一种基于ecu辅助控制的刹车助力系统及其控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于ECU辅助控制的刹车助力系统及其控制方法，包括刹车助力真空泵，发动机进气歧管，电控单元ECU，其中，所述刹车助力真空泵通过管路连接发动机进气歧管；所述发动机进气歧管连接发动机并用于建立刹车助力真空泵的真空度；所述发动机进气歧管上安装有进气歧管压力传感器，进气歧管压力传感器连接通讯连接至电控单元ECU并可向其发送信号；所述电控单元ECU控制通过控制发动机，来控制与发动机相连接的发动机进气歧管的真空度。以ECU作为刹车助力系统辅助控制器，识别刹车动作，通过控制策略算法实现歧管真空度满足刹车要求。既不影响油耗对怠速转速低的要求，又确保歧管一定的真空度满足刹车的要求。控制方式及控制算法创新开发，优点是刹车辅助控制由ECU来实现，系统简单且可达到目的，不增加成本。
【专利说明】—种基于ECU辅助控制的刹车助力系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车电子控制领域，具体涉及一种基于ECU辅助控制的刹车助力系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]随着汽车油耗的要求越来越低，汽车发动机怠速转速也越来越低。但是低的怠速转速容易导致进气歧管真空度降低，从而影响刹车助力。刹车助力与刹车助力系统相关，但因为刹车助力系统的真空引入来自于歧管压力，因此，歧管内真空度对于刹车助力有着重要的关联作用。目前实际技术中，发动机管理系统控制器ECU的怠速控制没有考虑对于刹车助力系统的辅助控制。
[0003]综上所述，现有技术中存在如下技术问题:刹车时，怠速歧管压力过大(真空度小)，刹车硬。尤其在夏季高温开空调或者高海拔地区更为明显。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种基于ECU辅助控制的刹车助力系统及其控制方法，刹车辅助控制算法模型由ECU来实现:ECU为发动机电子控制单元，每辆车上都有这样一个控制器。控制策略算法软件集成于ECU中。具体技术方案如下:
[0005]一种基于ECU辅助控制的刹车助力系统，包括刹车助力真空泵，发动机进气歧管，电控单元E⑶，其中，
[0006]所述刹车助力真空泵通过管路连接发动机进气歧管；
[0007]所述发动机进气歧管连接发动机并用于建立刹车助力真空泵的真空度；
[0008]所述发动机进气歧管上安装有进气歧管压力传感器，进气歧管压力传感器连接通讯连接至电控单元ECU并可向其发送信号；
[0009]所述电控单元ECU控制通过控制发动机，来控制与发动机相连接的发动机进气歧管的真空度。
[0010]进一步地，所述发动机进气歧管向电控单元E⑶发送的信号为进气歧管压力信号。
[0011]进一步地，所述电控单元ECU控制安装在进气歧管上的电子节气门，以及安装在发动机上的喷油器、点火线圈等，进行喷油控制，节气门开度控制及信号反馈。
[0012]进一步地，所述电控单元E⑶接收信号并作出处理，所述信号包括歧管压力信号、节气门开度信号、离合器开关信号、刹车开关信号、发动机转速信号、和/或车速信号，所述处理包括识别真空度状态，并通过E⑶控制点火、节气门开度、发动机转速保持歧管建立一定的真空度以满足刹车助力需求。
[0013]进一步地，所述管路上设有单向阀，其可依靠压力差打开。
[0014]上述基于ECU辅助控制的刹车助力系统的控制方法，包括如下步骤:
[0015](I)电控单兀ECU利用歧管压力信号、节气门开度信号、离合器开关信号、刹车开关信号、发动机转速信号、车速信号等建立控制模型；
[0016](2)识别真空度状态；
[0017](3)电控单元ECU控制点火、节气门开度、发动机转速保持歧管建立一定的真空度以满足刹车助力需求。
[0018]进一步地，当进气歧管压力小于刹车助力真空泵内压力时，连接管路单向阀依靠压力差打开，歧管对刹车助力真空泵抽气建立真空。
[0019]进一步地，当刹车开关置位、离合器开关置位，且车速大于一定值时，刹车助力辅助控制使能。
[0020]进一步地，当车速为O的时候，跳出刹车助力辅助控制，使能条件复位。
[0021]进一步地，当刹车助力辅助控制使能条件置位时，开始进行提升歧管真空度的刹车助力辅助控制功能，在此期间，限制点火角减小，怠速扭矩协调减少进气量，从而提升歧管真空度，同时提升发动机转速来提升歧管真空度，点火角减小限制量及提升发动机转速目标值与歧管压力相关；当刹车完成，即车速为O时，刹车助力赋值控制使能条件复位，提升歧管真空度刹车助力辅助控制功能关闭，回到正常的怠速控制。
[0022]与目前现有技术相比，本发明以ECU作为刹车助力系统辅助控制器，识别刹车动作，通过控制策略算法实现歧管真空度满足刹车要求。既不影响油耗对怠速转速低的要求，又确保歧管一定的真空度满足刹车的要求。控制方式及控制算法创新开发，优点是刹车辅助控制由ECU来实现，系统简单且可达到目的，不增加成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1:基于ECU辅助控制的刹车助力系统结构图
[0024]图2:刹车数据采集范例
[0025]图3:某车型不同发动机转速对应歧管真空度测试数据
[0026]图4:某车型怠速下不同点火角对应歧管真空度测试数据
[0027]图5:控制使能条件策略算法模型表2:换挡转速断点对应的挡位车速
[0028]图6:提升真空度控制策略算法模型
【具体实施方式】
[0029]下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
[0030]在一个优选实施例中，以ECU作为刹车助力系统辅助控制器，识别刹车动作，通过控制策略算法实现歧管真空度满足刹车要求。既不影响油耗对怠速转速低的要求，又确保歧管一定的真空度满足刹车的要求。
[0031]1、刹车助力辅助控制使能条件算法:
[0032]当刹车开关置位、离合器开关置位，且车速大于一定值时，刹车助力辅助控制使能。当车速为O的时候，意味着车辆已经停止，刹车完成，要跳出刹车助力辅助控制，使能条件复位。
[0033]2、提升歧管真空度的刹车助力辅助控制算法:
[0034]当刹车助力辅助控制使能条件置位时，开始进行提升歧管真空度的刹车助力辅助控制功能。在此期间，限制点火角减小，怠速扭矩协调减少进气量，从而提升歧管真空度，同时提升发动机转速来提升歧管真空度。点火角减小限制量及提升发动机转速目标值与歧管压力相关。当刹车完成(车速为O)时，刹车助力赋值控制使能条件复位，提升歧管真空度刹车助力辅助控制功能关闭，回到正常的怠速控制。
[0035]如图1所示，为基于ECU辅助控制的刹车助力系统结构图。刹车助力真空泵通过管路连接到发动机进气歧管，由歧管建立刹车助力真空泵的真空度。当进气歧管压力小于刹车助力真空泵内压力时，连接管路单向阀依靠压力差打开，歧管对刹车助力真空泵抽气建立真空。所以，真空泵的真空度直接相关于进气歧管真空度。而歧管的真空度与发动机运行的转速、点火角、进气量相关。点火角的大小和进气量的多少受ECU控制。因此，本发明的原理就是利用歧管压力信号、节气门开度信号、离合器开关信号、刹车开关信号、发动机转速信号、车速信号等建立控制模型，识别真空度状态，通过ECU控制点火、节气门开度、发动机转速等保持歧管建立一定的真空度以满足刹车助力需求。
[0036]如图2所示，为某车型刹车数据采集图。工况:3档车速70km/h，踩刹车，当发动机转速跌落到900Rpm时(车速15km/h),踩离合。图中变量说明如下:
[0037]IgaOut:点火角，单位 CrA ；
[0038]N:发动机转速，单位Rpm ；
[0039]Pim:歧管压力，单位hPa ;
[0040]Vsp:车速，单位 km/h ；
[0041]B_Brk:刹车开关信号，布尔量；
[0042]B_Clt0n:离合器开关信号，布尔量。
[0043]从图中可以看出，当踩刹车而没有踩离合的时候，因为发动机转速从较高下降，且节气门处于关闭状态，歧管压力在200hpa，真空度较好。但随着转速的降低，踩离合后，歧管压力急速提高，达到540hpa，真空度相对减小。这是因为进入怠速控制，怠速PID持续调节，转速低、点火角小，歧管真空度变差。一旦遇到高原地区，亦或者高温开空调大功率用电负荷需求时，歧管真空度会更加恶化。可能导致刹车较硬。发动机转速、车速、离合器信号状态、刹车信号状态、歧管压力等是本发明ECU辅助控制的刹车助力系统使能条件的建模算法依据。
[0044]如图3所示，为某车型不同发动机目标怠速转速下对应歧管真空度测试图。点火角固定，从怠速目标转速950Rpm开始，每间隔50Rpm，向上提高目标怠速转速，测试进气歧管压力。由图3可以看出，随着目标怠速的增加，歧管真空度增加。因此，提升目标怠速转速是本发明辅助控制刹车助力系统的一个方法。
[0045]如图4所示，为某车型不同怠速点火角下对应歧管真空度测试图。怠速700Rpm，点火角从-1OCrA到20CrA，每隔增加5CrA测试歧管压力，得出固定怠速转速下，歧管真空度随着点火角的增加而增大。由此得出怠速时，提高发动机转速和增加怠速点火角可以提升歧管真空度作为本发明实施策略的理论依据。
[0046]1、本发明基于ECU辅助控制的刹车助力系统策略算法模型:
[0047](I)本发明基于ECU辅助控制的刹车助力系统:控制使能条件策略算法模型
[0048]使能条件，需满足如下四个:
[0049]?刹车开关置位，B_Brk = True ；
[0050]?离合器开关置位，B_Clt0n = True ；
[0051]?歧管真空度小于门限值；
[0052]此门限值是标定量VAL_AcumThrdL，根据实际刹车效果确定。大气压力(Pam)-歧管压力(Pim)=歧管真空度。但因为歧管压力有稍微波动，为了避免这种波动对条件计算产生的波动，算法引入Hysteresis控制器。控制器的R端为标定变量VAL_AcumThrdR,设定值推荐为 VAL_AcumThrdL+50 ?10hpa.
[0053]?车速Vsp大于等于门限值VALJspBrkThrd。
[0054]复位条件，需满足如下四个之一:
[0055]?刹车开关复位，B_Brk = False ；
[0056]?离合器开关复位，B_Clt0n = False ；
[0057]?歧管真空度大于门限值；
[0058]?车速Vsp小于复位门限值VAL_VspBrkThrdR (意味着车辆已经接近停止，刹车完成)。
[0059]变量说明:
[0060]B_Brk:输入变量，刹车开关信号，变量类型:布尔变量；
[0061]B_Clt0n:输入变量，离合器开关信号，变量类型:布尔变量；
[0062]Pam:输入变量,大气压力，单位:hpa ；
[0063]Pim:输入变量，歧管压力，单位:hpa ；
[0064]Vsp:输入变量,车速,单位:km/h ；
[0065]VAL_AcumThrdR:标定变量，刹车辅助使能真空度上限值，单位:hpa ；
[0066]VAL_AcumThrdL:标定变量，刹车辅助使能真空度门限值，单位:hpa ；
[0067]VAL_VspBrkThrd:标定变量，刹车辅助使能车速门限值，单位:km/h ；
[0068]VAL_VspBrkThrdR:标定变量，刹车辅助使能条件复位车速门限值，单位:km/h ；
[0069]B_BrkCtrEn:输出变量，刹车辅助使能条件，变量类型:布尔变量。
[0070](2)本发明基于ECU辅助控制的刹车助力系统:提升真空度控制策略算法模型
[0071]当刹车辅助条件满足(B_BrkCtrEn = True)时，怠速目标转速NIdcBrkCtrDsr为:目标怠速转速NIdcDsr和刹车辅助真空度控制目标特性曲线CTR_NIdcBrkCtrDsr_Acum之间较大值者。⑶R_NIdcBrkCtrDSr_Acum是与歧管真空度相关的曲线，歧管真空度越小，怠速目标转速越高。当刹车辅助条件不满足(B_BrkCtrEn = False)时,怠速目标转速回到正常怠速控制，目标值为目标怠速转速NIdcDsr ；
[0072]当刹车辅助条件满足(B_BrkCtrEn = True)时，怠速目标点火角IgaBrkCtrDsr为:目标怠速点火角IgaDsr和刹车辅助真空度控制目标特性曲线CUR_IgaBrkCtrDsr_Acum之间较大值者。⑶R_IgaBrkCtrDsr_Acum是与歧管真空度相关的曲线，歧管真空度越小，怠速目标点火角越大。当刹车辅助条件不满足(B_BrkCtrEn = False)时,怠速目标点火角回到正常怠速控制，目标值为目标怠速点火角IgaDsr ；
[0073]由此可见，目标怠速和点火角的干预仅出现在刹车辅助使能的条件下，时间较短。不会影响怠速控制质量及油耗。
[0074]变量说明:
[0075]B_BrkCtrEn:输入变量，刹车辅助使能条件，变量类型:布尔变量
[0076]NIdcDsr:输入变量，目标怠速转速，单位:Rpm ；
[0077]Acum:输入变量，歧管真空度，单位:hpa ；
[0078]IgaDsr:输入变量，需求点火角，单位:CrA ；
[0079]CUR_NIdcBrkCtrDsr_Acum:标定曲线，刹车辅助目标怠速转速；
[0080]CUR_IgaBrkCtrDsr_Acum:标定曲线,刹车辅助目标点火角；
[0081]NIdcBrkCtrDsr:输出变量,刹车辅助怠速目标转速,单位:Rpm ;
[0082]IgaBrkCtrDsr:输出变量,刹车辅助怠速目标点火角，单位:CrA。
[0083]上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于ECU辅助控制的刹车助力系统，其特征在于，包括刹车助力真空泵，发动机进气歧管，电控单元ECU，其中， 所述刹车助力真空泵通过管路连接发动机进气歧管； 所述发动机进气歧管连接发动机并用于建立刹车助力真空泵的真空度； 所述发动机进气歧管上安装有进气歧管压力传感器，进气歧管压力传感器连接通讯连接至电控单元E⑶并可向其发送信号； 所述电控单元ECU控制通过控制发动机，来控制与发动机相连接的发动机进气歧管的真空度。
2.如权利要求1所述的基于ECU辅助控制的刹车助力系统，其特征在于，所述发动机进气歧管向电控单元ECU发送的信号为进气歧管压力信号。
3.如权利要求1或2所述的基于ECU辅助控制的刹车助力系统，其特征在于，所述电控单元ECU控制安装在进气歧管上的电子节气门，以及安装在发动机上的喷油器、点火线圈等，进行喷油控制，节气门开度控制及信号反馈。
4.如权利要求1-3种任一项所述的基于ECU辅助控制的刹车助力系统，其特征在于，所述电控单元ECU接收信号并作出处理，所述信号包括歧管压力信号、节气门开度信号、离合器开关信号、刹车开关信号、发动机转速信号、和/或车速信号，所述处理包括识别真空度状态，并通过ECU控制点火、节气门开度、发动机转速保持歧管建立一定的真空度以满足刹车助力需求。
5.如权利要求1-4种任一项所述的基于ECU辅助控制的刹车助力系统，其特征在于，所述管路上设有单向阀，其可依靠压力差打开。
6.如权利要求1-5所述基于ECU辅助控制的刹车助力系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)电控单元ECU利用歧管压力信号、节气门开度信号、离合器开关信号、刹车开关信号、发动机转速信号、车速信号等建立控制模型； (2)识别真空度状态； (3)电控单元ECU控制点火、节气门开度、发动机转速保持歧管建立一定的真空度以满足刹车助力需求。
7.如权利要求6所述基于ECU辅助控制的刹车助力系统的控制方法，其特征在于，当进气歧管压力小于刹车助力真空泵内压力时，连接管路单向阀依靠压力差打开，歧管对刹车助力真空泵抽气建立真空。
8.如权利要求6或7所述基于ECU辅助控制的刹车助力系统的控制方法，其特征在于，当刹车开关置位、离合器开关置位，且车速大于一定值时，刹车助力辅助控制使能。
9.如权利要求6-8中任一项所述基于ECU辅助控制的刹车助力系统的控制方法，其特征在于，当车速为O的时候，跳出刹车助力辅助控制，使能条件复位。
10.如权利要求6-9中任一项所述基于ECU辅助控制的刹车助力系统的控制方法，其特征在于，当刹车助力辅助控制使能条件置位时，开始进行提升歧管真空度的刹车助力辅助控制功能，在此期间，限制点火角减小，怠速扭矩协调减少进气量，从而提升歧管真空度，同时提升发动机转速来提升歧管真空度，点火角减小限制量及提升发动机转速目标值与歧管压力相关；当刹车完成，即车速为O时，刹车助力赋值控制使能条件复位，提升歧管真空度刹车助力辅助控制功能关闭，回到正常的怠速控制。
【文档编号】F02D29/02GK104325970SQ201410442811
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月2日 优先权日:2014年9月2日
【发明者】祁克光, 周阳, 项南军 申请人:奇瑞汽车股份有限公司