一体式制动主缸的电液复合制动系统分层控制架构及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种适用于一体式制动主缸的电液复合制动系统分层控制架构及控制方法，分层控制架构包括上层电液复合制动控制单元和下层液压控制单元，上层电液复合制动控制单元通过与整车控制系统和下层液压调节单元通讯，得到车辆的当前运行状态，实现制动力分配和稳定性控制，将所需的各个轮缸目标压力发送至下层液压调节单元进行实时调节，并将轮缸实际压力发送给上层电液复合制动控制单元。本发明专利技术实现控制系统的模块化、分层设计，便于软件和硬件的独立设计、调试、安装及试验，能够集成车辆稳定性控制，还可与再生制动结合成为电液复合制动系统，可广泛适用于纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车制动系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种汽车制动系统控制架构及方法，尤其是涉及一种适用于一体式制动主缸的电液复合制动系统分层控制架构及控制方法。
技术介绍
纯电动、混合动力和燃料电池电动汽车等新能源汽车动力总成均以电动机-蓄电池为核心构成了电力驱动系统，而在车辆制动时，电动机以发电方式工作并为蓄电池充电，即具备制动能量回收功能。采用回馈制动可有效地回收车辆制动时原本以热能耗散的能量，提高新能源汽车的能量利用效率、燃油经济性和排放性能。由于电动机回馈制动转矩受到电机外特性和蓄电池充电特性限制，在较高附着系数路面或高速紧急制动时，无法满足车辆制动需求。与机械摩擦制动相结合构成的电液复合制动系统，可充分发挥两者的优势。电液复合制动系统不仅提高整车制动系统的响应速度和控制精度，有利于保证车辆制动安全，还降低了机械制动摩擦片的使用频率和强度，延长机械制动系统的使用寿命。目前的电液复合制动系统一般包括复合制动控制单元、液压制动子系统和电机回馈子系统，其中复合制动控制单元连接液压制动子系统和电机回馈子系统，在结构分布上采用集成式。现有的电液复合制动系统主要由踏板感觉模拟机构，踏板位移传感器，液压控制单元组成。有的系统仍然保留真空助力器，但需要额外增加真空泵。有的系统采用液压助力的方式，但需要额外增加液压源。除满足能够与再生制动组成电液复合制动外，还需考虑到车辆稳定性控制需求，如ABS／TCS／ESP等功能集成与实现，为此，国内外提出了满足需求的制动系统结构并依次开发了新的控制器结构。国外大多由汽车生产厂商和制动安全零部件供应商在其现有制动系统基础进行改造和升级，并成功用于新能源汽车，如Toyota在车身稳定性控制系统VSC基础上开发了可与液压制动协调控制的电子控制制动系统ECB，成功应用于Prius车型，并随Prius车型换代而不断升级改进；Honda开发了具备制动踏板感觉模拟和主缸压力调节功能的集成式制动主缸，压力调节功能由高压源、调节阀和4个电磁阀等组成，已应用于混合动力车Civic Hybrid；TRW基于成熟的标准电子稳定控制系统ESC，充分利用标准的真空助力器和ESC组件，推出了具备制动能量回收功能的安全制动系统ESC-R，该系统可适用于前驱、后驱及四驱等车辆不同驱动形式。上述系统控制方法大多针对各自的制动系统结构，无法适用于提出的采用一体式主缸的电液复合制动系统结构，为此，提出了一种适用于一体式制动主缸的电液复合制动系统分层控制架构及控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用于一体式主缸的电液复合制动系统的、具有上、下分层设计的、具备多种工作模式和工作方式切换的分层控制架构本专利技术的另一个目的是提供一体式制动主缸的电液复合制动系统分层控制方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：适用于一体式制动主缸的电液复合制动系统分层控制架构包括上层电液复合制动控制单元和下层液压控制单元；上层电液复合制动控制单元：由微处理器、模拟量处理电路、数字量处理电路、电源模块、泵驱动电路、阀驱动电路、状态指示模块及通讯模块组成，模拟量处理电路、数字量处理电路及电源模块向微处理器输入信号，微处理器接收信号并驱动泵驱动电路、阀驱动电路、状态指示模块，所述的通讯模块与微处理器相连并与下层液压控制单元交换信息；下层液压控制单元：由微处理器、模拟量处理电路、电源模块、泵驱动电路、阀驱动电路及通讯模块组成，模拟量处理电路、电源模块向微处理器发送信号，微处理器向泵驱动电路、阀驱动电路及通讯模块发送信号，所述的通讯模块与微处理器相连并与上层电业复合制动控制单元交换信息。作为优选的实施方式，上层电液复合制动控制单元中，所述的模拟量处理电路采集处理液压传感器信号、制动踏板位移传感器信号、横摆角速度传感器信号、纵／横向加速度传感器信号，信号处理完成后送入微处理器的模拟量采集接口；所述的数字量处理电路采集每个车轮的轮速信号，信号处理完成后送入微处理器的数字量采集接口；所述的泵驱动电路接受微处理器控制，驱动预压泵工作，为高压蓄能器建立压力；所述的阀驱动电路接受微处理器控制，与预压泵配合工作，具有开-关两种工作状态，实现不同工作模式切换；所述的单元状态模块指示接受微处理器控制，指示当前系统工作状态和控制模式；所述的通讯模块至少包含两个接口，与整车控制网络和下层液压控制单元实现指令传输和数据交换；所述的微处理器与整车控制网络和下层液压控制单元实现指令传输和数据交换。作为优选的实施方式，下层液压控制单元中，所述的模拟量处理电路采集处理每个轮缸液压传感器信号，信号处理完成后送入微处理器模拟量采集接口；所述的泵驱动电路接受微处理器控制，驱动回油泵工作；所述的阀驱动电路接受微处理器控制，分别独立控制四路进油电磁阀、四路出油电磁阀；所述的通讯模块与上层电液复合制动控制单元的通讯模块连接进行数据传输。作为优选的实施方式，上层电液复合制动控制单元的电源模块和下层液压控制单元的电源模块分别为上层电液复合制动控制单元和下层液压控制单元供电，满足不同电压等级、精度及功率的供电需求。作为优选的实施方式，上层电液复合制动控制单元具有正常工作和失效两种基本模式，作为更加优选的实施方式，正常工作模式包括主动制动模式、常规制动模式、ABS／TCS模式或ESP模式。所述的常规制动模式包含纯液压制动、电液复合制动或纯再生制动三种工作方式，各个控制模式及工作方式能够切换；所述的主动制动模式是指无司机踩动踏板时，上层电液复合制动单元能够接受系统的制动需求指令，对每个轮缸制动液压力进行分配，并根据车辆状态进入不同的工作模式。作为优选的实施方式，下层液压控制单元根据液压传感器是否工作正常分为轮缸压力闭环和开环控制两种模式。适用于一体式制动主缸的电液复合制动系统分层控制方法，利用上层电液复合制动控制单元与整车控制系统和下层液压调节单元通讯，模拟量和数字量采集接口得到车辆的当前运行状态，根据司机操作信号或整车控制指令实现制动力分配和稳定性控制，将所需的各个轮缸目标压力发送至下层液压调节单元；下层液压控制单元接受上层电液复合制动控制单元传输的各个轮缸目标压力，根据车辆轮缸压力进行实时调节，并将轮缸实际压力反馈给上层电液复合制动控制单元。与现有技术相比，本专利技术具有以下优势：1.设计了上层电液复合制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于一体式制动主缸的电液复合制动系统分层控制架构，其特征在于，包括上层电液复合制动控制单元和下层液压控制单元；上层电液复合制动控制单元：由微处理器(101)、模拟量处理电路(102)、数字量处理电路(103)、电源模块(104)、泵驱动电路(105)、阀驱动电路(106)、状态指示模块(107)及通讯模块(108)组成，模拟量处理电路(102)、数字量处理电路(103)及电源模块(104)向微处理器(101)输入信号，微处理器(101)接收信号并驱动泵驱动电路(105)、阀驱动电路(106)、状态指示模块(107)，所述的通讯模块(108)与微处理器(101)相连并与下层液压控制单元交换信息；下层液压控制单元：由微处理器(201)、模拟量处理电路(202)、电源模块(203)、泵驱动电路(204)、阀驱动电路(205)及通讯模块(206)组成，模拟量处理电路(202)、电源模块(203)向微处理器(201)发送信号，微处理器(201)向泵驱动电路(204)、阀驱动电路(205)及通讯模块(206)发送信号，所述的通讯模块(206)与微处理器(201)相连并与上层电业复合制动控制单元交换信息。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于一体式制动主缸的电液复合制动系统分层控制架构，其特征在
于，包括上层电液复合制动控制单元和下层液压控制单元；
上层电液复合制动控制单元：由微处理器(101)、模拟量处理电路(102)、数
字量处理电路(103)、电源模块(104)、泵驱动电路(105)、阀驱动电路(106)、
状态指示模块(107)及通讯模块(108)组成，
模拟量处理电路(102)、数字量处理电路(103)及电源模块(104)向微处理
器(101)输入信号，微处理器(101)接收信号并驱动泵驱动电路(105)、阀驱动
电路(106)、状态指示模块(107)，
所述的通讯模块(108)与微处理器(101)相连并与下层液压控制单元交换信
息；
下层液压控制单元：由微处理器(201)、模拟量处理电路(202)、电源模块(203)、
泵驱动电路(204)、阀驱动电路(205)及通讯模块(206)组成，
模拟量处理电路(202)、电源模块(203)向微处理器(201)发送信号，微处
理器(201)向泵驱动电路(204)、阀驱动电路(205)及通讯模块(206)发送信
号，
所述的通讯模块(206)与微处理器(201)相连并与上层电业复合制动控制单
元交换信息。
2.根据权利要求1所述的一种适用于一体式制动主缸的电液复合制动系统分
层控制架构，其特征在于，
上层电液复合制动控制单元中，
所述的模拟量处理电路(102)采集处理液压传感器信号、制动踏板位移传感
器信号、横摆角速度传感器信号、纵／横向加速度传感器信号，信号处理完成后送
入微处理器(101)的模拟量采集接口；
所述的数字量处理电路(103)采集每个车轮的轮速信号，信号处理完成后送
入微处理器(101)的数字量采集接口；
所述的泵驱动电路(105)接受微处理器(101)控制，驱动预压泵工作，为高
压蓄能器建立压力；
所述的阀驱动电路(106)接受微处理器(101)控制，与预压泵配合工作，具
有开-关两种工作状态，实现不同工作模式切换；
所述的单元状态模块(107)指示接受微处理器(101)控制，指示当前系统工
作状态和控制模式；
所述的通讯模块(108)至少包含两个接口，与整车控制网络和下层液压控制
单元实现指令传输和数据交换；
所述的微处理器(101)与整车控制网络和下层液压控制单元实现指令传输和
数据交换。
3.根据权利要求1所述的一种适用于一体式制动主缸的电液复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙泽昌，刘杨，冀文斌，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：