一种夹紧力估计系统、夹紧力控制方法及汽车制动系统技术方案

本发明专利技术涉及一种夹紧力估计系统及夹紧力控制方法，该夹紧力估计系统包括夹紧力估计模块和夹紧力逆模块；该夹紧力估计系统及夹紧力控制方法可以根据电机转角位置传感器反馈以及夹紧力标定数据估算实时的夹紧力，并且夹紧力估计模块和夹紧力逆模块相互对照，进行夹紧力需求反算电机位置需求。同时基于上述估计夹紧力与电机位置需求的计算，进行电机转角位置控制，将通过预设误差边带的设计令控制误差减少至误差边带内，提高夹紧力估计精度和控制精度，满足汽车智能化和电动化对制动系统的快速响应和高精度控制的需求。响应和高精度控制的需求。响应和高精度控制的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种夹紧力估计系统、夹紧力控制方法及汽车制动系统


[0001]本专利技术涉及一种主要针对电子机械制动系统的无夹紧力传感器反馈的夹紧力估计系统、夹紧力控制方法及汽车制动系统，属于汽车制动系统和智能汽车


技术介绍

[0002]随着车辆智能化和电动化的普及，汽车本身对于制动系统提出了更高的性能需求和安全需求。目前，汽车上的制动系统主要是液压制动系统，但是液压制动系统由于管路布置复杂、响应较慢等原因，未能充分满足车辆智能化和电动化的更高需求。而电子机械式制动系统则完全取消了液压传动，直接使用电机驱动制动执行器，故传递路径更短。因此，响应更快、集成度更高的电子机械制动系统被视作未来可行的液压制动系统替代方案。
[0003]但是，由于成本和轮边空间尺寸限制，电子机械制动系统中往往没有安装夹紧力传感器，因此无法对轮端电子机械制动系统的卡钳夹紧力和制动力矩进行精确测量，从而影响ABS、ESC等系统的精准控制。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的第一个目的是提供一种主要针对电子机械制动系统的无夹紧力传感器反馈的夹紧力估计系统；本专利技术的第二个目的是提供一种基于该夹紧力估计系统的夹紧力控制方法；本专利技术的第三个目的是提供一种包含上述夹紧力估计系统并执行上述夹紧力控制方法的汽车制动系统。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供的一种夹紧力估计系统，包括夹紧力估计模块和夹紧力逆模块；夹紧力估计模块被配置为根据接受的电子机械制动系统中电机的转角反馈信息实时估算电子机械制动系统的估计夹紧力，并向夹紧力逆模块输出释放/夹紧过程转折点切换信息和估计夹紧力；夹紧力逆模块被配置为适于接受夹紧力估计模块反馈的转折点电机转角、转折点夹紧力和估计夹紧力，然后根据输入的目标夹紧力，通过夹紧力逆模块计算电机目标转角位移。
[0007]所述的夹紧力估计系统，优选地，还包括电机控制器和干扰观测器，电机控制器被配置为适于接受电子机械制动系统反馈的电机状态、夹紧力估计模块反馈的估计夹紧力，并执行夹紧力逆模块输出的电机目标转角位移，然后根据所设计的干扰观测器和电机控制器计算所需电流命令。
[0008]所述的夹紧力估计系统，优选地，该夹紧力估计系统适用于无夹紧力传感器的电子机械制动系统，或者该夹紧力估计系统作为有夹紧力传感器的电子机械制动系统的备份系统，在夹紧力传感器发生故障时切换为该备份系统。
[0009]第二方面，本专利技术提供的夹紧力控制方法，基于上述的夹紧力估计系统，包括：
[0010]夹紧力估计的步骤：夹紧力估计模块根据接受的电子机械制动系统中电机的转角反馈信息实时估算电子机械制动系统的估计夹紧力，并向电机控制器输出估计夹紧力和向
夹紧力逆模块输出释放/夹紧过程转折点切换信息和估计夹紧力；
[0011]获取电机目标转角位移的步骤：夹紧力逆模块接受夹紧力估计模块反馈的转折点电机转角、转折点夹紧力和估计夹紧力，然后根据输入的目标夹紧力，通过夹紧力逆模块计算电机目标转角位移，并向电机控制器下发执行该电机目标转角位移的命令；
[0012]夹紧力控制的步骤：电机控制器接受电子机械制动系统反馈的电机状态和夹紧力估计模块反馈的估计夹紧力，并执行夹紧力逆模块输出的电机目标转角位移，然后根据所设计的干扰观测器和电机控制器计算所需电流命令，以对电子机械制动系统的电机转角位移进行精密控制。
[0013]所述的夹紧力控制方法，优选地，在夹紧力估计的步骤中，夹紧力估计模块实算估计电子机械制动系统的估计夹紧力的过程如下：
[0014]①
重置估计参数，将转折点电机转角位移θ
rev
和转折点夹紧力F
rev
均置为0，将历史电机转角位移θ
old
和历史夹紧力F
old
均置为0，将标志Flag置为1；
[0015]②
通过电子机械制动系统中的电机转角传感器获取实际电机转角位移θ
m
；
[0016]③
判断实际电机转角位移与历史电机转角位移大小：若θ
m
≥θ
old
，则电子机械制动系统处于夹紧过程；若θ
m
＜θ
old
，则电子机械制动系统处于释放过程，根据夹紧或者释放过程进行不同夹紧力估算；
[0017]④
若步骤
③
判断的电子机械制动系统的制动过程与标志Flag一致，则直接进行夹紧力估计，若不一致，则更换标志Flag，将转折点电机转角位移θ
rev
和转折点夹紧力F
rev
分别置为历史电机转角位移θ
old
和历史夹紧力F
old
，再进行夹紧力估计得到估计夹紧力F
estimation
；
[0018]⑤
将历史电机转角位移θ
old
和历史夹紧力F
old
分别置为实际电机转角位移θ
m
和估计夹紧力F
estimation
，并输出估计夹紧力；
[0019]⑥
重新获取实际电机转角位移θ
m
，循环进行步骤
②‑⑤
过程直至制动结束。
[0020]所述的夹紧力控制方法，优选地，根据夹紧或者释放过程进行不同夹紧力估算的过程如下：
[0021]在电子机械制动系统最大制动行程的夹紧过程和释放过程的夹紧力特性为：
[0022]θ＝θ
m
‑
θ
origin
[0023]F
releasing
＝f
r_ref
(θ)
[0024]F
applying
＝f
a_ref
(θ)
[0025]式中，F
applying
和F
releasing
分别为夹紧过程和释放过程的夹紧力；f
a_ref
(θ)和f
r_ref
(θ)分别为根据最大制动行程夹紧过程和释放过程数据拟合的夹紧力与转角的函数，为多项式曲线；θ
m
为实际电机转角位移；θ
origin
为制动间隙消除的电机转角位移；θ为修正后用于夹紧力估计的电机转角位移；
[0026]在电子机械制动系统的释放过程中：
[0027](θ
ref
,F
ref
)＝(f
r_ref
‑1(F
rev
),F
rev
)
[0028][0029][0030]F
estimation
＝k
ry
f
r_ref
(θ/k
rx
)
[0031]式中，f
r_ref...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种夹紧力估计系统，其特征在于，包括夹紧力估计模块和夹紧力逆模块；夹紧力估计模块被配置为根据接受的电子机械制动系统中电机的转角反馈信息实时估算电子机械制动系统的估计夹紧力，并向夹紧力逆模块输出释放/夹紧过程转折点切换信息和估计夹紧力；夹紧力逆模块被配置为适于接受夹紧力估计模块反馈的转折点电机转角、转折点夹紧力和估计夹紧力，然后根据输入的目标夹紧力，通过夹紧力逆模块计算电机目标转角位移。2.根据权利要求1所述的夹紧力估计系统，其特征在于，还包括电机控制器和干扰观测器，电机控制器被配置为适于接受电子机械制动系统反馈的电机状态、夹紧力估计模块反馈的估计夹紧力，并执行夹紧力逆模块输出的电机目标转角位移，然后根据所设计的干扰观测器和电机控制器计算所需电流命令。3.根据权利要求1或2所述的夹紧力估计系统，其特征在于，该夹紧力估计系统适用于无夹紧力传感器的电子机械制动系统，或者该夹紧力估计系统作为有夹紧力传感器的电子机械制动系统的备份系统，在夹紧力传感器发生故障时切换为该备份系统。4.一种基于权利要求2或3所述夹紧力估计系统的夹紧力控制方法，其特征在于，包括：夹紧力估计的步骤：夹紧力估计模块根据接受的电子机械制动系统中电机的转角反馈信息实时估算电子机械制动系统的估计夹紧力，并向电机控制器输出估计夹紧力和向夹紧力逆模块输出释放/夹紧过程转折点切换信息和估计夹紧力；获取电机目标转角位移的步骤：夹紧力逆模块接受夹紧力估计模块反馈的转折点电机转角、转折点夹紧力和估计夹紧力，然后根据输入的目标夹紧力，通过夹紧力逆模块计算电机目标转角位移，并向电机控制器下发执行该电机目标转角位移的命令；夹紧力控制的步骤：电机控制器接受电子机械制动系统反馈的电机状态和夹紧力估计模块反馈的估计夹紧力，并执行夹紧力逆模块输出的电机目标转角位移，然后根据所设计的干扰观测器和电机控制器计算所需电流命令，以对电子机械制动系统的电机转角位移进行精密控制。5.根据权利要求4所述的夹紧力控制方法，其特征在于，在夹紧力估计的步骤中，夹紧力估计模块实算估计电子机械制动系统的估计夹紧力的过程如下：
①
重置估计参数，将转折点电机转角位移θ
rev
和转折点夹紧力F
rev
均置为0，将历史电机转角位移θ
old
和历史夹紧力F
old
均置为0，将标志Flag置为1；
②
通过电子机械制动系统中的电机转角传感器获取实际电机转角位移θ
m
；
③
判断实际电机转角位移与历史电机转角位移大小：若θ
m
≥θ
old
，则电子机械制动系统处于夹紧过程；若θ
m
＜θ
old
，则电子机械制动系统处于释放过程，根据夹紧或者释放过程进行不同夹紧力估算；
④
若步骤
③
判断的电子机械制动系统的制动过程与标志Flag一致，则直接进行夹紧力估计，若不一致，则更换标志Flag，将转折点电机转角位移θ
rev
和转折点夹紧力F
rev
分别置为历史电机转角位移θ
old
和历史夹紧力F
old
，再进行夹紧力估计得到估计夹紧力F
estimation
；
⑤
将历史电机转角位移θ
old
和历史夹紧力F
old
分别置为实际电机转角位移θ
m
和估计夹紧力F
estimation
，并输出估计夹紧力；
⑥
重新获取实际电机转角位移θ
m
，循环进行步骤
②‑⑤
过程直至制动结束。6.根据权利要求5所述的夹紧力控制方法，其特征在于，根据夹紧或者释放过程进行不
同夹紧力估算的过程如下：在电子机械制动系统最大制动行程的夹紧过程和释放过程的夹紧力特性为：θ＝θ
m
‑
θ
origin
F
releasing
＝f
r_ref
(θ)F
applying
＝f
a_ref
(θ)式中，F
applying
和F
releasing
分别为夹紧过程和释放过程的夹紧力；f
a_ref
(θ)和f
r_ref
(θ)分别为根据最大制动行程夹紧过程和释放过程数据拟合的夹紧力与转角的函数，为多项式曲线；θ
m
为实际电机转角位移；θ
origin
为制动间隙消除的电机转角位移；θ为修正后用于夹紧力估计的电机转角位移；在电子机械制动系统的释放过程中：(θ
ref
,F
ref
)＝(f
r_ref
‑1(F
rev
),F
rev
))F
estimation
＝k
ry
f
r_ref
(θ/k
rx
)式中，f
r_ref...

【专利技术属性】
技术研发人员：张峻峰，张俊智，季园，韩金恒，何承坤，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：