智能純電動客車制動控制系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種智能純電動客車制動控制系統(tǒng)及其控制方法，所述制動控制系統(tǒng)包括輪速傳感器、加速踏板裝置及傳感器、制動踏板裝置及傳感器、電機制動系統(tǒng)、氣壓制動系統(tǒng)以及控制器VCU，所述氣壓制動系統(tǒng)包括由空氣壓縮機、卸載閥和四回路保護閥依次連接組成的制氣組件，常規(guī)行車制動氣路，驅(qū)動防滑制動氣路以及駐車制動氣路。所述制動控制系統(tǒng)的控制方法包括常規(guī)制動控制、ABS防抱死控制和驅(qū)動防滑控制，根據(jù)制動強度Z和電池SOC情況選擇相應(yīng)的制動策略。本發(fā)明在保證制動安全性的前提下，提高制動能量回收率。
【專利說明】
智能純電動客車制動控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于汽車制動技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及智能純電動客車制動控制系統(tǒng)及其控制方法，適用于電動客車氣壓制動系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源的消耗、環(huán)境惡化和技術(shù)的進步，汽車智能化和電動化是現(xiàn)在汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢。汽車智能化是使汽車行駛更加安全、更加舒適。電動汽車具有制動能量回收功能，能夠節(jié)約能源?？蛙囋诔鞘行旭偣r下，由于交通擁擠、車速不高，經(jīng)常反復(fù)啟停，造成了極大了能量浪費，而且容易發(fā)生交通事故。
[0003]智能純電動客車的制動系統(tǒng)需要兼顧制動安全性和能量回收率兩個方面，在遇到緊急情況要能夠提醒駕駛員，甚至主動制動，在保證制動安全性的前提下，應(yīng)該盡可能的提高制動能量回收率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了實現(xiàn)在保證制動安全性的前提下，提高制動能量回收率，本發(fā)明提供了一種智能純電動客車制動控制系統(tǒng)及其控制方法，結(jié)合說明書附圖，技術(shù)方案如下:
[0005]智能純電動客車制動控制系統(tǒng)，包括輪速傳感器、加速踏板裝置及傳感器、制動踏板裝置及傳感器、電機制動系統(tǒng)、氣壓制動系統(tǒng)以及控制器VCU;
[0006]所述電機制動系統(tǒng)包括安裝在車輛前軸處的電池和電池管理系統(tǒng)24以及安裝在后軸上的主減速器39和電機40，在所述電機40上安裝有電機控制器37;
[0007]所述氣壓制動系統(tǒng)包括由空氣壓縮機1、卸載閥3和四回路保護閥6依次連接組成的制氣組件，常規(guī)行車制動氣路，驅(qū)動防滑制動氣路以及駐車制動氣路；
[0008]前軸的所述常規(guī)行車制動氣路為:四回路保護閥6、前儲氣筒9、制動踏板裝置12的上腔、前雙控比例繼動閥16的低壓進氣口以及三通閥12 2依次連接，三通閥12 2的兩個出氣口分別與左、右前輪ABS電磁閥和左、右前制動氣室依次連接；
[0009]后軸的所述常規(guī)行車制動氣路為:四回路保護閥6、后儲氣筒8、制動踏板裝置12的下腔、后雙控比例繼動閥41的低壓進氣口以及三通閥Π 38依次連接，三通閥Π 38的兩個出氣口分別與左、右后輪ABS電磁閥和左、右后制動氣室依次連接；
[0010]所述前雙控比例繼動閥16的高壓進氣口直接與前儲氣筒9相連；
[0011 ]所述后雙控比例繼動閥41的高壓進氣口直接與后儲氣筒8相連；
[0012]所述制動氣室上均安裝有制動氣室壓力傳感器；
[0013]所述傳感器、電池管理系統(tǒng)24、電機控制器37、雙控比例繼動閥、三通閥、輪ABS電磁閥均與控制器V⑶控制連接。
[0014]智能純電動客車制動控制系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動防滑行車制動氣路為:
[0015]四回路保護閥6的一個出氣口、前儲氣筒9、制動踏板裝置12的上腔、前主動壓力控制模塊以及三通閥122依次連接，三通閥122的兩個出氣口分別與左、右前輪ABS電磁閥和左、右前制動氣室依次連接；
[0016]四回路保護閥6的另一個出氣口、后儲氣筒8、制動踏板裝置12的下腔、后主動壓力控制模塊以及三通閥Π 38依次連接，三通閥Π 38的兩個出氣口分別與左、右后輪ABS電磁閥和左、右后制動氣室依次連接；
[0017]所述主動壓力控制模塊與控制器V⑶控制連接。
[0018]智能純電動客車制動控制系統(tǒng)，其中，所述主動壓力控制模塊由一個快放閥和一個線性電磁閥串聯(lián)組成，所述快放閥與儲氣筒相連，所屬線性電磁閥與三通閥相連，所述線性電磁閥的電控信號接口與控制器VCU的相應(yīng)電控信號接口相連。
[0019]智能純電動客車制動控制系統(tǒng)，其中，所述駐車制動氣路為:四回路保護閥6與三通閥ΙΠ43相連，三通閥ΙΠ43的兩個出氣口分別與左、右后輪ABS電磁閥和左、右后制動氣室依次連接；
[0020]所述三通閥ΙΠ43與控制器V⑶控制連接。
[0021]智能純電動客車制動控制系統(tǒng)，其中，所述控制系統(tǒng)還包括測距模塊與數(shù)據(jù)分析模塊，所述測距模塊與數(shù)據(jù)分析模塊相連，所述測距模塊由微波雷達、激光雷達和視頻系統(tǒng)組成，用于提供前方道路實時的圖像和路況信息;所述數(shù)據(jù)分析模塊由單片機及相應(yīng)電路組成，所述數(shù)據(jù)分析模塊與控制器VCU控制連接。
[0022]智能純電動客車制動控制系統(tǒng)，其中，所述控制系統(tǒng)還包括車身穩(wěn)定型控制組件，由安裝在后車軸中線處的橫擺角速度傳感器31、安裝在方向盤轉(zhuǎn)向柱上的方向盤轉(zhuǎn)角傳感器30以及安裝在與汽車縱向前進方向垂直的后軸處的側(cè)向加速度傳感器29組成，所述橫擺角速度傳感器31、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器30和側(cè)向加速度傳感器29的信號輸出端分別與車輛控制器VCU的信號接收端相連接。
[0023]智能純電動客車制動控制系統(tǒng)的控制方法，所述控制方法包括常規(guī)制動控制、ABS防抱死控制和驅(qū)動防滑控制;所述常規(guī)制動控制過程如下:
[0024]控制器VCU根據(jù)踏板裝置及傳感器的信號計算整車的制動力需求及制動強度需求Z，并同時采集輪速、電機轉(zhuǎn)速、電池管理系統(tǒng)的信號，分析確認制動方式；
[0025](I)當制動強度Z小于下限、電池SOC低于上限值、驅(qū)動輪輪速大于電機的最小啟動轉(zhuǎn)速且此時后軸需求制動力小于電機所能提供的最大制動力，此時采用單獨電機制動系統(tǒng)制動；
[0026](2)當制動強度Z為處于上、下限之間的中等強度、電池SOC低于上限值、驅(qū)動輪輪速大于電機的最小啟動轉(zhuǎn)速，此時若后軸需求制動力小于電機所能提供的最大制動力，此時采用電機制動系統(tǒng)制動;此時若后軸需求制動力大于電機所能提供的最大制動力，此時采用電機制動系統(tǒng)和氣壓制動系統(tǒng)復(fù)合制動；
[0027](3)當制動強度Z大于上限或者電池SOC高于上限，此時關(guān)閉電機制動系統(tǒng)，采用單獨的氣壓制動系統(tǒng)制動。
[0028]智能純電動客車制動控制系統(tǒng)的控制方法，其中，車輛在常規(guī)制動過程中，控制器VCU采集車輪輪速信號，當分析得到某個車輪出現(xiàn)抱死或出現(xiàn)抱死趨勢時，控制器VCU向該車輪對應(yīng)的ABS電磁閥發(fā)出減壓、保壓、增壓循環(huán)控制信號，直到該車輪恢復(fù)正常制動狀態(tài)；
[0029]所述ABS防抱死制動過程中在傳統(tǒng)的邏輯門限值，S卩A-車輪角加速度第一門限值，al_車輪角加速度門限值，aO-車輪角減速度門限值，S1-車輪滑移率下限值，S2-車輪滑移率上限值，引入R門限值，具體制動過程如下:
[0030](I)在R門限觸發(fā)之前的制動過程，為常規(guī)ABS制動過程；
[0031](2)R門限觸發(fā)后，aO門限觸發(fā)前的制動過程，為R-aO制動過程；
[0032](3)a0門限觸發(fā)后的制動過程，為aO后制動過程；
[0033]所述R-aO制動過程如下:
[0034]當車輪角加速度dw超過R門限值時，小梯度減小再生制動力矩；
[0035]再生制動力矩減小過程中，若再生制動力減小為零，則恢復(fù)常規(guī)ABS制動過程;若再生制動力矩不為零，則再判斷車輪角加速度dw，若dw>R則對再生制動力矩進行保壓處理；若dw〈R，再判斷dw與aO的關(guān)系，若dw>aO則繼續(xù)對再生制動力矩進行梯度減小處理;若dw〈aO，則進入到了 aO后制動過程；
[0036]所述aO后制動過程如下:
[0037]當車輪角加速度dw〈aO時，若此時滑移率S>S1，則分別對氣壓制動力和再生制動力矩進行減壓處理，梯度減小再生制動力矩，若再生制動力矩減小為零，則恢復(fù)常規(guī)ABS制動過程;若再生制動力矩不為零，再判斷車輪角加速度dw與aO的關(guān)系，若dw〈aO則繼續(xù)對氣壓制動力矩和再生制動力矩進行減壓處理;若dw>aO，則保持再生制動力矩并進行保壓計時；然后再判斷dw和al的關(guān)系，若dw>al，則恢復(fù)常規(guī)ABS制動過程;若dw〈al，梯度減小再生制動力矩。
[0038]智能純電動客車制動控制系統(tǒng)的控制方法，其中，當車輛處于驅(qū)動工況，控制器VCU采集輪速信號分析出車輛處于打滑狀態(tài)時，若車速較低，則控制器VCU向電機控制器發(fā)出控制指令，減小電機驅(qū)動力矩，同時控制器VCU向后主動壓力控制模塊發(fā)出控制指令，調(diào)節(jié)后主動壓力控制模塊中的線性電磁閥的開度，同時對右后輪ABS電磁閥和左后輪ABS電磁閥的開度進行線性調(diào)節(jié);若車速較高，則控制器VCU向電機控制器發(fā)出控制指令，減小電機的驅(qū)動力矩。
[0039]智能純電動客車制動控制系統(tǒng)的控制方法，其中，所述控制方法還包括主動制動控制和車身穩(wěn)定性控制；
[0040]所述主動制動控制過程如下:
[0041]數(shù)據(jù)分析模塊根據(jù)測距模塊測量到的信息進行分析，并將分析數(shù)據(jù)發(fā)送給控制器VCU;當測得車輛與前方障礙物距離小于預(yù)設(shè)警報距離，控制器VCU進行警報提示，若此時駕駛員沒有踩制動踏板，則控制器VCU對主動壓力控制模塊發(fā)出指令，打開主動壓力控制模塊，并對主動壓力控制模塊里的電磁閥的開度進行線性調(diào)節(jié)，前、后儲氣筒里的高壓氣體直接通過主動壓力控制模塊對四個車輪進行制動。
[0042]所述車身穩(wěn)定性控制過程如下:
[0043]車輛的側(cè)向加速度傳感器29、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器30和橫擺角速度傳感器31將采集的信號傳遞給控制器VCU，并進行計算分析，若判斷車輛處于不穩(wěn)定狀態(tài)，控制器VCU計算需要給各個車輪施加的制動力以保持車輛處于穩(wěn)定狀態(tài)，控制器VCU根據(jù)計算得出的制動力數(shù)據(jù)對前、后主動壓力控制模塊發(fā)出控制信號，并對四個車輪對應(yīng)的ABS電磁閥進行線性調(diào)節(jié)，使車輛恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)。
[0044]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0045]在現(xiàn)有的電動車再生制動系統(tǒng)中，由于技術(shù)和成本原因，一般在ABS起作用時，都是關(guān)閉再生制動系統(tǒng)，恢復(fù)傳統(tǒng)的氣壓制動。而在現(xiàn)有的技術(shù)中，尤其是商用車領(lǐng)域，制動系統(tǒng)沒有實現(xiàn)完全線性化控制，無法實現(xiàn)對制動壓力的很精確控制。本發(fā)明設(shè)計了一種新的控制策略，能夠在ABS起作用的時候，電機制動也起作用，這樣能顯著提高制動時的能量回收效率。本發(fā)明在設(shè)計的制動系統(tǒng)，是完全線控化，不僅能實現(xiàn)制動壓力的精確控制，還具有全解耦、失效模式制動、主動制動等功能。
【附圖說明】
[0046]圖1為本發(fā)明的智能純電動客車制動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖；
[0047]圖2為本發(fā)明的智能純電動客車制動控制系統(tǒng)中主動壓力控制模塊的結(jié)構(gòu)簡圖；
[0048]圖3為本發(fā)明的智能純電動客車制動控制系統(tǒng)的控制方法基本過程簡圖；
[0049]圖4為本發(fā)明的智能純電動客車制動控制系統(tǒng)的控制方法中，R門限與其他門限值關(guān)系圖；
[0050]圖5為本發(fā)明的智能純電動客車制動控制系統(tǒng)的控制方法中，ABS防抱死制動控制流程框圖；
[0051 ]圖中:
[0052]1-空氣壓縮機；2-右后輪輪速傳感器；3-卸載閥；
[0053]4_右后輪；5_右后制動氣室；6_四回路保護閥；
[0054]7-右后制動氣室壓力傳感器；8-后儲氣筒；9-前儲氣筒；
[0055]10-制動踏板壓力傳感器；1卜制動踏板位移傳感器；12-制動踏板裝置；
[0056]13-加艦板力傳感器；14-加艦板位移傳感器； 15-加艦板裝置；
[0057]1&~前_空比例繼動閥；17-右前輪ABS電磁閥；右前$丨原汽;
[0058]19-右前制動氣室；20-右前輪； 21-右前輪輪速傳感器；
[0059]22-三通閥I;23-左前輪ABS電磁閥；24-電池管理系統(tǒng)(BMS);
[0060]25-左前制動氣室；26-左前制動氣室壓力傳感器；27-左前輪輪速傳感器；
[0061]28-左前輪；29-側(cè)向加速度傳感器；30-方向盤轉(zhuǎn)角傳感器；
[0062]3卜橫擺角速度傳感器；32-左后輪； 33-左后輪輪速傳感器；
[0063]34-左后制動氣室壓力傳感器；35-左后制動氣室；36-左后輪ABS電磁閥；
[0064]37-電機控制器(MCU);38-三通閥Π;39-主減速器；
[0065]40-電機；4卜后雙控比例繼動閥；42-右后輪ABS電磁閥；
[0066]43-三通閥 ΙΠ。
【具體實施方式】
[0067]本發(fā)明提供了一套智能純電動客車制動系統(tǒng)及其控制方法，通過雙控比例繼動閥不但能夠?qū)崿F(xiàn)前軸和后軸制動力的精確分配，通過后軸上的ABS電磁閥還能實現(xiàn)后軸氣壓制動力和電機再生制動力的精確分配，同時在電控部分失效時，可以進行常規(guī)制動，保證制動安全。本制動系統(tǒng)通過主動壓力控制模塊實現(xiàn)主動制動和緊急制動。為了進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，結(jié)合說明書附圖，本發(fā)明的【具體實施方式】如下:
[0068]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種智能純電動客車制動控制系統(tǒng)，包括輪速傳感器、加速踏板裝置及傳感器、制動踏板裝置及傳感器、電機制動系統(tǒng)、氣壓制動系統(tǒng)以及控制器VCU;
[0069]所述電機制動系統(tǒng)包括安裝在車輛前軸處的電池和電池管理系統(tǒng)24以及安裝在后軸上的主減速器39和電機40，在所述電機40上安裝有電機控制器37;
[0070]所述氣壓制動系統(tǒng)包括常規(guī)行車制動氣路，驅(qū)動防滑制動氣路以及駐車制動氣路；
[0071]所述氣壓制動系統(tǒng)的制氣部分包括空氣壓縮機1、卸載閥3和四回路保護閥6。外界的空氣經(jīng)過空氣壓縮機I處理后，經(jīng)過卸載閥3和四回路保護閥6，充入到前儲氣筒9、后儲氣筒8。在駐車制動時，高壓氣體可以直接通過四回路保護閥的一個出氣口，流入到三通閥43，然后直接充入到兩個后輪的彈簧制動氣室，進行駐車制動。
[0072]本發(fā)明的控制系統(tǒng)的常規(guī)行車制動氣路分為前軸和后軸。
[0073]前儲氣筒9的出氣口與制動踏板裝置12的上腔進氣口相連，制動踏板裝置12的上腔出氣口與雙控比例繼動閥16的低壓進氣口相連;雙控比例繼動閥16的出氣口與三通閥22的進氣口相連，三通閥22的兩個出氣口分別與右前輪ABS電磁閥17、左前輪ABS電磁閥23的進氣口相連，右前輪ABS電磁閥17的出氣口與右前制動氣室19相連，左前輪ABS電磁閥23的進氣口與左前制動氣室25相連，這是前軸的常規(guī)制動氣路；
[0074]前雙控比例繼動閥16的高壓進氣口直接與前儲氣筒9的出氣口相連，雙控比例繼動閥16的電控信號接口與汽車控制器VCU相應(yīng)的信號接口相連接；
[0075]后儲氣筒8的出氣口與制動踏板12的下腔進氣口相連，制動踏板12的下腔出氣口與雙控比例繼動閥41的低壓進氣口相連;雙控比例繼動閥41的出氣口與三通閥38的進氣口相連，三通閥38的兩個出氣口分別與右后輪ABS電磁閥42、左后輪ABS電磁閥36的進氣口相連，右后輪ABS電磁閥42的出氣口與右后制動氣室5相連，左后輪ABS電磁閥36的出氣口與左后制動氣室35相連，這是后軸的常規(guī)制動氣路。
[0076]后雙控比例繼動閥41的高壓進氣口直接與后儲氣筒8的出氣口相連，雙控比例繼動閥41的電控信號接口與汽車控制器VCU相應(yīng)的信號接口相連接；
[0077]雙控比例繼動閥在正常情況下，駕駛員踩下制動踏板，產(chǎn)生電控信號，對出氣口壓力進行控制;在電控系統(tǒng)失效時，駕駛員踩下制動踏板時，通過制動踏板的上下腔的氣體壓力對出氣口壓力進行控制。
[0078]如上所述的左如、右如、左后以及右后制動氣室上均安裝有制動氣室壓力傳感器，其中，右后制動氣室壓力傳感器7、右前制動氣室壓力傳感器18、左前制動氣室壓力傳感器26、左后制動氣室壓力傳感器34分別采集相應(yīng)的四個制動氣室的氣室壓力，四個制動氣室壓力傳感器的信號輸出端分別與車輛控制器VCU的信號接收端相連接。
[0079]本發(fā)明的控制系統(tǒng)的驅(qū)動防滑行車制動氣路為:四回路保護閥6的一個出氣口、前儲氣筒9、制動踏板裝置12的上腔、前主動壓力控制模塊以及三通閥122依次連接，三通閥I22的兩個出氣口分別與左、右前輪ABS電磁閥和左、右前制動氣室依次連接；
[0080]四回路保護閥6的另一個出氣口、后儲氣筒8、制動踏板裝置12的下腔、后主動壓力控制模塊以及三通閥Π 38依次連接，三通閥Π 38的兩個出氣口分別與左、右后輪ABS電磁閥和左、右后制動氣室依次連接；
[0081 ]如圖2所示，所述前主動壓力控制模塊與后主動壓力控制模塊結(jié)構(gòu)相同，由一個快放閥和一個線性電磁閥組成，主動壓力控制模塊的進氣口與儲氣筒的出氣口相連，出氣口與三通閥的進氣口相連，信號控制端與車輛控制器VCU的信號控制端相連。前主動壓力控制模塊的進氣口與前儲氣筒9的出氣口相連，前主動壓力控制模塊出氣口與三通閥22進氣口相連，三通閥22的兩個出氣口分別與右前輪ABS電磁閥17的進氣口、左前輪ABS電磁閥23的進氣口相連。右前輪ABS電磁閥17的出氣口與右前制動氣室19相連，左前輪ABS電磁閥23的出氣口與左前制動氣室25相連。前主動壓力控制模塊的電控信號接口與車輛控制器VCU的相應(yīng)電控信號接口相連。后主動壓力控制模塊的進氣口與后儲氣筒8的出氣口相連，后主動壓力控制模塊的出氣口與三通閥38的進氣口相連，三通閥38的兩個出氣口分別與右后輪ABS電磁閥42、左后輪ABS電磁閥36的進氣口相連。右后輪ABS電磁閥42的出氣口與右候制動氣室5相連，左后輪ABS電磁閥36的出氣口與左后制動氣室35相連。后主動壓力控制模塊的電控信號接口與車輛控制器VCU的相應(yīng)電控信號接口相連。
[0082]本發(fā)明的控制系統(tǒng)的駐車制動氣路為:四回路保護閥6與三通閥ΙΠ43相連，三通閥m 43的兩個出氣口分別與左、右后輪ABS電磁閥和左、右后制動氣室依次連接;所述三通閥ΙΠ43與控制器V⑶控制連接。
[0083]如圖1所示，在制動踏板下方安裝有制動踏板壓力傳感器10、制動踏板位移傳感器U。通過制動踏板壓力傳感器10和制動踏板位移傳感器11測量的信號，可以識別出駕駛員的制動意圖及需求制動力。在加速踏板上，安裝有加速踏板力傳感器13、加速踏板位移傳感器14。通過加速踏板力傳感器13和加速踏板位移傳感器14測量的信號，可以識別出駕駛員的行駛意圖。車輛控制器VCU采集制動踏板壓力傳感器10、制動踏板位移傳感器11、加速踏板力傳感器13以及加速踏板位移傳感器14的信號，進行分析計算，可以得到此時駕駛員準確的駕駛意圖。
[0084]本發(fā)明的控制系統(tǒng)還包括測距模塊、數(shù)據(jù)分析模塊以及車身穩(wěn)定型控制組件。
[0085]所述測距模塊與數(shù)據(jù)分析模塊相連，所述測距模塊由微波雷達、激光雷達和視頻系統(tǒng)組成，用于提供前方道路實時的圖像和路況信息;所述數(shù)據(jù)分析模塊由單片機及相應(yīng)電路組成，所述數(shù)據(jù)分析模塊與控制器VCU控制連接。測距模塊能夠?qū)崟r測量車輛前方的路況，它可以提供前方道路安全、準確、實時的圖像和路況信息。測距模塊將測量到的信息傳送給數(shù)據(jù)分析模塊，數(shù)據(jù)分析模塊將測出的距離與警報距離、安全距離進行比較，并將分析的結(jié)果發(fā)送給車輛控制器VCU。當測得的距離小于預(yù)先設(shè)定的警報距離，車輛控制器VCU就進行警報提示，當測得的距離小于安全距離時即使在駕駛員沒有來得及踩制動踏板的情況下，車輛控制器VCU也會對主動壓力控制模塊發(fā)出相應(yīng)的指令，打開主動壓力控制模塊，前后儲氣筒里的高壓氣體直接通過主動壓力控制模塊對四個車輪進行制動。
[0086]所述車身穩(wěn)定型控制組件包括側(cè)向加速度傳感器29、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器30以及橫擺角速度傳感器31。其中，橫擺角速度傳感器31安裝在車輛后軸中線處，橫擺角速度傳感器31的信號傳輸端與車輛控制器VCU的信號接收端相連接;方向盤轉(zhuǎn)角傳感器30安裝在方向盤轉(zhuǎn)向柱上，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器30的信號傳輸端與車輛控制器VCU的信號接收端相連接;側(cè)向加速度傳感器29安裝在與汽車縱向前進方向垂直的后軸處，側(cè)向加速度傳感器29的信號輸出端與車輛控制器VCU的信號接收端相連接。車輛控制器VCU分別采集側(cè)向加速度傳感器29測量的側(cè)向加速度信號、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器30測量的方向盤轉(zhuǎn)角信號、橫擺角速度傳感器31測量的橫擺角速度信號。
[0087]車輛的電池和電池管理系統(tǒng)24安裝在車輛前部，電池組是由單節(jié)的鎳氫電池串并聯(lián)組合而成的，電池管理系統(tǒng)(BMS)24能夠采集電池組的SOC、電壓、電流、溫度等信號，并將采集的信號傳送給車輛控制器，進行相應(yīng)的分析控制。
[0088]如圖3所示，本發(fā)明還提供了智能純電動客車制動控制系統(tǒng)的控制方法，所述控制方法包括常規(guī)制動控制、ABS防抱死控制、驅(qū)動防滑控制、主動制動控制和車身穩(wěn)定性控制；
[0089]1.常規(guī)制動控制:當駕駛員松開加速踏板15踩下制動踏板12，位于制動踏板12下方的制動壓力傳感器10和制動位移傳感器11測量相應(yīng)的信號傳遞給車輛控制器VCU，車輛控制器VCU計算整車的制動力需求及制動強度需求Z，此時車輛控制器VCU同時采集四個車輪的輪速、電機控制器(M⑶)37的轉(zhuǎn)速信息和電池管理系統(tǒng)(BMS)24相應(yīng)的S0C、電壓、電流、溫度等信號，并進行相應(yīng)的分析，確認制動方式。
[0090](I)如果經(jīng)過車輛控制器VCU計算分析確認:此時制動強度Z小于0.1、電池SOC低于上限值0.9，驅(qū)動軸上兩個車輪的輪速大于電機的最小啟動轉(zhuǎn)速且此時需求制動力小于電機所能提供的最大制動力。此時車輛控制器VCU將會做出:車輛制動的制動力全部由電機產(chǎn)生的指令。此時車輛控制器VCU僅對電機40發(fā)出控制指令，產(chǎn)生需求的制動力矩。
[0091 ] (2)如果經(jīng)過車輛控制器VCU分析確認:此時制動強度Z處于中等強度在0.1-0.7之間、電池SOC低于上限值0.9，驅(qū)動軸上兩個車輪的輪速大于電機的最小啟動轉(zhuǎn)速，此時車輛控制器將會發(fā)出:前軸兩個車輪的制動力矩全部由氣壓制動系統(tǒng)提供的指令。車輛控制器也會在這個時候計算前后軸制動力需求值。
[0092]i)如果此時電機能提供的最大力矩大于后軸所需的制動力矩，則兩個后輪的制動力矩完全由電機產(chǎn)生。車輛控制器VCU給前軸的雙控比例繼動閥16發(fā)出控制指令，關(guān)閉雙控比例繼動閥16的低壓進氣口，調(diào)節(jié)雙控比例繼動閥16的開度，這樣的話，前儲氣筒9里的高壓氣體經(jīng)過雙控比例繼動閥16到達右前輪ABS電磁閥17和左前輪ABS電磁閥23，然后分別到達右前制動氣室19和左前制動氣室25，產(chǎn)生相應(yīng)的需求制動力矩進行制動。車輛控制器VCU給電機控制器(MCU)37發(fā)出相應(yīng)的控制指令，使電機40產(chǎn)生后軸所需的制動力矩。
[0093]ii)如果此時電機能提供的最大力矩小于后軸所需的制動力矩，則此時電機產(chǎn)生最大的制動力矩，氣壓系統(tǒng)產(chǎn)生的力矩值為后軸需求制動力矩減去電機制動力矩。車輛控制器VCU給前軸的雙控比例繼動閥16發(fā)出控制指令，關(guān)閉雙控比例繼動閥的16的低壓進氣口，打開雙控比例繼動閥16的高壓進氣口，調(diào)節(jié)雙控比例繼動閥16的開度，這樣的話，前儲氣筒9里的高壓氣體經(jīng)過雙控比例繼動閥16到達右前輪ABS電磁閥17和左前輪ABS電磁閥23，然后分別到達右前制動氣室19和左前制動氣室25，產(chǎn)生相應(yīng)的需求制動力矩進行制動。車輛控制器VCU給電機控制器(MCU)37發(fā)出相應(yīng)的控制指令，使電機40產(chǎn)生所能提供的最大再生制動力矩，同時車輛控制器VCU給后軸的雙控比例繼動閥41發(fā)出相應(yīng)的控制指令，調(diào)節(jié)雙控比例繼動閥41的開度，使其能產(chǎn)生后軸需求制動力矩減去電機40產(chǎn)生的最大制動力矩后的制動力矩。此時后儲氣筒8里的高壓氣體經(jīng)過后軸雙控比例繼動閥41到達右后輪ABS電磁閥和左后輪ABS電磁閥，然后分別到達右后制動氣室5和左后制動氣室35，與電機40產(chǎn)生的制動力矩一起對兩個后輪進行制動。
[0094](3)如果經(jīng)過車輛控制器VCU計算分析確認:此時制動強度Z比較大即Z大于0.7或者電池SOC過高高于0.9。車輛控制器VCU將會做出:關(guān)閉再生制動系統(tǒng)，車輛所需的制動力完全由氣壓制動系統(tǒng)產(chǎn)生。
[0095]此時車輛控制器VCU分別發(fā)送相應(yīng)的電信號給前軸的雙控比例繼動閥16和后軸雙控比例繼動閥41，關(guān)閉雙控比例繼動閥的16和41的低壓進氣口，打開雙控比例繼動閥16和41的高壓進氣口，并可對進氣口的開度進行調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)制動氣壓力。這樣的話，前儲氣筒9里的高壓氣體經(jīng)過雙控比例繼動閥16到達右前輪ABS電磁閥17和左后輪ABS電磁閥，然后分別到達右如制動氣室19和左如制動氣室25，進彳丁制動。后儲氣筒8里的尚壓氣體經(jīng)過后軸雙控比例繼動閥41到達右后輪ABS電磁閥和左后輪ABS電磁閥，然后分別到達右后制動氣室5和左后制動氣室35，對兩個后輪進彳丁制動。
[0096]2.ABS防抱死控制:當車輛在進行常規(guī)制動時，如果此時右后輪輪速傳感器2、右前輪輪速傳感器21、左前輪輪速傳感器27和左后輪輪速傳感器33采集到的四個車輪的輪速信息，經(jīng)過車輛控制器VCU分析計算后得出某個車輪，已經(jīng)抱死或者有接近抱死的趨勢時，車輛控制器VCU將會對相應(yīng)車輪所在的ABS電磁閥發(fā)出減壓、保壓、增壓等相關(guān)循環(huán)控制信號，直到該車輪恢復(fù)正常的制動狀態(tài)。考慮在制動防抱死過程中的再生制動。傳統(tǒng)的邏輯門限值:A-車輪角加速度第一門限值;al-車輪角加速度門限值;aO-車輪角減速度門限值;S1-車輪滑移率下限值;S2-車輪滑移率上限值；引入R門限值，R門限值與其他門限值大小關(guān)系，如圖4所示。
[0097]ABS防抱死制動可分為以下三個過程:
[0098]I)在R門限觸發(fā)之前的制動過程，這是常規(guī)ABS制動過程；
[0099]2)R門限觸發(fā)后，aO門限觸發(fā)前的制動過程，稱為R-aO制動過程；
[0100]3)a0門限觸發(fā)后的制動過程，稱為aO后制動過程。
[0101]其中R門限觸發(fā)前的制動過程為ABS起作用的常規(guī)制動過程;R-aO制動過程和aO后制動過程統(tǒng)稱為ABS與再生制動協(xié)調(diào)控制制動過程。
[0102]如圖5所示，智能純電動客車在R-aO制動過程中的制動分析:
[0103]當車輪角減速度超過R門限值時，S卩dw〈R時，這時氣壓制動力有減少的趨勢，這個時候?qū)υ偕苿恿剡M行小梯度減??；
[0104]再生制動力矩在減小的過程中，如果再生制動力減小為零，則恢復(fù)常規(guī)的氣壓防抱死制動;若再生制動力矩不為零，則再判斷車輪角加速度dw，若dw>R則對再生制動力矩進行保壓處理;若dw〈R，再判斷dw與aO的關(guān)系，若dw>aO則繼續(xù)對再生制動力矩進行小梯度減小處理;若dw〈aO，則進入到了 aO后制動過程。
[0105]如圖5所示智能純電動客車在aO后制動過程中的制動分析:
[0106](1?〈&0，此時，需要進行滑移率的比較，若此時的滑移率3>31，則分別對氣壓制動力和再生制動力矩進行減壓處理，其中再生制動力矩仍然是采用小梯度減小;若再生制動力矩在小梯度減小的過程中減小為零，再恢復(fù)到傳統(tǒng)的氣壓防抱死制動;若再生制動力矩不為零，再判讀其與aO的關(guān)系，若dw〈aO則仍對氣壓制動力矩和再生制動力矩進行減小處理；若dw>aO，則保持再生制動力矩并進行保壓計時;然后再判斷dw和al的關(guān)系，若dw>al，則恢復(fù)到常規(guī)ABS制動過程;若dw〈al，梯度減小再生制動力矩。
[0107]3.驅(qū)動防滑控制:當車輛處于驅(qū)動工況時，若此時車輛控制器V⑶通過輪速傳感器2,21,27,33采集輪速信號，分析計算得出，此時車輛處于打滑狀態(tài)時。當車速較低時，車輛控制器VCU向電機控制器(MCU)37發(fā)出控制指令，減小電機40的驅(qū)動力矩，同時車輛控制器VCU向后主動壓力控制模塊發(fā)出控制指令，調(diào)節(jié)后主動壓力控制模塊中的線性電磁閥的開度，同時對后軸上的右后輪ABS電磁閥42、左后輪ABS電磁閥36的開度進行線性調(diào)節(jié)。這樣的話，就能夠?qū)筝S上的驅(qū)動輪施加一定的制動壓力。當車速較高時，車輛控制器VCU向電機控制器(MCU)發(fā)出控制指令，減小電機的驅(qū)動力矩，
[0108]4.主動制動控制:測距模塊測量車輛前方的路況，測距模塊將測量到的信息傳送給數(shù)據(jù)分析模塊，數(shù)據(jù)分析模塊將測出的距離與警報距離、安全距離進行比較，并將分析的結(jié)果發(fā)送給車輛控制器VCU。當測得的距離小于預(yù)先設(shè)定的警報距離，車輛控制器VCU就進行警報提示，當測得的距離小于安全距離時即使在駕駛員沒有來得及踩制動踏板的情況下(緊急制動)，車輛控制器VCU會對主動壓力控制模塊發(fā)出相應(yīng)的指令，打開主動壓力控制模塊，并對主動壓力控制模塊里的電磁閥的開度進行線性調(diào)節(jié)，前后儲氣筒里的高壓氣體直接通過主動壓力控制模塊對四個車輪進行制動。
[0109]5.車身穩(wěn)定性控制:車輛在直線行駛過程中，通過側(cè)向加速度傳感器29采集側(cè)向加速度信號，可以了解汽車的行駛姿態(tài)和行駛軌跡;車輛在轉(zhuǎn)向工況下，通過側(cè)向加速度傳感器29采集側(cè)向加速度信號，橫擺角速度傳感器31采集橫擺角速度信號，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器30采集方向盤轉(zhuǎn)角信號，可以了解車輛在轉(zhuǎn)向工況下的車輛姿態(tài)。當傳感器將采集到的信號傳遞給車輛控制器VCU，進行計算分析，若此時車輛處于不穩(wěn)定狀態(tài)，車輛控制器VCU將會計算需要給各個車輪施加多大的制動力才能保持車輛處于穩(wěn)定狀態(tài)。同時車輛控制器VCU將會對前后主動壓力控制模塊發(fā)出相應(yīng)的控制信號，同時對右前輪ABS電磁閥17、左前輪ABS電磁閥23、左后輪ABS電磁閥、右后輪ABS電磁閥42進行線性調(diào)節(jié)。這樣的話，從前后高壓儲氣筒的高壓氣體通過主動壓力控制模塊和相應(yīng)ABS電磁閥的調(diào)節(jié)，可以對各個車輪產(chǎn)生相應(yīng)的制動壓力，這樣就可以使車輛恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)。
【主權(quán)項】
1.智能純電動客車制動控制系統(tǒng)，其特征在于: 包括輪速傳感器、加速踏板裝置及傳感器、制動踏板裝置及傳感器、電機制動系統(tǒng)、氣壓制動系統(tǒng)以及控制器VCU ； 所述電機制動系統(tǒng)包括安裝在車輛前軸處的電池和電池管理系統(tǒng)(24)以及安裝在后軸上的主減速器(39)和電機(40)，在所述電機(40)上安裝有電機控制器(37); 所述氣壓制動系統(tǒng)包括由空氣壓縮機(I)、卸載閥(3)和四回路保護閥(6)依次連接組成的制氣組件，常規(guī)行車制動氣路，驅(qū)動防滑制動氣路以及駐車制動氣路； 前軸的所述常規(guī)行車制動氣路為:四回路保護閥(6)、前儲氣筒(9)、制動踏板裝置(12)的上腔、前雙控比例繼動閥(16)的低壓進氣口以及三通閥I (22)依次連接，三通閥I (22)的兩個出氣口分別與左、右前輪ABS電磁閥和左、右前制動氣室依次連接； 后軸的所述常規(guī)行車制動氣路為:四回路保護閥(6)、后儲氣筒(8)、制動踏板裝置(12)的下腔、后雙控比例繼動閥(41)的低壓進氣口以及三通閥Π (38)依次連接，三通閥Π (38)的兩個出氣口分別與左、右后輪ABS電磁閥和左、右后制動氣室依次連接； 所述前雙控比例繼動閥(16)的高壓進氣口直接與前儲氣筒(9)相連； 所述后雙控比例繼動閥(41)的高壓進氣口直接與后儲氣筒(8)相連； 所述制動氣室上均安裝有制動氣室壓力傳感器； 所述傳感器、電池管理系統(tǒng)(24)、電機控制器(37)、雙控比例繼動閥、三通閥、輪ABS電磁閥均與控制器V⑶控制連接。2.如權(quán)利要求1所述智能純電動客車制動控制系統(tǒng)，其特征在于: 所述驅(qū)動防滑行車制動氣路為: 四回路保護閥(6)的一個出氣口、前儲氣筒(9)、制動踏板裝置(12)的上腔、前主動壓力控制模塊以及三通閥I (22)依次連接，三通閥I (2 2)的兩個出氣口分別與左、右前輪ABS電磁閥和左、右前制動氣室依次連接； 四回路保護閥(6)的另一個出氣口、后儲氣筒(8)、制動踏板裝置(12)的下腔、后主動壓力控制模塊以及三通閥Π (38)依次連接，三通閥Π (38)的兩個出氣口分別與左、右后輪ABS電磁閥和左、右后制動氣室依次連接； 所述主動壓力控制模塊與控制器VCU控制連接。3.如權(quán)利要求2所述智能純電動客車制動控制系統(tǒng)，其特征在于: 所述主動壓力控制模塊由一個快放閥和一個線性電磁閥串聯(lián)組成，所述快放閥與儲氣筒相連，所屬線性電磁閥與三通閥相連，所述線性電磁閥的電控信號接口與控制器VCU的相應(yīng)電控信號接口相連。4.如權(quán)利要求1所述智能純電動客車制動控制系統(tǒng)，其特征在于: 所述駐車制動氣路為:四回路保護閥(6)與三通閥ΙΠ(43)相連，三通閥ΙΠ(43)的兩個出氣口分別與左、右后輪ABS電磁閥和左、右后制動氣室依次連接； 所述三通閥ΙΠ (43)與控制器V⑶控制連接。5.如權(quán)利要求1所述智能純電動客車制動控制系統(tǒng)，其特征在于: 所述控制系統(tǒng)還包括測距模塊與數(shù)據(jù)分析模塊，所述測距模塊與數(shù)據(jù)分析模塊相連，所述測距模塊由微波雷達、激光雷達和視頻系統(tǒng)組成，用于提供前方道路實時的圖像和路況信息;所述數(shù)據(jù)分析模塊由單片機及相應(yīng)電路組成，所述數(shù)據(jù)分析模塊與控制器VCU控制連接。6.如權(quán)利要求1所述智能純電動客車制動控制系統(tǒng)，其特征在于: 所述控制系統(tǒng)還包括車身穩(wěn)定型控制組件，由安裝在后車軸中線處的橫擺角速度傳感器(31)、安裝在方向盤轉(zhuǎn)向柱上的方向盤轉(zhuǎn)角傳感器(30)以及安裝在與汽車縱向前進方向垂直的后軸處的側(cè)向加速度傳感器(29)組成，所述橫擺角速度傳感器(31)、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器(30)和側(cè)向加速度傳感器(29)的信號輸出端分別與車輛控制器VCU的信號接收端相連接。7.如權(quán)利要求1所述智能純電動客車制動控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于: 所述控制方法包括常規(guī)制動控制、ABS防抱死控制和驅(qū)動防滑控制； 所述常規(guī)制動控制過程如下: 控制器VCU根據(jù)踏板裝置及傳感器的信號計算整車的制動力需求及制動強度需求Z，并同時米集輪速、電機轉(zhuǎn)速、電池管理系統(tǒng)的信號，分析確認制動方式； (1)當制動強度Z小于下限、電池SOC低于上限值、驅(qū)動輪輪速大于電機的最小啟動轉(zhuǎn)速且此時后軸需求制動力小于電機所能提供的最大制動力，此時采用單獨電機制動系統(tǒng)制動； (2)當制動強度Z為處于上、下限之間的中等強度、電池SOC低于上限值、驅(qū)動輪輪速大于電機的最小啟動轉(zhuǎn)速，此時若后軸需求制動力小于電機所能提供的最大制動力，此時采用電機制動系統(tǒng)制動;此時若后軸需求制動力大于電機所能提供的最大制動力，此時采用電機制動系統(tǒng)和氣壓制動系統(tǒng)復(fù)合制動； (3)當制動強度Z大于上限或者電池SOC高于上限，此時關(guān)閉電機制動系統(tǒng)，采用單獨氣壓制動系統(tǒng)制動。8.如權(quán)利要求7所述智能純電動客車制動控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于: 所述ABS防抱死控制過程如下: 車輛在常規(guī)制動過程中，控制器VCU采集車輪輪速信號，當分析得到某個車輪出現(xiàn)抱死或出現(xiàn)抱死趨勢時，控制器VCU向該車輪對應(yīng)的ABS電磁閥發(fā)出減壓、保壓、增壓循環(huán)控制信號，直到該車輪恢復(fù)正常制動狀態(tài)； 所述ABS防抱死制動過程中在傳統(tǒng)的邏輯門限值，S卩A-車輪角加速度第一門限值，al-車輪角加速度門限值，a0-車輪角減速度門限值，S1-車輪滑移率下限值，S2-車輪滑移率上限值，引入R門限值，具體制動過程如下: (1)在R門限觸發(fā)之前的制動過程，為常規(guī)ABS制動過程； (2)R門限觸發(fā)后，aO門限觸發(fā)前的制動過程，為R-aO制動過程； (3)a0門限觸發(fā)后的制動過程，為aO后制動過程； 所述R-aO制動過程如下: 當車輪角加速度dw超過R門限值時，小梯度減小再生制動力矩； 再生制動力矩減小過程中，若再生制動力減小為零，則恢復(fù)常規(guī)ABS制動過程;若再生制動力矩不為零，則再判斷車輪角加速度dw，若dw>R則對再生制動力矩進行保壓處理;若dw〈R，再判斷dw與aO的關(guān)系，若dw>aO則繼續(xù)對再生制動力矩進行梯度減小處理;若dw〈aO，則進入到了 aO后制動過程； 所述aO后制動過程如下: 當車輪角加速度dw〈aO時，若此時滑移率S>S1，則分別對氣壓制動力和再生制動力矩進行減壓處理，梯度減小再生制動力矩，若再生制動力矩減小為零，則恢復(fù)常規(guī)ABS制動過程；若再生制動力矩不為零，再判斷車輪角加速度dw與aO的關(guān)系，若dw〈aO則繼續(xù)對氣壓制動力矩和再生制動力矩進行減壓處理;若dw>aO，則保持再生制動力矩并進行保壓計時;然后再判斷dw和al的關(guān)系，若dw>al，則恢復(fù)常規(guī)ABS制動過程;若dw〈al，梯度減小再生制動力矩。9.如權(quán)利要求7所述智能純電動客車制動控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于: 所述驅(qū)動防滑控制過程如下: 當車輛處于驅(qū)動工況，控制器VCU采集輪速信號分析出車輛處于打滑狀態(tài)時，若車速較低，則控制器VCU向電機控制器發(fā)出控制指令，減小電機驅(qū)動力矩，同時控制器VCU向后主動壓力控制模塊發(fā)出控制指令，調(diào)節(jié)后主動壓力控制模塊中的線性電磁閥的開度，同時對右后輪ABS電磁閥和左后輪ABS電磁閥的開度進行線性調(diào)節(jié);若車速較高，則控制器VCU向電機控制器發(fā)出控制指令，減小電機的驅(qū)動力矩。10.如權(quán)利要求7所述智能純電動客車制動控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于: 所述控制方法還包括主動制動控制和車身穩(wěn)定性控制； 所述主動制動控制過程如下: 數(shù)據(jù)分析模塊根據(jù)測距模塊測量到的信息進行分析，并將分析數(shù)據(jù)發(fā)送給控制器VCU;當測得車輛與前方障礙物距離小于預(yù)設(shè)警報距離，控制器VCU進行警報提示，若此時駕駛員沒有踩制動踏板，則控制器VCU對主動壓力控制模塊發(fā)出指令，打開主動壓力控制模塊，并對主動壓力控制模塊里的電磁閥的開度進行線性調(diào)節(jié)，前、后儲氣筒里的高壓氣體直接通過主動壓力控制模塊對四個車輪進行制動。 所述車身穩(wěn)定性控制過程如下: 車輛的側(cè)向加速度傳感器(29)、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器(30)和橫擺角速度傳感器(31)將采集的信號傳遞給控制器VCU，并進行計算分析，若判斷車輛處于不穩(wěn)定狀態(tài)，控制器VCU計算需要給各個車輪施加的制動力以保持車輛處于穩(wěn)定狀態(tài)，控制器VCU根據(jù)計算得出的制動力數(shù)據(jù)對前、后主動壓力控制模塊發(fā)出控制信號，并對四個車輪對應(yīng)的ABS電磁閥進行線性調(diào)節(jié)，使車輛恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)。
【文檔編號】B60T13/74GK106043263SQ201610517772
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月4日
【發(fā)明人】李靜, 石求軍, 戶亞威, 夏承賀, 張雪碧, 張 成, 潘忠亮
【申請人】吉林大學