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原文传递一种基于蓄能器补偿的线控电子液压制动系统及控制方法

专利名称：	一种基于蓄能器补偿的线控电子液压制动系统及控制方法
摘要：	本发明公开了一种基于蓄能器补偿的线控电子液压制动系统及控制方法，当驾驶员踩下制动踏板时，电子控制单元采集踏板位移及踏板速度信号，判断驾驶员制动意图，并计算所需制动阻力矩的大小，通过发送控制信号到制动执行器控制器，实现对制动执行机构中制动电机输出转矩的控制及高压蓄能器电磁阀占空比的补偿控制，在实现较高的响应速度的基础上，实现对制动主缸和轮缸液压力的精确控制，从而提高制动性能。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京航空航天大学
发明人：	章波;周小川;赵万忠;王春燕;高犇;黄云丰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-23T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-30T00:00:00+0800
申请号：	CN201910433566.6
公开号：	CN110065480A
代理机构：	江苏圣典律师事务所
代理人：	贺翔
分类号：	B60T7/04(2006.01);B;B60;B60T;B60T7
申请人地址：	210016 江苏省南京市秦淮区御道街29号
主权项：	1.一种基于蓄能器补偿的线控电子液压制动系统，其特征在于，包括：电子踏板模块、电子控制单元、集成式线控制动模块、液压缸模块及高压蓄能器补偿模块；其中，所述电子踏板模块包括：制动踏板、输入杆、反馈减速装置、反馈电机、反馈电机控制器、踏板位移传感器及踏板力传感器；其中，制动踏板与输入杆连接；电子控制单元、反馈电机控制器与反馈电机依次电气连接，反馈减速装置连接到反馈电机输出轴，并将反馈电机输出的力和运动传递到与之机械连接的输入杆上；踏板位移传感器和踏板力传感器均置于输入杆上，并均与电子控制单元电气连接；所述集成式线控制动模块包括：制动电机控制器、制动电机、制动减速装置、转速传感器及转矩传感器；电子控制单元、制动电机控制器和制动电机依次电气连接，制动减速装置与制动电机输出轴机械连接，并将制动电机输出的力和运动传递到与之连接的液压缸模块上；转速传感器用于检测制动电机输出转速的大小，并与电子控制单元电气连接；转矩传感器用于检测制动电机输出转矩的大小，并与电子控制单元电气连接；所述液压缸模块包括：串列双腔制动主缸、轮缸双向导通电磁阀组及制动器组；其中，串列双腔制动主缸包含第一腔和第二腔，第一腔与左前轮制动器、右前轮制动器相连通，第二腔与左后轮制动器、右后轮制动器相连通，且四个连通管路中均布置了一个双向导通电磁阀，控制连通管路的开闭，四个双向导通电磁阀组成了轮缸双向导通电磁阀组，轮缸双向导通电磁阀组与电子控制单元电气连接，四个制动器组成了制动器组；所述高压蓄能器补偿模块包括：回流电磁阀组、增压电磁阀组、储液罐、液压泵电机、液压泵及高压蓄能器；回流电磁阀位于储液罐与串列双腔制动主缸的连通通道上，并与电子控制单元电气连接；液压泵电机与电子控制单元电气连接，并与液压泵机械连接并驱动液压泵；液压泵在液压泵电机驱动下，实现从储液罐抽出制动液到高压蓄能器，提高高压蓄能器制动液的压强；增压电磁阀组与电子控制单元电气连接，位于串列双腔制动主缸与高压蓄能器的连通管路上；所述电子控制单元分别与踏板位移传感器、踏板力传感器、反馈电机控制器、制动电机控制器、增压电磁阀组、回流电磁阀组、液压泵电机、轮缸双向导通电磁阀组电气连接。 2.根据权利要求1所述的基于蓄能器补偿的线控电子液压制动系统，其特征在于，所述集成式线控制动模块中的制动减速装置采用行星齿轮减速机构。 3.根据权利要求1所述的基于蓄能器补偿的线控电子液压制动系统，其特征在于，所述第一腔和第二腔上方均开设有补偿孔，补偿孔为高压蓄能器和串列双腔制动主缸的连接通道，且两个连接通道分别布置了一个电磁阀，两个电磁阀均为增压电磁阀组，增压电磁阀组与电子控制单元电气连接。 4.根据权利要求1所述的基于蓄能器补偿的线控电子液压制动系统，其特征在于，所述电子控制单元的工作流程包括以下步骤：电子控制单元接收踏板位移传感器、踏板力传感器的踏板位移与踏板力信号；电子控制单元根据接收到的踏板位移与踏板力信号向反馈电机控制器发送控制指令，使反馈电机控制器向反馈电机施加控制；电子控制单元根据踏板位移和踏板力信号，识别出驾驶员制动意图，向制动电机控制器发送控制指令，使制动电机控制器向制动电机施加控制；电子控制单元接收集成式线控制动模块的转速传感器信号，并根据该信号，在制动工况下，对增压电磁阀组施加控制；制动工况下，电子控制单元控制轮缸双向导通电磁阀组的通/断；制动结束工况下，电子控制单元控制回流电磁阀组的通/断。 5.一种基于蓄能器补偿的线控电子液压制动系统的控制方法，其特征在于，包括步骤如下： 1)驾驶员通过制动踏板向输入杆输入踏板位移和踏板力，踏板位移传感器和踏板力传感器采集踏板位移和踏板力信号； 2)电子控制单元根据接收到的踏板位移和力信号识别驾驶员的制动意图，并生成反馈电机控制器和制动电机控制器的控制指令，并分别发送指令到反馈电机控制器和制动电机控制； 3)反馈电机控制器根据接收到的指令，控制反馈电机输出力和运动，并通过反馈减速装置将力和运动输出到输入杆，进而输出力和运动到制动踏板，形成踏板感； 4)制动电机控制器接收到电子控制单元的指令后，控制制动电机输出力和运动到制动减速装置，制动减速装置将力和运动输入到主缸活塞，驱动主缸活塞做直线运动，实现主缸建立压强； 5)转速传感器采集制动电机的实际输出转速ω1，并将制动电机的转速信号传递到电子控制单元，电子控制单元计算出实际主缸液压力，并与目标液压力对比，计算出液压差，进而电子控制单元计算增压电磁阀组中各电磁阀的占空比，并通过控制增压电磁阀组，控制高压蓄能器与串列双腔制动主缸之间的通/断，从而实现高压蓄能器对串列双腔制动主缸液压力的补偿； 6)制动工况下，电子控制单元控制轮缸双向导通电磁阀组中各电磁阀的导通和截止，从而控制串列双腔制动主缸与制动器组之间的连通与截断，实现高压制动液从串列双腔制动主缸流向制动器组； 7)制动结束工况时，电子控制单元控制回流电磁阀组的通/断，实现高压主缸制动液回流到储液罐。 6.根据权利要求5所述的基于蓄能器补偿的线控电子液压制动系统的控制方法，其特征在于，所述步骤3)中，反馈电机转矩的计算表达式为：式中，T1为反馈电机转矩，J1为反馈电机的转动惯量，B1为反馈电机的阻尼系数，Ta1为反馈电机负载转矩，f1为反馈电机转子处库伦摩擦常数，ω1为反馈电机转速。 7.根据权利要求5所述的基于蓄能器补偿的线控电子液压制动系统的控制方法，其特征在于，所述步骤4)中，制动电机转矩的计算表达式为：式中，T2为制动电机转矩，J2为制动电机的转动惯量，B2为制动电机的阻尼系数，Ta2为制动电机负载转矩，f2制动电机转子处库伦摩擦常数，ω2为制动电机转速。 8.根据权利要求7所述的基于蓄能器补偿的线控电子液压制动系统的控制方法，其特征在于，所述步骤4)中制动电机采用转矩闭环控制，转矩传感器采集制动电机的输出转矩，并返回数据经过增益k1，到制动电机输入端，与制动电机的目标输出转矩T1对比，得到制动电机的输出力矩与目标输出力矩之间的差值： eT(t)＝T1-Trealk1 (3) 将计算得到的误差作为转矩闭环控制的输入，转矩闭环控制选用PID控制器，控制器的输出模型为：式中，KpT为比例系数，TT为微分常数，TdT为积分常数，u0T为控制常量。 9.根据权利要求7所述的基于蓄能器补偿的线控电子液压制动系统的控制方法，其特征在于，所述步骤5)中高压蓄能器对串列双腔制动主缸液压力的补偿的控制方法为： 51)电子控制单元根据转速传感器的信号，计算出实际主缸液压力变化量；转速传感器采集制动电机的实际输出转速ω2，并将信号传递到电子控制单元，电子控制单元计算活塞实际位移量X1：式中，X1为长螺母位移，t为时间，i1为制动减速装置的传动比，P为长螺母螺距； 52)电子控制单元根据流体压缩性方程计算主缸液压力变化量ΔP，并计算目标主缸液压力变化量ΔPfinal与实际主缸液压力变化量ΔP之间的差值ep(t)： ΔV＝X1A (7) ep(t)＝ΔPfinal-ΔP (8) 式中，k为制动液压缩系数，V0为液体初试体积，ΔV为液体体积减小量；A表示主缸缸径； 53)电子控制单元根据压力差ep(t)计算增压电磁阀组中各电磁阀的占空比，实现高压蓄能器对主缸液压力的补偿。
所属类别：	发明专利