商用車集成制動(dòng)系統(tǒng)分工況制動(dòng)力分配優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于制動(dòng)力分配領(lǐng)域，特別設(shè)及一種商用車氣壓電控制動(dòng)與電滿流緩速器 集成制動(dòng)系統(tǒng)的分工況制動(dòng)力分配優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 商用車質(zhì)量大，所需制動(dòng)力矩大，為防止下長坡等需要長時(shí)間制動(dòng)的工況中出現(xiàn) 熱衰退現(xiàn)象，必須配備輔助制動(dòng)裝置。因此，幾乎所有的高一級(jí)W上的大中型客車都配有電 滿流緩速器。目前應(yīng)用于車輛上的緩速器和氣壓制動(dòng)系統(tǒng)之間的制動(dòng)力分配策略較為簡(jiǎn) 單，或是通過緩速器手柄進(jìn)行檔位控制或恒速控制，或是通過制動(dòng)踏板聯(lián)動(dòng)，制動(dòng)力較小時(shí) 采用緩速器制動(dòng)，踏板達(dá)到一定開度后采用氣壓制動(dòng)與緩速器一起進(jìn)行制動(dòng)。在研究方面， 對(duì)緩速器與主制動(dòng)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)控制也大都基于定比例分配或分段定比例分配的傳統(tǒng) 氣壓制動(dòng)系統(tǒng)。
[0003] 隨著技術(shù)發(fā)展和對(duì)商用車要求的提高，已經(jīng)有某些電滿流緩速器可W實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力 矩連續(xù)可調(diào)，更有利于制動(dòng)力矩的控制。同時(shí)，隨著對(duì)商用車制動(dòng)性能的提高，商用車氣壓 電控制動(dòng)系統(tǒng)的裝車率越來越高，氣壓電控制動(dòng)系統(tǒng)可W實(shí)現(xiàn)前、后軸制動(dòng)力任意分配，各 輪制動(dòng)力獨(dú)立控制。有少數(shù)研究考慮了電控制動(dòng)系統(tǒng)與電滿流緩速器之間制動(dòng)力分配的問 題，如《基于制動(dòng)器溫度和磨損控制的制動(dòng)集成算法》一文提出了一種氣壓電控制動(dòng)系統(tǒng)、 發(fā)動(dòng)機(jī)和電滿流緩速器Ξ者集成的控制算法，對(duì)于電控摩擦制動(dòng)系統(tǒng)與電滿流緩速器之間 的制動(dòng)力分配，W盡量多地采用電滿流緩速器為原則，而前、后軸摩擦制動(dòng)器之間的制動(dòng)力 分配則W盡量均衡二者摩擦襯片磨損程度為原則。但該研究沒有充分考慮不同行駛工況對(duì) 制動(dòng)力分配要求的不同。
[0004] 實(shí)際上，由于制動(dòng)襯片磨損、制動(dòng)器溫度升高、理想制動(dòng)力分配曲線之間即是相互 聯(lián)系，又是相互制約的，不同制動(dòng)工況對(duì)運(yùn)些性能要求的強(qiáng)弱也不同：緊急制動(dòng)時(shí)，應(yīng)該首 先考慮制動(dòng)力的響應(yīng)速度和各軸的制動(dòng)效率，盡量減少制動(dòng)距離并保證制動(dòng)穩(wěn)定性；下長 坡制動(dòng)時(shí)，在滿足制動(dòng)減速度需求、制動(dòng)穩(wěn)定性等安全性能要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量減少前、 后軸摩擦制動(dòng)器的溫度升高，確保足夠的溫升儲(chǔ)備，防止發(fā)生熱衰退，保證突發(fā)狀況時(shí)摩擦 制動(dòng)器的制動(dòng)性能；對(duì)于平地或短坡長、小坡度的常規(guī)制動(dòng)、城市工況的低速頻繁制動(dòng)等普 通制動(dòng)工況，對(duì)溫度儲(chǔ)備的要求沒有那么高，制動(dòng)器的溫度也難W達(dá)到那么高，因此在滿足 制動(dòng)需求、保證法規(guī)要求、制動(dòng)安全性和穩(wěn)定性的前提下，應(yīng)該從經(jīng)濟(jì)性的角度考慮，盡量 減少并均勻前、后軸各摩擦襯片的磨損程度，W減少襯片更換頻率、提高商用車的使用經(jīng)濟(jì) 性和效益。目前尚沒有研究和應(yīng)用針對(duì)不同工況采用不同的控制目標(biāo)，對(duì)前、后軸摩擦制動(dòng) 器和電滿流緩速器之間的制動(dòng)力進(jìn)行分配。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種氣壓電控制動(dòng)系統(tǒng)前、后軸制動(dòng)器和電滿流緩速器的制 動(dòng)力分配方法，它能夠根據(jù)不同的制動(dòng)工況，提供不同控制目標(biāo)的制動(dòng)力分配策略，達(dá)到考 慮不同制動(dòng)工況對(duì)各中制動(dòng)性能要求的不同，有側(cè)重地提高各制動(dòng)工況下車輛的穩(wěn)定性、 安全性和經(jīng)濟(jì)性的目的。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：將制動(dòng)工況分為緊急制動(dòng)、下長坡制 動(dòng)和其他普通制動(dòng)工況Ξ種，根據(jù)采集和估計(jì)得到的駕駛員操作和道路狀態(tài)，對(duì)制動(dòng)工況 進(jìn)行在線辨識(shí)，同時(shí)計(jì)算駕駛員總需求制動(dòng)力，然后根據(jù)工況辨識(shí)的結(jié)果和總需求制動(dòng)力 的大小，對(duì)每一種制動(dòng)工況采用不同的控制目標(biāo)和制動(dòng)力分配策略，對(duì)電控制動(dòng)系統(tǒng)的前 軸摩擦制動(dòng)力和后軸摩擦制動(dòng)力、W及電滿流緩速器制動(dòng)力進(jìn)行分配。各工況的制動(dòng)力控 制目標(biāo)分別為：緊急制動(dòng)工況W保證制動(dòng)穩(wěn)定性和縮短制動(dòng)距離為目標(biāo)；下長坡制動(dòng)工況 W盡量減少前、后軸摩擦制動(dòng)器溫度升高為目標(biāo)；其他普通制動(dòng)工況W減少并均衡前、后軸 摩擦襯片磨損為目標(biāo)。
[0007] 對(duì)制動(dòng)工況進(jìn)行在線辨識(shí)的方法是，首先根據(jù)緊急制動(dòng)信號(hào)判斷是否為緊急制 動(dòng)，若是緊急制動(dòng)，則進(jìn)入緊急制動(dòng)工況制動(dòng)力分配模式，分配制動(dòng)力；若非緊急制動(dòng)，先進(jìn) 入其他普通制動(dòng)工況制動(dòng)力分配模式，分配制動(dòng)力；與此同時(shí)，讀取道路的當(dāng)前坡度和制動(dòng) 踏板踩下的持續(xù)時(shí)間，若當(dāng)前坡度超過坡度闊值且制動(dòng)踏板踩下持續(xù)時(shí)間超過制動(dòng)時(shí)間闊 值，則進(jìn)入下長坡制動(dòng)工況制動(dòng)力分配模式，否則就繼續(xù)按照其他普通制動(dòng)工況制動(dòng)力分 配模式進(jìn)行制動(dòng)力的分配。
[0008] 總需求制動(dòng)力和目標(biāo)減速度的計(jì)算方法是，如果采用恒速手柄控制模式，則根據(jù) 據(jù)當(dāng)前車速和目標(biāo)車速采用PID控制方式計(jì)算車速控制所需制動(dòng)力Fyby，并根據(jù)當(dāng)前坡 度計(jì)算當(dāng)前坡度導(dǎo)致的縱向力Fxbi，其和即恒速手柄控制模式所需的總需求制動(dòng)力，F(xiàn)xb= Fyby+Fybi;如果采用制動(dòng)踏板控制模式，則根據(jù)制動(dòng)踏板查表得到需求減速度，并計(jì)算對(duì)應(yīng) 的制動(dòng)力Fxb。，并根據(jù)當(dāng)前坡度計(jì)算當(dāng)前坡度導(dǎo)致的縱向力Fxbi，其和即恒速手柄控制模式 所需的總需求制動(dòng)力，F(xiàn)xb=Fxba+Fxbl。
[0009] 緊急制動(dòng)工況的制動(dòng)力分配策略是，根據(jù)需求總制動(dòng)力和當(dāng)前坡度，對(duì)前、后軸制 動(dòng)力采用理想制動(dòng)力分配方式進(jìn)行分配，并根據(jù)電滿流緩速器轉(zhuǎn)子盤的轉(zhuǎn)速計(jì)算電滿流緩 速器可提供的最大制動(dòng)力，將后軸制動(dòng)力盡量多地分配給電滿流緩速器。
[0010] 下長坡制動(dòng)工況的制動(dòng)力分配策略是，根據(jù)目標(biāo)制動(dòng)減速度、當(dāng)前坡度和當(dāng)前車 速，查詢離線優(yōu)化得到的制動(dòng)力分配系數(shù)MAP圖，得到最優(yōu)的制動(dòng)力分配系數(shù)，對(duì)Ξ個(gè)制動(dòng) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行制動(dòng)力分配，進(jìn)行離線優(yōu)化時(shí)，優(yōu)化目標(biāo)為盡可能多的使用電滿流緩速器進(jìn) 行制動(dòng)、但不超過允許溫度和電流的限制，同時(shí)使主制動(dòng)器溫度綜合盡量小，優(yōu)化變量為各 制動(dòng)執(zhí)行器的制動(dòng)力分配系數(shù)，離線優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)為：GW-巧,， 其中θ。^、0。^2、θeddy分別為前軸摩擦制動(dòng)器、后軸摩擦制動(dòng)器和電滿流緩速器在一定車 速和制動(dòng)力下的穩(wěn)態(tài)溫度，300是保證電滿流緩速器正常工作的溫度限制，優(yōu)化的數(shù)學(xué)目標(biāo) 是使fOO最小，離線優(yōu)化的約束條件包括地面附著、ECE法規(guī)對(duì)前后軸制動(dòng)力的約束，W及 轉(zhuǎn)子盤轉(zhuǎn)速對(duì)電滿流緩速器制動(dòng)力的約束。
[0011] 其他普通制動(dòng)工況的制動(dòng)力分配策略是，根據(jù)目標(biāo)減速度、當(dāng)前坡度和電滿流緩 速器轉(zhuǎn)子盤轉(zhuǎn)速，在地面附著條件和ECE法規(guī)對(duì)前、后軸制動(dòng)力的約束，W及電滿流緩速器 轉(zhuǎn)子盤對(duì)電滿流緩速器制動(dòng)力的約束條件下，盡量多地使用緩速器進(jìn)行制動(dòng)，在此基礎(chǔ)上， 根據(jù)摩擦襯片的磨損情況，盡量使摩擦襯片磨損量少的制動(dòng)器多承擔(dān)制動(dòng)力。
[0012] 本發(fā)明的有益效果是：充分利用氣壓電控制動(dòng)系統(tǒng)各軸制動(dòng)力可任意分配、可產(chǎn) 生制動(dòng)力較大且較穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，和電滿流緩速器響應(yīng)快、連續(xù)可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)，在不同工況下采 用不同的控制目標(biāo)對(duì)前、后軸摩擦制動(dòng)器和電滿流緩速器進(jìn)行制動(dòng)力分配，充分保證不同 制動(dòng)工況對(duì)制動(dòng)性能的不同需求，緊急制動(dòng)時(shí)保證制動(dòng)穩(wěn)定性和快速的制動(dòng)響應(yīng)，下長坡 制動(dòng)時(shí)保證前、后軸摩擦制動(dòng)器的溫度都能比較低，防止發(fā)生熱衰退，保證突發(fā)狀況時(shí)摩擦 制動(dòng)器的制動(dòng)性能，其他普通制動(dòng)工況時(shí)盡量減少并均衡前、后軸摩擦襯片的磨損量，提高 經(jīng)濟(jì)性能。
【附圖說明】
[0013] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明：
[0014] 圖1為集成制動(dòng)系統(tǒng)基于工況的制動(dòng)力分配流程圖。
[0015] 圖2為制動(dòng)工況在線辨識(shí)流程圖。
[0016] 圖3為總需求制動(dòng)力和目標(biāo)減速度計(jì)算框圖。
[0017] 圖4為緊急制動(dòng)工況的制動(dòng)力分配流程圖。
[0018] 圖5為下長坡制動(dòng)工況的制動(dòng)力分配流程圖。
[0019] 圖6為下長坡工況氣壓制動(dòng)力占總制動(dòng)力比值MAP圖。
[0020] 圖7為下長坡工況前軸摩擦制動(dòng)力占?xì)鈮褐苿?dòng)力比值MAP圖。
[0021] 圖8為其他普通制動(dòng)工況