一种混动无人履带车辆机电联合线控化制动系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种混动无人履带车辆机电联合线控化制动系统及方法，属于履带车辆制动技术领域，解决了现有技术中履带车辆制动效果较差，机械及液压系统寿命较短的问题。一种混动无人履带车辆机电联合线控化制动系统，包括机械及液压系统、电路系统和控制系统，所述机械及液压系统包括机械结构和液压系统，所述机械结构是机械制动最终的执行机构，负责产生所需的制动力矩；所述液压系统包括液压泵，为机械制动提供动力；所述电路系统用于为车辆供电和提供信号通信网络；所述控制系统包括感知与规划模块、整车控制器、液压控制器和电机控制器。实现了机械制动和电机制动的联合，可有效改善履带车辆的制动效能，延长机械及液压系统的使用寿命。

An electromechanical combined line controlled braking system and method for hybrid unmanned tracked vehicle

The invention relates to an electromechanical combined line controlled braking system and method for hybrid unmanned tracked vehicle, which belongs to the technical field of tracked vehicle braking, and solves the problems of poor braking effect of tracked vehicle and short service life of mechanical and hydraulic systems in the prior art. The mechanical and hydraulic system includes mechanical structure and hydraulic system. The mechanical structure is the ultimate actuator of mechanical braking, which is responsible for generating the required braking torque. The hydraulic system includes hydraulic pump to provide power for mechanical braking. The circuit system is used to supply power and signal communication network for vehicles, and the control system includes a perception and planning module, a vehicle controller, a hydraulic controller and a motor controller. The combination of mechanical braking and motor braking is realized, which can effectively improve the braking efficiency of tracked vehicles and prolong the service life of mechanical and hydraulic systems.

【技术实现步骤摘要】
一种混动无人履带车辆机电联合线控化制动系统及方法
本专利技术涉及履带车辆制动
，尤其涉及一种混动无人履带车辆机电联合线控化制动系统及方法。
技术介绍
传统履带车辆的制动功能的实现方式与普通民用车辆一致，即通过摩擦式制动器将车辆的动能转换为热能，同时分离离合器切断动力供应。但不同于普通民用车辆的是，履带车辆质量较重，行走系统在制动过程中承受的负荷极大，致使其制动相关部件尺寸普遍较大，寿命普遍较短，并且制动效果较差。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种混动无人履带车辆机电联合线控化制动系统及方法，用以解决现有技术履带车辆制动效果较差，机械及液压系统寿命较短的问题。本专利技术一方面提供了一种混动无人履带车辆机电联合线控化制动系统，包括机械及液压系统、电路系统和控制系统，所述机械及液压系统包括机械结构和液压系统，所述机械结构是机械制动最终的执行机构，负责产生所需的制动力矩；所述液压系统包括液压泵，为机械制动提供动力；所述电路系统用于为车辆供电和提供信号通信网络；所述控制系统包括感知与规划模块、整车控制器、液压控制器和电机控制器，所述感知与规划模块用于感知和分析当前行车环境，并向整车控制器下发制动使能信号以及期望制动程度控制量信号；整车控制器接收制动使能信号以及期望制动程度控制量信号，确定制动模式，根据制动模式向电机控制器和液压控制器发送制动指令，所述电机控制器用于在相应制动模式下控制制动电机产生制动转矩，液压控制器用于在相应制动模式下控制液压泵产生制动力矩。上述技术方案的有益效果为：上述方案实现机械制动和电机制动的联合，可有效改善履带车辆的制动效能，延长机械及液压系统的使用寿命。进一步地，上述液压系统油路的驱动方式有人工驱动方式和自动驱动方式两种；所述人工驱动方式通过人工踩踏制动踏板来产生油路高压，建立制动压力；自动驱动方式通过液压系统内部集成的电机带动液压泵向液压管路施加压力，建立制动压力。上述进一步技术方案的有益效果为：液压系统兼顾人工调试与无人行驶的使用场景，留出自动和人工的两种信号接口，可在有效实现履带车辆线控无人制动的同时保证制动系统始终在人工控制之下，提高无人行车安全性。进一步地，上述电路系统用于为车辆提供信号通信网络，具体包括，电路系统为整车控制器与车辆上层工控机之间提供信号通信通道，为整车控制器与车辆遥控驾驶仪之间提供信号通信通道，为整车控制器与液压控制器之间提供信号通信通道，为整车控制器与电机控制器之间提供信号通信通道。进一步地，上述整车控制器接收制动使能信号以及制动程度控制量信号，并给电机控制器和液压控制器下发制动指令，具体包括：整车控制器接收制动使能信号以及期望制动程度控制量信号，整车控制器中的控制策略模块根据期望制动程度，确定车辆进入紧急制动模式或普通制动模式；根据制动模式向电机控制器和液压控制器下发制动指令。上述技术方案的有益效果为：通过上述技术方案实现确定车辆是进入紧急制动模式还是进入普通制动模式。进一步地，当期望制动程度为最大值时，车辆进入紧急制动模式，所述紧急制动模式具体包括：整车控制器调用ESC紧急制动函数，判断电机转速，若电机转速在高速阈值以下、低速阈值以上，则以最大的制动程度向液压控制器发送制动指令，若否，则不发送制动指令；整车控制器向电机控制器下发制动指令，使电机进入转矩控制模式，然后整车控制器判断车辆进行方向，若此时车辆处于前进状态，则给车辆左侧下发最大正转矩，右侧下发最大负转矩，若此时车辆处于后退状态，则给车辆左侧下发最大负转矩，则给右侧下发最大正转矩；当电机转速小于低速阈值，则电机进入自由模式。上述进一步技术方案的有益效果为：通过上述方案实现紧急制动模式下的车辆制动，在该制动模式下，通过设置高速阈值和低速阈值实现机械-电机两段式联合制动策略，在制动开始时，电机转速在高速阈值以上，车辆动能较大，若采用机械制动则对机械及液压系统磨损较大，同时电机处于能量回收的高效区，因此采用纯电机制动使车辆速度下降，当电机转速下降到高速阈值以下，电机制动与机械制动同时起作用，待到电机转速下降到低速阈值，车辆电机进入自由模式，直至车辆停止。这种两段式联合制动策略的本质是由电气制动分担一部分制动能量，解决单一机械制动长时间、紧急制动的问题，同时增加了制动系统的可靠性，使制动效能充分发挥，同时延长机械及液压系统的使用寿命。另外，高速阈值可根据效率优先或减速效果优先的原则动态调整，即当车辆能源储备紧张时，便可下调高速阈值，推迟机械制动介入时间，当车辆需要更好的制动力时则上调高速阈值。进一步地，当期望制动程度为非最大值时，车辆进入普通制动模式，所述普通制动模式具体包括：整车控制器调用机械制动函数，判断电机转速，若电机在高速阈值以下、低速阈值以上，则对液压控制器下发制动使能信号，使机械制动使能开启，并按照期望制动程度解析出期望液压管道压力下发给液压控制器，若否，则不下发制动使能信号；整车控制器判断车辆当前行进方向，从而得出两侧电机制动所需的转矩方向；判断电机转速是否小于低速阈值，若是，则整车控制器向两侧电机控制器下发自由模式指令，若否，则下发转矩控制模式指令准备进行电机制动；再判断是否在空行程，若是，则不进行电机制动，若否，则判断期望制动程度是否超出合理范围，若是，则将最大制动程度的制动转矩信息下发至电机控制器和液压控制器，进行制动，若否，则整车控制器将期望制动程度解析为对应制动转矩值信息并下发到电机控制器。上述进一步技术方案的有益效果为：通过上述方案实现普通制动模式下的车辆制动，该制动模式与紧急制动模式类似，设置高速阈值和低速阈值，在制动开始时，电机转速在高速阈值以上，采用纯电机制动使车辆速度下降，当电机转速下降到高速阈值以下，电机制动与机械制动同时起作用，待到电机转速下降到低速阈值，车辆电机进入自由模式，直至车辆停止；但该制动模式与紧急制动模式不同点在于，电机制动和机械制动不再简单是以最大制动程度进行制动，而是需要对期望制动程度进行判断和解析。进一步地，上述整车控制器还包括PID控制模块，整车控制器将期望制动程度解析为对应制动转矩值信息下发到电机控制器，具体包括：所述PID控制模块，以当前电机输出轴所受到的实际阻力为反馈值，实时调整期望制动程度，整车控制器将期望制动程度解析为对应制动转矩值信息下发到电机控制器。上述进一步技术方案的有益效果为：通过在整车控制器中PID控制模块，实时调整期望制动程度，减小制动误差。本专利技术另一方面还提供一种混动无人履带车辆机电联合线控化制动方法，包括以下步骤：车辆感知与规划模块感知和分析当前行车环境；根据当前行车环境向整车控制器下发制动使能信号以及期望制动程度控制量信号，整车控制器根据期望制动程度使车辆进入紧急制动模式或普通制动模式；车辆进入紧急制动模式或普通制动模式后，整车控制器根据制动模式，给电机控制器和液压控制器下发制动指令，电机控制器控制制动电机产生制动转矩、液压控制器控制液压泵产生制动力矩，完成期望制动。上述技术方案的有益效果为：通过上述方法实现在不同制动模式下，机械制动和电机制动的联合，可有效改善履带车辆的制动效能。进一步地，当期望制动程度为最大值时，整车控制器使车辆进入紧急制动模式，所述紧急制动模式具体包括：整车控制器调用ESC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混动无人履带车辆机电联合线控化制动系统，其特征在于，包括机械及液压系统、电路系统和控制系统，所述机械及液压系统包括机械结构和液压系统，所述机械结构是机械制动最终的执行机构，负责产生所需的制动力矩；所述液压系统包括液压泵，为机械制动提供动力；所述电路系统用于为车辆供电和提供信号通信网络；所述控制系统包括感知与规划模块、整车控制器、液压控制器和电机控制器，所述感知与规划模块用于感知和分析当前行车环境，并向整车控制器下发制动使能信号以及期望制动程度控制量信号；整车控制器接收制动使能信号以及期望制动程度控制量信号，确定制动模式，根据制动模式向电机控制器和液压控制器发送制动指令，所述电机控制器用于在相应制动模式下控制制动电机产生制动转矩，液压控制器用于在相应制动模式下控制液压泵产生制动力矩。

【技术特征摘要】
1.一种混动无人履带车辆机电联合线控化制动系统，其特征在于，包括机械及液压系统、电路系统和控制系统，所述机械及液压系统包括机械结构和液压系统，所述机械结构是机械制动最终的执行机构，负责产生所需的制动力矩；所述液压系统包括液压泵，为机械制动提供动力；所述电路系统用于为车辆供电和提供信号通信网络；所述控制系统包括感知与规划模块、整车控制器、液压控制器和电机控制器，所述感知与规划模块用于感知和分析当前行车环境，并向整车控制器下发制动使能信号以及期望制动程度控制量信号；整车控制器接收制动使能信号以及期望制动程度控制量信号，确定制动模式，根据制动模式向电机控制器和液压控制器发送制动指令，所述电机控制器用于在相应制动模式下控制制动电机产生制动转矩，液压控制器用于在相应制动模式下控制液压泵产生制动力矩。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述液压系统油路的驱动方式有人工驱动方式和自动驱动方式两种；所述人工驱动方式通过人工踩踏制动踏板来产生油路高压，建立制动压力；自动驱动方式通过液压系统内部集成的电机带动液压泵向液压管路施加压力，建立制动压力。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电路系统用于为车辆提供信号通信网络，具体包括，电路系统为整车控制器与车辆上层工控机之间提供信号通信通道，为整车控制器与车辆遥控驾驶仪之间提供信号通信通道，为整车控制器与液压控制器之间提供信号通信通道，为整车控制器与电机控制器之间提供信号通信通道。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，整车控制器接收制动使能信号以及制动程度控制量信号，并给电机控制器和液压控制器下发制动指令，具体包括：整车控制器接收制动使能信号以及期望制动程度控制量信号，整车控制器中的控制策略模块根据期望制动程度，确定车辆进入紧急制动模式或普通制动模式；根据制动模式向电机控制器和液压控制器下发制动指令。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，当期望制动程度为最大值时，车辆进入紧急制动模式，所述紧急制动模式具体包括：整车控制器调用ESC紧急制动函数，判断电机转速，若电机转速在高速阈值以下、低速阈值以上，则以最大的制动程度向液压控制器发送制动指令，若否，则不发送制动指令；整车控制器向电机控制器下发制动指令，使电机进入转矩控制模式，然后整车控制器判断车辆进行方向，若此时车辆处于前进状态，则给车辆左侧下发最大正转矩，右侧下发最大负转矩，若此时车辆处于后退状态，则给车辆左侧下发最大负转矩，则给右侧下发最大正转矩；当电机转速小于低速阈值，则电机进入自由模式。6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，当期望制动程度为非最大值时，车辆进入普通制动模式，所述普通制动模式具体包括：整车控制器调用机械制动函数，判断电机转速，若电机在高速阈值以下、低速阈值以上，则对液压控制器下发制动使能信号，使机械制动使能开启，并按照期望制动程度解析出期望液压管道压力下发给液压控制器，若否，则不下发制动使能信号；整车控制器判断车辆当前行进方向，从而得出两侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：席军强，郭弘明，陈慧岩，
申请(专利权)人：北京理工大学，北理慧动常熟车辆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11