CN101474965B - 一种混合动力电动汽车主动制动控制方法 - Google Patents

Abstract

一种混合动力电动汽车主动制动控制方法，适用于汽车的制动控制。该方法将汽车制动控制分为“主动制动驾驶模式”和“非主动制动驾驶模式”，其中紧急制动和拥堵路况制动控制时使用“主动制动驾驶模式”，普通制动控制时使用“非主动制动驾驶模式”；该方法还包括识别紧急制动和拥堵路况制动，在操作制动踏板前，控制电动汽车的驱动电机进行主动制动。提出的汽车主动制动控制方法能够缩短制动***的响应时间、缩短制动距离，减少驾驶员操作强度，缓解驾驶员疲劳，提前进行回收制动，增加了回收制动的比率，改善整车燃油经济性，有较高的实用价值。

Description

一种混合动力电动汽车主动制动控制方法

技术领域

本发明涉及一种混合动力电动汽车制动控制方法，属于电动汽车制动技术领域。

背景技术

制动距离是与行驶安全直接有关的一项制动效能指标。参照附图1，制动过程按时间分一般由驾驶员接到制动停车信号后的反应时间T₀，踏板切换和克服***滞后的时间T₁、制动器作用时间T₂和持续制动时间T₃组成。在城市中心行驶时，车与车之间的距离较短，经常需要频繁地制动减速，驾驶员反应稍慢则容易出现诸如追尾等事故，频繁制动操作容易使驾驶员疲劳。

由DE 10 2004 030 464公知一种用于电子制动调节的方法，其依据加速踏板的复位速度，操纵伺服液压制动装置的一个预填充装置来消除车轮制动器的空隙，通过消除空隙可以减少在操纵制动踏板时的车轮制动器的动作时间，由此可以缩短制动距离。由CN 101096206A及CN 101134458A公知，对所述伺服液压制动装置的驱动方法被扩展至更多的汽车运行状态，不再局限于加速踏板的复位速度。然而，在现有技术中，缩短汽车制动距离的制动装置及控制方法是在伺服液压制动装置中得以实现；对于未安装该伺服液压制动装置或类似的电控制动***的车辆，需要寻找其他方式来缩短汽车制动距离。

混合动力电动汽车的驱动轮全部由电机驱动，或者是部分由电机驱动；利用电机进行制动能量回收成为混合动力提高燃油经济性的重要途径。已开发的制动能量回馈***，参见发明专利200610113586.8“电动汽车混合制动***”，在某型HCNG串联混合动力城市客车和某型燃料电池城市客车上得到了成功应用。同时，缓速器装置在客车和货车上被广泛的使用，利用缓速器装置进行制动能够提高整车制动***的寿命，提高制动安全性。

目前还没有在操作制动踏板之前利用电动汽车的驱动电机或汽车的缓速器装置进行主动制动从而缩短制动***的反应时间、缩短制动距离的技术；目前没有根据城市驾驶工况电动汽车的驱动电机或汽车的缓速器装置主动进行主动制动从而缓解驾驶员疲劳的技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合动力汽车主动制动控制方法，用于解决在汽车紧急制动和拥堵路况制动时，制动***的响应时间慢和驾驶员反应慢导致的制动距离变长，以及驾驶员频繁操作引起的疲劳；本发明通过在驾驶员操作制动踏板之前，控制电动汽车的驱动电机主动进行回收制动，从而缩短制动***的响应时间、缩短制动距离，缓解驾驶员疲劳；同时在操作制动踏板前进行回收制动，增加了回收制动的比率。

本发明的技术方案是这样实现的：一种混合动力汽车主动制动控制方法，该汽车主动制动控制方法是通过由轮速传感器1或电机转速传感器，制动控制器2，车轮摩擦制动器3，半轴4，电机控制器5，电机6，主减速器7，制动气压传感器8，制动气压调节阀9，气瓶10，制动踏板位置传感器11，双腔式串列制动阀12，加速踏板位置传感器13组成的混合制动***实现的，其特征在于该方法是将汽车制动控制分为“主动制动驾驶模式”和“非主动制动驾驶模式”，其中紧急制动和拥堵路况制动控制时使用“主动制动驾驶模式”，普通制动控制时使用“非主动制动驾驶模式”，该模式由制动控制器的计算决定，其具体控制步骤如下：

a.计算紧急制动指数E：通过制动控制器采集加速踏板复位速度a与设定值a₀比较确定，若a≥a₀，则E＝E₀，其中E₀为常数，若a＜a₀，则E＝0；其中设定值a₀定义为加速踏板复位速度参考值，在标定阶段，根据多次采集加速踏板复位速度a经过统计得到，用于区分司机是否将要进行紧急制动；其中加速踏板复位速度a由制动控制器采集加速踏板位置传感器的信号A，经计算求导数得到a＝ΔA/Δt，用来表征撤销驱动力的速度；

b.计算总制动频率指数B：通过制动控制器采集n个单位时间段内的有效制动次数经计算得到，其中B为n个单位时间段内的制动频率的平均值，用于判断汽车是否行驶在拥堵路况，其中n为5～20之间的整数，单位时间段为0.5～5分钟；总制动频率指数B每单位时间更新一次，新的总制动频率指数B＝(n-1)/n*B’+1/n*b，B被限制在[0，10]，其中B’是更新前的总制动频率指数；其中制动频率指数b为单位时间段内的有效制动的次数，由制动控制器采集制动踏板位置传感器的信号，经过计算得到；其中有效制动定义为，在汽车行驶过程中混合制动装置施加制动力的一个完整过程为一次有效制动；B₀为总制动频率指数B的一个特定值，作为判断汽车是否行驶在拥堵路况的门限值，在标定阶段，根据多次采集汽车运行道路工况的车速，经过统计得到，并且定义E₀＞B₀；

c.根据上述的E和B计算出制动指数C，其中C＝E+B；

d.判断制动指数C与设定值C₀的关系，其中C₀＝B₀，如果C≤C₀，则判断为“非主动制动驾驶模式”，不进行主动制动，整车制动采用普通制动模式；

e.如果C＞C₀，则判断为“主动制动驾驶模式”，制动控制器2获取加速踏板位置传感器的信号A，比较A与设定值A₀的大小，如果A＜A₀，则进行主动制动，制动控制器2向电机控制器5发出电机回馈制动转矩命令，电机控制器5接受回馈制动转矩命令并控制电机6制动，发出制动力矩，制动力矩通过电机6的输出轴传递至减速器7的输入轴，通过主减速器7的两端传递至半轴4，通过半轴传递至车轮，车轮与地面产生阻碍车辆前进的制动力，从而使车辆减速，完成一次主动制动后返回起始点；其中A₀设定值为加速踏板位置传感器的信号A的特定值，由标定过程测量得到，区分加速踏板空行程与加速踏板有效行程；如果A≥A₀则不进行主动制动，然后重复步骤a、b、c、d和e。

上述技术方案中，步骤b中所述的n为10，单位时间段为1分钟。

提出的汽车主动制动控制方法，其优点是利用汽车的驱动电机在“主动制动驾驶模式”下进行主动制动，从而缩短制动***的响应时间、缩短制动距离，缓解驾驶员疲劳；可提前进行回收制动，增加了回收制动的比率，改善经济性；设定了“主动制动驾驶模式”和“非主动制动驾驶模式”，在保证车辆传统的驾驶习惯的同时在特定情形下实施新功能。

附图说明

图1是紧急制动过程中，汽车减速度的时间历程示意图。

图2是电动车电-气混合制动***的示意图。

图3是按照本发明的一个实施例的流程图。

具体实施方式

图2是电动车电-气混合制动***的结构示意图。该***包括轮速传感器1(电机转速传感器)，制动控制器2，车轮摩擦制动器3，半轴4，电机控制器5，电机6，主减速器7，制动气压传感器8，制动气压调节阀9，气瓶10，制动踏板位置传感器11和双腔式串列制动阀12。制动控制器2与轮速传感器1、电机控制器5、制动气压传感器8、制动气压调节阀9、制动踏板位置传感器11有信号电路连接。气路自气瓶10，首先通过双腔式串列制动阀12，之后通过制动气压调节阀9、制动气压传感器8，最后接入车轮摩擦制动器3。电机6与电机控制器5由大功率电路连接，电机6的输出轴联接主减速器7的输入轴，主减速器7的两端接半轴4，半轴则与车轮相连。

制动控制器2，接收来自气压传感器8的制动气压信号、来自制动踏板位置传感器11的驾驶员制动意图信号和来自电机控制器5的回馈制动转矩限制信号，向制动气压调节阀9发出摩擦制动气压调节命令、向电机控制器5发出电机回馈制动转矩命令。

制动气压受到双腔式串列制动阀12和制动气压调节阀9的双重控制，用于驱动车轮摩擦制动器3产生制动转矩。双腔式串列制动阀12直接受驾驶员制动踏板操作的控制，制动气压调节阀9则在驾驶员制动意图的基础上，根据制动控制器的命令进一步控制制动气压。制动气压调节阀9分别调节双腔式串列制动阀下游的制动气压。

此外，所述车辆还包括至少一个加速踏板位置传感器13，借助于该传感器可以计算获得驾驶员对加速踏板的操作信息，包括踏板的位置以及复位踏板的速度等。

图3是按照本发明的一个实施例的流程图。驱动电机的功能是帮助驾驶员在紧急制动驾驶模式和/或“主动制动驾驶模式”下在驾驶员操作制动踏板之前至少部分地在一个或多个车轴上施加制动力。通过主动制动可以提高驾驶员-车辆***的制动响应，从而缩短制动距离。按照本发明，“主动制动驾驶模式”综合了驾驶员和车辆***，根据驾驶员的驾驶意图，任何有制动倾向的意图将被识别并被执行。也就是任何有制动意图的司机的油操作，例如在“主动制动驾驶模式”下，司机以正常加速踏板复位速度来复位加速踏板至较小的位置，通常小于A₀，此时驱动电机就被激活，驱动电机对车轮施加制动力。

本发明将汽车制动控制分为“主动制动驾驶模式”和“非主动制动驾驶模式”，其中紧急制动和拥堵路况制动控制时使用“主动制动驾驶模式”，普通制动控制时使用“非主动制动驾驶模式”，该模式由制动控制器的计算决定，其具体控制步骤如下：

a.计算紧急制动指数E：通过制动控制器采集加速踏板复位速度a与设定值a₀比较确定，若a≥a₀，则E＝E₀，其中E₀为常数，若a＜a₀，则E＝0；其中设定值a₀定义为加速踏板复位速度参考值，在标定阶段，根据多次采集加速踏板复位速度a经过统计得到，用于区分司机是否将要进行紧急制动；其中加速踏板复位速度a由制动控制器采集加速踏板位置传感器的信号A，经计算求导数得到a＝ΔA/Δt，用来表征撤销驱动力的速度；

b.计算总制动频率指数B：通过制动控制器采集n个单位时间段内的有效制动次数经计算得到，其中B为n个单位时间段内的制动频率的平均值，用于判断汽车是否行驶在拥堵路况，其中n为5～20之间的整数，单位时间段为0.5～5分钟；总制动频率指数B每单位时间更新一次，新的总制动频率指数B＝(n-1)/n*B’+1/n*b，B被限制在[0，10]，其中B’是更新前的总制动频率指数；其中制动频率指数b为单位时间段内的有效制动的次数，由制动控制器采集制动踏板位置传感器的信号，经过计算得到；其中有效制动定义为，在汽车行驶过程中混合制动装置施加制动力的一个完整过程为一次有效制动；B₀为总制动频率指数B的一个特定值，作为判断汽车是否行驶在拥堵路况的门限值，在标定阶段，根据多次采集汽车运行道路工况的车速，经过统计得到，并且定义E₀＞B₀；

c.根据上述的E和B计算出制动指数C，其中C＝E+B；

d.判断制动指数C与设定值C₀的关系，其中C₀＝B₀，如果C≤C₀，则判断为“非主动制动驾驶模式”，不进行主动制动，整车制动采用普通制动模式；

e.如果C＞C₀，则判断为“主动制动驾驶模式”，制动控制器2获取加速踏板位置传感器的信号A，比较A与设定值A₀的大小，如果A＜A₀，则进行主动制动，制动控制器2向电机控制器5发出电机回馈制动转矩命令，电机控制器5接受回馈制动转矩命令并控制电机6制动，发出制动力矩，制动力矩通过电机6的输出轴传递至减速器7的输入轴，通过主减速器7的两端传递至半轴4，通过半轴传递至车轮，车轮与地面产生阻碍车辆前进的制动力，从而使车辆减速，完成一次主动制动后返回起始点；其中A₀设定值为加速踏板位置传感器的信号A的特定值，由标定过程测量得到，区分加速踏板空行程与加速踏板有效行程；如果A≥A₀则不进行主动制动，然后重复步骤a、b、c、d和e。

n以及单位时间的选择需要根据不同的车型来设定，从而达到最佳的效果，针对本实施例的上述技术方案中，步骤b中所述的n为10，单位时间段为1分钟。

更具体的，主动制动在两种条件下发生，其一为汽车行驶过程中驾驶员快速复位加速踏板，其二为车辆行驶在拥堵路况中复位加速踏板，上述两种条件有部分重叠，满足上述两种条件中的一种即进行主动制动。本发明在判定进入“主动制动驾驶模式”之后将通过驱动电机至少在一个或多个车轴上施加制动力进行必要的主动制动从而进一步缩短制动距离。同时，本发明还设有程序用于判定并退出“主动制动驾驶模式”，恢复到原有的不需要主动制动的“非主动制动驾驶模式”。

本发明不限制于上述典型实施例，本发明同样适用前轴、两轴或多轴驱动的电动车辆，特别适用由液压或其他类型的制动***与回馈制动***组成的混合制动***；本发明同样适用前轴、两轴或多轴驱动的带有液力或电涡流缓速器装置的车辆，特别适用由液压或其他类型的制动***与液力或电涡流缓速器装置组成的混合制动***。

Claims (2)

1.一种混合动力电动汽车主动制动控制方法，该汽车主动制动控制方法是通过由轮速传感器(1)或电机转速传感器，制动控制器(2)，车轮摩擦制动器(3)，半轴(4)，电机控制器(5)，电机(6)，主减速器(7)，制动气压传感器(8)，制动气压调节阀(9)，气瓶(10)，制动踏板位置传感器(11)，双腔式串列制动阀(12)，加速踏板位置传感器(13)组成的混合制动***实现的，其特征在于该方法是将汽车制动控制分为“主动制动驾驶模式”和“非主动制动驾驶模式”，其中紧急制动和拥堵路况制动控制时使用“主动制动驾驶模式”，普通制动控制时使用“非主动制动驾驶模式”，这两种模式由制动控制器(2)的计算决定，其具体控制步骤如下：

a.计算紧急制动指数E：通过制动控制器采集加速踏板复位速度a与设定值a₀比较确定，若a≥a₀，则E＝E₀，其中E₀为常数，若a＜a₀，则E＝0；其中设定值a₀定义为加速踏板复位速度参考值，在标定阶段，根据多次采集加速踏板复位速度a经过统计得到，用于区分司机是否将要进行紧急制动；其中加速踏板复位速度a由制动控制器采集加速踏板位置传感器的信号A，经计算求导数得到a＝ΔA/Δt，用来表征撤销驱动力的速度；

b.计算总制动频率指数B：通过制动控制器采集n个单位时间段内的有效制动次数经计算得到，其中B为n个单位时间段内的制动频率的平均值，用于判断汽车是否行驶在拥堵路况，其中n为5～20之间的整数，单位时间段为0.5～5分钟；总制动频率指数B每单位时间更新一次，新的总制动频率指数B＝(n-1)/n*B’+1/n*b，B被限制在[0，10]，其中B’是更新前的总制动频率指数；其中制动频率指数b为单位时间段内的有效制动的次数，由制动控制器采集制动踏板位置传感器的信号，经过计算得到；其中有效制动定义为，在汽车行驶过程中混合制动装置施加制动力的一个完整过程为一次有效制动；B₀为总制动频率指数B的一个特定值，作为判断汽车是否行驶在拥堵路况的门限值，在标定阶段，根据多次采集汽车运行道路工况的车速，经过统计得到，并且定义E₀＞B₀；

c.根据上述的E和B计算出制动指数C，其中C＝E+B；

d.判断制动指数C与设定值C₀的关系，其中C₀＝B₀，如果C≤C₀，则判断为“非主动制动驾驶模式”，不进行主动制动，整车制动采用普通制动模式；

e.如果C＞C₀，则判断为“主动制动驾驶模式”，制动控制器(2)获取加速踏板位置传感器的信号A，比较A与设定值A₀的大小，如果A＜A₀，则进行主动制动，制动控制器(2)向电机控制器(5)发出电机回馈制动转矩命令，电机控制器(5)接受回馈制动转矩命令并控制电机(6)制动，发出制动力矩，制动力矩通过电机(6)的输出轴传递至主减速器(7)的输入轴，通过主减速器(7)的两端传递至半轴(4)，通过半轴传递至车轮，车轮与地面产生阻碍车辆前进的制动力，从而使车辆减速，完成一次主动制动后返回起始点；其中A₀设定值为加速踏板位置传感器的信号A的特定值，由标定过程测量得到，区分加速踏板空行程与加速踏板有效行程；如果A≥A₀则不进行主动制动，然后重复步骤a、b、c、d和e。

2.按照权利要求1所述的混合动力电动汽车主动制动控制方法，其特征在于：步骤b中所述的n为10，单位时间段为1分钟。

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