制动系统的控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于汽车、摩托车制动系统的控制方法，及使用该控制方法的控制器。该控制方法以整车加速度检测为控制基础，能实现总质量（重量）检测、地面附着系数检测、动态负荷分配、最佳滑移率控制、防抱死等功能。该控制方法特别适合于调制式制动系统，这种制动系统以脉冲宽度调制技术为基础，制动力易于由控制器控制。普通制动系统在增加制动力检测后也可以使用该控制方法。使用该控制方法的控制器由于不需使用轮速检测器，具有结构简单、成本低的优势。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种机动车的制动系统的控制方法及控制装置，尤其是用于汽车、摩托车的调制式制动系统的、具有防抱死、动态负荷调节等特性的控制方法及控制装置。中国专利02122371.8提出了调制式防抱死制动系统，该专利技术以开环控制为基本出发点，结构简单，但还不够完善。申请人后来又提出了调制式制动系统，其基本原理是脉冲宽度调制，即制动器只产生一个固定大小的制动力F，在控制器的控制下，制动器不断在有制动力和无制动力状态变换，有制动力的时间为T1，无制动力的时间为T2，T1、T2都很小，制动器的平均制动力就是FT1/(T1+T2)，T1/(T1+T2)称为占空比，F称为脉冲幅度，控制器通过改变占空比和脉冲幅度调节制动力的大小，因而控制器能计算出制动器制动力的大小。该系统实际上实现了制动器的数字化。本专利技术即是用于该系统的控制方法和控制器。现有模拟方式的制动系统，增加制动器制动力检测后，也可以在一定程度上使用本专利技术的方法。由于有关资料对相关术语的定义不太一致，特对几个关键术语定义如下制动器制动力Fμ简称制动器力，是制动器的制动力矩在车轮滚动面的等效力，也是摩擦片的摩擦力在车轮滚动面的等效力，等于制动力矩除以车轮半径。地面制动力Xb 制动时，地面对车轮的实际摩擦力。地面附着力F 地面与车轮间的最大摩擦力，等于地面附着系数乘以压力。另外，一般把制动分为行车制动和紧急制动，这是按功能区分，对应的力关系为行车制动制动器制动力等于地面制动力，小于地面附着力，即Fμ＝Xb＜F紧急制动地面制动力等于地面附着力，小于或等于制动器制动力，即Fμ≥Xb＝F 本专利技术提供的方法描述如下首先，实时检测整车加速度a。从物理学角度看刹车时速度减小，加速度为负值。但在本专利技术中，加速度的方向是特定的，并不重要。因此，若无特别注明，本专利技术中所提到的加速度都是指其绝对值的大小，加速度的增加、减少也都指其绝对值的增加、减少。其次，需计算或检测出总制动器制动力的大小(即全部车轮制动器制动力之和)。对调制式制动系统，由调制占空比和脉冲幅度通过简单计算即可得出。对现有模拟方式的制动系统，则可通过测量轮缸油压等方法实现。以下不特别指明，制动器制动力都是指总制动器制动力的大小。然后，根据加速度与制动器制动力的变化关系，确定车辆是行车制动还是紧急制动若加速度的大小随制动器制动力的增减而增减，确定为行车制动；若加速度的大小不随制动器力变化、或反向变化，确定为紧急制动。加速度a与制动器力Fμ的关系，是根据制动动力学原理推导出来的。根据牛顿第二定律有a＝Xb/M，行车制动时，制动器制动力等于地面制动力，即Fμ＝Xb，所以，加速度a与制动器力Fμ有正比关系；紧急制动时，地面制动力等于地面附着力，即Xb＝F，所以，加速度a不随制动器力Fμ变化，考虑到滑移率较大时地面附着系数会减小，加速度a还可能减小。因此，根据上述关系可以判断出车辆是行车制动还是紧急制动。而后，根据制动状态和加速度，计算几个关键参数若是行车制动，根据牛顿第二定律有M＝Xb/a＝Fμ/a，可以计算出车辆的总质量M若是急紧制动，计算出地面附着力F＝Xb＝Ma和地面附着力系数＝a/g，式中g是重力加速度。根据总质量M和车辆有关结构参数，可以计算出动态的制动力分配系数β；无论是行车制动还是紧急制动，都按分配系数β动态分配各车轮的制动器制动力。分配系数β因车型不同而异，对于双轴车，分配系数β＝/L，式中L是轴距、h是质心高度、b是质心至后轴中心线的距离，Fμ是总制动力。三轴或以上车犁可选用制动动力学中的对应公式，此处不再罗列。根据分配系数β，就可以计算出各车轮的制动力，如对两轮双轴车(如两轮摩托车)，前轮制动器制动力为βFμ，后轮为(1-β)Fμ，四轮车减半，等等。总质量M可以分为车质量M1和载荷质量M2，对应的质心高度分别是h1和h2，显然有M＝M1+M2，h＝(M1h1+M2h2)/M。车质量M1及其质心高度h1通常是固定不变的，载荷质量M2及其质心高度h2通常是变化的，可以用统计的方法，建立h2与M2的变化关系，该关系可以用一个函数h2(M2)描述，称载荷质心高度函数，该函数可以是解析式，也可以用表格的形式描述，于是有M2＝M-M1，h＝/M。对质心高度h这样处理后，所计算的分配系数β更加准确。对某些车辆——如轿车、摩托车——载荷质心高度可以认为是不变的，即h2(M2)＝h2，可以得到h＝h2+(h1-h2)×M1/M。制动时，根据总质量M，可以计算出地面制动力Xb＝Ma，若发现地面制动力Xb与总制动器制动力Fμ相差过大，超出了正常范围，表明已处于紧急制动状态，应立即减小总制动器制动力Fμ到Xb。在正常情况下，若滑移率为O，地面制动力Xb与总制动器制动力Fμ的关系为Fu=Xb(1+1MΣiJiri2),]]>式中Ji、ri分别为各个车轮的转动惯量和车轮半径，因 较小，有Fμ稍大于Xb，Fμ≈Xb，若发现地面制动力Xb与总制动器制动力Fμ相差过大，超出正常范围，表明是由于某种突发原因所至(如地面附着系数突然减小、刹车过猛等)，减小Fμ使Fμ≈Xb，可以防止车轮抱死。紧急制动时，也可以利用类似方法，即先设置一个足够大的制动器制动力Fμ(如Fμ＝Mg)，然后立即计算出地面制动力Xb＝Ma，再设置Fμ≈Xb。就既能快速制动，也能实现防抱死功能，因为此时Xb＝F。由上述Fμ与Xb的关系式可以看出，所需的制动器制动力Fμ稍大于Xb，但由于制动系统的各部件不可避免存在误差，从安全性角度出发，适当减小制动器制动力Fμ是明智的，一个简单的方法就是选择Fμ＝Xb，选择Fμ稍小于Xb也是可以的，而且更加安全，但也可能使Fμ过小，影响制动效果。需要说明的是只要时间足够短，紧急制动时初始设置的大的制动器制动力并不会使车轮抱死，因为各车轮都有一定的转动惯量Ji，其转动方程为 转速ωi不会马上变为零，毕竟转速的减小也需要时间。前述对车辆制动状态识别的方法中，有一个隐含的条件，即制动器制动力是变化的。在实际制动过程中，一段时间内制动器制动力可能是不变的，这时可以人为地引入一个较小的扰动，让制动器制动力发生一个较小的变化，通过变化来识别、检验制动状态，或完成其它任务，这种方法称为微扰法。对处于行车制动状态的制动系统，可以用微扰法检验制动系统所处状态，具体方法为当制动系统以某一制动强度进行制动时，再稍微增加(或减小)制动强度，以增大(或减小)制动器制动力，若加速度相应增加(或减小)，说明仍处于行车制动状态；若加速度不发生变化，甚至反向变化，说明已处于紧急制动状态。需要进行紧急制动时，用前文所述方法可以快速使Fμ≈F，但还不足以使制动系统处于最佳滑移率状态。对已处于紧急制动状态的系统，用微扰法可以搜索最佳滑移率，具体方法为制动系统处于紧急制动状态后，不断进行下列微扰搜索步骤1稍微增加制动强度，以增大制动器制动力和滑移率若加速度增加，说明原有滑移率偏小，以增加后的制动强度为基础，重复步骤1，继续尝试增加制动强度和滑移率；若加速度减小，说明滑移率偏大，恢复原有制动强度或适当减少后，进行步骤2，进行反向尝试；若加速度不变，恢复原有制动强度，进行步骤2，进行反向尝试。步骤2稍微减小制动强度，以减本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆制动系的控制方法，它实时检测整车加速度ａ，实时检测或计算出总制动器制动力Ｆμ，其特征在于：根据加速度ａ与总制动器制动力Ｆμ的变化关系，确定车辆是行车制动还是紧急制动；若加速度的大小随制动器制动力的增减而增减，确定为行车制动；若加 速度的大小不随制动器制动力变化、或反向变化，确定为紧急制动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱筱杰，
申请(专利权)人：朱筱杰，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]