CN117284275A

CN117284275A - 一种基于epb的tcs功能实现方法

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Publication number: CN117284275A
Application number: CN202311486327.XA
Authority: CN
Inventors: 刘兆勇; 余子祥; 张莉莉; 周翔; 于文鑫; 原湛宇
Original assignee: Global Tech Co ltd
Current assignee: Global Tech Co ltd
Priority date: 2023-11-09
Filing date: 2023-11-09
Publication date: 2023-12-26

Abstract

本发明公开了一种基于EPB的TCS功能实现方法，应用于汽车制动技术领域。包括以下步骤：将车速信号和轮速信号输入EPB的ECU中，通过滑转率判断车辆是否滑转；如果发生滑转则将计算结果转入模糊PID算法中判断滑转程度并计算调节扭矩大小；通过调节EMS节气门开度来调节扭矩，结束后再次进行滑转状态判断；如果扭矩达到门限且滑转控制不足则反馈给ECU，再次通过模糊PID计算所需制动力大小并换算成EPB电流大小；EPB通过电信号控制EPB电流大小从而实现制动进而控制滑转。本发明利用制动压力调节以及发动机扭矩输出干预实现TCS功能，能够逐渐将实际滑转率调整至接近期望滑转率，提高了EPB的利用率。

Description

一种基于EPB的TCS功能实现方法

技术领域

本发明涉及汽车制动技术领域，更具体的说是涉及一种基于EPB的TCS功能实现方法。

背景技术

电子驻车制动系统(EPB)已经成为一种越来越普遍的电子化制动系统，其特点是通过电子方式操控车辆的制动器，EPB具有许多优势，如精确的制动力分配、快速响应和精确控制。牵引力控制系统(TCS)是一种用于提高车辆在低附着力路面下行驶稳定性的技术。在过去的研发过程中，TCS系统通常是基于传统的液压制动系统来实现的。在当前市场已存在的TCS方案中，大多基于传统PID算法调节和，其他可替代方案则使用更复杂的控制算法、引入智能学习等。然而，这些方案往往复杂度高、计算量大、实时性差，且可能需要更高成本和资源投入。因此，如何提供一种基于EPB的TCS功能实现方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于EPB的TCS功能实现方法，利用模糊PID算法对传感器采集到的轮速、车速数据进行计算和处理，判断汽车滑转状态，计算扭矩调节值与EPB电流输出大小控制车辆滑转状态，并对TCS功能进入和退出的条件进行判断，实现更高效、精确和可靠的车辆牵引力控制。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于EPB的TCS功能实现方法，包括以下步骤：

S1、将车速信号和轮速信号输入EPB的ECU中，通过滑转率计算判断车辆是否滑转；

S2、如果发生滑转则将计算结果转入模糊PID算法中判断滑转程度并计算所要调节的扭矩大小；

S3、输出扭矩调节大小到EMS中，通过调节EMS节气门开度来调节扭矩，扭矩调节结束再次进行滑转状态判断；

S4、如果扭矩达到门限且滑转控制不足则反馈给ECU，再次通过模糊PID计算所需制动力大小并换算成EPB电流大小；

S5、EPB通过电信号控制EPB电流大小从而实现制动进而控制滑转，将滑转状态以及卡钳工作状态实时反馈给ECU，使左右驱动轮滑转速度差维持在预设范围内。

可选的，滑转率λ的计算方式为：

式中，u为车速，ω为车轮转动角速度，R₁为车轮半径，ωR₁表示轮速，当滑转率λ在12％-20％范围内时，判断为没有发生滑转，否则判断为发生滑转。

可选的，模糊PID算法具体为：将目标滑转率S₀与实际滑转率S之间的差值作为滑转率误差值e(t)，对输入变量进行模糊化处理，将具体的输入值转换为模糊集合，根据模糊规则库和输入变量的模糊集合，进行模糊推理，得到模糊输出变量，通过解模糊化处理，将模糊输出变量转换为具体的控制量T_PID(t)：

式中，K_p为比例系数，K_I为积分时间常数，K_D为微分时间常数。

可选的，S4中扭矩门限的计算方法为：利用动力学方程计算驱动轮两侧路面附着系数：

式中，F_Xmax为地面切向反作用力，为附着力，F_z为地面法向反作用力，/>为附着力系数；

利用纵向动力学方程、控制参量时间同步和坡度信号迟滞滤波的处理方法得到坡度估算值；

计算最大牵引力F_t：

式中，F_t为最大牵引力，P为发动机功率，V为车辆速度，f为车辆摩擦阻力，R为车轮半径，m为汽车质量，g为重力加速度，θ为坡度角，为路面附着系数；

可调节扭矩的最大门限值T_t为：

T_t＝F_tRi_gi₀η_T

式中，i_g为变速器传动比，i₀为主减速器传动比，η_T为传动系机械效率。

可选的，纵向动力学方程为：

式中，T_e为发动机转矩，i_g为变速器传动比，i₀为主减速器传动比，η_T为传动系的机械效率，R为车轮半径，f为滚动阻力系数，C_D为空气阻力系数，A为迎风面积，v_x为汽车行驶速度，m为汽车质量，a_x为行驶加速度；

控制参量时间同步为：

坡度信号迟滞滤波为：

为第k个周期得到的坡度滤波值，/>为第k-1个周期得到的坡度滤波值，δ为坡度值增量，Δ、S_e为计算中间值，Q为衰减系数，ζ为门限值。

可选的，S5中控制滑转的方法具体为：EPB电流进入高滑转驱动轮一侧的MGU，以齿轮和螺杆螺套的机械传动方式推动活塞将摩擦片与摩擦盘接触进行制动，卡钳的夹紧力大小由EPB电流的大小控制。

可选的，S5之后还包括：

S6、通过不断检测滑转率误差值和滑转率误差值变化率，修改模糊PID算法中的参数。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种基于EPB的TCS功能实现方法，具有以下有益效果：本发明利用制动压力调节以及发动机扭矩输出干预实现TCS功能，能够逐渐将实际滑转率调整至接近期望滑转率，提高了EPB的利用率，增强了对EPB的功能开发，提高对开路面上的路面附着利用率，驱动过程中，保持了驱动轮的可操纵性，维持车辆的方向稳定性，防止低附路面强驱动时候容易发生的驱动轮打滑；本发明具有简单可靠、实时性强、成本低廉等优点，适用于大多数后驱汽车底盘系统。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明的TCS功能实现方法流程图；

图2为本发明的EPB中TCS功能示意图；

图3为本发明的模糊PID算法示意图；

图4为本发明的控制反馈流程图；

图5为本发明的控制反馈原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种基于EPB的TCS功能实现方法，如图1所示，包括以下步骤：

进一步的，滑转率λ的计算方式为：

式中，u为车速，ω为车轮转动角速度，R1为车轮半径，ωR1表示轮速，当滑转率λ在12％-20％范围内时，判断为没有发生滑转，否则判断为发生滑转。

进一步的，如图3所示，模糊PID算法具体为：将目标滑转率S₀与实际滑转率S之间的差值作为滑转率误差值e(t)，对输入变量进行模糊化处理，将具体的输入值转换为模糊集合，根据模糊规则库和输入变量的模糊集合，进行模糊推理，得到模糊输出变量，通过解模糊化处理，将模糊输出变量转换为具体的控制量T_PID(t)：

进一步的，S4中扭矩门限的计算方法为：利用动力学方程计算驱动轮两侧路面附着系数：

式中，F_Xmax为地面切向反作用力，为附着力，Fz为地面法向反作用力，/>为附着力系数；

计算最大牵引力F_t：

可调节扭矩的最大门限值T_t为：

T_t＝F_tRi_gi₀η_T

进一步的，纵向动力学方程为：

控制参量时间同步为：

坡度信号迟滞滤波为：

为第k个周期得到的坡度滤波值，/>为第k-1个周期得到的坡度滤波值，δ为坡度值增量，α、S_e为计算中间值，Q为衰减系数，ζ为门限值。

进一步的，S5中控制滑转的方法具体为：EPB电流进入高滑转驱动轮一侧的MGU，以齿轮和螺杆螺套的机械传动方式推动活塞将摩擦片与摩擦盘接触进行制动，卡钳的夹紧力大小由EPB电流的大小控制。

进一步的，S5之后还包括：

S6、通过不断检测滑转率误差值和滑转率误差值变化率，修改模糊PID算法中的参数。反馈过程和原理如图4和图5所示。

在本发明实施例中，如果对扭矩和EPB电流进行控制从而实现TCS功能，在控制完成后判断是否达到目标滑转率的要求，如果达到要求则继续采集数据，反馈滑转状态和制动卡钳的工作状态，以此不断调整扭矩以及EPB电流从而保证左右驱动轮的滑转率差值维持在一个合理的范围内；如果没有达到目标滑转率的要求，则需要调整模糊PID算法中的参数，重新进行扭矩以及EPB电流的计算，从而使滑转率接近目标滑转率。

进一步的，在本发明的一个实施例中，TCS功能采用扭矩干预的请求条件：

1、节气门开度超过最低门限值(3％)；

2、没有制动信号；

3、车速和滑转速度和的偏差达到设定门限，满足以下任意一个条件即认为达到门限：车速小于10km/h且滑转速度和的偏差小于-5km/h；车速小于20km/h且滑转速度和的偏差小于-4km/h；车速小于20km/h且滑转速度和的偏差小于-3km/h。

TCS功能EPB制动干预请求条件：

1、节气门开度超过最低门限值(3％)；

2、没有制动信号；

3、满足以下任意一个条件即认为达到门限：扭矩不足补偿压力；滑转速度差超过门限值且滑转速度差的变化率超过门限。

TCS功能扭矩退出请求条件：

1、处于扭矩控制状态；

2、没有TCS进入请求；

3、驾驶员期望扭矩小于TCS请求扭矩；

4、滑转速度小于门限值；

5、连续4个周期都满足以上条件。

TCS功能EPB制动退出请求条件：

满足以下任意一个条件即可：

1、节气门开度低于最低门限值(3％)；

2、有制动信号；

3、车速超出设定门限值(50km/h)；

4、后轮轮速小于前轮轮速。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种基于EPB的TCS功能实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于EPB的TCS功能实现方法，其特征在于，滑转率λ的计算方式为：

3.根据权利要求1所述的一种基于EPB的TCS功能实现方法，其特征在于，模糊PID算法具体为：将目标滑转率S₀与实际滑转率S之间的差值作为滑转率误差值e(t)，对输入变量进行模糊化处理，将具体的输入值转换为模糊集合，根据模糊规则库和输入变量的模糊集合，进行模糊推理，得到模糊输出变量，通过解模糊化处理，将模糊输出变量转换为具体的控制量T_PID(t)：

4.根据权利要求1所述的一种基于EPB的TCS功能实现方法，其特征在于，S4中扭矩门限的计算方法为：利用动力学方程计算驱动轮两侧路面附着系数：

计算最大牵引力F_t：

可调节扭矩的最大门限值T_t为：

T_t＝F_tRi_gi₀η_T

5.根据权利要求4所述的一种基于EPB的TCS功能实现方法，其特征在于，纵向动力学方程为：

式中，T_e为发动机转矩，i_g为变速器传动比，i₀为主减速器传动比，η_T为传动系的机械效率，R为车轮半径，f为滚动阻力系数，C_D为空气阻力系数，A为迎风面积，v_x为汽车行驶速度，δ为汽车旋转质量换算系数，m为汽车质量，a_x为行驶加速度；

控制参量时间同步为：

坡度信号迟滞滤波为：

式中，为第k个周期得到的坡度滤波值，/>为第k-1个周期得到的坡度滤波值，δ为坡度值增量，Δ、S_e为计算中间值，Q为衰减系数，ζ为门限值。

6.根据权利要求1所述的一种基于EPB的TCS功能实现方法，其特征在于，S5中控制滑转的方法具体为：EPB电流进入高滑转驱动轮一侧的MGU，以齿轮和螺杆螺套的机械传动方式推动活塞将摩擦片与摩擦盘接触进行制动，卡钳的夹紧力大小由EPB电流的大小控制。

7.根据权利要求1所述的一种基于EPB的TCS功能实现方法，其特征在于，S5之后还包括：

S6、通过不断检测滑转率误差值和滑转率误差值变化率，判断是否达到目标滑转。