汽车防抱制动系统参考车速确定方法及其制动控制程序技术方案

本发明专利技术是一种汽车防抱制动系统参考车速的确定方法及其制动控制程序。本发明专利技术是通过确定轮缸压力函数Ｐ↓［Ｉ］（ｔ），利用轮速传感器信号ω↓［ｉ］、计算出ｄω↓［ｉ］／ｄｔ结合轮缸压力函数ｐ↓［ｉ］（ｔ）求出车轮地面制动力Ｆ↓［ｂｉ］，再求出平均减速度ｄｖ／ｄｔ，最后计算出参考车速Ｖ↓［ｒｅｆ］及控制参数滑移率Ｓ↓［ｉ］，Ｖ↓［ｒｅｆ］＝＊＊＊；Ｓ↓［ｉ］＝＊＊＊；然后编制控制程序进行实时确定和控制。本发明专利技术克服和解决了现有ＡＢＳ技术的缺点和问题，能适用各种车型，且能直接获得制动过程控制参数，便于实时合理控制，提高控制精度，节约新车型ＡＢＳ开发成本。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种汽车防抱制动系统ABS(anti-lock braking system)参考车速的确定方法及其制动控制程序，属汽车主动安全技术。汽车防抱制动系统ABS是汽车紧急制动时，防止车轮抱死，使之能较充分利用道路附着系数φ，增加制动力Fbi，缩短制动距离，并保持制动时汽车方向稳定，使车轮能承受一定侧向力。循环压力控制式的ABS系统主要由制动踏板、制动总缸、压力调节器、控制单元、轮速传感器、车轮制动器构成。当汽车紧急制动时，驾驶员踩下制动踏板，施加压力于制动总缸，从而给压力调节器提供压力源。压力调节器包括高压和低压的供应源，在制动过程中，压力源压力基本保持不变。压力调节器在控制单元的控制下调节供给车轮制动器的轮缸的压力，使车轮制动力矩增加或减少，使道路的附着力得到合理利用。各轮轮速传感器轮速脉冲输入ABS控制单元，由控制单元判断车辆制动状态、车轮制动强度和地面附着系数范围，对每个车轮(或某一车轴)对应的压力调节器发出相应控制信号，改变各轮制动器的制动压力，以实现对地面附着系数合理有效的利用。汽车未制动时，四个车轮轮速传感器测得的轮速基本一致，可以选取其均值作为汽车速度，制动开始后的车速由控制系统调节各轮的制动力矩和相应的道路附着系数决定。为了保证ABS控制系统的故障不影响常规制动能力，车辆启动时对ABS系统进行自检，若ABS控制系统有故障则断开ABS控制系统，恢复常规制动。制动过程中若车速小于某预定值，也将ABS控制系统恢复常规制动，保证车辆可靠停车。汽车ABS系统控制的方法是通过对车轮制动力矩的调节，防止出现车轮抱死并获得尽量高的平均附着系数利用率，减少制动距离，并保持较大的抗侧偏能力，防止制动时车辆跑偏超出允许的道路宽度。汽车减速运动主要受车轮纵向附着系数的限制，转向和抵抗外界横向力作用的能力则主要由车轮横向附着系数的影响。车轮滑移率Si描述车轮运动中滑动所占比例。车轮纵向、横向附着系数与滑移率变化状态曲线图如附图说明图1所示，滑移率较小时，附着系数φ与滑移率S成正比，滑移率约为15％～25％时纵向附着系数到达峰值φp。滑移率超过附着系数峰值点后再增加，纵向附着系数反而减小，直至趋于定值即滑动附着系数φs，也就是说滑移率为100％(即车轮抱死拖滑)时纵向附着系数为φs。纵向附着系数峰值点附近的滑移率值实质上反映轮胎接地面大部分处于拉伸状态，少部分处于滑移状态，此时的纵向附着系数较接近轮胎与地面的静摩擦系数。当轮胎完全抱死拖滑时，纵向附着系数为滑动摩擦系数，因此φs总是小于φp的。在高附着系数路面上，φp在S约10～20％处；在低附着系数路面上，φp在S约20～40％处。当纵向附着系数处于峰值点附近时，横向附着系数也保持在最大横向附着系数的50～75％，车轮保持较大的抗侧偏能力(保持转向能力)；当车轮滑移率处于纵向附着系数峰值点左侧时，纵向附着系数随着滑移率的增大而增大，横向附着系数保持较大数值，此时车轮制动处于稳定状态。当车轮滑移率超过纵向附着系数峰值点后，车轮制动进入不稳定状态，附着系数的减小，使得一定制动力矩下车轮减速度增大，车轮滑移率进一步增大，车轮迅速抱死；相应横向附着系数下降很快到零，偶然的外界横向力作用在后轴上将导致严重的侧滑，作用到前轴将失去方向操纵能力，汽车有可能出现严重的安全事故。ABS的工作原理是根据车轮与地面的滑移率-附着系数的关系，控制各车轮的制动强度，合理、有效地利用地面纵向、横向附着系数，将车轮滑移率控制在纵向附着系数峰值点左侧附近，获得最大的纵向附着系数和较大的横向附着系数。在防止出现车轮抱死的前提下，提高制动效能(较小的制动距离)，保证一定的转向操纵能力和方向稳定性；要充分且合理利用道路的附着系数，就必须调节制动车轮的滑移率Si，使之处于合理范围。Si=V-ωi*RV----(1)]]>式中ωi为车轮角速度，R为车轮半径，V为车速。一般汽车ABS仅有车轮转速传感器，只能获取车轮转速信号，无法直接利用轮速讯号进行车速信号的计算。已公开介绍的ABS制动技术，参考车速Vref的确定均指出利用ωi，dωi/dt、道路特点、车型及制动系结构进行适当的组合，可以用初速度Vo和平均减速度dv/dt，求出车速(即参考车速)Vref=V0+dVdt*Δt----(2)]]>实际上平均减速度dv/dt及初速度Vo均为时间函数，无法用较明确简便的算法求得，必须通过大量道路制动实验来确定其有效算法，这是现有ABS技术成本高的关键-必须根据不同车型特点实现控制。本专利技术的目的就是为了克服和解决现有ABS技术中存在必须根据不同车型分别通过大量道路制动实验来确定参考车速，花费时间长、计算复杂、成本太高等的缺点和问题，研究专利技术一种能适用不同车型的汽车防抱制动系统参考车速的确定方法及其制动控制程序，以便进而计算出主控制参数滑移率，确定防抱制动过程在合理范围内，缩短时间、提高效率、降低成本。本专利技术是通过下述技术方案来实现的它是利用车轮轮速传感器信号ωi计算出dωi/dt，再结合轮缸压力函数Pi(t)求出车轮地面制动力Fbi，再求出车辆平均减速度dv/dt，进而计算出参考车速Vref，然后算出主控参数滑移率Si以便确定汽车防抱制动系统的制动过程是否在控制范围内；首先确定轮缸压力函数Pi(t)，轮缸压力函数Pi(t)采用台架试验的方法获得；轮缸压力函数Pi(t)的确定计算框图如图2所示，轮缸压力函数Pi(t)受到制动轮缸、管路的结构材料、容积、电磁阀开关特性、制动媒介性能及制动管路布置等众多因素的影响，理论分析已经确定压力函数的阶次，有限的台架试验和计算可以获得不同调节模式下的压力函数，其步骤如下(1)按结构布置设计，装好控制单元、压力调节器及制动总缸、车轮制动器并连接好管路、轮速传感器、压力传感器等电路；(2)按需要将压力调节模式分为升压、慢升压、保压、慢降压、降压五种模式；(3)测量不同压力调节模式下的压力源压力与轮缸压力的变化曲线，多次测量，直至一定的调节模式的持续时间Δt内，其积分均值稳定；1N∫0ΔtPi(t)dt=∫0ΔtPi-(t)dt]]>上式中N为测量的次数，pi(t)是实测曲线，pi-(t)为拟合曲线；某种调节模式的轮缸压力函数拟合得到轮缸压力函数，结合各车轮的ωi、dωidt]]>和结构参数，便可计算各轮的地面制动动力Fbi，进而获得整车减速度平均值dv/dt，就能算出ABS控制过程的关键参数-参考车速Vref；在制动过程中单轮受力如图3所示，根据牛顿定律，紧急制动时，车轮受地面制动力Fbi和制动器制动力矩Mbi作用，车轮的转动惯量Ji的角加速度dωidt]]>可用式(3)表示dωidt=Mbi-Fbi*RJi----(3)]]>式中Mbi是制动器制动力矩；Fbi是单轮道路制动力；R为车轮半径；而制动器制动力矩与制动轮缸压力函数Pi(t)的关系如式(4)Mbi=Ki*Pi(t)(4)式中Ki为系数；整车制动过程受力情况如图4所示，汽车防本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车防抱制动系统参考车速的确定方法，其特征在于：它是利用车轮轮速传感器信号ω↓［ｉ］计算出ｄω↓［ｉ］／ｄｔ，再结合轮缸压力函数Ｐ↓［ｉ］（ｔ）求出车轮地面制动力Ｆ↓［ｂｉ］，再求出车辆平均减速度ｄｖ／ｄｔ，进而计算出参考车速Ｖ↓［ｒｅｆ］，然后算出主控参数滑移率Ｓ↓［ｉ］以便确定汽车防抱制动系统的制动过程是否在控制范围内；首先确定轮缸压力函数Ｐ↓［ｉ］（ｔ），轮缸压力函数Ｐ↓［ｉ］（ｔ）采用台架试验的方法获得；有限的台架试验和计算可以获得不同调节模式下的压力函数，其步骤如下：（１）按结构布置设计，装好控制单元、压力调节器及制动总缸、车轮制动器并连接好管路、轮速传感器、压力传感器等电路；（２）按需要将压力调节模式分为升压、慢升压、保压、慢降压、降压五种模式；（３）测量不同压力调节模式下的压力源压力与轮缸压力的变化曲线，多次测量，直至一定的调节模式的持续时间Δｔ内，其积分均值稳定；＊＊＊上式中：Ｎ为测量的次数，ｐ↓［ｉ］（ｔ）是实测曲线，ｐ↓［ｉ］↑［－－］（ｔ）为拟合曲线；某种调节模式的轮缸压力函数拟合得到轮缸压力函数，结合各车轮的ω ↓［ｉ］、ｄｖ／ｄｔ和结构参数，便可计算各轮的地面制动动力Ｆ↓［ｂｉ］，进而获得整车减速度平均值ｄｖ／ｄｔ，就能算出ＡＢＳ控制过程的关键参数－参考车速Ｖ↓［ｒｅｆ］；根据牛顿定律，紧急制动时，车轮受地面制动力Ｆ↓［ｂｉ］和制动器制动力矩Ｍ↓［ｂｉ］作用，车轮的转动惯量Ｊ↓［ｉ］的角加速度＊可用式（３）表示：＊＊＊ （３）式中：Ｍ↓［ｂｉ］是制动器制动力矩；Ｆ↓［ｂｉ］是单轮道路制动力；Ｒ为车轮半径；而制动器制动力矩与制动轮缸压力函数Ｐ↓［ｉ］（ｔ）的关系如式（４）： Ｍ↓［ｂｉ］＝Ｋ↓［ｉ］↑［＊］Ｐ↓［ｉ］（ｔ） （４）式中：Ｋ↓［ｉ］为系数；汽车防抱制动系统紧急制动时计算参考车速可以不计滚动阻力和空气阻力的影响，整车平均减速度可以由（５）式得出：＊＊＊ （５）其中ｍ为整车质量；（３）、 （４）式联立可求出某一单轮道路制动力Ｆ↓［ｂｉ］，＊＊＊ （６）并可以判定此时该轮的道路附着系数：＊＊＊ （７）＊＊＊ （８）利用已确定的制动过程各轮缸压力函数Ｐ↓［ｉ］（ｔ），便能计算出Ｆ↓［ｂｉ］，从式（１）和（２） 便能导出参考车速Ｖ↓［ｒｅｆ］和滑移率Ｓ↓［ｉ］的计算式：＊＊＊ （９）＊＊＊ （１０）具体实施时，采用稳定的高压制动压力源以...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴诰珪，吴伟光，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]