CN111497803A - 一种轮毂电机电子机械复合制动abs控制方法及*** - Google Patents

一种轮毂电机电子机械复合制动abs控制方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车控制技术领域，具体涉及一种轮毂电机电子机械复合制动ABS控制方法及***。设置超级电容能量管理单元，检测制动踏板是否被踩下，若被踩下，则进入制动模式，若超级电容电量大于设定的电量阈值，则ABS控制器控制EMB控制器进行机械制动；若超级电容电量不大于设定的电量阈值，且各车轮所需的制动力均小于电机能提供的最大再生制动力，则ABS控制器控制电机控制器进行再生制动；若超级电容电量不大于设定的电量阈值，且存在一个或多个车轮所需的制动力不小于电机能提供的最大再生制动力，则ABS控制器控制电机控制器和EMB控制器进行机电复合制动。满足轮毂电机的大功率充放电需求，使制动能量回收不再局限于电池充电功率的限制。

Description

一种轮毂电机电子机械复合制动ABS控制方法及***
技术领域
本发明涉及汽车控制技术领域，具体涉及一种轮毂电机电子机械复合制动ABS控制方法及***。
背景技术
制动防抱死***(antilock brake system)简称ABS。其作用就是在汽车制动过程中，根据各个车轮的轮速变化，通过电磁阀调节四个轮缸的制动压力，以获得较好的纵向和侧向附着特性，使车轮不被抱死，处于边滚边滑(滑移率在20％左右)的状态，以保证车轮的地面附着力最大。
传统的制动方案中，基于制动优先的考虑，ABS介入时会退出能量回收模式，完全由液压制动执行驾驶员的制动意图，能量回收率低；且制动能量回收仅作用于电池，受限于电池充电功率限制，能量回收速率低下，同时电池无法满足轮毂电机的大功率充放电需求。此外，相对于电子机械制动***，液压制动力无法精确控制，并且液压制动执行机构响应时间更长；同时由于存在制动液，过度受热后，部分制动液会汽化，在管路中形成气泡，严重影响液压传输，使制动系效能降低，甚至完全失效。
此外，传统的ABS控制需要在各车轮上安装轮速检测装置来测量各车轮的轮速，而轮速检测装置一般由磁性编码环、轮速传感器探头、线束、接插件、外罩、固定螺栓等众多零部件组成，集成在轮毂电机轴承上的磁性编码环增加了轮毂轴承单元的体积和重量。而磁性编码环与轮速传感器探头径向间隙很小，由于制造和装配误差、使用冲击、防护等级不足等，可能会使磁性编码环在转动时与磁轮速传感器探头之间发生刮蹭，无法正确有效地监测汽车轮速从而导致ABS***失效，存在安全隐患。另外，轮速传感器探头正对着磁性编码环，需要在本就紧张的轮端空间给轮速传感器探头寻找固定点，增加了轮毂电机在集成搭载难度。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种能量回收率高、轮端零部件少，故障率低的轮毂电机电子机械复合制动ABS控制方法及***。
本发明一种轮毂电机电子机械复合制动ABS控制方法，其技术方案为：设置超级电容能量管理单元，并通过整车控制器对超级电容的电量进行监测；
一种轮毂电机电子机械复合制动ABS控制方法包括：
检测制动踏板是否被踩下，若被踩下，则进入制动模式，所述制动模式下；
若超级电容电量大于设定的电量阈值，则ABS控制器控制EMB控制器进行机械制动；
若超级电容电量不大于设定的电量阈值，且各车轮所需的制动力均小于电机能提供的最大再生制动力，则ABS控制器控制电机控制器进行再生制动；
若超级电容电量不大于设定的电量阈值，且存在一个或多个车轮所需的制动力不小于电机能提供的最大再生制动力，则ABS控制器控制电机控制器和EMB控制器进行机电复合制动；
所述制动模式下对制动方式和制动力矩进行实时更新，直至退出制动模式。
较为优选的，所述电机控制器进行再生制动或电机控制器和EMB控制器进行机电复合制动的过程中，均对超级电容或车载电池进行充电，其中，超级电容的充电优先级高于车载电池，仅当超级电容的容量充满后，才会给动力电池充电，这样可以极大限度的提高车载电池的使用寿命。
较为优选的，所述制动动作执行后，检测车辆是否达到稳定行驶，若未达到稳定行驶，则反馈信号至整车控制器，实时更新制动策略。
较为优选的，所述制动动作执行后，若车辆达到稳定行驶，则检测车轮是否趋于抱死，若是则反馈信号至整车控制器，进行抱死控制。
较为优选的，所述各车轮所需的制动力通过各车轮的车速进行判断。
本发明一种轮毂电机电子机械复合制动ABS控制***，其技术方案为：
包括整车控制器、踏板传感器、ABS控制器、与每个车轮分别对应的EMB控制器和EMB制动器、与每个车轮分别对应的轮毂电机和电机控制器，还包括ABS轮速转化模块和超级电容能量管理单元，每个所述电机控制器的车速信号输出端均与整车控制器的车速信号输入端电连接，所述整车控制器的车速信号输出端通过ABS轮速转化模块与ABS控制器的车速信号输入端电连接，所述ABS控制器的控制信号输出端与电机控制器和EMB控制器电连接，所述电机控制器的控制信号输出端与轮毂电机的控制信号输入端电连接，所述EMB控制器的控制信号输出端与EMB制动器的控制信号输入端电连接，所述超级电容能量管理单元的电量信号输出端与整车控制器的电量信号输入端连接，所述超级电容能量管理单元的充电端口与轮毂电机连接，所述踏板传感器的踏板开度信号输出端与整车控制器的踏板开度信号输入端电连接，所述ABS轮速转化模块用于将整车控制器发送的毫伏级标准正弦电压轮速信号转换成ABS控制器可识别的脉冲方波电压信号。
较为优选的，所述电机控制器集成在轮毂电机上。
较为优选的，所述ABS轮速转化模块包含限幅、放大电路，滤波电路和整形电路。
本发明的有益效果为：本方案能够满足轮毂电机的大功率充放电需求，使制动能量回收不再局限于电池充电功率的限制。同时在ABS介入时电机仍能进行制动能量回收，并在不足的部分利用EMB进行补充，提高了能量回收效率，此外由于没有液压存在，采用EMB制动大大缩短了制动执行机构的响应时间。取消速度传感器，而利用ABS轮速转化模块将VCU发到CAN总线上的毫伏级标准正弦电压轮速信号，转换成ABS控制器可识别的脉冲方波电压信号，无需改变原车布线，减少了轮端零部件的数量，同事避免了磁性编码环与轮速传感器探头的刮蹭问题，降低了ABS***失效几率，提升了车辆的安全性。将电机控制器集成在轮毂电机上，大大节约了整车可布置空间，同时也省去了大量线束，简化了布置工作。
附图说明
图1为本发明一种轮毂电机电子机械复合制动ABS控制***的连接示意图；
图2为本发明一种轮毂电机电子机械复合制动ABS控制***的信号流向示意图；
图3为本发明一种轮毂电机电子机械复合制动ABS控制方法的控制流程示意图。
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，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1和2所示，本发明一种轮毂电机电子机械复合制动ABS控制***，包括整车控制器、踏板传感器、ABS控制器、与每个车轮分别对应的EMB控制器和EMB制动器、与每个车轮分别对应的轮毂电机和电机控制器，还包括ABS轮速转化模块和超级电容能量管理单元。
四个电机控制器的车速信号输出端均通过CAN线与整车控制器的车速信号输入端电连接，四个整车控制器的车速信号输出端通过ABS轮速转化模块与ABS控制器的车速信号输入端电连接，ABS控制器的控制信号输出端与电机控制器和EMB控制器电连接，电机控制器的控制信号输出端与轮毂电机的控制信号输入端电连接，EMB控制器的控制信号输出端与EMB制动器的控制信号输入端电连接，超级电容能量管理单元的电量信号输出端与整车控制器的电量信号输入端连接，超级电容能量管理单元的充电端口与轮毂电机连接，踏板传感器的踏板开度信号输出端与整车控制器的踏板开度信号输入端电连接，ABS轮速转化模块的CPU为安森美公司的NCV1124集成芯片，包含限幅、放大电路，滤波电路，整形电路。限幅、放大电路用于保证轮速信号符合单片机接口电平的需要；滤波电路采用标准低通滤波，其作用是在尽可能保留有用信号的前提下，虑去噪声；整形电路利用基于迟滞比较器的方波产生电路能够产生波形比较理想的方波。根据不同的要求，通过电路元件参数的设计以改变迟滞比较器的门限电压，从而实现波形的转换。用于将VCU发到CAN总线上的毫伏级标准正弦电压轮速信号，转换成ABS控制器可识别的脉冲方波电压信号。电机控制器集成在轮毂电机上。
如图3所示，一种轮毂电机电子机械复合制动ABS控制方法的控制流程如下：
(1)整车控制器通过制动踏板传感器实时检测制动踏板是否被踩下；
若是，则汽车开始进入制动模式并进入步骤(2)；
若否，则返回步骤(1)继续判断；
(2)整车控制器根据驾驶员意图和当前车辆状态，决策出主动分配制动力矩；
(3)判断超级电容的电量状态，若大于设定的电量阈值，则不需要启动再生制动功能，ABS控制器控制EMB控制器独立完成制动，若不大于阈值，则进入步骤(4)；
EMB控制器独立完成制动的具体过程为：ABS控制器控制EMB控制器发送控制指令给EMB制动器，启动制动电机，驱动活塞压缩制动轮缸，制动钳压紧制动盘，完成机械制动；
(4)整车控制器根据ABS控制器提供的各车轮的轮速信号判断各轮所需的制动力是否均小于电机能提供的最大再生制动力，若是，则ABS控制器控制电机控制器单独完成再生制动，否则由电机控制器和EMB控制器协同控制，进行机电复合制动。其中，电机控制器制动是通过制动扭矩方向控制电机，实现制动。EMB控制器制动是通过制动卡钳机械制动。
电机再生制动过程中，整车控制器通过四个电机控制器控制轮毂电机进行制动，轮毂电机进行制动能量回馈，经电机控制器、超级电容能量管理***，给超级电容和电池进行充电，其中超级电容的充放电优先级高于车载电池，仅当超级电容的电量充满后，才对车载电池进行充电，这样可以大幅度提高车载电池的使用寿命。
(5)制动执行之后，检测是否达到稳定行驶，若未达到稳定行驶，则反馈给整车控制器，实时更新制动策略；若达到稳定行驶，再检测车轮是否趋于抱死，若车轮趋于抱死，则反馈给整车控制器，施加防抱死控制；最后检测是否结束制动，反馈给整车控制器，实时更新制动模式及制动力矩大小，形成闭环反馈制动控制。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种轮毂电机电子机械复合制动ABS控制方法，其特征在于，设置超级电容能量管理单元，并通过整车控制器对超级电容的电量进行监测；
一种轮毂电机电子机械复合制动ABS控制方法包括：
检测制动踏板是否被踩下，若被踩下，则进入制动模式，所述制动模式如下；
若超级电容电量大于设定的电量阈值，则ABS控制器控制EMB控制器进行机械制动；
若超级电容电量不大于设定的电量阈值，且各车轮所需的制动力均小于电机能提供的最大再生制动力，则ABS控制器控制电机控制器进行再生制动；
若超级电容电量不大于设定的电量阈值，且存在一个或多个车轮所需的制动力不小于电机能提供的最大再生制动力，则ABS控制器控制电机控制器和EMB控制器进行机电复合制动；
所述制动模式下对制动方式和制动力矩进行实时更新，直至退出制动模式。
2.如权利要求1所述的轮毂电机电子机械复合制动ABS控制方法，其特征在于，所述电机控制器进行再生制动或电机控制器和EMB控制器进行机电复合制动的过程中，均对超级电容或车载电池进行充电，其中，超级电容的充电优先级高于车载电池，仅当超级电容的容量充满后，才会给动力电池充电。
3.如权利要求1所述的轮毂电机电子机械复合制动ABS控制方法，其特征在于，所述制动动作执行后，检测车辆是否达到稳定行驶，若未达到稳定行驶，则反馈信号至整车控制器，实时更新制动策略。
4.如权利要求3所述的轮毂电机电子机械复合制动ABS控制方法，其特征在于，所述制动动作执行后，若车辆达到稳定行驶，则检测车轮是否趋于抱死，若是则反馈信号至整车控制器，进行抱死控制。
5.如权利要求1所述的轮毂电机电子机械复合制动ABS控制方法，其特征在于，所述各车轮所需的制动力通过各车轮的车速进行判断。
6.一种轮毂电机电子机械复合制动ABS控制***，包括整车控制器、踏板传感器、ABS控制器、与每个车轮分别对应的EMB控制器和EMB制动器、与每个车轮分别对应的轮毂电机和电机控制器，其特征在于，还包括ABS轮速转化模块和超级电容能量管理单元，每个所述电机控制器的车速信号输出端均与整车控制器的车速信号输入端电连接，所述整车控制器的车速信号输出端通过ABS轮速转化模块与ABS控制器的车速信号输入端电连接，所述ABS控制器的控制信号输出端与电机控制器和EMB控制器电连接，所述电机控制器的控制信号输出端与轮毂电机的控制信号输入端电连接，所述EMB控制器的控制信号输出端与EMB制动器的控制信号输入端电连接，所述超级电容能量管理单元的电量信号输出端与整车控制器的电量信号输入端连接，所述超级电容能量管理单元的充电端口与轮毂电机连接，所述踏板传感器的踏板开度信号输出端与整车控制器的踏板开度信号输入端电连接，所述ABS轮速转化模块用于将整车控制器发送的毫伏级标准正弦电压轮速信号转换成ABS控制器可识别的脉冲方波电压信号。
7.根据权利要求1所述的一种轮毂电机电子机械复合制动ABS控制***，其特征在于，所述电机控制器集成在轮毂电机上。
8.根据权利要求1所述的一种轮毂电机电子机械复合制动ABS控制***，其特征在于，所述ABS轮速转化模块包含限幅、放大电路，滤波电路和整形电路。
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