CN117774921A - 一种智能底盘线控制动力分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能底盘线控制动力分配方法，属于车辆线控制动技术领域。具体是利用智能底盘对路面的感知和预估，在路面附着状态发生变化时自动调节前后轴制动力分配系数β，若在识别到路面发生变化且当前制动强度未超出路面附着能力，则沿着等制动强度线进行不同β线之间的切换；若在识别到路面发生变化且当前制动强度超出了路面附着能力，则前、后轮制动器制动力分配系数沿着等制动强度线由原β线经I曲线向最新β线过渡,并在制动力分配系数过渡到新的β线后，将根据路面识别结果采用滑移率跟踪控制的方法，将车辆目标滑移率控制在当前路面下的最佳滑移率附近，且满足后轮滑移率始终小于前轮滑移率。

Description

一种智能底盘线控制动力分配方法

技术领域

本发明涉及新能源车辆线控制动技术领域，更为具体地说是指一种智能底盘线控制动力分配方法。

背景技术

近年来智能底盘线控技术受到了国内外厂家和学者的高度关注，相关技术发展迅速，通过智能底盘对自身状态以及路面状态的感知和预估，可以有效提高车辆控制的稳定性。

公布号为CN116039589A的发明专利公开了一种制动控制方法、装置、设备及存储介质。该方法包括：基于当前车辆质量确定对应的理想制动力分配曲线；根据制动强度请求信息和当前车辆质量确定各车轮的车轮制动力；将车轮制动力按所述理想制动力分配曲线分配至对应的桥控模块，桥控模块用于按所分配的车轮制动力控制对应的EMB模块产生制动力进行车辆制动。该方法按理想制动力分配曲线进行制动力分配，但理想制动力分配曲线（简称为理想I曲线）受质量以及轴荷变化等参数影响很大，参数偏差仍可能造成制动不稳定。

公布号为CN113787998A的发明专利公开了一种车辆制动控制方法及装置。该方法包括：获取车辆行驶前的前轴静态载荷和后轴静态载荷；根据前轴静态载荷和后轴静态载荷，获得理想制动力分配曲线及同步附着系数；在车辆行驶后，接收对车辆的减速请求，以及获取车辆的当前路面附着系数；根据接收到的减速请求和预设的车辆制动分配系数，获得前轴制动力和后轴制动力；根据同步附着系数、当前路面附着系数、理想制动力分配曲线、前轴制动力和所述后轴制动力，获得制动液压。该方法提高了制动减速度的控制精度，但由于使用固定的制动力分配系数，无法最大程度利用路面的附着系数。

公布号为CN113602098A的发明专利公开了一种基于轮毂电机驱动的电动汽车电液复合制动系统及前后轴制动力分配方法，在汽车制动过程中，传感器检测汽车需求制动强度及车辆状态信息，整车控制单元通过液压摩擦制动模块和电机再生制动模块对电液复合制动力进行分配，同时提供了一种电液复合制动前后轴制动力分配方法，给出了前后轴制动力分配的安全区域，减少了车辆后轮先抱死的趋势。该方法通过设定I曲线与M曲线之间的安全区域来提高制动稳定性，但该安全区域较大，无法充分利用路面的附着系数，并且在变路面工况下可能运行于安全区域之外。

发明内容

本发明提供一种智能底盘线控制动力分配方法，利用智能底盘对路面的感知和预估，可以在路面状态发生改变时调节前后轴制动力分配系数。

本发明采用如下技术方案：

一种智能底盘线控制动力分配方法，具体步骤如下：

S01、获取当前车辆质量并根据车辆参数初步确定理想制动力分配曲线；

S02、计算初始的前后制动力分配系数β ₀ ，并在制动强度发生变化时按β ₀ 分配前、后轮制动力；

S03、实时获取智能底盘对当前行驶路面附着系数的识别结果，若路面附着状态发生变化则主动对初始前、后轮制动力分配系数β ₀ 进行调整，不同路面采用不同的前、后轮制动器制动力分配系数β _i ；

S04、若识别到路面附着系数发生变化且当前制动强度未超出路面附着能力，则前、后轮制动器制动力分配系数沿着等制动强度线由原β线向最新β线过渡；

S05、若识别到路面发生变化且当前制动强度大于路面附着能力，则前、后轮制动器制动力分配系数沿着等制动强度线由原β线经I曲线向最新β线过渡；在制动力分配系数过渡到新的β线后，根据路面附着系数识别结果采用最优滑移率跟踪控制的方法，将前、后轮目标滑移率控制在该路面条件下对应的最佳滑移率附近且需满足后轮滑移率始终小于前轮滑移率的要求。

具体地，上述步骤S01中理想制动力分配曲线通过公式（1）计算得出：

（1）

式中，F _μ1 、F _μ2 分别为前、后轴制动器制动力；h _g 为汽车质心距离地面高度；G为车重；b为车辆质心到后轴的距离；L为轴距，其中L=a+b；a为车辆质心到前轴的距离；由公式（1）绘制得到的曲线即为前、后轮同时抱死时前、后轮制动器制动力分配的关系曲线，简称I曲线。

上述步骤S02中初始的前后制动力分配系数β ₀ 的计算过程如下：

1）由以下公式（2）、（3）获取后轴制动器制动力F _μ2 与前轴制动器制动力F _μ1 的关系曲线：

（2）

（3）

式中，F _μ 为汽车总制动器制动力；则，即为斜率是/>且过坐标原点的前、后制动器制动力分配线，简称β线；

2）β线与I曲线交点所对应的路面附着系数即为同步附着系数，同步附着系数由 车辆参数和前、后制动力分配系数确定：（4），则前、后轮制动器制动力分配系数：（5）；

3）假设车辆行驶在已知附着系数的路面上，则在该路面下的前、后轮制动器制 动力分配系数可确定为，即可获得初始前、后轮制动器制动力分配系数β ₀ 。

上述步骤S04的具体方法如下：

1）获取智能底盘路面附着系数估计模块给出的当前路面附着系数估算结果；

2）将步骤1）中代入以上步骤2的公式（5），计算当前路面附着系数下的前、后轮 制动器制动力分配系数β ₁ ，并确定β ₁ 线；

3）前、后轮制动器制动力分配系数由原有的β ₀ 线沿着等制动强度线向新的β ₁ 线过渡。

上述步骤S05的具体方法如下：

1）获取智能底盘路面附着系数估计模块给出的当前路面附着系数估算结果；

2）根据Burckhardt轮胎模型附着系数-滑移率（）关系式，求取当前路面附着系数下的最佳滑移率/>：

（6）

（7）

式中，C1、C2、C3为拟合参数，不同路面的拟合参数取值不同；S表示车轮运动中滑动成分所占的比例。

3）将步骤1）中代入以上公式（5），计算当前路面附着系数下的前、后轮制动器制 动力分配系数β ₁ ，并确定β ₁ 线；

4）前、后轮制动器制动力分配系数由原β ₀ 线沿着等制动强度线经I曲线向新β ₁ 线过渡；

5）进行最优滑移率闭环跟踪控制，且确保后轮滑移率始终小于前轮滑移率，使后轮不早于前轮发生抱死，保证制动稳定性。

由上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明利用智能底盘对路面的感知和预估，可以在路面附着状态发生变化时自动调节前后轴制动力分配系数β，根据车重初步确定理想制动力分配曲线，按初始设置的制动力分配系数β ₀ 分配前后轴制动力大小，保证制动力分配曲线处于I曲线下方，并基于智能底盘对典型路面的识别结果，在识别到路面发生变化时可以主动调节前后制动力分配系数β，通过在不同路面采用不同制动力分配系数β的方法可以在保证制动稳定性的同时尽可能地充分利用路面附着力。若在识别到路面发生变化且当前制动强度未超出路面附着能力，则沿着等制动强度线进行不同β线之间的切换；若在识别到路面发生变化且当前制动强度超出了路面附着能力后，则前、后轮制动器制动力分配系数沿着等制动强度线由原β线经I曲线向最新β线过渡,并在制动力分配系数过渡到新的β线后，将根据路面识别结果采用滑移率跟踪控制的方法，将车辆目标滑移率控制在当前路面下的最佳滑移率附近，且满足后轮滑移率始终小于前轮滑移率。通过上述基于智能底盘对路面附着状态实时感知的方法，可以保证在车辆从低附进高附路面时通过调节β保证后轮总是不早于前轮先抱死，提升制动稳定性及制动效率；同时在车辆从高附进低附路面时通过调节β且采用最优滑移率闭环控制，在保证车辆的快速稳定控制能力的同时也满足I曲线的分配规律。此方法不仅在尽可能地充分利用路面附着力的前提下保证了制动的稳定性，还显著提高了在变附着系数路面工况下的制动稳定性。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为本发明β线与I曲线相交的示意图。

图3为不同前后轮制动器制动力分配系数β _i 与其相应的同步附着系数的曲线对照图。

图4为路面附着系数发生变化，前后轮制动器制动力分配系数的曲线规划示意图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的具体实施方式。为了全面理解本发明，下面描述到许多细节，但对于本领域技术人员来说，无需这些细节也可实现本发明。对于公知的组件、方法及过程，以下不再详细描述。

一种智能底盘线控制动力分配方法，具体步骤如下：

S01、获取当前整车质量并根据车辆参数初步确定理想制动力分配曲线。其中，整车质量由智能底盘根据关键参数估计模块估算结果实时给出，具体估算过程是本领域常规技术，本文不做详细说明。

获得整车质量后理想制动力分配关系（F _μ2 -F _μ1 关系曲线）可通过公式（1）计算得出：

（1）

式中，F _μ1 、F _μ2 分别为前、后轴制动器制动力；h _g 为汽车质心距离地面高度；G为车重；b为车辆质心到后轴的距离；L为轴距，其中L=a+b，a为车辆质心到前轴的距离。由上式绘制得到的曲线即为前、后轮同时抱死时，前、后轮制动器制动力分配的关系曲线，简称I曲线。

S02、确定初始前、后轮制动器制动力分配系数β ₀ ，并在制动强度发生变化时按β ₀ 分配前、后轮制动力。

其中：（3），式中，F _μ 为汽车总制动器制动力，/>（4）。由公式（3）、（4）可得到：/>，即为斜率是/>且过坐标原点的前、后制动器制动力分配线，简称β线。

β线与I曲线交点所对应的路面附着系数即为同步附着系数（前、后轴车轮同时 发生抱死时的路面附着系数），如图2所示，同步附着系数由车辆参数和前、后制动力分配系 数确定，为：（5），则前、后轮制动器制动力分配系数：（6）。

3）假设车辆大部分时间行驶在高附着路面下，路面附着系数为已知（假设= 0.8），则在该路面下的前、后轮制动器制动力分配系数可确定为，即可获得初始 前、后轮制动器制动力分配系数β ₀ 。

S03、实时获取智能底盘对当前行驶路面附着系数的识别结果，若路面附着状态发生变化则主动对初始前、后轮制动力分配系数β ₀ 进行调整，不同路面采用不同的前、后轮制动器制动力分配系数β _i （i=1,2,3…），保证同步附着系数为当前路面附着系数，如图3所示。

S04、若识别到路面附着系数发生变化且当前制动强度未超出路面附着能力，则 前、后轮制动器制动力分配系数沿着等制动强度线由原β线向最新β线过渡。如图4，在制动 强度为z´，路面附着系数由变为，前、后轮制动器制动力分配系数将由β ₀ 线沿着z´制动 强度线向β ₁ 线过渡（由a点向b点过渡），其中β ₁ 的确定通过步骤S02计算得到，具体如下：

1）获取智能底盘路面附着系数估计模块给出的当前路面附着系数估算结果；

2）将步骤1）中代入以上步骤S02的公式（6），计算当前路面附着系数下的前、后 轮制动器制动力分配系数β ₁ ，并确定β ₁ 线；

3）前、后轮制动器制动力分配系数由原有的β ₀ 线沿着等制动强度线向新的β ₁ 线过渡。

S05、若识别到路面发生变化且当前制动强度大于路面附着能力，则前、后轮制动 器制动力分配系数沿着等制动强度线由原β线经I曲线向最新β线过渡。如图4所示，在制动 强度为z"，路面附着系数由较大值变为较小值，前、后轮制动器制动力分配系数将由β ₀ 线沿着z"制动强度线经I曲线向β ₁ 线过渡（由a´点经b´点向c´点过渡），其中β ₁ 的确定通过步 骤2计算得到，由于制动强度超出了当前路面的附着能力，在制动力分配系数过渡到新的β 线后，将根据路面附着系数识别结果采用最优滑移率跟踪控制的方法，将前、后轮目标滑移 率控制在该路面条件下对应的最佳滑移率附近且需满足后轮滑移率始终小于前轮滑移率 的要求，提高制动稳定性。具体如下：

1）获取智能底盘路面附着系数估计模块给出的当前路面附着系数估算结果；

2）根据Burckhardt轮胎模型附着系数-滑移率（）关系式，求取当前路面附着 系数下的最佳滑移率；

（7）

（8）

式中，C ₁ 、C ₂ 、C ₃ 为拟合参数，不同路面的拟合参数取值不同。

3）参照步骤S02计算当前路面附着系数下的前、后轮制动器制动力分配系数β ₁ ，并确定β ₁ 线；

4）前、后轮制动器制动力分配系数由原β ₀ 线沿着等制动强度线经I曲线向新β ₁ 线过渡；

5）进行最优滑移率闭环跟踪控制，且确保后轮滑移率始终小于前轮滑移率，使后轮不早于前轮发生抱死，保证制动稳定性。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (5)

1.一种智能底盘线控制动力分配方法，其特征在于，具体步骤如下：

S01、获取当前车辆质量并根据车辆参数初步确定理想制动力分配曲线；

S02、计算初始的前后制动力分配系数β ₀ ，并在制动强度发生变化时按β ₀ 分配前、后轮制动力；

S03、实时获取智能底盘对当前行驶路面附着系数的识别结果，若路面附着状态发生变化则主动对初始前、后轮制动力分配系数β ₀ 进行调整，不同路面采用不同的前、后轮制动器制动力分配系数β _i ；

S04、若识别到路面附着系数发生变化且当前制动强度未超出路面附着能力，则前、后轮制动器制动力分配系数沿着等制动强度线由原β线向最新β线过渡；

S05、若识别到路面发生变化且当前制动强度大于路面附着能力，则前、后轮制动器制动力分配系数沿着等制动强度线由原β线经I曲线向最新β线过渡；在制动力分配系数过渡到新的β线后，根据路面附着系数识别结果采用最优滑移率跟踪控制的方法，将前、后轮目标滑移率控制在该路面条件下对应的最佳滑移率附近且需满足后轮滑移率始终小于前轮滑移率的要求。

2.如权利要求1所述的一种智能底盘线控制动力分配方法，其特征在于：所述步骤S01中理想制动力分配曲线通过公式（1）计算得出：

（1）

式中，F _μ1 、F _μ2 分别为前、后轴制动器制动力；h _g 为汽车质心距离地面高度；G为车重；b为车辆质心到后轴的距离；L为轴距，其中L=a+b，a为车辆质心到前轴的距离；由公式（1）绘制得到的曲线即为前、后轮同时抱死时前、后轮制动器制动力分配的关系曲线，简称I曲线。

3.如权利要求2所述的一种智能底盘线控制动力分配方法，其特征在于：所述步骤S02中初始的前后制动力分配系数β ₀ 的计算过程如下：

1）由以下公式（2）、（3）获取后轴制动器制动力F _μ2 与前轴制动器制动力F _μ1 的关系曲线：

（2）

（3）

式中，F _μ 为汽车总制动器制动力；则，即为斜率是/>且过坐标原点的前、后制动器制动力分配线，简称β线；

2）β线与I曲线交点所对应的路面附着系数即为同步附着系数，同步附着系数由车辆 参数和前、后制动力分配系数确定：（4），则前、后轮制动器制动力分配系数：（5）；

3）假设车辆行驶在已知附着系数的路面上，则在该路面下的前、后轮制动器制动力 分配系数可确定为，即可获得初始前、后轮制动器制动力分配系数β ₀ 。

4.如权利要求3所述的一种智能底盘线控制动力分配方法，其特征在于，所述步骤S04的具体方法如下：

1）获取智能底盘路面附着系数估计模块给出的当前路面附着系数估算结果；

2）将步骤1）中代入以上公式（5），计算当前路面附着系数下的前、后轮制动器制动力 分配系数β ₁ ，并确定β ₁ 线；

3）前、后轮制动器制动力分配系数由原有的β ₀ 线沿着等制动强度线向新的β ₁ 线过渡。

5.如权利要求3所述的一种智能底盘线控制动力分配方法，其特征在于，所述步骤S05的具体方法如下：

1）获取智能底盘路面附着系数估计模块给出的当前路面附着系数估算结果；

2）根据Burckhardt轮胎模型附着系数-滑移率关系式，求取当前路面附着系数下的最佳滑移率：

（6）

（7）

式中，C1、C2、C3为拟合参数，不同路面的拟合参数取值不同；S表示车轮运动中滑动成分所占的比例；

3）将步骤1）中代入以上公式（5），计算当前路面附着系数下的前、后轮制动器制动力 分配系数β ₁ ，并确定β ₁ 线；

4）前、后轮制动器制动力分配系数由原β ₀ 线沿着等制动强度线经I曲线向新β ₁ 线过渡；

5）进行最优滑移率闭环跟踪控制，且确保后轮滑移率始终小于前轮滑移率，使后轮不早于前轮发生抱死，保证制动稳定性。