专利名称：基于abs的汽车再生与常规制动集成控制器及控制方法
技术领域：
本发明涉及一种基于ABS的汽车再生制动与常规制动集成控制器及控制方法，使电机制动融合到ABS制动系统中，制动电机本身也参与ABS制动，不仅实现了再生制动与液压ABS制动系统协调兼容，提高了制动能量回收率，还可以充分利用电机制动响应快的优点，更好的实现车辆制动防抱死控制。
背景技术：
ABS液压制动系统根据轮速、车速等参数确定车辆滑移率，在滑移率超过参考值时，制动处于不稳定状态，制动力矩要减小以防车轮抱死；在滑移率低于参考值时，为了充分利用地面附着系数，减小制动距离，则制动力矩要增加，从而实现制动过程的稳定性控制。它具有制动力矩较大，低速制动性能好等优点，但它的制动器磨损大，存在长时制动产生的热衰退性和制动响应较慢等问题，且它无法实现制动能量回收。而电机再生制动能够回收与利用制动动能，无制动热衰退性问题，制动力矩响应快，但它的低速制动性能不好，能提供的制动力矩较小。两者结合起来使用可以一方面减小常规液压制动系统磨损，回收制动能量，另一方面可以充分发挥电制动力矩响应快的优点，实现更精确的防抱死控制。
经相关技术文献检索发现，目前主要有两种再生制动与常规制动协调方式，一种是驾驶员手动启用或停止滑行能量回馈充电，再生制动力矩大小由车速、蓄电池SOC状态等决定，操作繁锁，只能体现功能，回馈能量少，切换过渡不柔和；另一种是根据车速、制动踏板行程、制动液压传感器判断制动力总需求，通过对再生制动力矩与机械制动力矩的合理分配，来实现两者兼容，这种方法控制复杂，且不能实现与ABS系统的兼容，见张毅，杨林等.电动汽车能量回馈的整车控制.汽车工程.2005(7)24～27。
系统集成是汽车智能化发展的方向，把多个系统集成在一个控制单元内，可方便地实现系统效率的提高和资源利用的优化。
发明内容
针对上述对汽车再生制动与常规制动现状，本发明的目的就是要提供一种基于ABS的汽车能量再生制动与常规制动集成控制器，使电机制动融合到ABS制动系统中，制动电机本身也参与ABS制动，实现再生制动与液压ABS制动系统协调兼容，提高能量回收率，充分利用电机制动响应快的优点，更好的实现车辆制动防抱死控制。
本发明为解决以上技术问题所采用的技术方案所述的其特征在于常规制动为双管路四通道四传感器液压ABS制动系统。再生制动力矩由电机产生并由机械变速机构传递动力，在制动过程中，集成控制器1通过储能器能量管理控制器16获取储能器17状态信号，对轮速传感器14(每个车轮对应一个的轮速传感器)、制动踏板5、管路传感器压力信号13等进行综合处理，进而确定制动模式，按照制动控制策略对电机6及常规制动系统的ABS电动泵2、压力调节装置3进行控制，实现常规制动与能量再生制动的协调运行。
本发明的控制方法是集成制动控制器1把能量再生制动与常规ABS制动集成在一起，控制器1根据制动踏板5信号、车速状态等确定制动需求，由储能器17状态、电机6功率等确定出最大的再生制动力矩。在电机6制动能力能达到制动前轴需求时，单独由电机6对前轴制动来实现制动，且控制算法要实现电机6制动的防抱死控制，后轴制动力根据制动力分配曲线计算出来，由常规制动系统实现。在前轴制动需求大于电机6制动能力时，由常规制动与电机制动复合制动，在充分发挥电制动能力同时调整制动管路压力，以保证符合制动安全性能要求的前后制动力分配。
本发明的有益效果是，该集成控制系统不仅实现了再生制动与液压ABS制动系统协调兼容，提高了能量回收率，还可以充分利用电机制动响应快的优点，更好的实现车辆制动防抱死控制。
图1是本发明的原理结构示意2是本发明的控制器原理示意3是本发明的控制器控制策略流程示意4是本发明的控制器集成控制软件实现流程图1-集成制动控制器，2-ABS电动泵，3-压力调节装置，4-制动主缸，5-制动踏板，6-电机及机械变速机构，7-电机控制器，8、9、10、11-车轮，12-制动轮缸，13-管路压力传感器，14-轮速传感器，15-储能器电压/电流传感器，16-储能器能量管理控制器，17-储能器，18-储能器温度信号，19-数据采集与显示具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明主要包括集成制动控制器1、常规制动系统、再生制动系统，常规制动系统、再生制动系统分别与集成制动控制器1相连。其中集成制动控制器1如图2所示包括TMS320C6713DSK芯片、ADC转换调理电路、DAC转换调理电路。常规制动系统包括轮速传感器14、制动轮缸12、液压管路、ABS电动泵2、压力调节装置3、制动主缸4等。再生制动系统包括电机及机械变速机构6、电机控制器7、储能器17、储能器能量管理控制器16等。
如图1所示，制动踏板5、管路压力传感器13、轮速传感器14、储能器能量管理控制器16的信息、电机控制器7的信息等送入集成制动控制器1进行处理后确定出制动模式及相应制动力矩后，形成控制指令对ABS电动泵2、压力调节装置3、电机控制器7及储能器能量管理控制器16进行控制，进而实现常规制动系统与再生制动系统协调运行。
如图3所示，集成控制器1根据制动踏板5信号及车速状态信号确定出所需总制动力Fbneed，判断车速是否大于再生制动电机有效制动车速vr min，是否为紧急制动，如果车速低于电机有效制动车速或为紧急制动则由常规制动系统单独作用制动，否则根据制动力分配曲线计算前轴制动力Fbf和后轴制动力Fbr；判断Fbf是否大于再生制动电机所能提供的最大制动力Frb max，如果电机能提供的最大制动力大于计算的前轴制动力则由再生制动系统完成前轴制动，同时对电机输入一个控制电压Eab，进行再生制动的防抱死控制；如果电机制动不能提供所需的前轴制动力则保持再生制动的Frb max，剩余部分Fbf-Frb max由常规液压制动提供，判断是否抱死，对电机输入一个控制电压Eab，进行防抱死控制；后轴由常规液压制动系统制动。
如图4所示为集成控制系统软件实现流程图。程序启动后，首先初始化系统设置条件，系统参数，清内存，I/O口，启动中断，设置条件控制字等，然后进入主程序；计算车轮速度、加速度、需求制动力、并进行数据滤波；通过集成控制算法确定制动模式，和两种制动模式分担的制动力矩；根据所得参数判断出车辆运行防抱死控制循环；进入控制循环后，计算参考速度，由车轮加速度和参考速度与控制门限作比较，确定控制循环的阶段；根据控制循环阶段确定出控制命令状态，并输出给压力调节阀和再生制动防抱死控制电压Eab。
权利要求
1.基于ABS的汽车再生制动与常规制动集成控制器，其特征在于包括集成制动控制器(1)、常规制动系统、再生制动系统，常规制动系统、再生制动系统分别与集成制动控制器1相连；其中集成制动控制器(1)包括TMS320C6713DSK芯片、ADC转换调理电路、DAC转换调理电路，常规制动系统包括轮速传感器(14)、制动轮缸(12)、液压管路、ABS电动泵(2)、压力调节装置(3)、制动主缸(4)，再生制动系统包括电机及机械变速机构(6)、电机控制器(7)、储能器(17)、储能器能量管理控制器(16)。
2.根据权利要求1所述的基于ABS的汽车再生制动与常规制动集成控制器的控制方式，其特征在于集成制动控制器根据制动踏板信号、车速状态、轮速信号确定制动需求，由储能器状态、电机功率确定出最大的再生制动力矩，在电机制动能力达到制动前轴需求时，单独由制动电机对前轴制动来实现制动，控制算法实现电机制动的再生防抱死控制，后轴制动力根据制动力分配曲线计算出来，由常规制动系统实现，在前轴制动需求大于电机制动能力时，由常规制动与电机制动即再生制动的复合制动。
3.根据权利要求2所述的集成控制方法，其特征在于再生制动防抱死控制采用控制电压Eab形式，对电机外加一个控制电压Eab来实现电机再生制动力矩防抱死控制，在滑移率低于参考值时Eab为零，当滑移率超过参考值时Eab增大，实现电机再生制动力矩减小，防止车轴抱死。
全文摘要
本发明为一种基于ABS的汽车再生制动与常规制动集成控制器，其特征在于电机制动融合到ABS制动系统中，制动电机也参与ABS制动，集成制动控制器把能量再生制动与常规ABS制动集成在一起，控制器根据制动踏板信号、车速状态等确定制动需求，由储能器状态、电机功率等确定出最大的再生制动力矩。在电机制动能力能达到制动前轴需求时，单独由电机对前轴制动来实现制动，后轴制动力根据制动力分配曲线计算出来，由常规制动系统实现。在前轴制动需求大于电机制动能力时，由常规制动与电机制动复合制动，不仅实现了再生制动与液压ABS制动系统协调兼容，提高了制动能量回收率，还可以充分利用电机制动响应快的优点，更好的实现车辆制动防抱死控制。
文档编号B60T8/17GK101073992SQ20071002461
公开日2007年11月21日 申请日期2007年6月25日 优先权日2007年6月25日
发明者何仁, 陈庆樟 申请人:江苏大学