一體式制動(dòng)主缸的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)分層控制架構(gòu)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種適用于一體式制動(dòng)主缸的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)分層控制架構(gòu)及控制方法，分層控制架構(gòu)包括上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元和下層液壓控制單元，上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元通過(guò)與整車控制系統(tǒng)和下層液壓調(diào)節(jié)單元通訊，得到車輛的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力分配和穩(wěn)定性控制，將所需的各個(gè)輪缸目標(biāo)壓力發(fā)送至下層液壓調(diào)節(jié)單元進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，并將輪缸實(shí)際壓力發(fā)送給上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的模塊化、分層設(shè)計(jì)，便于軟件和硬件的獨(dú)立設(shè)計(jì)、調(diào)試、安裝及試驗(yàn)，能夠集成車輛穩(wěn)定性控制，還可與再生制動(dòng)結(jié)合成為電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)，可廣泛適用于純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車制動(dòng)系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】一體式制動(dòng)主缸的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)分層控制架構(gòu)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車制動(dòng)系統(tǒng)控制架構(gòu)及方法，尤其是涉及一種適用于一體式制動(dòng)主缸的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)分層控制架構(gòu)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]純電動(dòng)、混合動(dòng)力和燃料電池電動(dòng)汽車等新能源汽車動(dòng)力總成均以電動(dòng)機(jī)-蓄電池為核心構(gòu)成了電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，而在車輛制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)以發(fā)電方式工作并為蓄電池充電，即具備制動(dòng)能量回收功能。采用回饋制動(dòng)可有效地回收車輛制動(dòng)時(shí)原本以熱能耗散的能量，提高新能源汽車的能量利用效率、燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能。由于電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)轉(zhuǎn)矩受到電機(jī)外特性和蓄電池充電特性限制，在較高附著系數(shù)路面或高速緊急制動(dòng)時(shí)，無(wú)法滿足車輛制動(dòng)需求。與機(jī)械摩擦制動(dòng)相結(jié)合構(gòu)成的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)，可充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)。電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)不僅提高整車制動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)速度和控制精度，有利于保證車輛制動(dòng)安全，還降低了機(jī)械制動(dòng)摩擦片的使用頻率和強(qiáng)度，延長(zhǎng)機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命。
[0003]目前的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)一般包括復(fù)合制動(dòng)控制單元、液壓制動(dòng)子系統(tǒng)和電機(jī)回饋?zhàn)酉到y(tǒng)，其中復(fù)合制動(dòng)控制單元連接液壓制動(dòng)子系統(tǒng)和電機(jī)回饋?zhàn)酉到y(tǒng)，在結(jié)構(gòu)分布上米用集成式。
[0004]現(xiàn)有的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)主要由踏板感覺(jué)模擬機(jī)構(gòu)，踏板位移傳感器，液壓控制單元組成。有的系統(tǒng)仍然保留真空助力器，但需要額外增加真空泵。有的系統(tǒng)采用液壓助力的方式，但需要額外增加液壓源。
[0005]除滿足能夠與再生制動(dòng)組成電液復(fù)合制動(dòng)外,還需考慮到車輛穩(wěn)定性控制需求，如ABS / TCS / ESP等功能集成與實(shí)現(xiàn)，為此，國(guó)內(nèi)外提出了滿足需求的制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并依次開(kāi)發(fā)了新的控制器結(jié)構(gòu)。國(guó)外大多由汽車生產(chǎn)廠商和制動(dòng)安全零部件供應(yīng)商在其現(xiàn)有制動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)進(jìn)行改造和升級(jí)，并成功用于新能源汽車，如Toyota在車身穩(wěn)定性控制系統(tǒng)VSC基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了可與液壓制動(dòng)協(xié)調(diào)控制的電子控制制動(dòng)系統(tǒng)ECB，成功應(yīng)用于Prius車型，并隨Prius車型換代而不斷升級(jí)改進(jìn)；Honda開(kāi)發(fā)了具備制動(dòng)踏板感覺(jué)模擬和主缸壓力調(diào)節(jié)功能的集成式制動(dòng)主缸，壓力調(diào)節(jié)功能由高壓源、調(diào)節(jié)閥和4個(gè)電磁閥等組成，已應(yīng)用于混合動(dòng)力車Civic Hybrid ;TRW基于成熟的標(biāo)準(zhǔn)電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)ESC，充分利用標(biāo)準(zhǔn)的真空助力器和ESC組件，推出了具備制動(dòng)能量回收功能的安全制動(dòng)系統(tǒng)ESC-R，該系統(tǒng)可適用于前驅(qū)、后驅(qū)及四驅(qū)等車輛不同驅(qū)動(dòng)形式。
[0006]上述系統(tǒng)控制方法大多針對(duì)各自的制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，無(wú)法適用于提出的采用一體式主缸的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，為此，提出了一種適用于一體式制動(dòng)主缸的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)分層控制架構(gòu)及控制方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種適用于一體式主缸的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)的、具有上、下分層設(shè)計(jì)的、具備多種工作模式和工作方式切換的分層控制架構(gòu)
[0008]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一體式制動(dòng)主缸的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)分層控制方法。
[0009]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0010]適用于一體式制動(dòng)主缸的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)分層控制架構(gòu)包括上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元和下層液壓控制單元；
[0011]上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元:由微處理器、模擬量處理電路、數(shù)字量處理電路、電源模塊、泵驅(qū)動(dòng)電路、閥驅(qū)動(dòng)電路、狀態(tài)指示模塊及通訊模塊組成，
[0012]模擬量處理電路、數(shù)字量處理電路及電源模塊向微處理器輸入信號(hào)，微處理器接收信號(hào)并驅(qū)動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)電路、閥驅(qū)動(dòng)電路、狀態(tài)指示模塊，
[0013]所述的通訊模塊與微處理器相連并與下層液壓控制單元交換信息；
[0014]下層液壓控制單元:由微處理器、模擬量處理電路、電源模塊、泵驅(qū)動(dòng)電路、閥驅(qū)動(dòng)電路及通訊模塊組成，
[0015]模擬量處理電路、電源模塊向微處理器發(fā)送信號(hào)，微處理器向泵驅(qū)動(dòng)電路、閥驅(qū)動(dòng)電路及通訊模塊發(fā)送信號(hào)，
[0016]所述的通訊模塊與微處理器相連并與上層電業(yè)復(fù)合制動(dòng)控制單元交換信息。
[0017]作為優(yōu)選的實(shí)施方式，上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元中，
[0018]所述的模擬量處理電路采集處理液壓傳感器信號(hào)、制動(dòng)踏板位移傳感器信號(hào)、橫擺角速度傳感器信號(hào)、縱/橫向加速度傳感器信號(hào)，信號(hào)處理完成后送入微處理器的模擬量采集接口；
[0019]所述的數(shù)字量處理電路采集每個(gè)車輪的輪速信號(hào)，信號(hào)處理完成后送入微處理器的數(shù)字量采集接口；
[0020]所述的泵驅(qū)動(dòng)電路接受微處理器控制，驅(qū)動(dòng)預(yù)壓泵工作，為高壓蓄能器建立壓力；
[0021]所述的閥驅(qū)動(dòng)電路接受微處理器控制，與預(yù)壓泵配合工作，具有開(kāi)-關(guān)兩種工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)不同工作模式切換；
[0022]所述的單元狀態(tài)模塊指示接受微處理器控制，指示當(dāng)前系統(tǒng)工作狀態(tài)和控制模式；
[0023]所述的通訊模塊至少包含兩個(gè)接口，與整車控制網(wǎng)絡(luò)和下層液壓控制單元實(shí)現(xiàn)指令傳輸和數(shù)據(jù)交換；
[0024]所述的微處理器與整車控制網(wǎng)絡(luò)和下層液壓控制單元實(shí)現(xiàn)指令傳輸和數(shù)據(jù)交換。
[0025]作為優(yōu)選的實(shí)施方式，下層液壓控制單元中，
[0026]所述的模擬量處理電路采集處理每個(gè)輪缸液壓傳感器信號(hào)，信號(hào)處理完成后送入微處理器模擬量采集接口；
[0027]所述的泵驅(qū)動(dòng)電路接受微處理器控制，驅(qū)動(dòng)回油泵工作；
[0028]所述的閥驅(qū)動(dòng)電路接受微處理器控制，分別獨(dú)立控制四路進(jìn)油電磁閥、四路出油電磁閥；
[0029]所述的通訊模塊與上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元的通訊模塊連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0030]作為優(yōu)選的實(shí)施方式，上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元的電源模塊和下層液壓控制單元的電源模塊分別為上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元和下層液壓控制單元供電，滿足不同電壓等級(jí)、精度及功率的供電需求。
[0031]作為優(yōu)選的實(shí)施方式，上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元具有正常工作和失效兩種基本模式，
[0032]作為更加優(yōu)選的實(shí)施方式，正常工作模式包括主動(dòng)制動(dòng)模式、常規(guī)制動(dòng)模式、ABS / TCS模式或ESP模式。
[0033]所述的常規(guī)制動(dòng)模式包含純液壓制動(dòng)、電液復(fù)合制動(dòng)或純?cè)偕苿?dòng)三種工作方式，各個(gè)控制模式及工作方式能夠切換；
[0034]所述的主動(dòng)制動(dòng)模式是指無(wú)司機(jī)踩動(dòng)踏板時(shí)，上層電液復(fù)合制動(dòng)單元能夠接受系統(tǒng)的制動(dòng)需求指令，對(duì)每個(gè)輪缸制動(dòng)液壓力進(jìn)行分配，并根據(jù)車輛狀態(tài)進(jìn)入不同的工作模式。
[0035]作為優(yōu)選的實(shí)施方式，下層液壓控制單元根據(jù)液壓傳感器是否工作正常分為輪缸壓力閉環(huán)和開(kāi)環(huán)控制兩種模式。
[0036]適用于一體式制動(dòng)主缸的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)分層控制方法，利用上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元與整車控制系統(tǒng)和下層液壓調(diào)節(jié)單元通訊，模擬量和數(shù)字量采集接口得到車輛的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)司機(jī)操作信號(hào)或整車控制指令實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力分配和穩(wěn)定性控制，將所需的各個(gè)輪缸目標(biāo)壓力發(fā)送至下層液壓調(diào)節(jié)單元；
[0037]下層液壓控制單元接受上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元傳輸?shù)母鱾€(gè)輪缸目標(biāo)壓力，根據(jù)車輛輪缸壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，并將輪缸實(shí)際壓力反饋給上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元。
[0038]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì):
[0039]1.設(shè)計(jì)了上層電液復(fù)合制動(dòng)單元和下層液壓控制單元分層控制架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了模塊化設(shè)計(jì)；
[0040]2.上層電液復(fù)合制動(dòng)單元設(shè)計(jì)有穩(wěn)定性控制傳感器接口，可進(jìn)行ABS / TCS/ESP算法實(shí)現(xiàn)；
[0041]3.上層電液復(fù)合制動(dòng)單元具備失效模式，能夠在失效模式下保證車輛制動(dòng)安全；
[0042]4.上層電液復(fù)合制動(dòng)單元能夠解析司機(jī)操作信號(hào)或接受整車控制系統(tǒng)制動(dòng)指令，可用于車輛智能駕駛輔助系統(tǒng)或自主駕駛車輛；
[0043]5.下層液壓調(diào)節(jié)單元可根據(jù)液壓傳感器是否正常而采用閉環(huán)、開(kāi)環(huán)控制策略，滿足制動(dòng)需求；
[0044]6.擴(kuò)展性和適用性好，所開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)架構(gòu)及控制方法不僅廣泛應(yīng)用純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車及燃料電池汽車等新能源汽車，還能夠用于傳統(tǒng)車輛。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0045]圖1是本發(fā)明控制架構(gòu)示意圖。
[0046]圖中，101、微處理器；102、模擬量處理電路；103、數(shù)字量處理電路；104、電源模塊；105、泵驅(qū)動(dòng)電路；106、閥驅(qū)動(dòng)電路；107、狀態(tài)指示模塊；108、通訊模塊；201、微處理器；202、模擬量處理電路；203、電源模塊；204、泵驅(qū)動(dòng)電路；205、閥驅(qū)動(dòng)電路；206、通訊模塊。
[0047]圖2是本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]其中:300、儲(chǔ)油室；301、制動(dòng)踏板；302、踏板位移傳感器；303、預(yù)壓泵；304、高壓蓄能器；305、常開(kāi)電磁閥；306、壓力傳感器、307、常閉電磁閥；308、踏板感覺(jué)模擬器；401、回油泵；402、進(jìn)油電磁閥；403、出油電磁閥；404、低壓蓄能器；405、壓力傳感器；406、輪速傳感器；407、車輪；MCUM、上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元；MCUS、下層液壓控制單元。
【具體實(shí)施方式】
[0049]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0050]實(shí)施例
[0051]適用于一體式制動(dòng)主缸的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)分層控制架構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元和下層液壓控制單元。
[0052]上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元由模擬量處理電路102、數(shù)字量處理電路103、電源模塊104、微處理器101、泵驅(qū)動(dòng)電路105、閥驅(qū)動(dòng)電路106、狀態(tài)指示107及通訊模塊108組成，其中模擬量處理電路102、數(shù)字量處理電路103、電源模塊104向微處理器101輸入信號(hào)，微處理器101向泵驅(qū)動(dòng)電路105、閥驅(qū)動(dòng)電路106、狀態(tài)指示107，通訊模塊108與微處理器101相連并與下層液壓控制單元交換信息；
[0053]下層液壓控制單元由模擬量處理電路202、電源模塊203、微處理器201、泵驅(qū)動(dòng)電路204、閥驅(qū)動(dòng)電路205及通訊模塊206組成，其中模擬量處理電路202、電源模塊203向微處理器201發(fā)送信號(hào)，微處理器201向泵驅(qū)動(dòng)電路204、閥驅(qū)動(dòng)電路205及通訊模塊206發(fā)送信號(hào)，通訊模塊206與微處理器201相連并與上層電業(yè)復(fù)合制動(dòng)控制單元交換信息。
[0054]模擬量處理電路102能夠采集處理液壓傳感器306信號(hào)、制動(dòng)踏板位移傳感器302信號(hào)、橫擺角速度傳感器信號(hào)、縱/橫向加速度傳感器信號(hào)等，信號(hào)處理完成后送入微處理器101模擬量采集接口。
[0055]數(shù)字量處理電路103能夠采集每個(gè)車輪輪速信號(hào)等，信號(hào)處理完成后送入微處理器101數(shù)字量采集接口。泵驅(qū)動(dòng)電路105接受微處理器控制，驅(qū)動(dòng)預(yù)壓泵工作，為高壓蓄能器建立壓力。閥驅(qū)動(dòng)電路106接受微處理器控制，與預(yù)壓泵配合工作，具有開(kāi)-關(guān)兩種工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)不同工作模式切換。上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元的狀態(tài)指示模塊107指示接受微處理器控制，指示當(dāng)前系統(tǒng)工作狀態(tài)和控制模式。通訊模塊108至少包含兩個(gè)接口，能夠與整車控制網(wǎng)絡(luò)和下層液壓控制單元等實(shí)現(xiàn)指令傳輸和數(shù)據(jù)交換。微處理器101能夠與整車控制網(wǎng)絡(luò)和下層液壓控制單元等實(shí)現(xiàn)指令傳輸和數(shù)據(jù)交換。
[0056]模擬量處理電路202能夠采集處理每個(gè)輪缸液壓傳感器405信號(hào)等，信號(hào)處理完成后送入微處理器201模擬量采集接口。泵驅(qū)動(dòng)電路204接受微處理器控制，驅(qū)動(dòng)回油泵工作。閥驅(qū)動(dòng)電路205接受微處理器控制，能夠分別獨(dú)立控制四路進(jìn)油電磁閥、四路出油電磁閥。通訊模塊206與通訊模塊108相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0057]電源模塊104和下層液壓控制單元的電源模塊203分別為上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元和下層液壓控制單元供電，滿足不同電壓等級(jí)、精度及功率的供電需求。
[0058]上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元正常工作和失效兩種基本模式。正常工作模式劃分為主動(dòng)制動(dòng)模式、常規(guī)制動(dòng)模式、ABS / TCS模式和ESP模式。常規(guī)制動(dòng)模式包含純液壓制動(dòng)、電液復(fù)合制動(dòng)、純?cè)偕苿?dòng)三種工作方式，所述的各個(gè)控制模式及工作方式能夠切換。主動(dòng)制動(dòng)模式是指無(wú)司機(jī)踩動(dòng)踏板時(shí)，上層電液復(fù)合制動(dòng)單元能夠接受系統(tǒng)的制動(dòng)需求指令，對(duì)每個(gè)輪缸制動(dòng)液壓力進(jìn)行分配，并根據(jù)車輛狀態(tài)進(jìn)入不同的工作模式。
[0059]下層液壓控制單元根據(jù)液壓傳感器是否工作正常分為輪缸壓力閉環(huán)和開(kāi)環(huán)控制兩種模式。
[0060]在控制時(shí)，上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元通過(guò)與整車控制系統(tǒng)和下層液壓調(diào)節(jié)單元通訊，模擬量和數(shù)字量采集接口得到車輛的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)司機(jī)操作信號(hào)或整車控制指令實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力分配和穩(wěn)定性控制，將所需的各個(gè)輪缸目標(biāo)壓力發(fā)送至下層液壓調(diào)節(jié)單元；所述的液壓調(diào)節(jié)單元接受上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元的各個(gè)輪缸目標(biāo)壓力，根據(jù)車輛輪缸壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，并將輪缸實(shí)際壓力發(fā)送給上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元。
[0061]結(jié)合圖2所示的采用一體式主缸的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)為實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明采用一體式制動(dòng)主缸的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)分層控制架構(gòu)及控制方法。米用一體式主缸的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)由一體式主缸和液壓執(zhí)行器組成，一體式主缸由儲(chǔ)油室300、制動(dòng)踏板302、踏板位移傳感器302、預(yù)壓泵303、高壓蓄能器304、常開(kāi)電磁閥305、液壓傳感器306、常閉電磁閥307、踏板感覺(jué)模擬器308、推桿活塞309、助力活塞310、前腔活塞311、前腔彈簧312、后腔活塞313和后腔彈簧314組成；液壓執(zhí)行器由回油泵401、進(jìn)油電磁閥402、出油電磁閥403、低壓蓄能器404和液壓傳感器405。
[0062]踏板位移傳感器302、液壓傳感器306和橫擺角加速度傳感器、縱橫向加速度傳感器接入上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元MCUM模擬量處理電路102，車輪輪速傳感器406等接入MCUM數(shù)字量處理電路103，預(yù)壓泵303接受上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元MCUM泵驅(qū)動(dòng)電路105控制，為高壓蓄能器304建立壓力；常開(kāi)電磁閥305、常閉電磁閥307接受上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元MCUM閥驅(qū)動(dòng)電路106 ;液壓傳感器405送入下層控制單元MCUS模擬量處理電路202，進(jìn)油電磁閥402、出油電磁閥403接受下層控制單元MCUS閥驅(qū)動(dòng)電路205控制，回油泵401接受下層控制單元MCUS泵驅(qū)動(dòng)電路204控制；上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元MCUM和下層液壓控制單元MCUS分別通過(guò)通訊模塊108和206進(jìn)行通訊，上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元MCUM通訊模塊108與整車控制系統(tǒng)通訊獲得車輛關(guān)鍵部件運(yùn)行狀態(tài)信息。
[0063]以前驅(qū)純電動(dòng)汽車為應(yīng)用對(duì)象，按照采用一體式制動(dòng)主缸的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)控制模式及工作方式進(jìn)一步進(jìn)行說(shuō)明:
[0064]一、正常工作基本模式
[0065]正常工作基本模式是指未出現(xiàn)電氣故障或通訊故障時(shí)，上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元MCUM和下層液壓控制單元MCUS功能良好，且能夠準(zhǔn)確執(zhí)行控制指令的工作模式。該基本工作模式按照上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元MCUM控制策略的不同，分為主動(dòng)制動(dòng)模式、常規(guī)制動(dòng)模式、ABS / TCS模式和ESP模式，所述的常規(guī)制動(dòng)模式包含純液壓制動(dòng)、電液復(fù)合制動(dòng)、純?cè)偕苿?dòng)三種工作方式。
[0066]電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)上電后，上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元MCUM和下層液壓控制單元進(jìn)入初始化狀態(tài)，此時(shí)，未踩下制動(dòng)踏板301，常開(kāi)電磁閥305和常閉電磁閥307在上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元MCUM閥驅(qū)動(dòng)電路106作用下均關(guān)閉，預(yù)壓泵303在上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元MCUM泵驅(qū)動(dòng)電路105工作，在高壓蓄能器304建立高壓，上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元MCUM經(jīng)模擬量處理電路102采集壓力傳感器306信號(hào)，維持高壓蓄能器304壓力穩(wěn)定；進(jìn)油電磁閥402和出油電磁閥403在下層液壓控制單元MCUS的閥驅(qū)動(dòng)電路205作用下分別處于打開(kāi)和關(guān)閉狀態(tài)，回油泵401在下層液壓控制單元MCUS的泵驅(qū)動(dòng)電路204作用下停止工作。
[0067]1.常規(guī)制動(dòng)模式[0068]常規(guī)制動(dòng)模式是指駕駛員踩動(dòng)制動(dòng)踏板且未發(fā)生車輪滑移率過(guò)大或操縱穩(wěn)定性時(shí)的制動(dòng)模式。上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元MCUM經(jīng)模擬量處理電路102采集踏板位移傳感器302信號(hào)，經(jīng)數(shù)字量處理電路103采集輪速傳感器406輪速信號(hào)，經(jīng)通訊模塊108分別與下層液壓控制單元MCUS和整車控制系統(tǒng)通訊，得到輪缸壓力及車輛關(guān)鍵部件信息，綜合判斷司機(jī)當(dāng)前制動(dòng)意圖，按照路面狀況和車輛運(yùn)行信息且考慮制動(dòng)法規(guī)限制，分配前軸、后軸制動(dòng)力，并對(duì)各軸液壓制動(dòng)力和再生制動(dòng)力進(jìn)行分配，其中，各個(gè)輪缸目標(biāo)壓力通過(guò)通訊模塊108發(fā)送給下層液壓調(diào)節(jié)單元MCUS。
[0069]為實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)能量最大化，當(dāng)再生制動(dòng)滿足制動(dòng)需求時(shí)，進(jìn)行純?cè)偕苿?dòng)，下層液壓控制單元MCUS保持初始狀態(tài)；當(dāng)制動(dòng)需求強(qiáng)度超過(guò)最大再生制動(dòng)力范圍時(shí)，進(jìn)入電液復(fù)合制動(dòng)工作方式，下層液壓調(diào)節(jié)單元MCUS經(jīng)通訊模塊206得到上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元MCUM發(fā)送的輪缸目標(biāo)壓力后，經(jīng)模擬量處理電路202采集輪缸液壓傳感器405信號(hào)作為反饋，通過(guò)閥驅(qū)動(dòng)電路205對(duì)進(jìn)油電磁閥402和出油電磁閥403進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，以達(dá)到目標(biāo)壓力，同時(shí)經(jīng)泵驅(qū)動(dòng)電路204對(duì)回油泵401進(jìn)行控制，同時(shí)，將輪缸實(shí)際壓力經(jīng)通訊模塊206實(shí)時(shí)發(fā)送至上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元MCUM ;當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)過(guò)熱、電池包溫度過(guò)低或過(guò)高、SOC過(guò)高等情況出現(xiàn)時(shí)，不能進(jìn)行再生制動(dòng)，進(jìn)入純液壓制動(dòng)工作方式，輪缸壓力控制方法與電液復(fù)合制動(dòng)工作方式相同。
[0070]2.ABS / TCS 模式
[0071]電液復(fù)合制動(dòng)控制單元MCUM通過(guò)數(shù)字量處理電路103采集各個(gè)車輪轉(zhuǎn)速傳感器406信號(hào)，并實(shí)時(shí)計(jì)算車輪滑移率，監(jiān)測(cè)到有車輪抱死趨勢(shì)，進(jìn)入ABS模式，假設(shè)該車輪47為左前輪，此時(shí)，計(jì)算得到當(dāng)前左前輪缸目標(biāo)壓力，并通過(guò)通訊模塊108發(fā)送至下層液壓調(diào)節(jié)單元MCUS，MCUS按照壓力調(diào)節(jié)控制策略關(guān)閉進(jìn)油電磁閥402和打開(kāi)出油電磁閥403，實(shí)現(xiàn)左前輪缸的減壓；當(dāng)車輪抱死趨勢(shì)消失后，類似地，可以實(shí)現(xiàn)ABS控制模式中左前輪制動(dòng)輪缸壓力的保壓和增壓。
[0072]TCS模式是指當(dāng)車輛在低附著路面上行駛，而駕駛員猛踩加速踏板出現(xiàn)車輛滑移率過(guò)大情況時(shí)，與ABS類似，下層液壓調(diào)節(jié)單元MCUS按照上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元MCUM指令，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)進(jìn)油電磁閥402和出油電磁閥403，控制車輪滑移率。
[0073]3.ESP 模式
[0074]上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元MCUM通過(guò)模擬量處理電路102采集橫擺角速度、縱橫向加速度傳感器信號(hào)，通過(guò)模塊108得到方向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)，當(dāng)車輛出現(xiàn)轉(zhuǎn)向過(guò)度或轉(zhuǎn)向不足時(shí)，進(jìn)入ESP模式。例如汽車在路滑時(shí)左拐過(guò)度轉(zhuǎn)向(轉(zhuǎn)彎太急)時(shí)會(huì)產(chǎn)生向右側(cè)甩尾，上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元MCUM根據(jù)車輛狀態(tài)信息向下層液壓控制單元MCUS發(fā)送右前輪制動(dòng)力指令，產(chǎn)生一種相反的轉(zhuǎn)矩而使汽車保持在原來(lái)的車道上。下層液壓控制單元MCUS根據(jù)目標(biāo)壓力調(diào)整輪缸壓力，保證車輛行駛穩(wěn)定性。
[0075]4.主動(dòng)制動(dòng)模式
[0076]該模式是指車輛處于遙控駕駛、智能駕駛輔助或無(wú)人駕駛時(shí)，上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元MCUM通過(guò)通訊接口 108得到整車控制系統(tǒng)的主動(dòng)制動(dòng)需求，并根據(jù)車輛運(yùn)行信息和路面狀態(tài)，合理分配各個(gè)輪缸制動(dòng)力并向下層液壓控制單元MCUS發(fā)送目標(biāo)液壓力的模式。該模式除制動(dòng)需求來(lái)源不同外，其余控制邏輯分別與常規(guī)制動(dòng)模式、ABS / TCS模式、ESP模式類似。[0077]二、失效基本模式
[0078]若電氣系統(tǒng)失效(如突然掉電)、高壓源不能建立高壓(如高壓蓄能器故障)或傳感器故障(如輪缸壓力傳感器405故障)時(shí)，進(jìn)入失效模式，根據(jù)故障嚴(yán)重程度進(jìn)行不同失效模式，以輪缸壓力傳感器405故障和系統(tǒng)斷電兩種為例，說(shuō)明失效工作模式。
[0079]為保證車輛在壓力傳感器405失效時(shí)仍能滿足一定制動(dòng)需求，設(shè)計(jì)有壓力閉環(huán)和開(kāi)環(huán)兩種控制策略，且兩種控制策略能夠根據(jù)輪缸壓力傳感器405狀態(tài)進(jìn)行切換。輪缸壓力傳感器405故障時(shí)，下層液壓控制單元MCUS無(wú)法采集得到輪缸實(shí)時(shí)壓力信息，下層液壓控制單元MCUS使用開(kāi)環(huán)壓力控制策略，對(duì)進(jìn)油電磁閥402、出油電磁閥403和回油泵進(jìn)行401進(jìn)行控制,此時(shí),仍能保證制動(dòng)需求。
[0080]當(dāng)系統(tǒng)斷電時(shí)，上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元MCUM和下層液壓控制單元MCUS掉電，此時(shí)，常開(kāi)電磁閥305打開(kāi)，常閉電磁閥307關(guān)閉，預(yù)壓泵303停止工作，高壓蓄能器304壓力降低；進(jìn)油電磁閥402和出油電磁閥403分別處于打開(kāi)和關(guān)閉狀態(tài)，回油泵401停止工作。當(dāng)駕駛員有制動(dòng)需求時(shí)，通過(guò)深踩制動(dòng)踏板201,推桿活塞309推動(dòng)制動(dòng)液,并依次作用于助力活塞310、前腔活塞311和后腔活塞313，在前、后腔內(nèi)建立壓力，制動(dòng)主缸前腔和制動(dòng)主缸后腔內(nèi)制動(dòng)液流向四個(gè)制動(dòng)輪缸，保證四個(gè)制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力，實(shí)現(xiàn)了失效狀態(tài)下的緊急制動(dòng)。
[0081]任何在本發(fā)明的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)單變換后的結(jié)構(gòu)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于一體式制動(dòng)主缸的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)分層控制架構(gòu)，其特征在于，包括上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元和下層液壓控制單元； 上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元:由微處理器(101)、模擬量處理電路(102)、數(shù)字量處理電路(103)、電源模塊(104)、泵驅(qū)動(dòng)電路(105)、閥驅(qū)動(dòng)電路(106)、狀態(tài)指示模塊(107)及通訊模塊(108)組成， 模擬量處理電路(102)、數(shù)字量處理電路(103)及電源模塊(104)向微處理器(101)輸入信號(hào)，微處理器(101)接收信號(hào)并驅(qū)動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)電路(105)、閥驅(qū)動(dòng)電路(106)、狀態(tài)指示模塊(107)， 所述的通訊模塊(108)與微處理器(101)相連并與下層液壓控制單元交換信息；下層液壓控制單元:由微處理器(201)、模擬量處理電路(202)、電源模塊(203)、泵驅(qū)動(dòng)電路(204)、閥驅(qū)動(dòng)電路(205)及通訊模塊(206)組成， 模擬量處理電路(202)、電源模塊(203)向微處理器(201)發(fā)送信號(hào),微處理器(201)向泵驅(qū)動(dòng)電路(204)、閥驅(qū)動(dòng)電路(205)及通訊模塊(206)發(fā)送信號(hào)， 所述的通訊模塊(206)與微處理器(201)相連并與上層電業(yè)復(fù)合制動(dòng)控制單元交換信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于一體式制動(dòng)主缸的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)分層控制架構(gòu)，其特征在于， 上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元中， 所述的模擬量處理電路(102)采集處理液壓傳感器信號(hào)、制動(dòng)踏板位移傳感器信號(hào)、橫擺角速度傳感器信號(hào)、縱/橫向加速度傳感器信號(hào)，信號(hào)處理完成后送入微處理器(101)的模擬量采集接口； 所述的數(shù)字量處理電路(103)采集每個(gè)車輪的輪速信號(hào)，信號(hào)處理完成后送入微處理器(101)的數(shù)字量采集接口 ； 所述的泵驅(qū)動(dòng)電路(105)接受微處理器(101)控制，驅(qū)動(dòng)預(yù)壓泵工作，為高壓蓄能器建立壓力； 所述的閥驅(qū)動(dòng)電路(106)接受微處理器(101)控制，與預(yù)壓泵配合工作，具有開(kāi)-關(guān)兩種工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)不同工作模式切換； 所述的單元狀態(tài)模塊(107)指示接受微處理器(101)控制，指示當(dāng)前系統(tǒng)工作狀態(tài)和控制模式； 所述的通訊模塊(108)至少包含兩個(gè)接口，與整車控制網(wǎng)絡(luò)和下層液壓控制單元實(shí)現(xiàn)指令傳輸和數(shù)據(jù)交換； 所述的微處理器(101)與整車控制網(wǎng)絡(luò)和下層液壓控制單元實(shí)現(xiàn)指令傳輸和數(shù)據(jù)交換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于一體式制動(dòng)主缸的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)分層控制架構(gòu)，其特征在于， 下層液壓控制單元中， 所述的模擬量處理電路(202)采集處理每個(gè)輪缸液壓傳感器信號(hào)，信號(hào)處理完成后送入微處理器(201)模擬量采集接口 ； 所述的泵驅(qū)動(dòng)電路(204)接受微處理器(201)控制，驅(qū)動(dòng)回油泵工作；所述的閥驅(qū)動(dòng)電路(205)接受微處理器(201)控制，分別獨(dú)立控制四路進(jìn)油電磁閥、四路出油電磁閥； 所述的通訊模塊(206)與上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元的通訊模塊(108)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于一體式制動(dòng)主缸的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)分層控制架構(gòu)，其特征在于，所述的上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元的電源模塊(104)和下層液壓控制單元的電源模塊(203)分別為上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元和下層液壓控制單元供電，滿足不同電壓等級(jí)、精度及功率的供電需求。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于一體式制動(dòng)主缸的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)分層控制架構(gòu)，其特征在于， 所述的上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元具有正常工作和失效兩種基本模式， 所述的正常工作模式包括主動(dòng)制動(dòng)模式、常規(guī)制動(dòng)模式、ABS / TCS模式或ESP模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種適用于一體式制動(dòng)主缸的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)分層控制架構(gòu)，其特征在于， 所述的常規(guī)制動(dòng)模式包含純液壓制動(dòng)、電液復(fù)合制動(dòng)或純?cè)偕苿?dòng)三種工作方式，各個(gè)控制模式及工作方式能夠切換； 所述的主動(dòng)制動(dòng)模式是指無(wú)司機(jī)踩動(dòng)踏板時(shí)，上層電液復(fù)合制動(dòng)單元能夠接受系統(tǒng)的制動(dòng)需求指令，對(duì)每個(gè)輪缸制動(dòng)液壓力進(jìn)行分配，并根據(jù)車輛狀態(tài)進(jìn)入不同的工作模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于一體式制動(dòng)主缸的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)分層控制架構(gòu)，其特征在于，所述的下層液壓控制單元根據(jù)液壓傳感器是否工作正常分為輪缸壓力閉環(huán)和開(kāi)環(huán)控制兩種模式。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的適用于一體式制動(dòng)主缸的電液復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)分層控制方法，其特征在于， 該方法利用上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元與整車控制系統(tǒng)和下層液壓調(diào)節(jié)單元通訊，模擬量和數(shù)字量采集接口得到車輛的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)司機(jī)操作信號(hào)或整車控制指令實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力分配和穩(wěn)定性控制，將所 需的各個(gè)輪缸目標(biāo)壓力發(fā)送至下層液壓調(diào)節(jié)單元； 下層液壓控制單元接受上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元傳輸?shù)母鱾€(gè)輪缸目標(biāo)壓力，根據(jù)車輛輪缸壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，并將輪缸實(shí)際壓力反饋給上層電液復(fù)合制動(dòng)控制單元。
【文檔編號(hào)】B60T13/68GK103786703SQ201410041305
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】孫澤昌, 劉楊, 冀文斌 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)