[发明专利]电子液压-电子机械的混合式汽车线控制动控制系统

权利要求书

1.一种电子液压-电子机械的混合式汽车线控制动控制系统，其特征包括：传感器子系统、EHB、EMB、上层控制器和下层控制器；

所述传感器子系统包括：方向盘转角传感器、前轮转角传感器、制动踏板位移传感器、车速传感器、转速传感器、压力传感器和夹紧力传感器；

所述EHB包括：液压泵、线性电磁阀和制动轮缸；

所述EMB包括：电机、传动减速机构和执行机构；

所述上层控制器包括：目标制动力计算模块、附加横摆力偶矩计算模块和制动力分配子系统；其中，所述制动力分配子系统包括：左右侧制动力分配模块和前后轮制动力分配模块；

所述下层控制器包括：前后轴制动力协调控制器、EHB压力跟随PID控制器和EMB压力跟随PID控制器；

当驾驶员踩下制动踏板进行减速制动时，所述制动踏板位移传感器采集制动踏板的位移并传输给所述目标制动力计算模块进行判断，若制动踏板的位移在预设的时间t₀内达到制动踏板最大位移s_max，则所述目标制动力计算模块判定制动意图为紧急制动，并将整车的目标制动力F_Xb设置为地面能给车辆提供的理想最大制动力；若制动踏板的位移在预设的时间t₀内未能达到制动踏板最大位移s_max，则所述目标制动力计算模块判定制动意图为常规制动，并得到驾驶员期望的制动强度，从而根据制动强度得到所需制动力并作为整车的目标制动力F_Xb；

所述目标制动力计算模块按如下过程计算整车的目标制动力：

若驾驶员的制动意图识别为紧急制动，则整车的目标制动力F_Xb为车辆不失稳的状况下地面能作用于车辆的最大纵向制动力；

若识别为常规制动，则记纵向制动强度为z，并得到整车的目标制动力F_Xb＝mzg，其中，m为整车的总质量，g为重力加速度；

所述附加横摆力偶矩计算模块通过所述方向盘转角传感器采集的方向盘转角和所述车速传感器采集的车速，识别驾驶员期望的制动路径，并计算使车辆达到驾驶员目标行驶方向所需的附加横摆力偶矩ΔT：当方向盘转角传感器采集的方向盘转角为0°时，表示驾驶员的制动意图为直道制动，设置ΔT为零；当方向盘转角不为0°时，表示制动意图为弯道制动，根据方向盘转角和车速计算ΔT；

所述制动力分配子系统根据整车的目标制动力和附加横摆力偶矩ΔT，利用所述左右侧制动力分配模块对左右侧制动力进行分配，得到左右侧制动力分配结果后，再根据左右侧制动力分配结果，利用所述前后轮制动力分配模块对前后轮制动力进行分配，得到左右侧中前后四个单轮制动力的分配结果，进而利用地面制动力和制动器夹紧力的关系，将单轮制动力转变为相应的EHB中制动轮缸的目标压力p_tar和EMB中执行机构的目标夹紧力F_tar；

所述制动力分配子系统按如下过程进行左右侧中前后四个单轮制动力的分配：

当驾驶员的制动意图为直道制动时：

步骤a1、计算地面能提供给各个车轮的最大制动力；

设左前轮、左后轮、右前轮、右后轮四个车轮的峰值附着系数分别为四个车轮的垂直载荷分别为F_{Z_lf}、F_{Z_lr}、F_{Z_rf}、F_{Z_rr}，从而得到单个车轮能形成的最大地面制动力为

步骤a2、计算左右侧目标制动力；

设左侧制动力总和为F_l，右侧制动力总和为F_r；

在紧急制动下，令F_l＝F_r＝min{F_{μ_lf}+F_{μ_lr},F_{μ_rf}+F_{μ_rr}}；

在常规制动下，令

步骤a3、计算单轮目标制动力；

在紧急制动下，若F_{μ_lf}+F_{μ_lr}≤F_{μ_rf}+F_{μ_rr}，得F_l＝F_r＝F_{μ_lf}+F_{μ_lr}，则左前轮、左后轮、右前轮、右后轮四个车轮的单轮目标制动力分别为F_lf＝F_{μ_lf}、F_lr＝F_{μ_lr}、若F_{μ_lf}+F_{μ_lr}＞F_{μ_rf}+F_{μ_rr}，得F_l＝F_r＝F_{μ_rf}+F_{μ_rr}，则左前轮、左后轮、右前轮、右后轮四个车轮的单轮目标制动力分别为F_rf＝F_{μ_rf}、F_rr＝F_{μ_rr}；

在常规制动下，左前轮、左后轮、右前轮、右后轮四个车轮的单轮目标制动力分别为

当驾驶员的制动意图为弯道制动时：

步骤b1、计算形成附加横摆力偶矩ΔT所需的额外纵向制动力ΔF，并确定其施加的对象：车辆在弯道制动时，若出现过多转向，则将额外纵向制动力ΔF施加在外前轮上，若出现不足转向，则将额外纵向制动力施加ΔF在内后轮上；

步骤b2、计算地面能提供给各个车轮的最大制动力；

设内前轮、内后轮、外前轮、外后轮四个车轮的峰值附着系数分别为四个车轮的垂直载荷分别为F_{Z_if}、F_{Z_ir}、F_{Z_of}、F_{Z_or}，从而得到单个车轮能形成的最大地面制动力为

步骤b3、计算内外侧目标制动力；

设内侧纵向制动力总和为F_i、外侧纵向制动力总和为F_o，且F_i、F_o不包括ΔF，所述前轮转角传感器采集的前轮转角为δ；

若出现过多转向，在紧急制动下，令F_i＝F_o＝min{F_{μ_if}cosδ+F_{μ_ir},F_{μ_of}cosδ+F_{μ_or}-ΔF}；在常规制动下，令

若出现不足转向，在紧急制动下，令F_i＝F_o＝min{F_{μ_if}cosδ+F_{μ_ir}-ΔF,F_{μ_of}cosδ+F_{μ_or}}；在常规制动下，令

步骤b4、计算单轮目标制动力；

若出现过多转向，在紧急制动下，若F_{μ_if}cosδ+F_{μ_ir}≥F_{μ_of}cosδ+F_{μ_or}-ΔF，则令内前轮、内后轮、外前轮、外后轮的目标制动力分别为F_of＝F_{μ_of}、F_or＝F_{μ_or}；若F_{μ_if}cosδ+F_{μ_ir}＜F_{μ_of}cosδ+F_{μ_or}-ΔF，则令内前轮、内后轮、外前轮、外后轮的目标制动力分别为F_if＝F_{μ_if}、F_ir＝F_{μ_ir}、

在常规制动下，令内前轮、内后轮、外前轮、外后轮的单轮目标制动力分别为

若出现不足转向，在紧急制动下，若F_{μ_if}cosδ+F_{μ_ir}-ΔF≤F_{μ_of}cosδ+F_{μ_or}，则令内前轮、内后轮、外前轮、外后轮的目标制动力分别为F_if＝F_{μ_if}、F_ir＝F_{μ_ir}、若F_{μ_if}cosδ+F_{μ_ir}-ΔF＞F_{μ_of}cosδ+F_{μ_or}，则令内前轮、内后轮、外前轮、外后轮的目标制动力分别为F_of＝F_{μ_of}、F_or＝F_{μ_or}；

在常规制动下，令内前轮、内后轮、外前轮、外后轮的单轮目标制动力分别为

所述前后轴制动力协调控制器接收到来自上层控制器的EHB中制动轮缸的目标压力p_tar和EMB中执行机构的目标夹紧力F_tar，计算前轴目标制动力和后轴目标制动力并进行调节：

对于前轴，判断前轴实际制动力P_{f_act}是否达到前轴目标制动力P_{f_tar}，若P_{f_act}＜P_{f_tar}，则令P_{f_ref}＝P_{f_max}；若P_{f_act}≥P_{f_tar}，则令P_{f_ref}＝P_{f_tar}；其中，P_{f_ref}表示前轴参考制动力，P_{f_max}表示前轴制动装置能提供的最大压力；

对于后轴，先判断后轴实际制动力P_{r_act}是否快要达到后轴目标制动力P_{r_tar}，若P_{r_act}＜P_{r_tar}-x_r，则令P_{r_ref1}＝P_{r_max}；若P_{r_act}≥P_{r_tar}-x_r，则令P_{r_ref1}＝P_{r_act}；其中，x_r表示预设值，P_{r_ref1}表示中间阶段的后轴参考制动力，P_{r_max}表示后轴制动装置能提供的最大压力；接着判断前轴实际制动力P_{f_act}是否快要达到前轴目标制动力P_{f_tar}，若P_{f_act}＜P_{f_tar}-x_f，则令P_{r_ref2}＝P_{r_ref1}；若P_{f_act}≥P_{f_tar}-x_f，则令P_{r_ref2}＝P_{r_tar}；其中，x_f表示另一预设值，P_{r_ref2}表示最终的后轴参考制动力；最后将P_{f_ref}、P_{r_ref2}分别输入前轴制动器和后轴制动器。

2.根据权利要求1所述的电子液压-电子机械的混合式汽车线控制动控制系统，其特征是，

所述EHB压力跟随PID控制器将制动轮缸的目标压力p_tar与所述压力传感器采集的实际压力p_act进行比较，并对所得到的二者的偏差进行压力环PID控制后，输出线性电磁阀的目标电流I_tar，再将目标电流I_tar与实际电流I_act比较，并对所得到的二者偏差进行电流PID控制后，输出PWM值后输入到线性电磁阀中，以控制所述线性电磁阀的开度，进而控制由所述液压泵提供的制动液进出制动轮缸的流量，从而实现压力跟随；

所述EMB压力跟随PID控制器将执行机构的目标夹紧力F_tar与夹紧力传感器采集的实际夹紧力F_act进行比较，并对所得到的二者的偏差进行夹紧力环PID控制后，输出电机的目标转速θ_tar，再将目标转速θ_tar与转速传感器采集的实际转速θ_act相比较，并对所得到的二者的偏差进行转速环PID控制后，输出目标电流i_tar，然后将目标电流i_tar与实际电流i_act相比较，并对所得到的二者的偏差进行电流环PID控制后，经过所述传动减速机构输出目标转矩给所述EMB执行机构，从而实现压力跟随。