CN112298141B - 一种整车制动系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种整车制动系统的控制方法，先获取增减压特性，然后通过建立的滑移控制器根据车辆的状态信息得到目标制动扭矩，进而得到制动气室的目标压力，然后按照增压特性曲线图或者减压特性曲线图控制制动气室的进气阀和排气阀工作，进而实现压力制动。采用本发明的标定方法得到的增减压特性能够为整车制动压力的调控带来了便捷性，从而提高了整车制动压力调控方法的调控效率。

Description

一种整车制动系统的控制方法

分案申请

本申请是申请号为202010121004.0、申请日为2020年2月26日、发明名称为“一种基于气压线控制动系统的整车制动压力调控方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及汽车制动领域，具体涉及一种整车制动系统的控制方法。

背景技术

车辆防抱死制动系统(ABS)是车辆的主动安全装置之一，它通过根据车轮速度反馈控制制动扭矩来调节车轮锁止程度，可以充分利用道路附着力并在紧急制动时确保车辆稳定性，对提高车辆稳定性、安全性至关重要。现有的车辆制动压力调控时，根据调节的压力变化量需要经过复杂的运算之后，才能够确定制动气室的进气阀和排气阀需要打开的时间，这必然影响制动系统的及时响应。

发明内容

基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种整车制动系统的控制方法，以解决制动气室的进气阀和排气阀需要打开时时间的复杂计算造成的制动响应慢的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种整车制动系统的控制方法，包括步骤：

S10：获取整车的增减压特性和制动信号，所述增减压特性表现为制动增压特性曲线图和制动减压特性曲线图，制动增压特性曲线图包括增压压力调整量

和增压时间t1，制动减压特性曲线图中包括减压压力调整量

和减压时间t3，其中，m、n分别为min，2，3，…，max；

S20：获取车辆状态信息；

S30：建立滑移率控制器，并根据所述车辆状态信息确认实际滑移率和目标滑移率；

S40：根据所述实际滑移率和目标滑移率，并结合所述滑移率控制器，为各驱动轮分配目标制动扭矩

S50：建立所述车辆的制动成本函数，所述制动成本函数为所述车辆的预期总再生制动扭矩T_d、各所述驱动轮的预期气压制动扭矩

的函数，然后结合各所述驱动轮的所述目标制动扭矩

通过对所述制动成本函数求极值得到所述预期总再生制动扭矩T_d、各所述驱动轮的预期气压制动扭矩

S60：根据所述预期气压制动扭矩

确定所述目标压力P_i，并获取所述制动气室的实际压力P_i0，计算其与所述目标压力的压力差ΔP_i＝P_i-P_i0，根据所述压力差ΔP_i和所述增减压特性曲线图确定所述制动气室的进气阀或者排气阀的打开方式，并按照所述打开方式对制动压力进行调控；

S70：根据所述预期总再生制动扭矩T_d并结合电机能够提供的最大扭矩

和最小扭矩

确定所述电机的实际输出制动扭矩T_e，并控制所述电机输出实际输出制动扭矩T_e。

优选地，所述步骤S30中，所述建立滑移率控制器，包括：

S31：设置比例积分模型：S_i＝e_i+α_i∫e_idt，其中，e_i＝λ_i-λ_di；

S32：建立滑移率控制器为：

所述步骤S40包括：

S41：对所述比例积分模型求导，得到倒数模型

S42：使

得到各所述驱动轮的目标制动扭矩

其中，λ_i为所述车辆的实际滑移率，λ_di为所述车辆的目标滑移率，sat为饱和度函数，α_i、ε₁、ε₀、

为预设系数。

优选地，所述实际滑移率λ_i按如下公式计算：

所述目标滑移率λ_di按如下公式计算：

所述步骤S42中，所述目标制动扭矩

按如下公式计算：

其中，u_x为所述车辆的纵向速度、ω_i为所述车辆的驱动轮角速度、P_i为所述车辆的驱动轮半径；K_λ为预设系数；μ为所述车辆行驶的路面的摩擦系数；

为利用摩擦系数；M_thre为用于偏航控制的偏航力矩阈值；l为所述车辆的驱动轮轮距；J_i为所述车辆的驱动轮的转动惯量、F_xi为所述车辆的驱动轮的纵向力；F_zi为所述驱动轮在其转动轴方向的垂直力；f^-1为预设的摩擦系数表。

优选地，所述步骤S50包括：

S51：建立所述车辆的制动成本函数

其中，

为所述驱动轮的预期气压制动扭矩；

为所述驱动轮的目标制动扭矩；T_d为所述预期总再生制动扭矩；K_r为预设系数；ΔP_ai为驱动轮的压力变化量，

为最佳再生制动扭矩；

为所述再生制动扭矩的最大值；

为储备间隙；

S52：结合各所述驱动轮的所述目标制动扭矩

通过对所述制动成本函数求极值得到所述预期总再生制动扭矩T_d、各所述驱动轮的预期气压制动扭矩

优选地，所述步骤S70中，根据所述预期总再生制动扭矩T_d并结合电机能够提供的最大扭矩

和最小扭矩

确定电机的实际输出制动扭矩T_e，然后控制电机输出实际制动扭矩T_e，包括步骤：

S71：根据所述预期总再生制动扭矩T_d确定电机输出的期望制动扭矩

S72：获取所述电机能够提供的最大扭矩

和最小扭矩

S73：判断所述电机输出的期望制动扭矩

与最大扭矩

最小扭矩

的大小：

若

则

若

则

若

则

S74：控制所述电机输出实际制动扭矩T_e。

优选地，所述步骤S60中，根据所述预期气压制动扭矩

确定所述目标压力P_i，具体为：

其中，K_i为转换系数。

优选地，所述步骤S60包括：

S61：根据所述预期气压制动扭矩

确定所述目标压力P_i:；

S62：获取所述制动气室的实际压力P_i0，计算其与所述目标压力的压力差ΔP_i＝P_i-P_i0；

S63：判断所述压力差ΔP_i是否超出所述制动减压特性曲线图中的最小减压压力调整量或者超出所述制动增压特性曲线图中的最小增压压力调整量，如果是，则执行S64；否则执行S65；

S64：保压；

S65：判断所述压力差ΔP_i是否大于0，如果是，则执行S66；如果否，则执行S67；

S66：判断所述压力差ΔP_i是否大于所述制动增压特性曲线图中的最大增压压力调整量

若是，则一直打开所述制动气室的进气阀，并持续第一预设时间，然后返回S62；若否，则根据所述制动增压特性曲线图，确定所述压力差ΔP_i对应的最小的增压时间t1，并按照所述最小的增压时间t1、所述增压保压周期t2的设置方式周期性打开所述制动气室的进气阀，并持续第二预设时间，然后返回S62；其中，所述第二预设时间大于或者等于所述增压保压周期；

S67：判断所述压力差ΔP_i是否小于所述制动减压特性曲线图中的最大减压压力调整量

若是，则一直打开所述制动气室的排气阀，并持续第三预设时间，然后返回S62；若否，则根据所述制动减压特性曲线图，确定所述压力差ΔP_i对应的最小的减压时间t3，并按照所述最小的减压时间t3、所述减压保压周期t4的设置周期性打开制动气室的排气阀持续第四预设时间，然后返回S62；其中，所述第四预设时间大于或者等于所述减压保压周期。

优选地，所述步骤S10中，所述增减压特性表现为制动增压特性曲线图和制动减压特性曲线图，

所述制动增压特性曲线图的获取步骤包括：

S11：设定增压时间t1和增压保压周期t2，t1≤t2；

S12：按照所述增压保压周期t2周期性控制制动气室的进气阀打开和关闭，直至所述制动气室内的压力不再上升为止，并记录每个所述增压保压周期t2时间段内所述制动气室的压力变化；其中，在每个增压保压周期t2内，在增压时间t1内所述进气阀处于打开状态，t2-t1时间内所述进气阀处于关闭状态；

S13：循环执行S11、S12多次，其中，每次的所述增压时间t1比上一次的所述增压时间t1长；

S14：选取每次的一组压力数据并与上一次同时间的一组压力数据相减，得到增压压力调整量

建立所述制动增压特性曲线图，其中，所述制动增压特性曲线图中以各所述增压压力调整量

为纵坐标，各次的实际时间为横坐标；

所述制动减压特性曲线图获取步骤，包括：

S15：设定减压时间t3和减压保压周期t4，t3≤t4；

S16：按照所述减压保压周期t4周期性控制所述制动气室的排气阀打开和关闭，直至所述制动气室内的压力不再下降为止，并记录每个所述减压保压周期t4时间段内制动气室的压力变化；其中，在每个减压保压周期t4内，在所述减压时间t3内所述排气阀处于打开状态，t4-t3时间内所述排气阀处于关闭状态；

S17：循环执行S15、S16多次，其中，每次的所述减压时间t3比上一次的所述减压时间t3长；

S18：选取每次的一组压力数据并与上一次同时间的一组压力数据相减，得到减压压力调整量

以建立制动减压特征曲线图，其中，所述制动减压特性曲线图中以各所述减压压力调整量

为纵坐标，各次的实际时间为横坐标。

本发明的增减压特性的标定方法，通过对增压和减压过程的多次试验，标定出制动气室每增大或者减小某一压力调整量所需的不同时间。在将其应用于车辆制动压力调控方法时，当得到制动气室需要调整的目标压力后，不需要经过大量复杂的运算，可以先计算目标压力与实际压力的差值，然后直接查找增减压特性的制动增压特性曲线图和制动减压特性曲线图即可得到进气阀或者排气阀的打开方式，因此，增减压特性的标定方法为整车制动压力的调控带来了便捷性，从而提高了整车制动压力调控方法的调控效率。

本发明的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。

附图说明

以下将参照附图对本发明的优选实施方式进行描述。图中：

图1为本发明提供的增减压特性的标定方法的一种优选实施方式的流程图；

图2为使用本发明提供的增压特性的标定方法得到的制动增压特性曲线图和制动减压特性曲线图；

图3为本发明提供的增减压特性的获取装置的一种优选实施方式的系统图；

图4为本发明提供的整车制动压力调控方法的一种优选实施方式的流程图；

图5为本发明提供的整车制动压力调控方法的另一种优选实施方式的流程图；

图6为本发明提供的整车制动系统的控制方法的一种优选实施方式的流程图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分，为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

其中，文中

λ_i、λ_di、e_i、S_i、

α_i、ω_i、R_i、F_zi中，i代表左前FL、右前FR、左后RL、右后RR。

本发明提供了一种基于气压线控制动系统的增减压特性的标定方法，该增减压特性用于基于气压线控制动系统的整车制动系统，增减压特性表现为制动增压特性曲线图和制动减压特性曲线图，该标定方法包括制动增压特性曲线图的获取步骤和制动减压特性曲线图的获取步骤。

如图1所示，制动增压特性曲线图的获取步骤包括：

S11：设定增压时间t1和增压保压周期t2，t1≤t2；

S12：按照增压保压周期t2周期性控制制动气室的进气阀打开和关闭，直至制动气室内的压力不再上升为止，并记录每个增压保压周期t2时间段内制动气室的压力变化；其中，在每个增压保压周期t2内，在增压时间t1内进气阀处于打开状态，t2-t1时间内进气阀处于关闭状态；

S13：循环执行S11、S12多次，其中，每次的增压时间t1比上一次的增压时间t1长，增压保压周期t2不变，即在增压保压周期t2内，进气阀的打开时间逐渐延长，关闭时间逐渐缩短；

S14：选取每次的一组压力数据并与上一次同时间的一组压力数据相减，得到增压压力调整量

即在相邻的两次数据中，增压压力调整量

等于同一时间对应的第二次的压力值减去第一次的压力值；然后建立制动增压特性曲线图，其中，制动增压特性曲线图中以各增压压力调整量

为纵坐标，各次的实际时间为横坐标，如图2所示；

继续参考图1，制动减压特征曲线图获取步骤包括：

S15：设定减压时间t3和减压保压周期t4，t3≤t4；

S16：按照减压保压周期t4周期性控制制动气室的排气阀打开和关闭，直至制动气室内的压力不再下降为止，并记录每个减压保压周期t4时间段内制动气室的压力变化；其中，在每个减压保压周期t4内，在减压时间t3内排气阀处于打开状态，t4-t3时间内排气阀处于关闭状态；

S17：循环执行S15、S16多次，其中，每次的减压时间t3比上一次的减压时间t3长，即在减压保压周期t4内，排气阀的打开时间逐渐延长，关闭时间逐渐缩短；

S18：选取每次的一组压力数据并与上一次同时间的一组压力数据相减，得到减压压力调整量

即在相邻的两次数据中，减压压力调整量

等于同一时间对应的第二次的压力值减去第一次的压力值；然后建立制动减压特征曲线图，其中，制动减压特性曲线图中以各减压压力调整量

为纵坐标，各次的实际时间为横坐标，如图2所示；

其中，上述

和

中m、n分别为min，2，3，…，max。

通过上述增减压特性的标定方法得到的制动增压特性曲线图中的增压压力调整量

可以穷举，增压时间t1也可以穷举，同理，制动减压特性曲线图中的减压压力调整量

和减压时间t3也可以穷举，因此，增压时间t1和减压时间t3可以统称为持续时间，即打开进气阀或者排气阀的持续时间

压力调整量

因此，上述增减压特性可以表达为：ΔP_a＝f(P_j，u_j，t_a)，其中，P_j为制动气室内的压力，u_j为压力调节状态，可以使用+1代表增压，0代表保压，-1代表减压。

需要说明的是，不论是增压特性曲线图的获取步骤还是制动减压特性曲线图的获取步骤，每次试验时，均先将进气阀和排气阀关闭，然后在记录初始时刻先打开进气阀或者排气阀。

可以理解地，在制动增压特性曲线图的获取步骤中，制动气室内的压力是逐渐增大的，因此，各增压压力调整量

大于零；在制动减压特性曲线图的获取步骤中，制动气室内的压力是逐渐减小，因此，各减压压力调整量

小于零。

本发明还提供了一种基于气压线控制动系统的增减压特性的获取装置，如图3所示，获取装置包括顺次连接的压缩机1、储气罐2、制动气室3，制动气室3具有进气阀31和排气阀32，二者均为电子阀，制动气室3通过进气阀31与储气罐2连通，通过排气阀32与外界连通。获取装置还包括压力传感器4和控制器5，压力传感器4设置于制动气室3，用于测量制动气室3的压力；控制器5与进气阀31、排气阀32和压力传感器4均连接，以用于按照上述标定方法工作。需要说明的是，该获取装置中的制动气室3可以不是车辆中的制动气室，其仅是用于模拟车辆中的制动气室，当然与车辆中的制动气室越接近越好。

本发明还提供了一种基于气压线控制动系统的整车制动压力调控方法，如图4所示，整车制动压力调控方法包括步骤：

S1：获取使用上述标定方法得到的车辆的制动气室的增减压特性，即获取上述得到的制动增压特性曲线图和制动减压特性曲线图；

S2：获取车辆的制动气室的目标压力P_i，该值可以根据车辆的制动需求进行确定，可以是主动制动的需求(如在自动驾驶中车辆控制中心通过检测到行进中存在障碍物而进行的制动)，也可以是驾驶员踩下制动踏板请求制动的需求；

S3：获取制动气室的实际压力P₀，具体可以根据设置于车辆制动气室的压力传感器获取，并计算其与目标压力的压力差ΔP_i＝P_i-P_i0；

S4：根据压力差ΔP_i和步骤S1得到的增减压特性确定制动气室的进气阀或者排气阀的打开方式，并按照打开方式对制动压力进行调控。

上述增减压特性的标定方法，通过对增压和减压过程的多次试验，标定出制动气室每增大或者减小某一压力调整量ΔP_a所需的不同时间。在将其应用于车辆制动压力调控方法时，当得到制动气室需要调整的压力差ΔP后，不需要经过大量复杂的运算，可以直接查找增减压特性的制动增压特性曲线图和制动减压特性曲线图即可得到进气阀或者排气阀的打开方式，因此，增减压特性的标定方法为整车制动压力的调控带来了便捷性，从而提高了整车制动压力调控方法的调控效率，使车辆制动能够及时响应。

具体地，上述标定方法中，增压时间t1、减压时间t3的第一次值可以分别选为1ms、3ms、5ms、8ms等，优选地，制动增压特性曲线图获的取步骤中，第一次的增压时间t1为1ms；制动减压特性曲线图获的取步骤中，第一次的减压时间t3为1ms；增压保压周期t2和减压保压周期t4均为30ms，采用上述设置，能够使得到的制动增压特性曲线图和制动减压特性曲线图与车辆实际的增压和减压特性更为接近，从而提高整车制动压力调控的精确性。

在步骤S13中，相邻两次的增压时间t1之差Δt1可以不相等，一种优选的实施例中，每次的增压时间t1比上一次的增压时间t1增加Δt1，Δt1＞0，也就是说，每次的增压时间t1呈等差数列逐渐增大，采用这种方式，有利于整个标定过程的控制以及后续数据的处理。

同理，步骤S17中，相邻两次的减压时间t3之差Δt2可以不相等，一种优选的实施例中，每次的减压时间t3比上一次的减压时间t3增加Δt2，Δt2＞0，也就是说，每次的增压时间t1呈等差数列逐渐增加。

为了获得更准确的增减压特性，优选地，步骤S13具体包括：循环执行S11、S12，直到增压时间t1与增压保压周期t2相等为止，其中，Δt1＝1ms；步骤S17具体包括：循环执行S15、S16，直到减压时间t3与减压保压周期t4相等为止，其中，Δt2＝1ms。也就是说，每次打开进气阀或者排气阀的时间以1ms的间隔进行增加，如此，既有利于对进气阀和排气阀控制的实现，又能够获得更多次的增压次数和减压次数，从而在将增减压特性应用于制动压力调控方法时，提高比对的精确度。

具体地，在制动增压特性曲线图的获取步骤中S12具体操作为：第一次测试中，按照进气阀首先打开1ms，然后关闭29ms的方式周期性控制进气阀的打开和关闭，直到通过这种周期性控制方式使制动气室内的压力不再增加为止，并记录在整个试验中制动气室内压力随着时间的变化；然后在第二次测试中，以进气阀首先打开2ms，然后关闭28ms的方式周期性控制进气阀的打开和关闭，直到通过这种周期性控制方式使制动气室内的压力不再增加为止，并记录在整个试验中制动气室内压力随着时间的变化；如此循环进行多次试验，在倒数第二次时，以进气阀首先打开29ms，然后关闭1ms的方式周期性控制进气阀的打开和关闭，直到通过这种周期性控制方式使制动气室内的压力不再增加为止，并记录在整个试验中制动气室内压力随着时间的变化；最后一次，以进气阀首先打开30ms，然后关闭0ms的方式周期性控制进气阀的打开和关闭(即进气阀一直处于打开状态)，直到通过这种周期性控制方式使制动气室内的压力不再增加为止，并记录在整个试验中制动气室内压力随着时间的变化。

同理，在制动减压特性曲线图的获取步骤中S16具体操作为：第一次测试中，按照排气阀首先打开1ms，然后关闭29ms的方式周期性控制排气阀的打开和关闭，直到通过这种周期性控制方式使制动气室内的压力不再减小为止，并记录在整个试验中制动气室内压力随着时间的变化；然后在第二次测试中，按照排气阀首先打开2ms，然后关闭28ms的方式周期性控制排气阀的打开和关闭，直到通过这种周期性控制方式使制动气室内的压力不再减小为止，并记录在整个试验中制动气室内压力随着时间的变化；如此循环进行多次试验，在倒数第二次时，以排气阀首先打开29ms，然后关闭1ms的方式周期性控制排气阀的打开和关闭，直到通过这种周期性控制方式使制动气室内的压力不再减小为止，并记录在整个试验中制动气室内压力随着时间的变化；最后一次，以进排气阀首先打开30ms，然后关闭0ms的方式周期性控制排气阀的打开和关闭(即排气阀一直处于打开状态)，直到通过这种周期性控制方式使制动气室内的压力不再减小为止，并记录在整个试验中制动气室内压力随着时间的变化。

值得注意的是，本发明限定的排气阀和进气阀的打开、关闭周期并不限于上述实施例，即增压时间t1和增压保压周期t2、减压时间t3和减压保压周期t4可以选择其他具体数值。

参考图5，整车制动压力调控方法中，步骤S4具体包括步骤：

S41：判断压力差ΔP_i是否超出制动减压特性曲线图中的最小压力调整量或者超出制动增压特性曲线图中的最小压力调整量，即在

时，判断

是否成立，如果是，则执行S42；否则执行S43；

S42：保压；

S43：判断压力差ΔP_i是否大于0，即判断ΔP_i＞0是否成立，如果是，则说明制动气室需要增压，因此，需要打开进气阀，关闭排气阀，具体按照S44执行；如果否，则说明制动气室需要减压，因此，需要打开排气阀，关闭进气阀，具体按照S45执行；

S44：判断压力差ΔP_i是否超出制动增压特性曲线图中的最大增压压力调整量，即在

时，判断

是否成立，若是，则说明现在制动气室内的压力太小了，超过了制动增压特性曲线图中标定的最大压力调整范围，此时需要在整个增压保压周期内调节制动气室内的压力，使制动气室内快速进入更多的气体，因此，采用粗调制动气室的压力，即一直打开制动气室的进气阀持续第一预设时间，以获得快速的压力响应，然后返回S3；若否，则说明现在制动气室内的压力需要进行较小的调整，可以根据制动增压特性曲线图，确定压力差ΔP_i对应的最小的增压时间t1，即从制动增压特性曲线图中，选出与ΔP_i对应的ΔP_a，进而选出ΔP_a对应的最小t_a，作为最小的增压时间t1，并按照最小的增压时间t1、增压保压周期t2的设置方式周期性打开制动气室的进气阀，并持续第二预设时间，以在最短的时间内使制动气室达到目标压力P_i，然后返回S3；其中，第二预设时间大于或者等于增压保压周期；

S45：判断压力差ΔP_i是否超出制动减压特性曲线图中的最大减压压力调整量，即在

时，判断

是否成立，若是，则说明现在制动气室内的压力太大，超过了制动减压特性曲线图中标定的最大压力调整范围，此时需要在整个减压保压周期内调节制动气室内的压力，使制动气室快速排出更多的气体，因此，一直打开制动气室的排气阀持续第三预设时间，以获得快速的压力响应，然后返回S3；若否，则说明现在制动气室内的压力需要进行较小的调整即可，可以根据制动减压特性曲线图，确定压力差ΔP_i对应的最小的减压时间t3，即从制动减压特性曲线图中，选出与ΔP_i对应的ΔP_a，进而选出ΔP_a对应的最小t_a，作为最小的减压时间t3，也是持续打开排气阀的最优时间，并按照最小的减压时间t3、减压保压周期t4的设置方式周期性打开制动气室的排气阀，并持续第四预设时间，然后返回S3；其中，第四预设时间大于或者等于减压保压周期。

采用上述分情况对制动气室的压力采用不同的方式进行调整，能够使制动气室内的压力响应更及时，从而使整个制动压力调控方法更精确。

可选地，第一预设时间也可以大于或者等于增压保压周期，第三预设时间大于或者等于减压保压周期。在选取时，上述第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间和第四预设时间，可以根据需要进行确定，四者可以均相等，也可以仅其中的两者或者三者相等，或者四者均不相等。

需要说明的是，上述各步骤中，在没有特别说明的情况下，对于同一制动气室，在打开进气阀的时候，排气阀处于关闭状态；在打开排气阀的时候，进气阀处于关闭状态；且在增压过程中，排气阀始终处于关闭状态；在减压过程中，进气阀始终处于关闭状态。

上述步骤S1和步骤S2、S3的顺序并不一定依次执行，S1只要在S4之前执行即可，可以先执行S1再执行S2、S3，或者先执行S2、S3再执行S1，实际也可以同时执行S1和S2、S3，或者S1与S3一起执行。可以理解地，实际上，在车辆出厂前，已通过S11～S18得到增减压特性，在S1中只要读取该增减压特性即可。

在实际使用时，上述各实施例的制动压力调控方法中，是分别对各车轮(包括其制动气室)执行步骤S1～步骤S4。一般地，各驱动轮的制动气室的增减压特性在设计时希望尽可能一致，以便于控制，因此，只要获取了增减压特性，各驱动轮的控制均可使用。当然，也可分别通过上述标定方法获取各驱动轮的增减压特性。

上述各实施例提供的整车制动压力调控方法可以应用于气压制动系统的车辆，也可以应用于气压制动与再生制动共同协同制动控制的车辆。

同时，本发明还提供了一种商用车分布式线控制动系统的控制方法，该控制方法可以用于电动、混动车辆，具体地，车辆可以仅后轮为驱动轮，也可以四个车轮均为驱动轮。如图6所示，控制方法包括步骤：

S100：获取制动信号；

S200：获取车辆状态信息；

S300：建立滑移率控制器，并根据车辆状态信息确认实际滑移率和目标滑移率；

S400：根据实际滑移率和目标滑移率，并结合滑移率控制器，为各驱动轮分配目标制动扭矩

其中，i代表左前FL、右前FR、左后RL、右后RR，如

为右后轮的目标制动扭矩；

S500：建立车辆的制动成本函数J，制动成本函数J为车辆的预期总再生制动扭矩T_d、各驱动轮的预期气压制动扭矩

的函数，结合驱动轮的目标制动扭矩

通过对制动成本函数求极值得到所述预期总再生制动扭矩T_d、各驱动轮的预期气压制动扭矩

可以理解地，预期总再生制动扭矩T_d等于各驱动轮的预期再生制动扭矩之和，如在只有两个后轮为驱动轮的实施例中，预期总再生制动扭矩T_d等于右后轮的预期再生制动扭矩与左后轮的预期再生制动扭矩之和，通过对制动成本函数J求极值，能够得到右后轮的预期再生制动扭矩与左后轮的预期再生制动扭矩之和T_d，以及右后轮的预期气压制动扭矩

和左后轮的预期气压制动扭矩

S600：根据各预期气压制动扭矩

按照上述任一项所述的制动压力调控方法控制气压制动系统工作；其中，在制动压力调控方法中步骤S2具体包括：根据预期气压制动扭矩

确定目标压力P_i；

S700：根据预期总再生制动扭矩T_d并结合电机能够提供的最大扭矩

和最小扭矩

确定电机的实际输出制动扭矩T_e，并控制电机输出实际输出制动扭矩T_e。

上述控制方法通过建立滑移率控制器和制动成本函数，并结合分层控制的控制策略，先通过滑移率控制器使车辆的实际滑移率尽可能向目标滑移率靠近，然后通过设置制动成本函数分配气压制动扭矩和再生制动扭矩，从而实现再生能量的利用，且通过制动成本函数的方式进行分配制动扭矩，能够使达到最大能量再生；且考虑到气压制动的延迟性，使再生制动和气压制动同时工作，能够利用再生制动对气压制动的延迟进行补偿，进一步提高车辆制动的响应速度，更好地保证车辆制动的稳定性和安全性。

其中，S600与S700可以同时执行，也可以分别执行，一种优选的实施例中，二者同时执行，以对制动进行快速响应。

具体地，步骤S2具体为：

其中，K_i为转换系数。

步骤S200中的车辆状态信息包括：车辆行驶的路面的摩擦系数μ、车辆的质量m、纵向速度u_x、驱动轮角速度ω_i、驱动轮半径R_i、驱动轮转动惯量、驱动轮的纵向力F_xi、驱动轮在其转动轴方向的垂直力F_zi，这些状态参数中，有的可以在车辆出厂时提供或者后续测量获知，有的可以在实际使用中通过传感器等仪器测量得到，具体获取方式不限。

为了使实际滑移率能够与目标滑移率尽可能靠近，本发明的一个实施例中，步骤S300中建立滑移率控制器，包括：

S310：设置比例积分模型，如公式(1)：

S_i＝e_i+α_i∫e_idt， (1)

其中，e_i＝λ_i-λ_di； (2)

S320：建立滑移率控制器为，如公式(3)：

其中，λ_i为车辆的实际滑移率，λ_di为车辆的目标滑移率，sat为饱和度函数，α_i、ε₁、ε₀、

为预设系数，可以根据需要进行设置，以调节滑移率控制器使制动系统的制动效果更好。

在该实施例中，步骤S400包括：

S410：对比例积分模型求导，得到倒数模型

S420：使

得到各驱动轮的目标制动扭矩

采用上述步骤，通过设置比例积分模型，能够尽可能消除滑移率的静态误差，同时通过设置含有饱和函数sat的滑移率控制器，能够降低车轮速度可能产生的颤动，通过使比例积分模型的倒数与设置的滑移率控制器相等，能够使整个控制方法的目标中，实现实际滑移率更接近目标滑移率，进而提高再生能量的利用率。

具体地，实际滑移率λ_i可以按如下公式(4)计算：

目标滑移率λ_di按如下公式(5)计算：

其中，u_x为车辆的纵向速度、ω_i为车辆的驱动轮角速度、R_i为车辆的驱动轮半径；K_λ为预设系数，可以根据实验得到；μ为车辆行驶的路面的摩擦系数；

为利用摩擦系数；M_thre为用于偏航控制的偏航力矩阈值；l为车辆的驱动轮轮距，如在只有两个后轮为驱动轮时，该值为左后轮和右后轮的轮距；F_zi为驱动轮在其转动轴方向的垂直力；f^-1为预设的摩擦系数表，具体可以根据实验测得；其中上述预设粘度可以选为0.5。

需要注意的是，在本发明的制动系统和控制方法中，将车辆视为刚体，且仅考虑其纵向运动，因此，车辆的动力学方程为公式(7)：

其中，F_xi为驱动轮所受的纵向力，公式右边为求取各车轮(包括驱动轮和非驱动轮)的纵向力之和。

驱动轮在纵向力和制动扭矩作用下的旋转运动可以表示为公式(8)：

根据公式(1)～(8)可以得到目标制动扭矩

的表达式(9)：

也就是说，在步骤S400中根据公式(9)能够得到目标制动扭矩

如在仅两个后轮为驱动轮的实施例中，可以分别求出左后轮的目标制动扭矩

和右后轮的目标制动扭矩

上述各实施例中，步骤S500中的制动成本函数具体可以表示为公式(10)：

其中，T_pi为驱动轮的预期气压制动扭矩；

为驱动轮的目标制动扭矩；T_d为预期总再生制动扭矩；

为最佳再生制动扭矩，其由制动能量再生关注点和ABS(即气压制动)控制关注点共同决定，为了最大程度地提高制动能量的再生效率并确保将再生制动扭矩补偿气压制动扭矩的不足，将其设置为接近但小于再生制动扭矩的最大值

考虑到具有ABS的制动系统中，若再生制动扭矩太大，会造成气压制动系统不提供任何扭矩，导致车轮必定会锁定，因此，再生制动扭矩不能太大而超过目标制动扭矩

具体可以按照公式(11)选取；

为再生制动扭矩的最大值，该值由车辆的电机决定，一般选为电机的额定输出转矩；

为储备间隙，可以通过实验获得，为定值。

在仅两个后轮为驱动轮的实施例中，公式(11)简化为公式(12)：

相应地，制动成本函数表示为公式(12)：

进一步地，考虑到在每个气压制动的压力调节周期中，由于压力变化量会发生延时响应，因此，上述制动成本函数表示为公式(13)，

而气压制动扭矩可以按公式(14)给出预测形式：

其中，(k+1)表示下一个控制周期的预测值，k表示当前控制周期的值，K_r为预设系数；ΔP_di为驱动轮的压力变化量。

本发明的一个优选实施例中，为了减轻计算负担，设置在一个控制周期内预期气压制动扭矩

预期总再生制动扭矩T_d、最佳再生制动扭矩

均不变，从而得到优化的制动能量函数，步骤S500中的制动成本函数表达式如公式(15)：

其中，K_r为预设系数；ΔP_ai为驱动轮的压力变化量，相当于上述增减压特性中的ΔP_a，可以进行穷举，即

如此，可以通过对制动成本函数求极小值，得到各驱动轮的预期气压制动扭矩

预期总再生制动扭矩T_d，对于各驱动轮的气压制动系统分别采用上述制动压力调控方法进行控制。

对于预期总再生制动扭矩T_d，由于电机输出的再生制动在传动到驱动轮的过程中，会造成扭矩损耗，一般地，电机输出的扭矩需要经过齿轮箱和差速器之后才分配到各驱动轮上，因此，实际希望电机输出的期望制动扭矩

等于预期总再生制动扭矩T_d与损耗扭矩的和。

具体地，在具有差速器的车辆中，轴上的再生制动扭矩可表达为公式(16)：

其中，J_e为电机转子的转动惯量；i_g为驱动轴上齿轮箱的齿轮比；i₀为差速器的齿轮比；J_g为齿轮箱的转动惯量；J₀为差速器壳的转动惯量；ω_d为差速器壳的角速度；η为传动效率；

因此，电机输出的期望制动扭矩

可以表达为公式(17)：

基于上述分析，步骤S700中，根据预期总再生制动扭矩T_d并结合电机能够提供的最大扭矩

和最小扭矩

确定电机的实际输出制动扭矩T_e，并控制电机输出实际输出制动扭矩T_e，包括步骤：

S71：根据所述预期总再生制动扭矩T_d确定电机输出的期望制动扭矩

具体可以根据公式(17)计算得到；

S72：计算电机能够提供的最大扭矩

和最小扭矩

S73：判断电机期望输出制动扭矩

与最大扭矩

最小扭矩

的大小：

若

则

若

则

若

则

其中，最大扭矩

最小扭矩

与电机的角速度ω_e有关，即可以表达为公式(18)，而电机的角速度ω_e可以表达为公式(19)：

S74：控制电机输出实际制动扭矩T_e。

在电机输出实际制动扭矩T_e扭矩后，去掉传动轴力矩损耗后，通过差速器分配到各驱动轮的轮端，最后传递到车辆驱动桥进行制动。

本领域的技术人员能够理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种整车制动系统的控制方法，其特征在于，包括步骤：

S10：获取整车的增减压特性和制动信号，所述增减压特性表现为制动增压特性曲线图和制动减压特性曲线图，制动增压特性曲线图包括增压压力调整量

和增压时间t1，制动减压特性曲线图中包括减压压力调整量

和减压时间t3，其中，m、n分别为min，2，3，…，max；

S20：获取车辆状态信息；

S30：建立滑移率控制器，并根据所述车辆状态信息确认实际滑移率和目标滑移率；

S40：根据所述实际滑移率和目标滑移率，并结合所述滑移率控制器，为各驱动轮分配目标制动扭矩

S50：建立所述车辆的制动成本函数，所述制动成本函数为所述车辆的预期总再生制动扭矩T_d、各所述驱动轮的预期气压制动扭矩

的函数，然后结合各所述驱动轮的所述目标制动扭矩

通过对所述制动成本函数求极值得到所述预期总再生制动扭矩T_d、各所述驱动轮的预期气压制动扭矩

S60：根据所述预期气压制动扭矩

确定目标压力P_i，并获取制动气室的实际压力P_i0，计算其与所述目标压力的压力差ΔP_i＝P_i-P_i0，根据所述压力差ΔP_i和所述增减压特性曲线图确定所述制动气室的进气阀或者排气阀的打开方式，并按照所述打开方式对制动压力进行调控；

S70：根据所述预期总再生制动扭矩T_d并结合电机能够提供的最大扭矩

和最小扭矩

确定所述电机的实际输出制动扭矩T_e，并控制所述电机输出实际输出制动扭矩T_e。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S30中，所述建立滑移率控制器，包括：

S31：设置比例积分模型：S_i＝e_i+α_i∫e_idt，其中，e_i＝λ_i-λ_di；

S32：建立滑移率控制器为：

所述步骤S40包括：

S41：对所述比例积分模型求导，得到倒数模型

S42：使

得到各所述驱动轮的目标制动扭矩

其中，λ_i为所述车辆的实际滑移率，λ_di为所述车辆的目标滑移率，sat为饱和度函数，α_i、ε₁、ε₀、

为预设系数。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述实际滑移率λ_i按如下公式计算：

所述目标滑移率λ_di按如下公式计算：

所述步骤S42中，所述目标制动扭矩

按如下公式计算：

其中，u_x为所述车辆的纵向速度、ω_i为所述车辆的驱动轮角速度、R_i为所述车辆的驱动轮半径；K_λ为预设系数；μ为所述车辆行驶的路面的摩擦系数；

为利用摩擦系数；M_thre为用于偏航控制的偏航力矩阈值；l为所述车辆的驱动轮轮距；J_i为所述车辆的驱动轮的转动惯量、F_xi为所述车辆的驱动轮的纵向力；F_zi为所述驱动轮在其转动轴方向的垂直力；f^-1为预设的摩擦系数表。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S50包括：

S51：建立所述车辆的制动成本函数

其中，

为所述驱动轮的预期气压制动扭矩；

为所述驱动轮的目标制动扭矩；T_d为所述预期总再生制动扭矩；K_r为预设系数；ΔP_ai为驱动轮的压力变化量，

为最佳再生制动扭矩；

为所述再生制动扭矩的最大值；

为储备间隙；

S52：结合各所述驱动轮的所述目标制动扭矩

通过对所述制动成本函数求极值得到所述预期总再生制动扭矩T_d、各所述驱动轮的预期气压制动扭矩

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S70中，根据所述预期总再生制动扭矩T_d并结合电机能够提供的最大扭矩

和最小扭矩

确定电机的实际输出制动扭矩T_e，然后控制电机输出实际制动扭矩T_e，包括步骤：

S71：根据所述预期总再生制动扭矩T_d确定电机输出的期望制动扭矩

S72：获取所述电机能够提供的最大扭矩

和最小扭矩

S73：判断所述电机输出的期望制动扭矩

与最大扭矩

最小扭矩

的大小：

若

则

若

则

若

则

S74：控制所述电机输出实际制动扭矩T_e。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S60中，根据所述预期气压制动扭矩

确定所述目标压力P_i，具体为：

其中，K_i为转换系数。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S60包括：

S61：根据所述预期气压制动扭矩

确定所述目标压力P_i；

S62：获取所述制动气室的实际压力P_i0，计算其与所述目标压力的压力差ΔP_i＝P_i-P_i0；

S63：判断所述压力差ΔP_i是否超出所述制动减压特性曲线图中的最小减压压力调整量或者超出所述制动增压特性曲线图中的最小增压压力调整量，如果是，则执行S64；否则执行S65；

S64：保压；

S65：判断所述压力差ΔP_i是否大于0，如果是，则执行S66；如果否，则执行S67；

S66：判断所述压力差ΔP_i是否大于所述制动增压特性曲线图中的最大增压压力调整量

若是，则一直打开所述制动气室的进气阀，并持续第一预设时间，然后返回S62；若否，则根据所述制动增压特性曲线图，确定所述压力差ΔP_i对应的最小的增压时间t1，并按照所述最小的增压时间t1、增压保压周期t2的设置方式周期性打开所述制动气室的进气阀，并持续第二预设时间，然后返回S62；其中，所述第二预设时间大于或者等于所述增压保压周期；

S67：判断所述压力差ΔP_i是否小于所述制动减压特性曲线图中的最大减压压力调整量

若是，则一直打开所述制动气室的排气阀，并持续第三预设时间，然后返回S62；若否，则根据所述制动减压特性曲线图，确定所述压力差ΔP_i对应的最小的减压时间t3，并按照所述最小的减压时间t3、减压保压周期t4的设置周期性打开制动气室的排气阀持续第四预设时间，然后返回S62；其中，所述第四预设时间大于或者等于所述减压保压周期。

8.根据权利要求1-7任一项所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S10中，所述增减压特性表现为制动增压特性曲线图和制动减压特性曲线图，

所述制动增压特性曲线图的获取步骤包括：

S11：设定增压时间t1和增压保压周期t2，t1≤t2；

S12：按照所述增压保压周期t2周期性控制制动气室的进气阀打开和关闭，直至所述制动气室内的压力不再上升为止，并记录每个所述增压保压周期t2时间段内所述制动气室的压力变化；其中，在每个增压保压周期t2内，在增压时间t1内所述进气阀处于打开状态，t2-t1时间内所述进气阀处于关闭状态；

S13：循环执行S11、S12多次，其中，每次的所述增压时间t1比上一次的所述增压时间t1长；

S14：选取每次的一组压力数据并与上一次同时间的一组压力数据相减，得到增压压力调整量

建立所述制动增压特性曲线图，其中，所述制动增压特性曲线图中以各所述增压压力调整量

为纵坐标，各次的实际时间为横坐标；

所述制动减压特性曲线图获取步骤，包括：

S15：设定减压时间t3和减压保压周期t4，t3≤t4；

S16：按照所述减压保压周期t4周期性控制所述制动气室的排气阀打开和关闭，直至所述制动气室内的压力不再下降为止，并记录每个所述减压保压周期t4时间段内制动气室的压力变化；其中，在每个减压保压周期t4内，在所述减压时间t3内所述排气阀处于打开状态，t4-t3时间内所述排气阀处于关闭状态；

S17：循环执行S15、S16多次，其中，每次的所述减压时间t3比上一次的所述减压时间t3长；

S18：选取每次的一组压力数据并与上一次同时间的一组压力数据相减，得到减压压力调整量

以建立制动减压特征曲线图，其中，所述制动减压特性曲线图中以各所述减压压力调整量

为纵坐标，各次的实际时间为横坐标。

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