[发明专利]一种基于阀芯位置预估的电磁阀液压力控制方法和系统

说明书

本发明涉及一种基于阀芯位置预估的电磁阀液压力控制方法和系统，方法包括：基于确定的电磁阀类型，获得该电磁阀阀芯的受力平衡方程式；基于电磁阀阀芯的受力平衡方程式、电磁阀线圈组件的电流信号以及电磁阀上、下游的液压力信号，计算得到当前时刻的阀芯位置预估值；基于当前时刻的阀芯位置预估值，求解得到线圈组件电流信号的前馈命令值和反馈命令值，并对制动轮缸的液压力进行控制。本发明充分利用了电磁阀上、下游的液压力信息、实际线圈电流信息以及期望液压力信息，获得阀芯位置预估信息，可广泛用于线控液压制动系统在复杂动态工况下的电磁阀液压力精密控制任务。

技术领域

本发明涉及一种制动系统的液压力控制方法和系统，特别是关于一种基于阀芯位置预估的电磁阀液压力控制方法和系统，属于汽车制动技术领域。

背景技术

制动系统是车辆底盘系统的重要组成部分，直接保证了整车的行驶安全性、能量经济性、驾驶舒适性等方面的水平。由于在电子架构、硬件技术、生产成本和运行可靠性上的优势，线控液压制动系统作为制动系统的主流在车辆电动化和智能化的发展潮流中占据了车辆底盘系统执行器层面的核心地位。线控液压制动系统的液压力调节功能的核心部件是电磁阀。电磁阀通过电控信号(如开关信号、PWM信号或电流信号)驱动线圈实现对阀芯开度的控制，进一步实现对流过电磁阀阀口的制动液的流量控制，最终实现对制动轮缸内制动液压力水平的调节。

线控液压制动系统使用的电磁阀分为开关型电磁阀和比例型电磁阀；前者应用场景较为普遍，后者由于成本较高而尚未大量推广。线控液压制动系统的液压力精密控制功能需要电磁阀具有较好的流量可控性，即电控信号与被控流量之间具有较高的线性关系，因此，现有最优的解决方案是通过理想的比例型电磁阀进行电磁阀开度的线性控制。目前，通过高频PWM信号或电流信号对开关型电磁阀进行液压力闭环控制的方法改善了传统低频PWM信号控制的振动、噪声、发热和调压精度较低的问题，甚至在部分稳态工况下实现了电磁阀线圈电流与阀口压差的线性控制效果，但在液压力控制目标发生快速变化时，上述方法的液压力调压精度和稳定性明显降低，液压力控制算法的鲁棒性较差，无法适应动态变化的制动工况，直接影响车辆的制动性能。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是针对线控液压制动系统广泛使用的外流式开关型电磁阀，基于阀芯位置的实时预估值并结合目标液压力与实际液压力信息，提供一种基于阀芯位置预估的电磁阀液压力控制方法和系统，克服或解决现有线控液压制动系统电磁阀在液压力控制精度和稳定性方面的不足，实现动态制动工况下制动轮缸液压力的精密控制功能。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种基于阀芯位置预估的电磁阀液压力控制方法，包括以下步骤：基于确定的电磁阀类型，获得该电磁阀阀芯的受力平衡方程式；基于电磁阀阀芯的受力平衡方程式、电磁阀线圈组件的电流信号以及电磁阀上、下游的液压力信号，计算得到当前时刻的阀芯位置预估值；基于当前时刻的阀芯位置预估值，求解得到线圈组件电流信号的前馈命令值和反馈命令值，并对制动轮缸的液压力进行控制。

所述获得阀芯的受力平衡方程式的方法，包括：建立直角坐标系；将运动质量组件作为研究对象进行受力分析；基于建立的直角坐标系和受力分析结果，获得电磁阀阀芯的受力平衡方程式。

所述将运动质量组件作为研究对象进行受力分析的方法，包括：确定运动质量组件所受的所有外力，确定每一外力的方向。

所述电磁阀阀芯的受力平衡方程式为：

式中，m为阀芯质量，F_e为电磁力，F_h为液压力，F_s为弹簧力，F_n为阀座支持力，θ为阀座半锥角。