CN108248391A - 一种开关量制动踏板的制动控制方法、***及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开关量制动踏板的制动控制方法和***，该方法包括：当驾驶员进行制动踏板操作时，获取驾驶员踩踏制动踏板的时间长度，并根据时间长度确定制动踏板深度获取当前车辆各个部件的最大允许制动功率，并将各个部件的最大允许制动功率中的最小值确定为实时最大允许制动功率P_max；根据制动踏板深度实时最大允许制动功率P_max和实际电机转速，获得制动扭矩T_目标，并根据制动踏板深度和制动扭矩T_目标控制车辆进行制动。本发明能够模拟驾驶员制动踏板行为，反映驾驶员制动意图，保证车辆合理的制动扭矩分配和车辆安全，保证车辆的经济性。本发明还公开了一种包括上述***的车辆。

Description

一种开关量制动踏板的制动控制方法、***及车辆

技术领域

本发明涉及车辆控制技术领域，更具体地说，涉及一种开关量制动踏板的制动控制方法。此外，本发明还涉及一种用于实现上述方法的开关量制动踏板的制动控制***以及具有该***的车辆。

背景技术

近年来，电动汽车具有易于操控、无排放、经济性好等优点，电动汽车备受社会各阶层人们的关注。电动汽车技术飞速发展，电动汽车的相关技术不断取得突破和发展，其中安全性、较好的操控性和经济性为广泛关注的重点之一。

现有纯电动汽车设计生产中部分小型车辆采用开关量制动踏板，制动踏板输入到整车控制器的信号为数字量信号，无法得到踏板开度，导致整车控制无法直接获取驾驶员意图，这为踏板解析和电制动处理带来了困难，若不能妥善处理将影响行车安全和制动能量回收少降低车辆续驶里程和经济性。

综上所述，如何提供一种开关量制动踏板的制动控制方法，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种开关量制动踏板的制动控制方法，能够形成具有模拟量制动踏板控制方法，能够解析驾驶员的制动行为，易于了解驾驶员的操作意图。

本发明的另一目的是提供一种用于实现上述方法的开关量制动踏板的制动控制***及具有该***的车辆。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种开关量制动踏板的制动控制方法，包括：

当驾驶员进行制动踏板操作时，获取驾驶员踩踏所述制动踏板的时间长度，并根据所述时间长度确定制动踏板深度

获取当前车辆各个部件的最大允许制动功率，并将所述各个部件的最大允许制动功率中的最小值确定为实时最大允许制动功率P_max；其中，所述各个部件的最大允许制动功率包括电池允许的最大制动功率P_电池、电机允许的最大功率P_电机、可回收制动功率P_车速和底盘允许的最大功率P_底盘；

根据所述制动踏板深度所述实时最大允许制动功率P_max和实际电机转速，获得制动扭矩T_目标，并根据所述制动踏板深度和所述制动扭矩T_目标控制车辆进行制动。

优选的，所述根据所述时间长度确定制动踏板深度的步骤，包括：

按照时间顺序将制动踏板深度的深度分为至少三个阶段，三个所述阶段中所述制动踏板深度的计算公式为：

式中，第一阶段所述制动踏板深度第二阶段所述制动踏板深度第三阶段所述制动踏板深度其中，k₁、k₂和k₃均为根据驾驶员操作习惯确定的常数，a、b和c均为制动踏板深度的上升率，a、b和c均大于零，且c＜b＜a。

优选的，所述根据所述制动踏板深度所述实时最大允许制动功率P_max和实际电机转速n，获得制动扭矩T_目标的步骤，包括：

所述制动扭矩T_目标的计算公式为

其中，为所述制动踏板深度，β为调整系数，P_max为所述实时最大允许制动功率，n为所述实际电机转速。

优选的，所述获取当前车辆各个部件的最大允许制动功率中的获取可回收制动功率P_车速的步骤，包括：

获取当前的车辆状态和车速，根据所述车辆状态通过动力学计算公式得到所述车速下可回收制动能量；所述车辆状态包括车辆承重、风阻、转动惯量和/或摩擦阻力；

调整减速度值用以确保制动的安全性，并以所述减速度值确定所述可回收制动能量和可回收制动功率P_车速。

一种开关量制动踏板的制动控制***，包括：

制动踏板检测装置，所述制动踏板检测装置用于获取驾驶员踩踏制动踏板的时间长度，并根据所述时间长度确定制动踏板深度

制动功率获取装置，所述制动功率获取装置用于获取当前车辆各个部件的最大允许功率，并将所述各个部件的最大允许制动功率中的最小值确定为实时最大允许制动功率P_max；

制动控制装置，所述制动控制装置用于根据所述制动踏板深度所述实时最大允许制动功率P_max和实际电机转速，获得制动扭矩T_目标，并根据所述制动踏板深度和所述制动扭矩T_目标控制车辆进行制动。

优选的，所述制动踏板检测装置包括：

制动踏板状态获取装置，制动踏板状态获取装置用于获取驾驶员踩踏所述制动踏板的时间长度；

制动踏板深度解析装置，所述制动踏板深度解析装置用于按照时间顺序将制动踏板深度的深度分为至少三个阶段，根据如下公式进行划分，

式中，第一阶段所述制动踏板深度第二阶段所述制动踏板深度第三阶段所述制动踏板深度其中，k₁、k₂和k₃均为根据驾驶员操作习惯确定的常数，a、b和c均为制动踏板深度的上升率，a、b和c均大于零，且c＜b＜a。

优选的，所述制动控制装置包括：

信号获取装置，用于获取所述制动踏板检测装置发送的所述制动踏板深度并获得所述制动功率获取装置发送的所述实时最大允许制动功率P_max；

制动扭矩计算模块，用于根据所述制动踏板深度和所述实时最大允许制动功率P_max计算所述制动扭矩其中，为所述制动踏板深度，β为调整系数，P_max为所述实时最大允许制动功率，n为所述实际电机转速。

优选的，还包括电机协调装置，当车速小于预定限制车速时，所述电机协调装置控制电机扭矩平稳下滑、以防止电机负电势作用。

一种车辆，包括制动控制***，所述制动控制***为上述任意一项所述的开关量制动踏板的制动控制***。

本发明所提供的开关量制动踏板的制动控制方法和***能够对使用开关量制动踏板的车辆，采用根据制动踏板被踩踏时长来模拟驾驶员制动踏板深度的方法，能够将开关量制动踏板模拟为模拟量制动踏板，得到对开关量踏板的制动踏板深度的确定，从而能够通过制动踏板深度值对车辆进行制动控制。另外，该方法中根据各个部件的最大允许制动功率确保车辆部件安全状态，并以此限定电机最大允许目标扭矩的方法，能够确切保障车辆每个部件的运行稳定，保证车辆安全、驾驶舒适性。本发明能够较好模拟驾驶员制动踏板行为，反映驾驶员制动意图，保证车辆合理的制动扭矩分配和车辆安全，保证车辆的经济性。本发明还提供了一种包括上述***的车辆。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种开关量制动踏板的制动控制方法的流程图；

图2为本发明所提供的一种开关量制动踏板的制动控制***的结构图。

图2中，附图标记为：

制动踏板检测装置1、制动踏板状态获取装置11、制动踏板深度解析装置12、制动功率获取装置2、制动控制装置3、信号获取装置31、制动扭矩计算模块32。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种开关量制动踏板的制动控制方法，能够形成具有模拟量制动踏板控制方法，能够解析驾驶员的制动行为，易于了解驾驶员的操作意图。

本发明的另一目的是提供一种用于实现上述方法的开关量制动踏板的制动控制***及具有该***的车辆。

请参考图1和图2，图1为本发明所提供的一种开关量制动踏板的制动控制方法的流程图；图2为本发明所提供的一种开关量制动踏板的制动控制***的结构图。

本发明所提供的一种开关量制动踏板的制动控制方法，主要用于设置有开关量制动踏板的电动汽车上，或者可以用于其他具有开关量制动踏板的电动交通工具上，在控制方法中主要包括以下步骤：

步骤S1：当驾驶员进行制动踏板操作时，获取驾驶员踩踏制动踏板的时间长度，并根据时间长度确定制动踏板深度

步骤S2：获取当前车辆各个部件的最大允许制动功率，并将各个部件的最大允许制动功率中的最小值确定为实时最大允许制动功率P_max；其中，各个部件的最大允许制动功率包括电池允许的最大制动功率P_电池、电机允许的最大功率P_电机、可回收制动功率P_车速和底盘允许的最大功率P_底盘。

步骤S3：根据制动踏板深度实时最大允许制动功率P_max和实际电机转速，获得制动扭矩T_目标，并根据制动踏板深度和制动扭矩T_目标控制车辆进行制动。

需要说明的是，上述步骤S1中获取驾驶员踩踏制动踏板的时间长度具体为检测制动踏板的开度持续不为零的时长，也就是说，制动踏板的开关量为1的单次时长。根据上述时间长度确定制动踏板深度具体为确定制动踏板深度与时间长度呈正相关，时间长度越大，则制动踏板深度越大，制动踏板深度与时间长度的关系可以具体为正比关系，或者阶段性的、具有不同正比系数的正比关系。

步骤S2中，各个部件的最大允许制动功率可以为多个功率，考虑到车辆中各个动力和执行部件的功率，其中较为重要的是电池允许的最大制动功率P_电池、电机允许的最大功率P_电机、可回收制动功率P_车速和底盘允许的最大功率P_底盘，各个部件的最大允许制动功率可以考虑上述一个或者几个。将上述几个功率中的最小值确定为车辆当前的实时最大允许制动功率P_max，实时最大允许制动功率可以用于计算当前的制动转矩。步骤S3中，获得制动扭矩的步骤可以通过多种方式获得。

本发明所提供的开关量制动踏板的制动控制方法能够对使用开关量制动踏板的车辆，采用根据制动踏板被踩踏时长来模拟驾驶员制动踏板深度的方法，能够将开关量制动踏板模拟为模拟量制动踏板，得到对开关量踏板的制动踏板深度的确定，从而能够通过制动踏板深度值对车辆进行制动控制。另外，该方法中根据各个部件的最大允许制动功率确保车辆部件安全状态，并以此限定电机最大允许目标扭矩的方法，能够确切保障车辆每个部件的运行稳定，保证车辆安全、驾驶舒适性。本发明能够较好模拟驾驶员制动踏板行为，反映驾驶员制动意图，保证车辆合理的制动扭矩分配和车辆安全，保证车辆的经济性。

在上述实施例的基础之上，步骤S1中根据时间长度确定制动踏板深度的步骤，可以具体包括：

步骤S11：按照时间顺序将制动踏板深度分为至少三个阶段，三个阶段中制动踏板深度的计算公式为：

式中，第一阶段制动踏板深度第二阶段制动踏板深度第三阶段制动踏板深度其中，k₁、k₂和k₃均为根据驾驶员操作习惯确定的常数，a、b和c均为制动踏板深度的上升率，a、b和c均大于零，且c＜b＜a。

需要说明的是，驾驶员进行制动踏板动作时，各阶段特点如下：

第一阶段制动通常仅进行电制动，而无机械制动。制动踏板深度以较大的上升率a增加到k₁，以保证良好的制动效果和制动灵敏性，增大制动能量的回收和操作舒适性。

第二阶段制动踏板中有电制动同时也有机械制动，且机械制动处于逐渐增大状态中，制动踏板深度以稍小的上升率b增加到k₂，其中b＜a，避免制动踏板太快进入制动踏板深度较大的状态，以防止制动过强。

第三阶段机械制动较强，制动踏板深度以较小的上升率c增加到k₃，保证车辆较大的制动效果，保证车辆安全。

需要补充的是，当驾驶员无制动踏板动作时，也即是说谎制动踏板的开关量为0时，踏板深度对应为零。上述步骤能够较好的模拟驾驶员制动踏板的动作情况，基于该踏板深度进行制动扭矩的计算可对电制动和机械制动进行合理分配，保证车辆制动时的稳定性和安全性。

在上述任意一个实施例的基础之上，步骤S3中根据制动踏板深度实时最大允许制动功率P_max和实际电机转速n，获得制动扭矩T_目标的步骤，具体可以包括以下步骤：

步骤S31：制动扭矩T_目标的计算公式为

其中，为制动踏板深度，β为调整系数，P_max为实时最大允许制动功率，n为实际电机转速。

需要补充的是，上述公式中的调整系数为针对公式的预调值，可以根据车辆的实时状态进行调整。本方法中，通过车辆状态和各部件状态获取最大允许的制动功率，从而获取该状态下的制动扭矩。

在上述任意一个实施例的基础之上，步骤S2中获取当前车辆各个部件的最大允许制动功率中的获取可回收制动功率P_车速的步骤，可以具体包括：

步骤S21：获取当前的车辆状态和车速，根据车辆状态通过动力学计算公式得到该车速下可回收制动能量；车辆状态包括车辆承重、风阻、转动惯量和/或摩擦阻力。

步骤S22：调整减速度值用以确保制动的安全性，并以减速度值确定可回收制动能量和可回收制动功率P_车速。

需要说明的是，上述根据车辆状态通过动力学计算公式得到该车速下可回收制动能量的方法中，动力学计算公式为车辆设计领域常用的动力学公式，需要考虑的车辆状态包括当前车辆承重、车辆受到的风阻、车辆行驶的转动惯量和车辆受到的摩擦阻力等，上述需要考虑的物理量均可以通过传感器感应得到，或者通过与车辆电子控制***连接，由电子控制***处间接获得。设定适当的减速度来确保制动操作的舒适性和安全性，由于减速度和可回收制动功率P_车速呈负相关，当减速度增大时，可回收制动功率P_车速减小，当减速度减小时，可回收制动功率P_车速增大。当设定并调整合适的减速度后，可回收制动功率P_车速也相应的确定，可回收制动功率P_车速可用于确定实时最大允许制动功率P_max。本实施例可以实现获取各车速下可回收制动功率，并将可回收制动功率用于扭矩计算，从而保证各车速下有充分的制动能量回收，以便提高车辆操控性。

需要说明的是，上述实施例中考虑底盘允许的最大功率P_底盘，目的是为了考虑整车底盘对制动扭矩的限制，保护地盘并减少车辆地盘异响。

除了上述各个实施例所提供的开关量制动踏板的制动控制方法，本发明还提供一种用于实施上述方法的开关量制动踏板的制动控制***，该***主要包括：制动踏板检测装置1、制动功率获取装置2、制动控制装置3。

具体地，制动踏板检测装置1用于获取驾驶员踩踏制动踏板的时间长度，并根据时间长度确定制动踏板深度其中制动踏板检测装置1可以设置在制动踏板上，也可以与车辆电子控制***连接，用于间接获得制动踏板单次内被踩踏的时间长度。

制动功率获取装置2用于获取当前车辆各个部件的最大允许功率，并将各个部件的最大允许制动功率中的最小值确定为实时最大允许制动功率P_max。需要说明的上，制动功率获取装置2可以与车辆电子控制单元连接，以便获取各个部件的最大允许制动功率；或者制动功率获取装置2也可以和设置在各个部件上的传感器连接，以便测量各部件的实时状态，并获得对应的最大允许功率。可选的，上述获得对应的最大允许功率的步骤可以通过制动功率获取装置2实现，或者由上述传感器直接获得。

制动控制装置3用于根据制动踏板深度实时最大允许制动功率P_max和实际电机转速，获得制动扭矩T_目标，并根据制动踏板深度和制动扭矩T_目标控制车辆进行制动。

本实施例所提供的制动控制***能够根据制动踏板的踩踏时间长短获得制动踏板的踩踏深度，并以此限定电机最大允许目标扭矩的方法，能够确切保障车辆每个部件的运行稳定，保证车辆安全、驾驶舒适性。本发明能够较好模拟驾驶员制动踏板行为，反映驾驶员制动意图，保证车辆合理的制动扭矩分配和车辆安全，保证车辆的经济性。

在上述实施例的基础之上，制动踏板检测装置1具体包括：制动踏板状态获取装置11和制动踏板深度解析装置12。

其中，制动踏板状态获取装置11用于获取驾驶员踩踏制动踏板的时间长度。制动踏板深度解析装置12用于按照时间顺序将制动踏板深度的深度分为至少三个阶段，根据如下公式进行划分：

式中，第一阶段制动踏板深度第二阶段制动踏板深度第三阶段制动踏板深度其中，k₁、k₂和k₃均为根据驾驶员操作习惯确定的常数，a、b和c均为制动踏板深度的上升率，a、b和c均大于零，且c＜b＜a。

需要说明的是，a、b和c均为大于零的正值，且c＜b＜a，通过上述函数公式可以看出，该函数表达的是制动踏板深度关于时间长度的关系，当t≤k₁/a时，车辆刚进入制动状态，制动踏板深度以较大的上升率a增加到k₁，以保证良好的制动效果和制动灵敏性，增大制动能量的回收和操作舒适性。当k₁/a＜t≤(k₂-k₁)/b时，车辆有电制动同时也有机械制动，且机械制动处于逐渐增大状态中，制动踏板深度以稍小的上升率b增加到k₂，其中b＜a，避免制动踏板太快进入制动踏板深度较大的状态，以防止制动过强。当(k₂-k₁)/b＜t≤(k₃-k₂)/c时，制动踏板深度以较小的上升率c增加到k₃，保证车辆较大的制动效果，保证车辆安全。

在上述任意一个实施例的基础之上，制动控制装置3包括：信号获取装置31和制动扭矩计算模块32。

信号获取装置31用于获取制动踏板检测装置1发送的制动踏板深度并获得制动功率获取装置2发送的实时最大允许制动功率P_max。

制动扭矩计算模块32用于根据制动踏板深度和实时最大允许制动功率P_max计算制动扭矩其中，为制动踏板深度，β为调整系数，P_max为实时最大允许制动功率，n为实际电机转速。

需要说明的是，上述β为调整系数，可以根据车辆的型号和当前情况确定β系数。另外，实际电机转速n可以通过传感器等方式获取。

可选的，在上述任意一个实施例的基础之上，***中还包括电机协调装置，当车速小于预定限制车速时，电机协调装置控制电机扭矩平稳下滑、以防止电机负电势作用。

除了上述各个实施例所提供的开关量制动踏板的制动控制***，本发明还提供了一种车辆，包括制动控制***，该制动控制***为上述任意一项的所述的开关量制动踏板的制动控制***。该车辆的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的开关量制动踏板的制动控制方法、***和车辆进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种开关量制动踏板的制动控制方法，其特征在于，包括：

当驾驶员进行制动踏板操作时，获取驾驶员踩踏所述制动踏板的时间长度，并根据所述时间长度确定制动踏板深度

获取当前车辆各个部件的最大允许制动功率，并将所述各个部件的最大允许制动功率中的最小值确定为实时最大允许制动功率P_max；其中，所述各个部件的最大允许制动功率包括电池允许的最大制动功率P_电池、电机允许的最大功率P_电机、可回收制动功率P_车速和底盘允许的最大功率P_底盘；

根据所述制动踏板深度所述实时最大允许制动功率P_max和实际电机转速，获得制动扭矩T_目标，并根据所述制动踏板深度和所述制动扭矩T_目标控制车辆进行制动。

2.根据权利要求1所述的制动控制方法，其特征在于，所述根据所述时间长度确定制动踏板深度的步骤，包括：

按照时间顺序将制动踏板深度的深度分为至少三个阶段，三个所述阶段中所述制动踏板深度的计算公式为：

式中，第一阶段所述制动踏板深度第二阶段所述制动踏板深度第三阶段所述制动踏板深度其中，k₁、k₂和k₃均为根据驾驶员操作习惯确定的常数，a、b和c均为制动踏板深度的上升率，a、b和c均大于零，且c＜b＜a。

3.根据权利要求1所述的制动控制方法，其特征在于，所述根据所述制动踏板深度所述实时最大允许制动功率P_max和实际电机转速n，获得制动扭矩T_目标的步骤，包括：

所述制动扭矩T_目标的计算公式为

其中，为所述制动踏板深度，β为调整系数，P_max为所述实时最大允许制动功率，n为所述实际电机转速。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的制动控制方法，其特征在于，所述获取当前车辆各个部件的最大允许制动功率中的获取可回收制动功率P_车速的步骤，包括：

获取当前的车辆状态和车速，根据所述车辆状态通过动力学计算公式得到所述车速下可回收制动能量；所述车辆状态包括车辆承重、风阻、转动惯量和/或摩擦阻力；

调整减速度值用以确保制动的安全性，并以所述减速度值确定所述可回收制动能量和可回收制动功率P_车速。

5.一种开关量制动踏板的制动控制***，其特征在于，包括：

制动踏板检测装置(1)，所述制动踏板检测装置(1)用于获取驾驶员踩踏制动踏板的时间长度，并根据所述时间长度确定制动踏板深度

制动功率获取装置(2)，所述制动功率获取装置(2)用于获取当前车辆各个部件的最大允许功率，并将所述各个部件的最大允许制动功率中的最小值确定为实时最大允许制动功率P_max；

制动控制装置(3)，所述制动控制装置(3)用于根据所述制动踏板深度所述实时最大允许制动功率P_max和实际电机转速，获得制动扭矩T_目标，并根据所述制动踏板深度和所述制动扭矩T_目标控制车辆进行制动。

6.根据权利要求5所述的制动控制***，其特征在于，所述制动踏板检测装置(1)包括：

制动踏板状态获取装置(11)，所述制动踏板状态获取装置(11)用于获取驾驶员踩踏所述制动踏板的时间长度；

制动踏板深度解析装置(12)，所述制动踏板深度解析装置(12)用于按照时间顺序将制动踏板深度的深度分为至少三个阶段，根据如下公式进行划分，

式中，第一阶段所述制动踏板深度第二阶段所述制动踏板深度第三阶段所述制动踏板深度其中，k₁、k₂和k₃均为根据驾驶员操作习惯确定的常数，a、b和c均为制动踏板深度的上升率，a、b和c均大于零，且c＜b＜a。

7.根据权利要求6所述的制动控制***，其特征在于，所述制动控制装置(3)包括：

信号获取装置(31)，用于获取所述制动踏板检测装置(1)发送的所述制动踏板深度并获得所述制动功率获取装置(2)发送的所述实时最大允许制动功率P_max；

制动扭矩计算模块(32)，用于根据所述制动踏板深度和所述实时最大允许制动功率P_max计算所述制动扭矩其中，为所述制动踏板深度，β为调整系数，P_max为所述实时最大允许制动功率，n为所述实际电机转速。

8.根据权利要求7所述的制动控制***，其特征在于，还包括电机协调装置，当车速小于预定限制车速时，所述电机协调装置控制电机扭矩平稳下滑、以防止电机负电势作用。

9.一种车辆，包括制动控制***，其特征在于，所述制动控制***为权利要求5至8任意一项所述的开关量制动踏板的制动控制***。