基于机电相似理论的液压制动轮缸压力估计方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于机电相似理论的液压制动轮缸压力估计方法及装置。其中方法包括用电学器件模拟汽车液压制动系统轮缸模型，模拟的汽车液压制动系统轮缸模型由对应的液压制动机械系统结合流量特性通过机电相似关系相似转化而成；选择制动工况，并通过电信号量模拟电磁阀控制指令驱动模拟的汽车液压制动系统轮缸模型；测量模拟的汽车液压制动系统轮缸模型在控制指令下的各电参量；根据测得的电参量，利用机电相似关系得到液压制动机械系统的轮缸压力。本发明实施例，省去了建立动力学、能量方程和搭建具体的液压调节系统实验台架的复杂过程，用相对简单的电路模拟建立理论模型，提高控制精度、缩短开发周期、降低生产成本。
【专利说明】基于机电相似理论的液压制动轮缸压力估计方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车轮缸压力估算【技术领域】，尤其涉及一种基于机电相似理论的液压制动轮缸压力估计方法及装置。
【背景技术】
[0002]目前，国内外主要采用汽车防抱死制动系统(Ant1-lock Braking System,简称“ABS”)来增强汽车制动的安全性。防抱死制动系统中，在小步长增压、小步长减压，以及保压过程中对电磁阀进行PWM (Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制时，作为主要执行单元的轮缸，其制动压力需要精确调节，这就需要进行制动压力的反馈控制，而制动压力只能通过压力传感器测得或者压力估计算法得到。
[0003]实际中，为了降低系统成本，往往不用压力传感器来测量车轮上的制动压力，一般根据制动系统的结构和工作原理对制动压力进行估计来保证压力调节的实时性和精确性，以及对防抱死制动系统进行压力估计来计算实时控制循环过程中高速开关阀和回油泵的有效控制时间，从而实现制动压力的自动调节。
[0004]目前，对轮缸压力进行估计时，一般思路是采用把汽车液压调节系统看成一个“黑箱”的方法，研究其输入与输出之间的关系或者分别考虑各部件的特性，最后把它们组合成一个整体然后进行研究，然而大多需要搭建汽车液压调节系统的台架，但是搭建液压调节系统台架耗材耗力，只能针对某一特定型号的液压调节系统，不利于二次开发，不具普遍性通用性，并且机械系统复杂不易数据测量与分析。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供了一种基于机电相似理论的液压制动轮缸压力估计方法及装置，用以解决现有的汽车液压制动轮缸压力估计方式需搭建液压调节系统的台架，不利于二次开发，不具普遍性通用性，且机械系统复杂不易数据测量与分析的问题。
[0006]本发明提供了一种基于机电相似理论的液压制动轮缸压力估计方法，包括:
[0007]用电学器件模拟汽车液压制动系统轮缸模型，所述模拟的汽车液压制动系统轮缸模型由对应的液压制动机械系统结合流量特性通过机电相似关系相似转化而成；
[0008]选择制动工况，并通过电信号量模拟电磁阀控制指令驱动所述模拟的汽车液压制动系统轮缸模型；
[0009]测量所述模拟的汽车液压制动系统轮缸模型在所述控制指令下的各电参量；
[0010]根据所述测得的电参量，利用机电相似关系得到所述液压制动机械系统的轮缸压力。
[0011]进一步，所述制动工况包括:增压工况、减压工况和保压工况。
[0012]进一步，所述模拟的汽车液压制动系统轮缸模型由对应的液压制动机械系统结合流量特性通过机电相似关系相似转化而成，包括:
[0013]将汽车液压制动系统的增压、减压、保压三种可调模式的数学关系分别转化为相应的电学关系；
[0014]将每一可调模式下转化得来的电学关系组合成一个完整的电学系统，从而将液压制动机械系统转化为电学系统；
[0015]由液压制动机械系统和电学系统的相似关系推导出液压制动系统各元件与电学系统各器件之间的等效关系。
[0016]本发明还提供了一种基于机电相似理论的液压制动轮缸压力估计装置，包括:
[0017]电学系统模块，用于以电学器件模拟汽车液压制动系统轮缸模型，所述模拟的汽车液压制动系统轮缸模型由对应的液压制动机械系统结合流量特性通过机电相似关系相似转化而成；
[0018]控制器模块，用于选择制动工况，并通过电信号量模拟电磁阀控制指令驱动所述模拟的汽车液压制动系统轮缸模型；
[0019]电参量测量模块，测量所述模拟的汽车液压制动系统轮缸模型在所述控制指令下的各电参量；
[0020]所述控制器模块，还用于根据所述测得的电参量，利用机电相似关系得到所述液压制动机械系统的轮缸压力。
[0021]进一步，所述制动工况包括:增压工况、减压工况和保压工况。
[0022]本发明的有益效果:
[0023]本发明利用机电相似理论将液压制动的机械系统转化为电学系统，并通过对电学系统的分析以及数值计算来模拟汽车液压制动的机械系统特性，从而对汽车液压防抱死制动系统的制动轮缸压力进行估计，从而省去了建立动力学、能量方程和搭建具体的液压调节系统实验台架的复杂过程，用相对简单的电路模拟建立理论模型，提高控制精度、缩短开发周期、降低生产成本、为以后更加深入的研究奠定基础，既容易实现又便于推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述:
[0025]图1是本发明提供的基于机电相似理论的液压制动轮缸压力估计方法的实施例的流程示意图。
[0026]图2是本发明提供的液压制动系统结构示意图。
[0027]图3是本发明提供的液压制动机械系统与电学系统的相似对应关系示意图。【具体实施方式】
[0028]运用传统方式在估算汽车轮缸压力时，由于需要搭建汽车液压调节系统的台架，因此耗材耗力，并且只能针对某一特定型号的液压调节系统，不利于二次开发，不具普遍性和通用性，并且机械系统复杂不易数据测量与分析，因此传统的方式存在许多的问题。而电学系统易于测量且有一套完整的电路理论，因此，若能采用电学系统实现汽车轮缸压力的估算，将有望克服上述问题。而汽车液压制动系统属于有液压传动的机械系统，而机械与电路之间有着相互的对应关系，因此可以考虑通过机械电路相似的方法，将汽车液压制动系统相似成对应的电路系统，并通过分析电路系统的方法来分析汽车液压制动系统，从而对汽车液压防抱死制动系统的制动轮缸压力进行估计。[0029]鉴于此，本发明实施例提出了一种基于机电相似理论的液压制动轮缸压力估计方法，通过运用机电相似理论将液压制动的机械系统转化为电学系统，推导出液压制动系统各元件与电学系统各器件之间的等效关系，在对电学系统进行电学分析的基础上，结合两系统的机电相似关系反推得出液压制动机械系统中有关轮缸的参量关系，进一步通过电学器件搭建相似过来的电学系统硬件平台，由控制器模拟制动工况，并通过对电学系统中电参量的测量由机电相似关系得到机械系统中相对应的参量，从而实现对汽车液压防抱死制动系统中轮缸压力的估计。
[0030]具体的，如图1所示，是本发明提供的基于机电相似理论的液压制动轮缸压力估计方法的实施例的流程示意图，其包括:
[0031]步骤S11、用电学器件模拟汽车液压制动系统轮缸模型，该模拟的汽车液压制动系统轮缸模型由对应的液压制动机械系统结合流量特性通过机电相似关系相似转化而成。
[0032]步骤S12、选择制动工况，并通过电信号量模拟电磁阀控制指令驱动步骤Sll模拟的汽车液压制动系统轮缸模型。
[0033]步骤S13、测量步骤Sll模拟的汽车液压制动系统轮缸模型在控制指令下的各电参量。
[0034]步骤S14、根据步骤S13测得的电参量，利用机电相似关系反推出液压制动机械系统的轮缸压力。
[0035]本实施例，利用机电相似理论将液压制动的机械系统转化为电学系统，并通过对电学系统的分析以及数值计算来模拟汽车液压制动的机械系统特性，从而对汽车液压防抱死制动系统的制动轮缸压力进行估计。本实施例的方法省去了建立动力学、能量方程和搭建具体的液压调节系统实验台架的复杂过程，用相对简单的电路模拟建立理论模型，提高控制精度、缩短开发周期、降低生产成本、为以后更加深入的研究奠定基础，既容易实现又便于推广。本实施例，除了可以实现轮缸压力估计以外，还可为后续研究牵引力控制系统和电子稳定性控制系统时提供理论参考和技术指导。
[0036]另外，本发明还提供了一种基于机电相似理论的液压制动轮缸压力估计装置，该装置包括:
[0037]电学系统模块，用于以电学器件模拟汽车液压制动系统轮缸模型，所述模拟的汽车液压制动系统轮缸模型由对应的液压制动机械系统结合流量特性通过机电相似关系相似转化而成；
[0038]控制器模块，用于选择制动工况，并通过电信号量模拟电磁阀控制指令驱动所述模拟的汽车液压制动系统轮缸模型；
[0039]电参量测量模块，测量所述模拟的汽车液压制动系统轮缸模型在所述控制指令下的各电参量；
[0040]其中控制器模块，还用于根据所述测得的电参量，利用机电相似关系得到所述液压制动机械系统的轮缸压力。
[0041]下面主要以增压时为例，对本发明实施例进行详细说明。
[0042]1、计算出汽车液压制动系统轮缸的数学关系。
[0043]如图2所示,是液压制动系统的实施例的结构示意图,其示包括:制动踏板1、制动主缸2、轮速传感器3、单向阀14、单向阀115、增压阀6、减压阀7、制动轮缸8、ABS电机9、低压蓄能器10、EQJ(Electronic Control Unit,电子控制单元)11和回油泵12。由于4路轮缸调压回路在结构上是类似的，故可通过单回路液压系统模型对液压制动进行研究。
[0044]为建立单回路液压制动系统模型，首先做如下假设:
[0045]A、制动过程中制动液流量较小，液压管路内壁较光滑，可以忽略管路的沿程压力损失和局部压力损失。
[0046]B、忽略电磁阀切换时制动液的瞬时冲击。
[0047]C、忽略制动油管、轮缸缸体的弹性变形。
[0048]记主缸和轮缸的压力分别为Pm、Ps，根据流量动力学特性和假设A-C，增压、减压、保压三种可调方式的流量方程为式(I):
[0049]
【权利要求】
1.一种基于机电相似理论的液压制动轮缸压力估计方法，其特征在于:包括: 用电学器件模拟汽车液压制动系统轮缸模型，所述模拟的汽车液压制动系统轮缸模型由对应的液压制动机械系统结合流量特性通过机电相似关系相似转化而成； 选择制动工况，并通过电信号量模拟电磁阀控制指令驱动所述模拟的汽车液压制动系统轮缸模型； 测量所述模拟的汽车液压制动系统轮缸模型在所述控制指令下的各电参量； 根据所述测得的电参量，利用机电相似关系得到所述液压制动机械系统的轮缸压力。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述制动工况包括:增压工况、减压工况和保压工况。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于:所述模拟的汽车液压制动系统轮缸模型由对应的液压制动机械系统结合流量特性通过机电相似关系相似转化而成，包括: 将汽车液压制动系统的增压、减压、保压三种可调模式的数学关系分别转化为相应的电学关系； 将每一可调模式下转化得来的电学关系组合成一个完整的电学系统，从而将液压制动机械系统转化为电学系统； 由液压制动机械系统和电学系统的相似关系推导出液压制动系统各元件与电学系统各器件之间的等效关系。
4.一种基于机电相似理论的液压制动轮缸压力估计装置，其特征在于:包括: 电学系统模块，用于以电学器件模拟汽车液压制动系统轮缸模型，所述模拟的汽车液压制动系统轮缸模型由对应的液压制动机械系统结合流量特性通过机电相似关系相似转化而成； 控制器模块，用于选择制动工况，并通过电信号量模拟电磁阀控制指令驱动所述模拟的汽车液压制动系统轮缸模型； 电参量测量模块，测量所述模拟的汽车液压制动系统轮缸模型在所述控制指令下的各电参量; 所述控制器模块，还用于根据所述测得的电参量，利用机电相似关系得到所述液压制动机械系统的轮缸压力。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于:所述制动工况包括:增压工况、减压工况和保压工况。
【文档编号】B60T8/172GK103909912SQ201410128172
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年4月1日 优先权日:2014年4月1日
【发明者】李锐, 司洪龙, 刘琳, 杜鹏飞, 任德均, 熊秋涵 申请人:重庆邮电大学