划分为目标滑行再生扭矩T2以及目标制动再生扭矩T3；以及将所述目标滑行再生扭矩T2以及所述目标制动再生扭矩T3提供给所述车辆控制单元VCU。也就是说，在获得目标再生扭矩T1之后，可根据实际需要将其进一步划分为目标滑行再生扭矩T2以及目标制动再生扭矩T3。
另外，本领域技术人员容易理解，本申请的上述一个或多个实施例提供的再生扭矩控制方法1000可通过计算机程序来实现。例如，该计算机程序包含在一种计算机程序产品中，该计算机程序被处理器执行时实现本申请的一个或多个实施例的再生扭矩控制方法1000。又例如，当存有该计算机程序的计算机可读存储介质（例如U盘）与计算机相连时，运行该计算机程序即可执行本申请的一个或多个实施例的再生扭矩控制方法1000。
参考图2，图2示出了根据本申请的一个实施例的再生扭矩控制设备2000的结构示意图。上述再生扭矩控制设备2000包括：第一确定装置210、第二确定装置220以及计算装置230。其中，第一确定装置210用于基于车辆动态状态相关的信号以及驱动轮状态信号判定车辆处于非稳态；第二确定装置220用于针对单个车轮确定总制动扭矩，其中所述总制动扭矩包括滑行再生扭矩、制动再生扭矩以及液压扭矩；以及计算装置230用于基于当前轮速状态以及目标轮速状态，在考虑所述总制动扭矩的基础上计算目标制动扭矩之和。
再生扭矩控制设备2000在一个或多个实施例中可实现为一个或多个模块，例如实现为RTC（再生扭矩控制）模块。该RTC模块用于对再生扭矩进行控制。在一个实施例中，再生扭矩可包括滑行再生扭矩（Coast Regen，也称为“滑行回收扭矩”）以及制动再生扭矩（Brake regen，也称为“制动回收扭矩”）。
第一确定装置210配置成基于车辆动态状态相关的信号以及驱动轮状态信号判定车辆处于非稳态。在一个实施例中，第一确定装置210配置成从车辆行驶动态控制系统VDC获取车辆动态状态相关的信号。也就是说，第一确定装置210可通过获取VDC输出的表征车辆动态情况的相关信号来判定车辆是否稳定。在一个实施例中，驱动轮状态信号可包括纵向加速度ax、横向加速度ay、横摆角速度、方向盘转角以及滑移率等信号。换言之，第一确定装置210配置成通过纵向加速度ax、横向加速度ay、横摆角速度、方向盘转角以及滑移率等信号来判定车辆是否稳定。
在一个实施例中，RTC模块（例如再生扭矩控制设备2000）存在激活阈值，该激活阈值基于车辆动态状态相关的信号以及驱动轮状态信号两者来确定。
第二确定装置220配置成针对单个车轮确定总制动扭矩，其中所述总制动扭矩包括滑行再生扭矩、制动再生扭矩以及液压扭矩。需要指出的是，总制动扭矩针对单个车轮而言；也就是说，第二确定装置220可针对不同车轮单独地确定在该车轮上施加的制动扭矩。在本申请的上下文中，术语“总制动扭矩”表示当前施加在（单个）车轮上的制动扭矩之和，其中包括各种类型的扭矩，如滑行再生扭矩、制动再生扭矩以及液压扭矩。
与现有技术中DTC单独控制滑行再生扭矩、CRBS单独控制制动再生扭矩以及ABS单独控制液压扭矩不同，在本申请的实施例中，不同类型的制动扭矩被汇总为新的控制边界（即“总制动扭矩”），而不限于单个DTC/CRBS/ABS控制边界。
计算装置230配置成基于当前轮速状态以及目标轮速状态，在考虑所述总制动扭矩的基础上计算目标制动扭矩之和。在一个实施例中，计算装置230配置成采用PID闭环控制，基于当前驱动轮速以及目标驱动轮速的差异来计算所述目标制动扭矩之和。这样，所计算得出的目标制动扭矩之和能够与驱动轴转速状态相对应，且目标制动扭矩的输出可以代表车辆能够达到的适当制动扭矩，满足驾驶员对减速度的期待。
尽管图2中未示出，在一个实施例中，再生扭矩控制设备2000还包括：接收装置，用于从防抱死系统ABS接收液压数据，所述液压数据指示该防抱死系统ABS所能提供的液压扭矩；以及第三确定装置，用于基于所述液压扭矩确定目标再生扭矩T1并将所述目标再生扭矩T1提供给车辆控制单元VCU。在一个实施例中，目标再生扭矩T1等于所述目标制动扭矩之和与防抱死系统ABS所能提供的液压扭矩的差。在一个实施例中，所述第三确定装置配置成：将所述目标再生扭矩T1划分为目标滑行再生扭矩T2以及目标制动再生扭矩T3；以及将所述目标滑行再生扭矩T2以及所述目标制动再生扭矩T3提供给所述车辆控制单元VCU。
上述再生扭矩控制设备2000在一个实施例中可集成在制动控制系统中。在一个实施例中，该制动控制系统可包括：上述再生扭矩控制设备、防抱死系统ABS以及车辆控制单元VCU，其中，所述再生扭矩控制设备从所述防抱死系统ABS接收液压数据，基于所述液压数据确定目标再生扭矩T1以及将所述目标再生扭矩T1提供给所述车辆控制单元VCU以便进行扭矩控制。
参考图3，它示出了根据本申请的一个实施例、制动控制系统的结构示意图。如图3所示，310表示驾驶员制动请求模块（例如根据制动踏板的行程确定驾驶员所请求的制动扭矩）、320表示车辆行驶动态控制系统VDC模块、330表示防抱死系统ABS模块、340表示协同再生制动系统CRBS模块、350表示液压仲裁模块、360表示再生扭矩控制RTC模块、370表示液压控制模块、380表示车辆控制单元VCU模块以及390表示制动执行模块。
在图3中，再生扭矩控制RTC模块360从车辆行驶动态控制系统VDC模块320接收车辆动态状态相关的信号（例如车辆是否稳定）；从防抱死系统ABS模块330接收ABS相关输出信号（例如ABS是否激活）；从协同再生制动系统CRBS模块340接收制动再生扭矩相关信号（例如当前制动再生扭矩值）；从液压控制模块370接收车轮轮缸压力估算值（其表征当前车轮的液压制动扭矩大小）；从车辆控制单元VCU模块380接收滑动再生扭矩相关信号（例如当前滑动再生扭矩值）。基于这些信号的输入，再生扭矩控制RTC模块360将不同类型的制动扭矩汇总为新的控制边界，从而确定/计算得出适当制动扭矩（例如，目标再生扭矩T1），并将其提供给车辆控制单元VCU 380以便经由制动执行模块390（例如包括车轮制动器和电机等）进行制动。
在一个或多个实施例中，前述制动控制系统可集成在车辆中，该车辆例如可包括纯电动车辆、混合动力车辆等。
综上，本申请的实施例的再生扭矩控制方案针对单个车轮确定总制动扭矩，其中所述总制动扭矩包括滑行再生扭矩、制动再生扭矩以及液压扭矩。也就是说，不同类型的制动扭矩被汇总为新的控制边界，而不限于单个DTC/CRBS/ABS控制边界。另外，本申请的实施例的再生扭矩控制方案基于当前轮速状态以及目标轮速状态，在考虑所述总制动扭矩的基础上计算目标制动扭矩之和。这样，所计算得出的目标制动扭矩之和能够与驱动轴转速状态相对应，且目标制动扭矩的输出可以代表车辆能够达到的适当制动扭矩，满足驾驶员对减速度的期待。
以上例子主要说明了本申请的实施例的再生扭矩控制方案。尽管只对其中一些本申请的实施方式进行了描述，例如在车辆处于非稳态时进行再生扭矩控制，但是本领域普通技术人员应当了解，本申请可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。例如，在车辆处于稳定状态时，也可针对单个车轮确定总制动扭矩，其中所述总制动扭矩包括滑行再生扭矩、制动再生扭矩以及液压扭矩；以及基于当前轮速状态以及目标轮速状态，在考虑所述总制动扭矩的基础上计算目标制动扭矩之和。也就是说，在车辆稳定状态下，本申请的实施例的再生扭矩控制方案仍然可以协调再生扭矩和液压扭矩来保证减速均匀性。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如各权利要求所定义的本申请精神及范围的情况下，本申请可能涵盖各种的修改与替换。
Claims (11)
1.一种再生扭矩控制方法，其特征在于，所述方法包括：
基于车辆动态状态相关的信号以及驱动轮状态信号判定车辆处于非稳态；
针对单个车轮确定总制动扭矩，其中所述总制动扭矩包括滑行再生扭矩、制动再生扭矩以及液压扭矩；以及
基于当前轮速状态以及目标轮速状态，在考虑所述总制动扭矩的基础上计算目标制动扭矩之和Total_appropriate_braking_torque，使得不同类型的制动扭矩被汇总为新的控制边界，其中，基于当前轮速状态以及目标轮速状态，在考虑所述总制动扭矩的基础上计算目标制动扭矩之和包括：
采用PID闭环控制，基于当前驱动轮速以及目标驱动轮速的差异来计算所述目标制动扭矩之和。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
从防抱死系统ABS接收液压数据，所述液压数据指示该防抱死系统ABS所能提供的液压扭矩；以及
基于所述液压扭矩确定目标再生扭矩T1，并将所述目标再生扭矩T1提供给车辆控制单元VCU。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述目标再生扭矩T1等于所述目标制动扭矩之和Total_appropriate_braking_torque与防抱死系统ABS所能提供的液压扭矩的差。
4.如权利要求2所述的方法，其中，将所述目标再生扭矩T1提供给车辆控制单元VCU包括：
将所述目标再生扭矩T1划分为目标滑行再生扭矩T2以及目标制动再生扭矩T3；以及
将所述目标滑行再生扭矩T2以及所述目标制动再生扭矩T3提供给所述车辆控制单元VCU。
5.一种再生扭矩控制设备，其特征在于，所述设备包括：
第一确定装置，用于基于车辆动态状态相关的信号以及驱动轮状态信号判定车辆处于非稳态；
第二确定装置，用于针对单个车轮确定总制动扭矩，其中所述总制动扭矩包括滑行再生扭矩、制动再生扭矩以及液压扭矩；以及
计算装置，用于基于当前轮速状态以及目标轮速状态，在考虑所述总制动扭矩的基础上计算目标制动扭矩之和，使得不同类型的制动扭矩被汇总为新的控制边界，其中，所述计算装置配置成：采用PID闭环控制，基于当前驱动轮速以及目标驱动轮速的差异来计算所述目标制动扭矩之和。
6.如权利要求5所述的设备，还包括：
接收装置，用于从防抱死系统ABS接收液压数据，所述液压数据指示该防抱死系统ABS所能提供的液压扭矩；以及
第三确定装置，用于基于所述液压扭矩确定目标再生扭矩T1并将所述目标再生扭矩T1提供给车辆控制单元VCU。
7.如权利要求6所述的设备，其中，所述目标再生扭矩T1等于所述目标制动扭矩之和与防抱死系统ABS所能提供的液压扭矩的差。
8.如权利要求6所述的设备，其中，所述第三确定装置配置成：
将所述目标再生扭矩T1划分为目标滑行再生扭矩T2以及目标制动再生扭矩T3；以及
将所述目标滑行再生扭矩T2以及所述目标制动再生扭矩T3提供给所述车辆控制单元VCU。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述介质包括指令，所述指令在运行时执行如权利要求1至4中任一项所述的方法。
10.一种制动控制系统，其特征在于，所述系统包括：
如权利要求5至8中任一项所述的再生扭矩控制设备；
防抱死系统ABS；以及
车辆控制单元VCU，
其中，所述再生扭矩控制设备从所述防抱死系统ABS接收液压数据，基于所述液压数据确定目标再生扭矩T1以及将所述目标再生扭矩T1提供给所述车辆控制单元VCU以便进行扭矩控制。
11.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求10所述的制动控制系统。
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