專利名稱：有防抱死制動(dòng)功能的混合制動(dòng)系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一套針對(duì)后輪驅(qū)動(dòng)車輛的，可進(jìn)行摩 擦制動(dòng)與電機(jī)回饋制動(dòng)的混合制動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在車輪抱死或有抱死趨勢時(shí)可協(xié)調(diào)摩擦制動(dòng) 與電機(jī)回饋制動(dòng)進(jìn)行防抱死制動(dòng)控制。
技術(shù)背景隨著道路的發(fā)展，城市客車的車速不斷提高，進(jìn)行緊急制動(dòng)的可能性增加，防抱死制動(dòng) 的重要性提高。通過有效控制車輪滑移率，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)能夠降低輪胎磨損程度，可降低 城市客車運(yùn)營成本。已開發(fā)的制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)，參見發(fā)明專利200610113586. 8 "電動(dòng)汽車混合制動(dòng)系統(tǒng)"， 主要用于城市客車，在某型HCNG串聯(lián)混合動(dòng)力城市客車和某型燃料電池城市客車上得到了成 功應(yīng)用。該混合制動(dòng)系統(tǒng)分為氣動(dòng)制動(dòng)子系統(tǒng)和回收制動(dòng)子系統(tǒng)兩部分，制動(dòng)控制器以串聯(lián) 回饋制動(dòng)策略整體控制車輛的氣動(dòng)制動(dòng)與回收制動(dòng)。所述串聯(lián)回饋制動(dòng)策略，指的是總制動(dòng)力在摩擦制動(dòng)力與回饋制動(dòng)力之間的分配關(guān)系以 及制動(dòng)操縱裝置動(dòng)作與總制動(dòng)力間的關(guān)系。典型的回饋制動(dòng)策略，包括串聯(lián)與并聯(lián)兩種，如 圖1所示。其中子圖A為并聯(lián)策略，子圖B為串聯(lián)策略。并聯(lián)式控制策略的特點(diǎn)是對(duì)前后輪的原有摩擦制動(dòng)力不進(jìn)行調(diào)節(jié)，制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)的 回饋制動(dòng)力與摩擦制動(dòng)力成一定比例，兩者疊加為總制動(dòng)力。串聯(lián)式控制策略的特點(diǎn)是優(yōu)先 加載回饋制動(dòng)力，當(dāng)回饋制動(dòng)力不能滿足總值動(dòng)力需求或前后制動(dòng)力分配時(shí)，原摩擦制動(dòng)系 統(tǒng)方才動(dòng)作以進(jìn)一步產(chǎn)生摩擦制動(dòng)力。為實(shí)現(xiàn)串聯(lián)回饋制動(dòng)策略，上述"電動(dòng)汽車混合制動(dòng)系統(tǒng)"中加入了摩擦制動(dòng)力調(diào)節(jié)機(jī) 構(gòu)，使摩擦制動(dòng)與回饋制動(dòng)配合，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的制動(dòng)強(qiáng)度。但該方案中的混合制動(dòng)系統(tǒng)無防抱 死制動(dòng)功能，若要實(shí)現(xiàn)防抱死制動(dòng)控制，還需附加安裝ABS控制器及調(diào)節(jié)閥等，整個(gè)制動(dòng)系 統(tǒng)難以融合并進(jìn)行一體化控制，增加了系統(tǒng)的成本與復(fù)雜性 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在利用混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的串聯(lián)式制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)防抱死制動(dòng)的功能， 提高制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制的一體化程度。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種有防抱死制動(dòng)功能的混合制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)含有制動(dòng)控制器、踏板行 程傳感器、輪速傳感器、摩擦制動(dòng)子系統(tǒng)和回饋制動(dòng)子系統(tǒng)，所述的回饋制動(dòng)子系統(tǒng)包括電機(jī)控制器、與后輪相聯(lián)的電機(jī)、主減速7和半軸；所述的摩擦制動(dòng)子系統(tǒng)包括氣瓶、制動(dòng)踏 板雙腔制動(dòng)閥，車輪摩擦制動(dòng)器、制動(dòng)氣壓傳感器和制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥，氣瓶的兩個(gè)出氣口分 別連接制動(dòng)踏板雙腔制動(dòng)閥的前腔和后腔，分兩路分別通過制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥和制動(dòng)氣壓傳感 器與車輪摩擦制動(dòng)器連接；所述的制動(dòng)控制器與輪速傳感器、電機(jī)控制器、制動(dòng)氣壓傳感器、
制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥、踏板行程傳感器有信號(hào)線路連接，所述的制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥含有兩個(gè)子閥，一 個(gè)進(jìn)氣子閥、 一個(gè)排氣子閥；制動(dòng)控制器接收來自制動(dòng)氣壓傳感器的前后氣路的氣壓信號(hào)、 來自制動(dòng)踏板位置傳感器的踏板位置信號(hào)、來自車輪輪速傳感器的速度信號(hào)以及來自電機(jī)控 制器的回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩限值信號(hào)，向制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥發(fā)出摩擦制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)信號(hào)，向電機(jī)控制 器發(fā)出電機(jī)回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩信號(hào)。
本發(fā)明提供的有防抱死制動(dòng)功能的混合制動(dòng)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于該控制方法分 正常制動(dòng)控制和防抱死制動(dòng)控制兩種模式，當(dāng)制動(dòng)踏板被踩下，制動(dòng)控制器2接收到踏板行
程傳感器ll的制動(dòng)信號(hào)后，若任意非驅(qū)動(dòng)輪減速度小于"—或任意驅(qū)動(dòng)輪減速度小于 —，則
進(jìn)入防抱死制動(dòng)控制模式，否則進(jìn)入正常制動(dòng)控制模式，其中制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥9通過兩個(gè)子 閥的狀態(tài)組合共有4種控制狀態(tài)a.全進(jìn)氣狀態(tài)進(jìn)氣子閥開，排氣子閥關(guān)；b.半進(jìn)氣狀態(tài) 進(jìn)氣子閥半開，即在一個(gè)控制周期中以占空比a打開，其余時(shí)間關(guān)閉，其中《在30% 50% 之間，排氣子閥關(guān)；c.保持狀態(tài):進(jìn)氣子閥關(guān)，排氣子閥關(guān)；d.排氣狀態(tài):進(jìn)氣子閥關(guān)，排氣 子閥開；
其具體控制步驟如下 1)正常制動(dòng)控制 a.小強(qiáng)度正常制動(dòng)
當(dāng)車輛減速度小于a。， a。取值在0. 1 0. 15g之間，由制動(dòng)轉(zhuǎn)矩命令7^、回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩
限值？;^皿、制動(dòng)力分配的限制Ann+和A皿-以及理想前后制動(dòng)力矩分配關(guān)系^。p，限制回饋
制動(dòng)和摩擦制動(dòng)，回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩7^ = min(r，+，7;eglim,rw);
一般有4g^7;,，若；<^，貝椾輪摩擦制動(dòng)力矩r何min(A/M,7L-7;g)，
后輪摩擦制動(dòng)力矩7>,& = rM — Treg -7>Wc/;
b.中等以上強(qiáng)度制動(dòng)
減速度大于a。，由制動(dòng)轉(zhuǎn)矩命令7^、回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩限值7;^皿和理想前后制動(dòng)力矩分 配關(guān)系A(chǔ)^限制回饋制動(dòng)和摩擦制動(dòng)，回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩乙g =min(7^lim，(l —/ 。p)7;j，前輪摩 擦制動(dòng)力矩7>,c/ = ，后輪摩擦制動(dòng)力矩= (1 — APFM _ ^ ;
2)防抱死制動(dòng)控制 a.對(duì)于非驅(qū)動(dòng)輪控制中有三個(gè)車輪加速度門限< 0 < a+ < 6+ ，有兩個(gè)參考滑移率門限0 < S < <S2 ，另有持續(xù)時(shí)間限值？;，當(dāng)某車輪加速度下降至門限值"_或參考滑移率&《>52，制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥進(jìn)入排氣狀態(tài)，降低制動(dòng)氣壓，直至車輪加速度大于^或&《<&，開始保持制動(dòng)氣 壓；當(dāng)S^〉&且車輪加速度高于6+時(shí)，制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥結(jié)束保持狀態(tài)，開始以半進(jìn)氣狀態(tài) 增加制動(dòng)氣壓，直到加速度再次小于6+;而若&6/<^，則在時(shí)間f內(nèi)制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥以 半進(jìn)氣狀態(tài)增加制動(dòng)氣壓；在制動(dòng)氣壓增加階段結(jié)束后，再次保持制動(dòng)氣壓，直到車輪加速度小于"+，制動(dòng)氣壓 調(diào)節(jié)閥進(jìn)入全進(jìn)氣狀態(tài)，增加制動(dòng)氣壓，進(jìn)入正常制動(dòng)狀態(tài)。b.對(duì)于驅(qū)動(dòng)輪控制中有三個(gè)車輪加速度門限《<0<《<~+，有兩個(gè)參考滑移率門限0〈&, <&2，另有持續(xù)時(shí)間限值？;,，當(dāng)某車輪加速度下降至門限值 或參考滑移率S^ >&2 ，制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥進(jìn)入排氣狀態(tài)，降低制動(dòng)氣壓，同時(shí)降低回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，直至車輪加速度大于《或 Sre/<&2，開始保持制動(dòng)氣壓并保持回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；當(dāng)&, 〉&且車輪加速度高于《時(shí)，制動(dòng)控制器通過電機(jī)控制器令電機(jī)增加回饋制動(dòng) 轉(zhuǎn)矩，直到加速度再次小于《；而若S^〈&,，則在時(shí)間7^內(nèi)增加回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；在回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加階段結(jié)束后，再次保持回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，直到車輪加速度小于《，制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥進(jìn)入全進(jìn)氣狀態(tài)，增加制動(dòng)氣壓，同時(shí)增加回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，進(jìn)入正常制動(dòng)狀態(tài)。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)即突出性效果1、正常制動(dòng)與防抱死制動(dòng)所涉及 的摩擦制動(dòng)、回饋制動(dòng)使用相同的執(zhí)行與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了一體化控制，保證了控制的可靠， 提高了車輛制動(dòng)安全性；2、充分利用混合制動(dòng)系統(tǒng)已有部件實(shí)現(xiàn)防抱死制動(dòng)，降低系統(tǒng)復(fù)雜 性、降低成本；3、增強(qiáng)了混合制動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)用性，便于其在電動(dòng)車輛上的推廣。


圖l為典型的串聯(lián)與并聯(lián)式制動(dòng)能量回饋控制策略中，摩擦制動(dòng)力、回饋制動(dòng)力隨制動(dòng) 踏板開度的變化；圖2為有防抱死制動(dòng)功能的混合制動(dòng)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為制動(dòng)系統(tǒng)控制流程圖，包括制動(dòng)模式判斷部分A、防抱死制動(dòng)部分B和回饋制動(dòng)部 分C。圖4為氣壓與電機(jī)防抱死制動(dòng)聯(lián)合調(diào)節(jié)典型控制過程示意圖。圖中l(wèi)-輪速傳感器；2-制動(dòng)控制器，3-車輪摩擦制動(dòng)器，4-半軸，5-電機(jī)控制器，6-電機(jī)，7-主減速器，8-制動(dòng)氣壓傳感器，9-制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥，10-氣瓶，11-制動(dòng)踏板位置傳 感器，12-雙腔式串列制動(dòng)閥。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的具體實(shí)施例如圖2所示，l為輪速傳感器，2為制動(dòng)控制器，3為車輪摩擦制動(dòng) 器，4為半軸，5為電機(jī)控制器，6為電機(jī)，7為主減速器，8為制動(dòng)氣壓傳感器，9為制動(dòng)氣 壓調(diào)節(jié)閥，IO為氣瓶，11為制動(dòng)踏板位置傳感器，12為雙腔式串列制動(dòng)閥。制動(dòng)控制器2 與輪速傳感器l、電機(jī)控制器5、制動(dòng)氣壓傳感器8、制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥9、制動(dòng)踏板位置傳感 器ll有信號(hào)電路連接。氣路自氣瓶IO，首先通過雙腔式串列制動(dòng)閥12,之后通過制動(dòng)氣壓 調(diào)節(jié)閥9、制動(dòng)氣壓傳感器8，最后接入車輪摩擦制動(dòng)器3。電機(jī)6與電機(jī)控制器5由大功率 電路連接，電機(jī)6的輸出軸接主減速器7的輸入軸，主減速器7的兩端接半軸4，半軸則與 車輪相連。
制動(dòng)控制器2，接收來自氣壓傳感器8的制動(dòng)氣壓信號(hào)、來自制動(dòng)踏板位置傳感器ll的 駕駛員制動(dòng)意圖信號(hào)和來自電機(jī)控制器5的回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩限制信號(hào)，向制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥9發(fā) 出摩擦制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)命令、向電機(jī)控制器5發(fā)出電機(jī)回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩命令。
制動(dòng)氣壓受到雙腔式串列制動(dòng)閥12和制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥9的雙重控制，用于驅(qū)動(dòng)車輪摩擦 制動(dòng)器3產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。雙腔式串列制動(dòng)閥12直接受駕駛員制動(dòng)踏板操作的控制，制動(dòng)氣壓 調(diào)節(jié)閥9則在駕駛員制動(dòng)意圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)制動(dòng)控制器的命令進(jìn)一步控制制動(dòng)氣壓。制動(dòng) 氣壓調(diào)節(jié)閥9分別調(diào)節(jié)雙腔式串列制動(dòng)閥下游的制動(dòng)氣壓，含有兩個(gè)子閥， 一個(gè)進(jìn)氣子閥、 一個(gè)排氣子閥，通過兩個(gè)子閥的狀態(tài)組合共有4種控制狀態(tài)
1) 全進(jìn)氣狀態(tài)，進(jìn)氣子閥開，排氣子閥關(guān)；
2) 半進(jìn)氣狀態(tài)，進(jìn)氣子閥半開，即在一個(gè)控制周期中以占空比a打開，其余時(shí)間關(guān)閉, 其中a在30% 50%之間，排氣子閥關(guān)；
3) 保持狀態(tài)，進(jìn)氣子閥關(guān)，排氣子閥關(guān)；
4) 排氣狀態(tài)，進(jìn)氣子閥關(guān)，排氣子闊開。
本實(shí)施方式中，控制方法分正常制動(dòng)控制和防抱死制動(dòng)控制兩種模式。當(dāng)制動(dòng)踏板被踩 下，ll發(fā)出開始制動(dòng)信號(hào)后，若任意非驅(qū)動(dòng)輪減速度小于"—或任意驅(qū)動(dòng)輪減速度小于 一， 則進(jìn)入防抱死制動(dòng)控制模式，否則進(jìn)入正常制動(dòng)控制模式。本方案的控制流程見圖3，模式 判斷部分、防抱死制動(dòng)控制部分、正常制動(dòng)控制部分分別見子圖A、 B、 C。兩種制動(dòng)模式的 說明如下 1、正常制動(dòng)控制
(1)控制量說明及整體介紹
正常制動(dòng)指的是路面附著條件可以滿足車輛制動(dòng)需求，車輪遠(yuǎn)離抱死狀態(tài)的制動(dòng)情況， 又分為小制動(dòng)強(qiáng)度和中等以上制動(dòng)強(qiáng)度兩種情況。此時(shí)，制動(dòng)控制器2認(rèn)為制動(dòng)踏板位置與 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩需求相對(duì)應(yīng)，將踏板位置信號(hào)轉(zhuǎn)化為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩命令7L，在回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩限值7^^以及制動(dòng)法規(guī)、前后軸間制動(dòng)力分配關(guān)系的限制下，向電機(jī)控制器5發(fā)出回饋制動(dòng)的轉(zhuǎn)矩控 制命令、向制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥9發(fā)出摩擦制動(dòng)轉(zhuǎn)矩命令。其中制動(dòng)法規(guī)指GB12676-1999 "汽車 制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法"中對(duì)車輛利用附著系數(shù)的要求，不同制動(dòng)強(qiáng)度下附著系數(shù) 的限值相應(yīng)地限定了前、后車軸上的制動(dòng)力矩的關(guān)系，有y^m+和At，其中〃為前輪制動(dòng) 轉(zhuǎn)矩在前后輪總制動(dòng)轉(zhuǎn)矩之中所占的比例(轎車一般在0. 7左右，卡車、大客車可能在0. 3~0. 4 之間)，"lim—</ <"lim+，在此不再贅述。其中的前后軸間制動(dòng)力分配關(guān)系，指的是在各種 制動(dòng)強(qiáng)度下使前、后車輪同時(shí)抱死的理想前后制動(dòng)力矩分配關(guān)系，有"。p，在經(jīng)典汽車?yán)碚?中多有說明，在此也不再贅述。
正常制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)氣壓的調(diào)節(jié)參照氣壓傳感器8的信號(hào)根據(jù)調(diào)節(jié)闊9進(jìn)口、出口的壓力 差進(jìn)行。調(diào)節(jié)閥進(jìn)口氣壓與制動(dòng)踏板位置呈確定關(guān)系，因此僅需由氣壓傳感器8測得閥出口 氣壓就可得到調(diào)節(jié)閥進(jìn)出口的壓力差。對(duì)于車輪摩擦制動(dòng)器3，制動(dòng)氣壓與制動(dòng)轉(zhuǎn)矩成確定 關(guān)系，因此對(duì)制動(dòng)氣壓的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，即為對(duì)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。
(2) 小強(qiáng)度正常制動(dòng)控制
當(dāng)車輛減速度小于a。，其中a。取值在0. 1~0. 15g (lg"9. 81m/s2)之間，屬小強(qiáng)度正常 制動(dòng)，由制動(dòng)轉(zhuǎn)矩命令7^、回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩限值7^^以及制動(dòng)法規(guī)，限制回饋制動(dòng)和摩擦制
動(dòng)。當(dāng)后輪為驅(qū)動(dòng)輪時(shí)，在后輪制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的法規(guī)限制上限r(nóng)》(7^+ = (i—Aim_)rM)、回饋 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩限值？;一m和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩命令^中，選最小值為后輪的回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩7^，即
7)eg = min(7^+，7^lim,rw)。 一般情況下，回饋制動(dòng)都可以滿足0. 1 0. 15g的制動(dòng)強(qiáng)度，不
需要進(jìn)行摩擦制動(dòng)，7^ = rM。在特殊情況下(如電機(jī)處于保護(hù)狀態(tài)等)，若？;^im很小， Lg < Krf,則前輪摩擦制動(dòng)力矩=min(y^:rM，rM—7;eg)，后輪摩擦制動(dòng)力矩 ;,o^乙—^g-^wc/。在確定了乙g、 ？>,t/、 T)^之后，它們被制動(dòng)控制器發(fā)送至電機(jī) 控制器和制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥，具體實(shí)施制動(dòng)。
(3) 中等以上強(qiáng)度正常制動(dòng)控制
相應(yīng)的，中等以上制動(dòng)強(qiáng)度指減速度大于a。的制動(dòng)，此時(shí)由制動(dòng)轉(zhuǎn)矩命令7^、回饋制動(dòng)
轉(zhuǎn)矩限值7;gto和理想前后制動(dòng)力矩分配關(guān)系限制回饋制動(dòng)和摩擦制動(dòng)。同樣設(shè)定后輪
為驅(qū)動(dòng)輪，回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩7;g:niin(7;^m,(1-Ap)7;》，前輪摩擦制動(dòng)力矩？>耐=,
后輪摩擦制動(dòng)力矩= (i—- r唯。
綜合上述控制方法，總體的思路是在小制動(dòng)強(qiáng)度下盡可能發(fā)揮回饋制動(dòng)的潛力，實(shí)現(xiàn)
較好的能量回饋效果，提高節(jié)能減排的能力；在較大制動(dòng)強(qiáng)度下優(yōu)先考慮制動(dòng)的穩(wěn)定性與安 全性，嚴(yán)格按照理想的前后制動(dòng)力矩分配關(guān)系進(jìn)行制動(dòng)，充分利用整車的制動(dòng)潛力，盡量避 免車輪抱死。 2、防抱死制動(dòng)控制 (1)控制量說明及整體介紹防抱死制動(dòng)指的是路面附著條件不足以滿足車輛制動(dòng)需求，車輪抱死或有抱死趨勢的制 動(dòng)情況。非驅(qū)動(dòng)輪只有摩擦制動(dòng)一個(gè)制動(dòng)力來源，因此以摩擦制動(dòng)手段進(jìn)行防抱死制動(dòng)控制； 驅(qū)動(dòng)輪有摩擦制動(dòng)、電機(jī)回饋制動(dòng)兩個(gè)制動(dòng)力來源，為充分利用電機(jī)回饋制動(dòng)相應(yīng)快、可回 收能量的優(yōu)點(diǎn)，以摩擦制動(dòng)、回饋制動(dòng)互相配合的方式進(jìn)行防抱死制動(dòng)控制。防抱死制動(dòng)控制以車輪的加(減)速度和參考滑移率為參考量。車輪的加(減)速度直 接通過車輪輪速傳感器1的速度信號(hào)經(jīng)微分、濾波得到。參考車速Re/從制動(dòng)踏板踩下并于 200ms內(nèi)穩(wěn)定于5%踏板開度之后的瞬間開始計(jì)算。車輪的加速度直接通過車輪輪速傳感器的 速度信號(hào)經(jīng)微分、濾波得到。參考滑移率，之所以稱其為"參考"，是由于車載的傳感器沒有 能力測得車輛的實(shí)際行駛速度，尤其是在車輪滑轉(zhuǎn)甚至抱死時(shí)。參考滑移率計(jì)算公式如下<formula>formula see original document page 9</formula>其中，w為車輪半徑，0為車輪轉(zhuǎn)速，K^為參考車速。參考車速是制動(dòng)過程中由制動(dòng)控制器不斷推算著的參考量。其初始值，為制動(dòng)踏板踩下瞬間的輪速i '^，即車輪轉(zhuǎn)速與車 輪半徑的乘積。之后，以制動(dòng)踏板踩下瞬間輪速對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)為車輛參考減速度，隨著時(shí)間的推移不斷計(jì)算當(dāng)時(shí)的參考車速^"直到制動(dòng)踏板被松開，即)^二^V()-awA" Af為制動(dòng)己經(jīng)開始的時(shí)間。(2)非驅(qū)動(dòng)輪防抱死制動(dòng)控制首先說明非驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行單純摩擦防抱死制動(dòng)控制的方法?？刂浦械膮⒖剂浚腥齻€(gè)車輪 而加(減)速度門限"_<0<^+<6+，其中車輪的加(減)速度指"=^':;有兩個(gè)參考滑移率門限0<&<&，其中參考滑移率指&￡/。另有持續(xù)時(shí)間限值7;。制動(dòng)過程中，某車輪減速度下降至門限值^，制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥9進(jìn)入排氣狀態(tài)，減小該輪氣壓，降低制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；而若車輪減速度一直沒有低于^，卻已經(jīng)有參考滑移率&￡/>^2，則也進(jìn)行降壓。由于摩擦 制動(dòng)系統(tǒng)的遲滯，輪減速度仍然有所減小(絕對(duì)值增高)，之后逐漸升高，并正向穿越(由低 至高)門限"_,這時(shí)制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥9進(jìn)入保持狀態(tài)，保持制動(dòng)壓力；若之前不是由于達(dá)到"—而降壓，則等到參考滑移率&￡/ <&后進(jìn)入保壓。之后輪減速度不斷上升，越過0值，門 限《+，到達(dá)門限6+，這時(shí)制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥9以半進(jìn)氣狀態(tài)、以較小的速率升高制動(dòng)氣壓，以克服制動(dòng)系統(tǒng)遲滯，直到輪減速降低至門限6+以下，氣壓進(jìn)入保持狀態(tài)；當(dāng)&#<5;，則制
動(dòng)氣壓無論輪減速度是否到達(dá)門限，制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥9進(jìn)入半進(jìn)氣狀態(tài)，開始小速率升高制 動(dòng)氣壓，持續(xù)時(shí)間7;，之后制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥9進(jìn)入保持狀態(tài)。當(dāng)輪減速度降低至門限"+以下 時(shí)，輪速己基本恢復(fù)到與車速相差不多，這時(shí)制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥9進(jìn)入全進(jìn)氣狀態(tài)，以較大速
率升高制動(dòng)氣壓，保證車輛制動(dòng)強(qiáng)度。當(dāng)輪減速度降至"—時(shí)，或有5;6/>&，進(jìn)入到下一個(gè)
控制循環(huán)中。 (3)驅(qū)動(dòng)輪防抱死制動(dòng)控制
驅(qū)動(dòng)輪的防抱死制動(dòng)控制，其參考量與非驅(qū)動(dòng)輪十分相似，有車輪減速度門限 ~<0<《<《，參考滑移率門限0〈5^〈&2，另有持續(xù)時(shí)間限值7^。其氣壓制動(dòng)的調(diào)節(jié) 與非驅(qū)動(dòng)輪基本一致，當(dāng)制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥9進(jìn)入全進(jìn)氣狀態(tài)，摩擦制動(dòng)氣壓上升時(shí)，電機(jī)的 回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨之上升；當(dāng)制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥9進(jìn)入排氣狀態(tài)，摩擦制動(dòng)氣壓下降時(shí)，電機(jī)的 回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨之下降；當(dāng)制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥9進(jìn)入保持狀態(tài)，摩擦制動(dòng)氣壓不變時(shí)，電機(jī)的 回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩則不變。
唯一的不同，是在經(jīng)過減壓-保壓后，輪減速度不斷上升，越過0、門限《，超過門限《 時(shí)，制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)闊9不進(jìn)入半進(jìn)氣狀態(tài)，摩擦制動(dòng)氣壓仍保持不變，而電機(jī)回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 開始上升，直到輪減速度回落到《以下，電機(jī)回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩恢復(fù)保持狀態(tài)；或者當(dāng)&《〈5^
時(shí)，無論輪減速度是否到達(dá)門限，電機(jī)回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩開始上升，持續(xù)時(shí)間？;p之后電機(jī)回饋
制動(dòng)轉(zhuǎn)矩恢復(fù)保持狀態(tài)。這就利用了電機(jī)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)較快的優(yōu)點(diǎn)，在保證制動(dòng)安全的同時(shí)保持 總體制動(dòng)強(qiáng)度。驅(qū)動(dòng)輪典型防抱死控制循環(huán)中車速、輪速、制動(dòng)氣壓以及回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變 化，如圖4。
權(quán)利要求
1.一種有防抱死制動(dòng)功能的混合制動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)含有踏板行程傳感器(11)、輪速傳感器(1)、制動(dòng)控制器(2)、摩擦制動(dòng)子系統(tǒng)和回饋制動(dòng)子系統(tǒng)，所述的回饋制動(dòng)子系統(tǒng)包括電機(jī)控制器(5)、與后輪相聯(lián)的電機(jī)(6)、主減速器(7)和半軸(4)；所述的摩擦制動(dòng)子系統(tǒng)包括氣瓶(10)、制動(dòng)踏板雙腔制動(dòng)閥(12)、車輪摩擦制動(dòng)器(3)、制動(dòng)氣壓傳感器(8)和制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥(9)，氣瓶的兩個(gè)出氣口分別連接制動(dòng)踏板雙腔制動(dòng)閥(12)的前腔和后腔，分兩路分別通過制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥(9)、制動(dòng)氣壓傳感器(8)與車輪摩擦制動(dòng)器(3)連接；所述的制動(dòng)控制器(2)與輪速傳感器(1)、電機(jī)控制器(5)、制動(dòng)氣壓傳感器(8)、制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥(9)、踏板行程傳感器(11)有信號(hào)線路連接；所述的制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥(9)含有兩個(gè)子閥，一個(gè)進(jìn)氣子閥、一個(gè)排氣子閥；制動(dòng)控制器接收來自制動(dòng)氣壓傳感器的前后氣路的氣壓信號(hào)、來自制動(dòng)踏板位置傳感器的踏板位置信號(hào)、來自車輪輪速傳感器的速度信號(hào)以及來自電機(jī)控制器的回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩限值信號(hào)，向制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥發(fā)出摩擦制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)信號(hào)，向電機(jī)控制器發(fā)出電機(jī)回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩信號(hào)。
2. —種采用如權(quán)利要求1所述有防抱死制動(dòng)功能的混合制動(dòng)系統(tǒng)的控制方法，其特征在 于該控制方法分正常制動(dòng)控制和防抱死制動(dòng)控制兩種模式，當(dāng)制動(dòng)踏板被踩下，制動(dòng)控制器(2)接收到踏板行程傳感器(11)的制動(dòng)信號(hào)后，若任意非驅(qū)動(dòng)輪減速度小于"—或任意驅(qū)動(dòng)輪減速度小于^—，則進(jìn)入防抱死制動(dòng)控制模式，否則進(jìn)入正常制動(dòng)控制模式，其中制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥(9)通過兩個(gè)子閥的狀態(tài)組合共有4種控制狀態(tài)a.全進(jìn)氣狀態(tài)進(jìn)氣子閥開，排氣子閥關(guān)；b.半進(jìn)氣狀態(tài):進(jìn)氣子閥半開，即在一個(gè)控制周期中以占空比"打開，其余時(shí)間關(guān)閉，其中a在30% 50%之間，排氣子閥關(guān)；c.保持狀態(tài):進(jìn)氣子閥關(guān)，排氣子閥關(guān)；d.排氣狀態(tài):進(jìn)氣子閥關(guān)，排氣子閥開；其具體控制步驟如下-1)正常制動(dòng)控制 a.小強(qiáng)度正常制動(dòng)當(dāng)車輛減速度小于a。， a。取值在0. 1 0. 15g之間，由制動(dòng)轉(zhuǎn)矩命令7^、回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩限值l^im、制動(dòng)力分配的限制"Hm+和Am-以及理想前后制動(dòng)力矩分配關(guān)系/lp，限制回饋制動(dòng)和摩擦制動(dòng)，回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩T^ = min(r/gr+,r^lim,rM);一般有7^=:^，若7^<7^，則前輪摩擦制動(dòng)力矩r^二min(々。;TM,rM-7;g)， 后輪摩擦制動(dòng)力矩= rM - rreg - r何；b.中等以上強(qiáng)度制動(dòng)減速度大于a。，由制動(dòng)轉(zhuǎn)矩命令7^、回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩限值7;^皿和理想前后制動(dòng)力矩分配關(guān)系"。p限制回饋制動(dòng)和摩擦制動(dòng)，回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩？;g:min(7;^im，(1-/ 。p)rM)，前輪摩擦制動(dòng)力矩T何=A/M ，后輪摩擦制動(dòng)力矩7>* =(1 —A》乙一7^ ; 2)防抱死制動(dòng)控制a. 對(duì)于非驅(qū)動(dòng)輪控制中有三個(gè)車輪加速度門限a— <0<a+ <Z>+，有兩個(gè)參考滑移率門限0<5\ <S2 , 另有持續(xù)時(shí)間限值7;，當(dāng)某車輪加速度下降至門限值"一或參考滑移率&^ >&，制動(dòng)氣壓調(diào) 節(jié)閥進(jìn)入排氣狀態(tài)，降低制動(dòng)氣壓，直至車輪加速度大于"—或&< <^2，制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥 進(jìn)入保持狀態(tài)；當(dāng)S^〉S,且車輪加速度高于6+時(shí)，制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥結(jié)束保持狀態(tài)，開始以半進(jìn)氣狀態(tài) 增加制動(dòng)氣壓，直到加速度再次小于&+;而若&6/<&，則在時(shí)間K內(nèi)制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥以 半進(jìn)氣狀態(tài)增加制動(dòng)氣壓；在制動(dòng)氣壓增加階段結(jié)束后，制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥再次進(jìn)入保持狀態(tài)，直到車輪加速度小 于a+，制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥進(jìn)入全進(jìn)氣狀態(tài)，增加制動(dòng)氣壓，進(jìn)入正常制動(dòng)狀態(tài)；b. 對(duì)于驅(qū)動(dòng)輪控制中有三個(gè)車輪加速度門限 <0<《<《，有兩個(gè)參考滑移率門限0〈S^ <&2，另有持續(xù)時(shí)間限值T^,當(dāng)某車輪加速度下降至門限值 —或參考滑移率s^ >&2，制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥進(jìn)入排氣狀態(tài)，降低制動(dòng)氣壓，同時(shí)降低回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，直至車輪加速度大于《或Sre/<&2，制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥進(jìn)入保持狀態(tài)，開始保持制動(dòng)氣壓并保持回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；當(dāng)S^ 〉S^且車輪加速度高于《時(shí)，制動(dòng)控制器通過電機(jī)控制器令電機(jī)增加回饋制動(dòng) 轉(zhuǎn)矩，直到加速度再次小于 +;而若S^〈&,，則在時(shí)間？^內(nèi)增加回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；在回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加階段結(jié)束后，再次保持回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，直到車輪加速度小于《，制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)閥進(jìn)入全進(jìn)氣狀態(tài)，增加制動(dòng)氣壓，同時(shí)增加回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，進(jìn)入正常制動(dòng)狀 態(tài)。
全文摘要
有防抱死制動(dòng)功能的混合制動(dòng)系統(tǒng)及控制方法，本發(fā)明屬于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一套帶有制動(dòng)氣壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的串聯(lián)式制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)，并以此系統(tǒng)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)防抱死制動(dòng)的功能。該串聯(lián)式制動(dòng)能量回饋系統(tǒng)通過協(xié)調(diào)回饋制動(dòng)與摩擦制動(dòng)，在正常制動(dòng)情況下實(shí)現(xiàn)了串聯(lián)回饋制動(dòng)策略，可以在有效回收制動(dòng)能量的同時(shí)保證制動(dòng)感覺；在車輪抱死或有抱死趨勢時(shí)，實(shí)現(xiàn)了摩擦制動(dòng)與電機(jī)回饋制動(dòng)的聯(lián)合防抱死控制策略。這大大簡化了現(xiàn)有混合動(dòng)力電動(dòng)汽車制動(dòng)系統(tǒng)的復(fù)雜程度，提高了控制的一體化程度，能夠在保證制動(dòng)安全的同時(shí)對(duì)制動(dòng)能量進(jìn)行有效回收。
文檔編號(hào)B60T8/34GK101407179SQ200810227380
公開日2009年4月15日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者張俊智, 張鵬君, 欣 陸, 鑫 陳 申請人:清華大學(xué)