CN112572383A - 一种燃料电池氢能汽车电子稳定控制***及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及氢能汽车技术领域，尤其涉及一种燃料电池氢能汽车电子稳定控制***。一种燃料电池氢能汽车电子稳定控制***，包括整车控制器、氢燃料电池***、动力电池***、高压配电箱、制动控制***、后驱动电机控制器、IC显示屏、功能开关和车身稳定控制器，所述整车控制器分别与所述电子助力转向***、所述IC显示屏、所述氢燃料电池***、所述动力电池***、所述制动控制***、所述车身稳定控制器和所述后驱动电机控制器通讯连接，所述高压配电箱分别与所述氢燃料电池***、所述动力电池***和所述后驱动电机控制器电连接，所述功能开关一端与所述车身稳定控制器电连接，一端接整车地。

Description

一种燃料电池氢能汽车电子稳定控制***及其控制方法
技术领域
本发明涉及氢能汽车技术领域，尤其涉及一种燃料电池氢能汽车电子稳定控制***及其控制方法。
背景技术
氢能汽车的电子稳定控制***是一种新型的主动安全控制***，在防抱死制动***(ABS)和牵引力控制***(TCS)的基础上发展而来，它能够根据驾驶员的意图行驶，实时调整车辆的运行状态，防止车辆失稳，是当今氢能汽车主动安全领域的研究热点。但是现有电子稳定控制***存在制动的安全性低和稳定性差等缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种燃料电池氢能汽车电子稳定控制***及其控制方法。
本发明提供一种燃料电池氢能汽车电子稳定控制***，包括整车控制器、氢燃料电池***、动力电池***、高压配电箱、制动控制***、后驱动电机控制器、IC显示屏、功能开关和车身稳定控制器，所述整车控制器分别与所述电子助力转向***、所述IC显示屏、所述氢燃料电池***、所述动力电池***、所述制动控制***、所述车身稳定控制器和所述后驱动电机控制器通讯连接，所述高压配电箱分别与所述氢燃料电池***、所述动力电池***和所述后驱动电机控制器电连接，所述功能开关一端与所述车身稳定控制器电连接，一端接整车地。
进一步地，还包括依次设置在前左轮、前后轮、后左轮和后右轮上的前左制动器、所述前左制动器、所述前右制动器、所述后左制动器和所述后右制动器，且所述前左轮、所述前后轮、所述后左轮和所述后右轮上依次设有前左轮边传感器、前右轮边传感器、后左轮边传感器和后右轮边传感器，所述前左轮边传感器、所述前右轮边传感器、所述后左轮边传感器和所述后右轮边传感器均与所述车身稳定控制器电连接。
进一步地，所述电子助力转向***包括车辆档位和制动踏板。
一种如上述的燃料电池氢能汽车电子稳定控制***的控制方法，其主要包括以下步骤：
S1、分别构建车速-滑移率数据库、滑移率差值-制动力加载及卸载数据库和制动力分配优先级；
S2、车身稳定控制器检测功能开关状态，若判断功能开关处于断开状态，则进行下一步；若判断功能开关处于闭合状态，则电子稳定控制***的电子稳定控制功能关闭；
S3、当车辆档位为D或N档，且整车行驶ready信号有效、制动踏板状态为有效，以及车速大于15km/h时，则判断电子稳定控制功能于Active状态，此时，车身稳定控制器同时控制防抱死制动***和电子制动力分配执行制动力加载及卸载命令；
进一步地，防抱死制动***执行制动力加载及卸载命令的具体操作为：车身稳定控制器实时计算四轮的实时滑移率，再根据实时滑移率和车速-滑移率数据库，分别得到四轮的目标滑移率范围，然后车身稳定控制器根据四轮的目标滑移率、实时滑移率以及滑移率差值-制动力加载及卸载数据库，分别得到四轮的制动力加载及卸载值，并向制动控制***发送制动力加载及卸载指令，制动控制***执行相应的制动力加载及卸载指令后，车身稳定控制器再计算执行相应的制动力加载及卸载指令后的四轮的实时滑移率，随后一直重复上述操作，当电子稳定控制功能跳转至Passive状态后，ABS停止执行制动力加载及卸载命令。
进一步地，电子制动力分配执行制动力加载及卸载命令的具体操作为：车身稳定控制器实时计算四轮的实时滑移率，再根据实时滑移率和车速-滑移率数据库，对应得到四轮的目标滑移率，根据四轮目标滑移率与实时滑移率的差值以及制动力分配优先级数据库，分别得到四轮对应的制动加载和卸载的优选顺序，然后车身稳定控制器根据滑移率差值-制动力加载及卸载数据库，分别得到四轮的制动力加载及卸载值，并向制动控制***发送四轮的制动力加载及卸载优先顺序和制动力加载及卸载指令，制动控制***按照四轮的制动力加载及卸载优先顺序执行相应的制动力加载及卸载指令，车身稳定控制器再计算执行相应的制动力加载及卸载指令后的四轮的实时滑移率，随后一直重复上述操作，当电子稳定控制功能跳转至Passive状态后，电子制动力分配停止执行制动力加载及卸载命令。
进一步地，电子稳定控制功能的Passive状态的判断条件为：当车辆档位为R或P档，或整车行驶ready信号无效，或制动踏板状态为无效，或车速小于15km/h时，即判断电子稳定控制功能处于Passive状态。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明所述一种燃料电池氢能汽车电子稳定控制***，其具有以下优点：
(1)有效提高了氢能汽车制动的安全性和稳定性；
(2)该电子稳定控制***采用滑移率大小作为调整制动力分配，更加高效合理，同时设计有功能开关，能够人工进行功能的开启和关闭，更加人性化的设计；
(3)采用轮边转速传感器采集轮边转速信息，信息来源更加可靠和精确。
(4)本发明能对工况场景进行自我识别，当识别到特殊工况时，能够自动退出防抱死制动***功能以及电子制动力分配EBD功能功能，确保***不会在不恰当的场合干涉驾驶员操作；此外，还具有响应速度快和可靠性高等优点。
附图说明
图1是本发明所述一种燃料电池氢能汽车电子稳定控制***的模块连接图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种燃料电池氢能汽车电子稳定控制***，包括整车控制器220、氢燃料电池***24、动力电池***26、高压配电箱25、制动控制***350、后驱动电机控制器27、驱动电机、IC显示屏150、功能开关160、车身稳定控制器170、前左制动器310、前右制动器320、后左制动器330和后右制动器340，所述整车控制器220通过CAN总线分别与所述电子助力转向***210、所述IC显示屏150、所述氢燃料电池***24、所述动力电池***26、所述制动控制***350、所述车身稳定控制器170和所述后驱动电机控制器27通讯连接，所述高压配电箱25分别与所述氢燃料电池***24、所述动力电池***26和所述后驱动电机控制器27电连接，所述驱动电机与所述后驱动电机控制器27电连接，所述功能开关160一端与所述车身稳定控制器170电连接，一端接整车地，所述前左制动器310、所述前右制动器320、所述后左制动器330和所述后右制动器340依次设置在前左轮、前后轮、后左轮和后右轮上，且所述前左轮、所述前后轮、所述后左轮和所述后右轮上依次设有前左轮边传感器410、前右轮边传感器420、后左轮边传感器430和后右轮边传感器440，所述前左轮边传感器410、所述前右轮边传感器420、所述后左轮边传感器430和所述后右轮边传感器440均与所述车身稳定控制器170电连接。
在本发明中，所述制动控制***350为液压制动***，其与整车控制器220的电连接结构为现有技术。它们之间通过CAN通讯信号线进行电性连接，并进行相应的信息交互和控制。氢燃料电池***24和动力电池***26为氢能汽车提供行驶所需的电能，高压配电箱25则将氢燃料电池***24和动力电池***26的电能分配给后驱动电机控制器27，后驱动电机控制器27利用这些电能驱动驱动电机，并将驱动电机产生的动能通过机械连接传递给减速器和差速器，最终动力传递给后驱动轴实现氢能汽车行驶功能。氢燃料电池***24、高压配电箱25、动力电池***26、后驱动电机控制器27、IC显示屏150、车身稳定控制器170、电子助力转向***210、整车控制器220和制动控制***350之间通过CAN通讯信号线进行电性连接，并进行相应的信息交互和控制。电子助力转向***210采集方向盘转角信号，并将转角信息发送到CAN总线上，整车控制器220采集电子助力转向***210的车辆档位信息、制动踏板状态信息和整车行驶ready信号，并将相关信息发送到CAN总线上。车身稳定控制器170采集功能开关160状态，同时采集前左轮边传感器410、前右轮边传感器420、后左轮边传感器430和后右轮边传感器440传递过来的车辆轮边转速信号，结合整车控制器220采集电子助力转向***210的车辆档位信息、制动踏板状态信息和整车行驶ready信号，判断是否进行电子稳定控制***动作。当需要进行干预时，车身稳定控制器170会控制IC显示屏150进行显示，同时控制制动控制***350进行前左轮、前后轮、后左轮和后右轮的制动力加载和卸载，最终使得车辆在紧急制动时保证车辆的稳定性和安全性。其中，车辆档位信息指的是物理档位信息。功能开关160安装在驾驶舱内。
需要说明的是，本发明中，四轮为前左轮、前右轮、后左轮和后右轮的总称，后轮为后左轮和后右轮的总称，前轮为前左轮和前右轮的总称。
一种燃料电池氢能汽车电子稳定控制***的控制方法，其具体包括以下步骤：
S1、构建车速-滑移率数据库、滑移率差值-制动力加载及卸载数据库和制动力分配优先级，车速-滑移率数据库、滑移率差值-制动力加载及卸载数据库和制动力分配优先级均存储在车身稳定控制器170内。
其中，车速-滑移率数据库用于根据四轮的实时滑移率分别计算四轮的目标滑移率；
滑移率差值-制动力加载及卸载数据库用于根据四轮的目标滑移率与实时滑移率的差值来分别计算四轮对应的制动力加载及卸载值；
制动力分配优先级的分配原理为：若后轮目标滑移率与实时滑移率的差值＞前轮当前滑移率-0.02时，则后轮制动力加卸载优先级＞前轮；若左轮目标滑移率与实时滑移率的差值＞右轮当前滑移率+0.02时，则左轮制动力加卸载优先级＞右轮；在其他条件下，则按照目标滑移率与实时滑移率的差值大者优先进行制动力加载及卸载的方式进行对应车轮的制动力加载及卸载。
S2、车身稳定控制器170检测功能开关160状态，若判断功能开关160处于断开状态，则进行下一步；若判断功能开关160处于闭合状态，电子稳定控制***的电子稳定控制功能关闭；在本发明中，功能开关160的闭合与开启通过驾驶员手动操作；
S3、当车辆档位为D或N档，且整车行驶ready信号有效、制动踏板状态为有效，以及车速大于15km/h时，则判断电子稳定控制功能于Active状态，此时，车身稳定控制器170同时控制ABS防抱死制动***和EBD电子制动力分配执行制动力加载及卸载命令；
ABS执行制动力加载及卸载命令的具体操作为：车身稳定控制器170实时计算四轮的实时滑移率，再根据实时滑移率和车速-滑移率数据库，分别得到四轮的目标滑移率范围，然后车身稳定控制器170根据四轮的目标滑移率、实时滑移率以及滑移率差值-制动力加载及卸载数据库，分别得到四轮的制动力加载及卸载值，并向制动控制***350发送制动力加载及卸载指令，制动控制***350执行相应的制动力加载及卸载指令后，车身稳定控制器170再计算执行相应的制动力加载及卸载指令后的四轮的实时滑移率，随后一直重复上述操作，当电子稳定控制功能跳转至Passive状态后，ABS停止执行制动力加载及卸载命令；其中，ABS在执行制动力加载及卸载命令的过程中，电子稳定控制***根据车辆的实施滑移率来实时调节四轮的制动力加载及卸载值，并通过制动控制***350实时执行相应的制动力加载及卸载指令，以达到提高车辆行驶的稳定性和安全性能；
EBD执行制动力加载及卸载命令的具体操作为：车身稳定控制器170实时计算四轮的实时滑移率，再根据实时滑移率和车速-滑移率数据库，对应得到四轮的目标滑移率，根据四轮目标滑移率与实时滑移率的差值以及制动力分配优先级数据库，分别得到四轮对应的制动加载和卸载的优选顺序，然后车身稳定控制器170根据滑移率差值-制动力加载及卸载数据库，分别得到四轮的制动力加载及卸载值，并向制动控制***350发送四轮的制动力加载及卸载优先顺序和制动力加载及卸载指令，制动控制***350按照四轮的制动力加载及卸载优先顺序执行相应的制动力加载及卸载指令，车身稳定控制器170再计算执行相应的制动力加载及卸载指令后的四轮的实时滑移率，随后一直重复上述操作，当电子稳定控制功能跳转至Passive状态后，EBD停止执行制动力加载及卸载命令。其中，EBD在执行制动力加载及卸载命令的过程中，电子稳定控制***根据车辆的实施滑移率来实时获取四轮的制动力加载及卸载的优先顺序，以及通过四轮的制动力加载及卸载的优先顺序来实时获取四轮对应的制动力加载及卸载值，并通过控制***350根据四轮的制动力加载及卸载的优先顺序实时执行四轮相应的制动力加载及卸载指令，以达到提高车辆行驶的稳定性和安全性能。
其中，Passive状态的判断条件为：当车辆档位为R或P档，或整车行驶ready信号无效，或制动踏板状态为无效，或车速小于15km/h时，即判断电子稳定控制功能处于Passive状态。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种燃料电池氢能汽车电子稳定控制***，其特征在于，包括整车控制器(220)、氢燃料电池***(24)、动力电池***(26)、高压配电箱(25)、制动控制***(350)、后驱动电机控制器(27)、IC显示屏(150)、功能开关(160)和车身稳定控制器(170)，所述整车控制器(220)分别与所述电子助力转向***(210)、所述IC显示屏(150)、所述氢燃料电池***(24)、所述动力电池***(26)、所述制动控制***(350)、所述车身稳定控制器(170)和所述后驱动电机控制器(27)通讯连接，所述高压配电箱(25)分别与所述氢燃料电池***(24)、所述动力电池***(26)和所述后驱动电机控制器(27)电连接，所述功能开关(160)一端与所述车身稳定控制器(170)电连接，一端接整车地。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池氢能汽车电子稳定控制***，其特征在于，还包括依次设置在前左轮、前后轮、后左轮和后右轮上的前左制动器(310)、所述前左制动器(310)、所述前右制动器(320)、所述后左制动器(330)和所述后右制动器(340)，且所述前左轮、所述前后轮、所述后左轮和所述后右轮上依次设有前左轮边传感器(410)、前右轮边传感器(420)、后左轮边传感器(430)和后右轮边传感器(440)，所述前左轮边传感器(410)、所述前右轮边传感器(420)、所述后左轮边传感器(430)和所述后右轮边传感器(440)均与所述车身稳定控制器(170)电连接。
3.根据权利要求2所述的一种燃料电池氢能汽车电子稳定控制***，其特征在于，所述电子助力转向***(210)包括车辆档位和制动踏板。
4.一种如权利要求3所述的燃料电池氢能汽车电子稳定控制***的控制方法，其特征在于，其主要包括以下步骤：
S1、分别构建车速-滑移率数据库、滑移率差值-制动力加载及卸载数据库和制动力分配优先级；
S2、车身稳定控制器(170)检测功能开关(160)状态，若判断功能开关(160)处于断开状态，则进行下一步；若判断功能开关(160)处于闭合状态，则电子稳定控制***的电子稳定控制功能关闭；
S3、当车辆档位为D或N档，且整车行驶ready信号有效、制动踏板状态为有效，以及车速大于15km/h时，则判断电子稳定控制功能于Active状态，此时，车身稳定控制器(170)同时控制防抱死制动***和电子制动力分配执行制动力加载及卸载命令；
5.根据权利要求5所述的燃料电池氢能汽车电子稳定控制***的控制方法，其特征在于，防抱死制动***执行制动力加载及卸载命令的具体操作为：车身稳定控制器(170)实时计算四轮的实时滑移率，再根据实时滑移率和车速-滑移率数据库，分别得到四轮的目标滑移率范围，然后车身稳定控制器(170)根据四轮的目标滑移率、实时滑移率以及滑移率差值-制动力加载及卸载数据库，分别得到四轮的制动力加载及卸载值，并向制动控制***(350)发送制动力加载及卸载指令，制动控制***(350)执行相应的制动力加载及卸载指令后，车身稳定控制器(170)再计算执行相应的制动力加载及卸载指令后的四轮的实时滑移率，随后一直重复上述操作，当电子稳定控制功能跳转至Passive状态后，防抱死制动***停止执行制动力加载及卸载命令。
6.根据权利要求5所述的燃料电池氢能汽车电子稳定控制***的控制方法，其特征在于，电子制动力分配执行制动力加载及卸载命令的具体操作为：车身稳定控制器(170)实时计算四轮的实时滑移率，再根据实时滑移率和车速-滑移率数据库，对应得到四轮的目标滑移率，根据四轮目标滑移率与实时滑移率的差值以及制动力分配优先级数据库，分别得到四轮对应的制动加载和卸载的优选顺序，然后车身稳定控制器(170)根据滑移率差值-制动力加载及卸载数据库，分别得到四轮的制动力加载及卸载值，并向制动控制***(350)发送四轮的制动力加载及卸载优先顺序和制动力加载及卸载指令，制动控制***(350)按照四轮的制动力加载及卸载优先顺序执行相应的制动力加载及卸载指令，车身稳定控制器(170)再计算执行相应的制动力加载及卸载指令后的四轮的实时滑移率，随后一直重复上述操作，当电子稳定控制功能跳转至Passive状态后，电子制动力分配停止执行制动力加载及卸载命令。
7.根据权利要求5或6所述的燃料电池氢能汽车电子稳定控制***的控制方法，其特征在于，电子稳定控制功能的Passive状态的判断条件为：当车辆档位为R或P档，或整车行驶ready信号无效，或制动踏板状态为无效，或车速小于15km/h时，即判断电子稳定控制功能处于Passive状态。
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