CN110641432B - 基于线控制动与电子驻车制动的联合制动控制方法 - Google Patents

基于线控制动与电子驻车制动的联合制动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于线控制动与电子驻车制动的联合制动控制方法，包括如下步骤：1)判断当前车辆是否处于坡道；2)若车辆处于坡道，且需制动停车时，首先启动线控制动***进行制动，待车速减至车速阈值V＝1～10km/h后，再在使用线控制动***的同时启动电子驻车制动***，直至车辆停稳后关闭线控制动***。本发明通过增加坡道判断，在线控制动过程中，一定坡度时提前调用EPB功能，保障制动性能，大大提升了陡坡自动驾驶的安全性。

Description

基于线控制动与电子驻车制动的联合制动控制方法
技术领域
本发明涉及一种车辆制动控制方法，特别是指一种基于线控制动与电子驻车制动的联合制动控制方法。
背景技术
目前汽车一般采用单一线控制动***或电子驻车制动***(简称EPB)，将两者分别固化为制动功能及驻车功能，没有有效将两者联合控制。单一的线控制动***在接收到目标压力/目标减速度后，将制动液抽向轮缸，进行建压制动，限制最大轮缸压力为8MPa，可能会出现制动力不足的情况。并且该***通过控制阀来实现制动液的流动，阀的通电时间过长，会使阀体温度过高，造成控制失效或控制效果受到影响，因此不能长时间制动。而单一的电子驻车制动***仅在车辆停稳后用于防止溜坡，但在坡道上，当车速为0，行车制动指令停止发送，不再提供制动力，若此时再拉起EPB，可能会有溜车的风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提高坡道停车安全性的基于线控制动与电子驻车制动的联合制动控制方法。
为实现上述目的，本发明所提供的基于线控制动与电子驻车制动的联合制动控制方法，包括如下步骤：
1)判断当前车辆是否处于坡道；
2)若车辆处于坡道，且需制动停车时，首先启动线控制动***进行制动，待车速减至车速阈值V＝1～10km/h后，再在使用线控制动***的同时启动电子驻车制动***，直至车辆停稳后关闭线控制动***。
优选地，所述车速阈值V＝2～5km/h。
优选地，当车辆不处于坡道，即处于平缓路面时，首先启动线控制动***进行制动，待车辆停稳后，启用电子驻车制动***并关闭线控制动***。
优选地，所述步骤1)中，根据坡度大小将坡道类型分为缓坡和陡坡；所述步骤2)中，将车辆在坡道上的行车状态分为前进上坡、前进下坡、后退上坡和后退下坡四种，针对不同行车状态和坡道类型分别设置合适的车速阈值。
优选地，所述步骤1)中，当路面的坡度低于4％时(不含端点)，判定车辆当前不处于坡道；当路面的坡度在4％～8％时(含端点)，判定坡道类型为缓坡；当路面的坡度高于8％时(不含端点)，判定坡道类型为陡坡。
优选地，所述步骤2)中，根据坡道类型和车辆在坡道上的行车状态将坡道停车分为以下几种道路工况，并分别设置车速阈值：
坡道路况一：坡道类型为缓坡，行车状态为前进上坡，设置车速阈值V＝2±0.5km/h；
坡道路况二：坡道类型为缓坡，行车状态为前进下坡或后退上坡，设置车速阈值V＝3±0.5km/h；
坡道路况三：坡道类型为缓坡，行车状态为后退下坡，设置车速阈值V＝4±0.5km/h；
坡道路况四：坡道类型为陡坡，行车状态为前进上坡，设置车速阈值V＝3±0.5km/h；
坡道路况五：坡道类型为陡坡，行车状态为前进下坡或后退上坡，设置车速阈值V＝4±0.5km/h；
坡道路况六：坡道类型为陡坡，行车状态为后退下坡，设置车速阈值V＝5±0.5km/h。
上述设置的原因是：1)下坡受重力影响，制动难度更大，因此让EPB在下坡时比上坡时更早介入；2)陡坡上行驶危险系数比缓坡上更高，因此让EPB在陡坡上比缓坡上更早介入；3)倒车由于存在视线盲区，危险性大于正向行驶，因此让EPB在倒车时比正向行驶时更早介入。
优选地，所述步骤1)中，首先利用纵向动力学方程计算坡道阻力Fi，然后按下式计算坡度值：
Figure BDA0002256544130000031
式中，ic为坡度值，m为整车质量，g为重力加速度，式中所有量的单位均采用国际单位制。
优选地，对于两轮驱动的车辆而言，坡道阻力Fi按下式计算：
Figure BDA0002256544130000032
式中，Ji为车轮转动惯量；Tt为驱动轮上的驱动力矩；Ri为车轮半径；Tfij为车轮滚动阻力矩；Tbij为车轮制动力矩；ωij为车轮角速度；FW为空气阻力；m为整车质量；u为整车纵向速度；下标i取值1、2，分别表示前、后车轮；下标j取值1、2，分别表示左、右车轮，公式中已代入i、j值；字母上方圆点表示导数；式中所有量的单位均采用国际单位制。
优选地，所述线控制动***为基于ESC主动增压的线控制动***。与传统制动方式有很大的不同，不需要制动踏板就能实现整车减速度或制动压力的主动控制。ESC是汽车电子稳定控制***的简称，其基于传统液压制动***，成本低，失效冗余完备，可实现四轮制动力的实时独立控制，响应延时时间小于300ms。ESC中的液压控制单元(HCU)通过阀与电机的配合实现增压、保压与减压的主动控制。基于ESC的线控制动***的主体控制方法思路为：基于所标定的制动压力模型进行前馈控制，根据轮缸压力信号进行反馈控制，选择合适的HCU控制指令，计算出综合压力对车辆进行制动，使车辆达到目标减速度/目标压力。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)在坡道制动过程中提前进行EPB干预，其目的在于，一是辅助车辆停稳，防止因坡度过大，制动力不足导致车辆停止时间、距离延长；二是使行车制动无缝衔接驻车状态，避免当车速为0后再拉起EPB导致溜车的风险。
2)线控制动与EPB为两个独立的控制***，有各自对应的控制逻辑，因此通常不会将两者进行逻辑覆盖，本发明通过两个***的联合控制，有效避免了自动驾驶时单一***可能会出现故障的难题，能够大大增加自动驾驶的安全性。
3)相比传统的控制策略，本发明增加坡道判断，在一定坡度进行线控制动过程中提前调用EPB功能，保障制动性能，大大提升了陡坡自动驾驶的安全性；同时可以避免长时间制动刹车力不足、温度过高不能工作、无法面对各种工况等问题。
附图说明
图1为本发明所提供的基于线控制动与电子驻车制动的联合制动控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种基于线控制动(基于ESC)与电子驻车制动的联合制动控制方法，该方法通过联合现有的线控制动***与电子驻车制动两个独立的控制***，在坡道制动过程中提前进行电子驻车制动干预，从而实现更安全、舒适的制动，尤其适用于自动驾驶车辆。
其中，线控制动***基于ESC主动增压技术，在平缓路面上车辆前进或倒退，最大车速(60km/h)时线控制动能够控制在2～2.7s内将车辆停住；车辆前进状态下上坡或倒退上坡，最大车速时，自发出线控制动指令后，能够在1.8～2.5s内将车辆停住；车辆前进状态下下坡或倒退下坡，最大车速时线控制动能够在2.2～3s内将车辆停住。
具体的说，该联合制动控制方法包括如下步骤：
1)ESC进行坡度计算，判断当前车辆是否处于坡道，并根据坡度大小将坡道类型分为缓坡和陡坡；具体判断方法如下：
1.1)利用纵向动力学方程计算坡道阻力Fi
汽车行驶过程中，汽车驱动力等于所有阻力之和，除坡道阻力外，其他阻力可由现有参量计算得到。
因此，首先利用纵向动力学方程计算坡道阻力，然后计算坡度值：
驱动轮转动微分方程：
Figure BDA0002256544130000051
Figure BDA0002256544130000052
整车纵向微分方程：
Figure BDA0002256544130000053
联立式(1)～(3)可得，汽车行驶时所受坡道阻力为：
Figure BDA0002256544130000054
式(4)中，空气阻力Fw可按下式计算：
Figure BDA0002256544130000055
1.2)根据坡道阻力计算得到坡度值：
Figure BDA0002256544130000056
式(1)～(6)中，Ji为车轮转动惯量；Tt为驱动轮上的驱动力矩；Ri为车轮半径；Tfij为车轮滚动阻力矩；Tbij为车轮制动力矩；ωij为车轮角速度；Fxij为地面反作用力；Fi为坡度阻力；FW为空气阻力；m为整车质量；u为整车纵向速度；ic为坡度值，m为整车质量，g为重力加速度(取9.8m/s2)；CD为风阻系数，A为迎风面积，u为车速；下标i取值1、2，分别表示前、后车轮；下标j取值1、2，分别表示左、右车轮，公式中已代入i、j值；字母上方圆点(˙)表示导数；式中所有量的单位均采用国际单位制。
1.3)当路面的坡度低于4％时，判定车辆当前不处于坡道；当路面的坡度在4％～8％时，判定坡道类型为缓坡；当路面的坡度高于8％时，判定坡道类型为陡坡。
2)根据当前坡度值判断需电子驻车制动***拉起时的车速
2.1)确定坡道上停车拉起电子驻车制动***的车速阈值V，具体步骤如下：
将车辆在坡道上的行车状态分为前进上坡、前进下坡、后退上坡和后退下坡四种，据此将坡道停车分为以下几种道路工况，并分别设置车速阈值：
坡道路况一：坡道类型为缓坡，行车状态为前进上坡，设置车速阈值V＝2km/h；
坡道路况二：坡道类型为缓坡，行车状态为前进下坡或后退上坡，设置车速阈值V＝3km/h；
坡道路况三：坡道类型为缓坡，行车状态为后退下坡，设置车速阈值V＝4km/h；
坡道路况四：坡道类型为陡坡，行车状态为前进上坡，设置车速阈值V＝3km/h；
坡道路况五：坡道类型为陡坡，行车状态为前进下坡或后退上坡，设置车速阈值V＝4km/h；
坡道路况六：坡道类型为陡坡，行车状态为后退下坡，设置车速阈值V＝5km/h。
2.2)当车辆处于坡道需制动停车时，首先ESC控制线控制动***进行制动，电子驻车制动***的电控单元与整车CAN网络通讯，达到预定的车速阈值V后拉起电子驻车制动***，直至车辆停稳后关闭线控制动***。
2.3)当车辆不处于坡道(即处于平缓路面)需制动停车时，首先启动线控制动***进行制动，待车辆停稳后，启用电子驻车制动***并关闭线控制动***。

Claims (5)

1.一种基于线控制动与电子驻车制动的联合制动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)判断当前车辆是否处于坡道，并按如下方法将坡道类型分为缓坡和陡坡：当路面的坡度低于4％时，判定车辆当前不处于坡道；当路面的坡度在4％～8％时，判定坡道类型为缓坡；当路面的坡度高于8％时，判定坡道类型为陡坡；
2)若车辆处于坡道，且需制动停车时，首先启动线控制动***进行制动，待车速减至车速阈值V后，再在使用线控制动***的同时启动电子驻车制动***，直至车辆停稳后关闭线控制动***；其中，车速阈值V按如下步骤确定：
将车辆在坡道上的行车状态分为前进上坡、前进下坡、后退上坡和后退下坡四种；
根据坡道类型和车辆在坡道上的行车状态将坡道停车分为以下几种道路工况，并分别设置车速阈值：
坡道路况一：坡道类型为缓坡，行车状态为前进上坡，设置车速阈值V＝2±0.5km/h；
坡道路况二：坡道类型为缓坡，行车状态为前进下坡或后退上坡，设置车速阈值V＝3±0.5km/h；
坡道路况三：坡道类型为缓坡，行车状态为后退下坡，设置车速阈值V＝4±0.5km/h；
坡道路况四：坡道类型为陡坡，行车状态为前进上坡，设置车速阈值V＝3±0.5km/h；
坡道路况五：坡道类型为陡坡，行车状态为前进下坡或后退上坡，设置车速阈值V＝4±0.5km/h；
坡道路况六：坡道类型为陡坡，行车状态为后退下坡，设置车速阈值V＝5±0.5km/h。
2.根据权利要求1所述的基于线控制动与电子驻车制动的联合制动控制方法，其特征在于：当车辆不处于坡道时，首先启动线控制动***进行制动，待车辆停稳后，启用电子驻车制动***并关闭线控制动***。
3.根据权利要求1所述的基于线控制动与电子驻车制动的联合制动控制方法，其特征在于：所述步骤1)中，首先利用纵向动力学方程计算坡道阻力Fi，然后按下式计算坡度值：
Figure FDA0002856372210000021
式中，ic为坡度值，m为整车质量，g为重力加速度，式中所有量的单位均采用国际单位制。
4.根据权利要求3所述的基于线控制动与电子驻车制动的联合制动控制方法，其特征在于：对于两轮驱动的车辆而言，坡道阻力Fi按下式计算：
Figure FDA0002856372210000022
式中，Ji为车轮转动惯量；Tt为驱动轮上的驱动力矩；Ri为车轮半径；Tfij为车轮滚动阻力矩；Tbij为车轮制动力矩；ωij为车轮角速度；FW为空气阻力；m为整车质量；u为整车纵向速度；下标i取值1、2，分别表示前、后车轮；下标j取值1、2，分别表示左、右车轮，公式中已代入i、j值；字母上方圆点表示导数；式中所有量的单位均采用国际单位制。
5.根据权利要求1或2所述的基于线控制动与电子驻车制动的联合制动控制方法，其特征在于：所述线控制动***为基于ESC主动增压的线控制动***。
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