一种起步制动噪声消除系统及方法与流程

1.本发明涉及车辆制动噪声消除技术领域，尤其涉及一种起步制动噪声消除系统及方法。


背景技术：

2.汽车工业的发展使得汽车走入千家万户，而人民生活水平的提高则对车辆的驾乘舒适性提出更高的要求，车辆的nvh(噪声noise、振动vibration和声振粗糙度harshness)性能，已成为车辆开发过程中需关注的焦点。
3.原本汽油或柴油发动机运转产生的噪声会掩盖一部分制动噪声，随着电驱动系统的大量应用，电动汽车的整体噪声明显降低，从而更突显了车辆的制动噪声，车辆的制动噪声既产生噪声污染也严重影响驾乘人员的驾乘舒适性。
4.制动系统产生的噪声是一个复杂的非线性动力学问题，一直以来都是车辆研究的重点和难点，特别是在车辆低速起步阶段，制动盘和摩擦片处于静摩擦和滑动摩擦之间，并产生粘连滑动效应，会产生50-100hz频率的起步制动噪声，会严重影响驾乘人员的驾乘感受。
5.为解决起步制动噪声，研究人员通过大量的理论研究及实验验证，提出了各种各样的方法来降低制动噪声：在制动块底板上粘贴阻尼材料层，由于阻尼材料本身的迟滞性，形成接触摩擦并导致能量损耗，能够在一定程度上起到减振降噪的作用；改变制动盘帽的形状，破坏制动盘的对称性来抑制制动噪声；还有通过对安装在活塞上的压电传感器施加高频电压引起底板和制动摩擦块振动，利用振动来光滑摩擦力，以消除制动尖叫；这些传统的方法往往通过改变摩擦盘片的材料、结构或者制动器的结构以降低制动噪声，但这些方法的实现成本较高且收效甚微。


技术实现要素：

6.本发明公开的一种起步制动噪声消除系统及方法，解决了利用传统方法消除制动噪声成本高且收效甚微的问题，针对性的降低发动机控制器的驱动扭矩，减小制动盘和摩擦片发生粘连滑动的概率，从根源上解决起步制动噪声的问题，且无需对车辆底盘和车身其他零部件进行修改，无需额外物料成本和模具费用。
7.为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
8.本发明一方面公开一种起步制动噪声消除系统，包括轮速传感器、esc控制器、变速箱控制器、起步噪声消除按钮和发动机控制器，其中，所述轮速传感器固定设置于每一个车轮上，用以采集车速信号；所述esc控制器集成有车辆主缸压力传感器并接收所述轮速传感器采集的信号，当接收到所述轮速传感器采集到的车速信号和所述车辆主缸压力传感器采集到的制动压力信号达到某一阈值时，向发动机控制器发送降低驱动扭矩的请求；变速箱控制器用以提供车辆挡位信号；所述起步噪声消除按钮与所述esc控制器相连；发动机控制器用以在起步阶段根据esc控制器的请求输出驱动扭矩；
9.当车辆处于前进挡且车速低于3kph且制动压力低于10bar时，制动过程中无abs系统或ebd系统介入时，esc控制器向发动机控制器发送降低驱动扭矩的请求，发动机控制器响应所述esc控制器发送的请求，降低驱动扭矩并保持一秒；
10.当车辆处于非前进挡，车速不低于3kph且制动压力不低于10bar时，或者，制动过程中有abs系统或者ebd系统介入时，发动机控制器的驱动扭矩正常输出。
11.本发明另一方面公开一种起步制动噪声消除方法，包括以下步骤：
12.s1：判断车辆是否处于前进挡，车速是否低于3kph，且制动压力是否低于10bar；若是，则执行步骤s2，若否则执行步骤s5；
13.s2：判断制动过程中是否有abs系统或ebd系统介入；若无介入，则执行步骤s3，若否则执行步骤s5；
14.s3：esc控制器向发动机控制器发送降低驱动扭矩的请求；
15.s4：发动机控制器响应所述esc控制器发送的降低驱动扭矩的请求，降低驱动扭矩并保持一秒；
16.s5：发动机控制器输出正常驱动扭矩。
17.进一步地，起步制动噪声消除方法还包括：按下起步噪声消除按钮后，执行步骤s1-s5。
18.进一步地，利用轮速传感器获取车速并传递给esc控制器。
19.进一步地，利用主缸压力传感器获取制动压力并传递给esc控制器。
20.进一步地，利用变速箱控制器获取车辆档位信息并传递给esc控制器。
21.有益技术效果：
22.1、本发明公开一种起步制动噪声消除系统及方法，起步制动噪声消除系统包括轮速传感器、esc控制器、起步噪声消除按钮、发动机控制器和变速箱控制器，利用车辆上现有的esc控制器、发动机控制器、变速箱控制器和轮速传感器，设计增加起步制动噪声消除按钮，驾乘人员可根据实际需求打开或关闭该功能，完全通过esc和发动机控制器软件的控制，无需对车辆底盘和车身其他零部件进行修改，无需额外物料成本和模具费用；
23.2、本发明公开的起步制动噪声消除方法，包括以下步骤：s1：判断车辆是否处于前进挡，车速是否低于3kph，且制动压力是否低于10bar；若是，则执行步骤s2，若否则执行步骤s5；s2：判断制动过程中是否有abs系统或ebd系统介入；若无介入，则执行步骤s3，若否则执行步骤s5；s3：esc控制器向发动机控制器发送降低驱动扭矩的请求；s4：发动机控制器响应所述esc控制器发送的降低驱动扭矩的请求，降低驱动扭矩并保持一秒；s5：发动机控制器输出正常驱动扭矩，针对性的降低发动机控制器的驱动扭矩，减小制动盘和摩擦片发生粘连滑动的概率，从根源上解决起步制动噪声的问题；
24.3、本发明中，发动机控制器响应所述esc控制器发送的降低驱动扭矩的请求，降低驱动扭矩并保持一秒，避免驱动扭矩频繁变化，影响驾乘人员的舒适性。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
26.图1为本发明所述的一种起步制动噪声消除系统整车布置示意图；
27.图2本发明所述的一种起步制动噪声消除方法的工作流程图；
28.图3试验车上控制信号的表现状况图；
29.图4a-4b为消除制动噪声功能关闭和打开后制动钳上振动加速度测量值对比图。
30.其中，1-esc控制器，2-发动机控制器，3-轮速传感器，4-制动噪声消除按钮，5-变速箱控制器。
具体实施方式
31.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
32.下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明。
33.本发明一方面公开一种起步制动噪声消除系统，参见图1，具体地，起步制动噪声消除系统具体包括轮速传感器、esc控制器、起步噪声消除按钮、发动机控制器和变速箱控制器，其中，轮速传感器固定设置于每一个车轮上，用以采集车速信号；esc控制器集成有车辆主缸压力传感器并接收轮速传感器采集的信号，当接收到轮速传感器采集到的车速信号和车辆主缸压力传感器采集到的制动压力信号达到某一阈值时，向发动机控制器发送降低驱动扭矩的请求；起步噪声消除按钮与esc控制器相连，用以打开或关闭起步噪声消除功能；发动机控制器用以在起步阶段根据esc控制器的请求输出驱动扭矩；变速箱控制器用以提供车辆挡位信号；利用车辆上现有的esc控制器、发动机控制器、变速箱控制器和轮速传感器，设计增加起步制动噪声消除按钮，驾乘人员可根据实际需求打开或关闭该功能，完全通过esc和发动机控制器软件的控制，无需对车辆底盘和车身其他零部件进行修改，无需额外物料成本和模具费用。
34.本发明公开的起步制动噪声消除系统的工作过程为：
35.轮速传感器实时检测车辆车速，并将检测到的车速信息传递至esc控制器，主缸压力传感器实时检测制动压力，并将检测到的制动压力信息传递至esc控制器，同时esc控制器接收来自变速箱控制器的挡位信号，当车辆处于前进挡且车速低于3kph且制动压力低于10bar时，制动过程中无abs系统或ebd系统介入时，esc控制器向发动机控制器发送降低驱动扭矩的请求，发动机控制器响应esc控制器发送的请求，降低驱动扭矩并保持一秒；当车辆不处于前进挡或车速不低于3kph且制动压力不低于10bar时，或者，制动过程中有abs系统或者ebd系统介入时，发动机控制器的驱动扭矩正常输出。
36.本发明另一方面公开一种起步制动噪声消除方法，参见图2，具体包括以下步骤：
37.s1：判断车辆是否处于前进挡，车速是否低于3kph，且制动压力是否低于10bar；若是，则执行步骤s2，若否则执行步骤s5；
38.s2：判断制动过程中是否有abs系统或ebd系统介入；若无介入，则执行步骤s3，若否则执行步骤s5；
39.s3：esc控制器向发动机控制器发送降低驱动扭矩的请求；
40.s4：发动机控制器响应所述esc控制器发送的降低驱动扭矩的请求，降低驱动扭矩并保持一秒；
41.s5：发动机控制器输出正常驱动扭矩。
42.本发明公开的起步制动噪声消除方法的应用原理为：
43.当车辆处于前进挡且车辆起步制动噪声发生时，驾驶员的右脚处于释放制动踏板的过程中，制动压力降到10bar一下，制动盘和摩擦片产生的摩擦从静摩擦向滑动摩擦转变，如果此时驾驶员保持这个粘连的状态，则实际上车辆并未真正起步，而是处于制动力对抗驱动力的过程中，保持在一个临界状态，这时，esc控制器向发动机控制器发送一个驾驶员意图停车的状态信息，要求降低输出力矩，并持续一秒的时间，发动机控制器接收到esc控制器的请求，确认状态正确的情况下，执行减小输出力矩的请求；如果驾驶人员继续释放制动踏板，制动盘和摩擦片彻底分离，汽车正常起步；如果驾驶员继续深踩制动踏板，则制动压力超过控制阈值10bar，则判断驾驶人员有明显的停车意图，则车辆正常停车。
44.下面通过实际试验以验证本发明公开的起步制动噪声消除方法的消噪效果：
45.利用车辆装备的esc控制器和发动机控制器的通讯逻辑，通过canoe设备和软件，制定控制逻辑，实现利用软件实现对驱动扭矩的控制，在制动钳上设置振动加速度传感器，用以监测噪声振动源的状态，观察起步制动噪声消除的效果，参见图3，降力矩总开关控制是否激活制动噪声消除功能，当降力矩总开关激活后，系统自动判断制动噪声消除功能触发的边界条件(车辆处于前进档位，车速低于3kph，制动压力低于10bar)，满足车速及制动压力边界条件，发送降力矩请求信号；发送降力矩请求的持续时间由计时器及边界条件共同控制，只要满足边界控制条件则持续发送降力矩请求，至少持续一秒，以避免驱动扭矩频繁变化，影响驾乘人员的舒适性；通过图3可以看出在发出降力矩请求后，发动机控制器驱动扭矩明显降低，在起步制动噪声消除功能关闭时，发动机驱动扭矩在起步阶段振荡，由加装在轮边制动卡钳上的振动加速度传感器测量所得到的振动加速度大于1g，参见图4a；当起步制动噪声消除功能触发器件，通过降低发动机驱动扭矩，由加装在轮边制动卡钳上的振动加速度传感器测量所得到的振动加速度约为0.05g，参见图4b，结合振动加速度传感器测量所得到的振动加速度和驾乘人员的评估，得知本发明公开的起步制动噪声消除方法能够有效消除车辆起步制动噪声。
46.本发明公开的起步噪声消除系统利用车辆上现有的esc控制器、变速箱控制器、发动机控制器和轮速传感器，设计增加起步制动噪声消除按钮，驾乘人员可根据实际需求打开或关闭该功能，完全通过esc和发动机控制器软件的控制，无需对车辆底盘和车身其他零部件进行修改，无需额外物料成本和模具费用；本发明公开的起步噪声消除方法针对性的降低发动机控制器的驱动扭矩，减小制动盘和摩擦片发生粘连滑动的概率，从根源上解决了起步制动噪声的问题。
47.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
48.以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。