商用车集成制动系统分工况制动力分配优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于制动力分配领域，特别设及一种商用车气压电控制动与电满流缓速器 集成制动系统的分工况制动力分配优化方法。
【背景技术】
[0002] 商用车质量大，所需制动力矩大，为防止下长坡等需要长时间制动的工况中出现 热衰退现象，必须配备辅助制动装置。因此，几乎所有的高一级W上的大中型客车都配有电 满流缓速器。目前应用于车辆上的缓速器和气压制动系统之间的制动力分配策略较为简 单，或是通过缓速器手柄进行档位控制或恒速控制，或是通过制动踏板联动，制动力较小时 采用缓速器制动，踏板达到一定开度后采用气压制动与缓速器一起进行制动。在研究方面， 对缓速器与主制动系统之间的协调控制也大都基于定比例分配或分段定比例分配的传统 气压制动系统。
[0003] 随着技术发展和对商用车要求的提高，已经有某些电满流缓速器可W实现制动力 矩连续可调，更有利于制动力矩的控制。同时，随着对商用车制动性能的提高，商用车气压 电控制动系统的装车率越来越高，气压电控制动系统可W实现前、后轴制动力任意分配，各 轮制动力独立控制。有少数研究考虑了电控制动系统与电满流缓速器之间制动力分配的问 题，如《基于制动器溫度和磨损控制的制动集成算法》一文提出了一种气压电控制动系统、 发动机和电满流缓速器Ξ者集成的控制算法，对于电控摩擦制动系统与电满流缓速器之间 的制动力分配，W尽量多地采用电满流缓速器为原则，而前、后轴摩擦制动器之间的制动力 分配则W尽量均衡二者摩擦衬片磨损程度为原则。但该研究没有充分考虑不同行驶工况对 制动力分配要求的不同。
[0004] 实际上，由于制动衬片磨损、制动器溫度升高、理想制动力分配曲线之间即是相互 联系，又是相互制约的，不同制动工况对运些性能要求的强弱也不同：紧急制动时，应该首 先考虑制动力的响应速度和各轴的制动效率，尽量减少制动距离并保证制动稳定性；下长 坡制动时，在满足制动减速度需求、制动稳定性等安全性能要求的基础上，应尽量减少前、 后轴摩擦制动器的溫度升高，确保足够的溫升储备，防止发生热衰退，保证突发状况时摩擦 制动器的制动性能；对于平地或短坡长、小坡度的常规制动、城市工况的低速频繁制动等普 通制动工况，对溫度储备的要求没有那么高，制动器的溫度也难W达到那么高，因此在满足 制动需求、保证法规要求、制动安全性和稳定性的前提下，应该从经济性的角度考虑，尽量 减少并均匀前、后轴各摩擦衬片的磨损程度，W减少衬片更换频率、提高商用车的使用经济 性和效益。目前尚没有研究和应用针对不同工况采用不同的控制目标，对前、后轴摩擦制动 器和电满流缓速器之间的制动力进行分配。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种气压电控制动系统前、后轴制动器和电满流缓速器的制 动力分配方法，它能够根据不同的制动工况，提供不同控制目标的制动力分配策略，达到考 虑不同制动工况对各中制动性能要求的不同，有侧重地提高各制动工况下车辆的稳定性、 安全性和经济性的目的。
[0006] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：将制动工况分为紧急制动、下长坡制 动和其他普通制动工况Ξ种，根据采集和估计得到的驾驶员操作和道路状态，对制动工况 进行在线辨识，同时计算驾驶员总需求制动力，然后根据工况辨识的结果和总需求制动力 的大小，对每一种制动工况采用不同的控制目标和制动力分配策略，对电控制动系统的前 轴摩擦制动力和后轴摩擦制动力、W及电满流缓速器制动力进行分配。各工况的制动力控 制目标分别为：紧急制动工况W保证制动稳定性和缩短制动距离为目标；下长坡制动工况 W尽量减少前、后轴摩擦制动器溫度升高为目标；其他普通制动工况W减少并均衡前、后轴 摩擦衬片磨损为目标。
[0007] 对制动工况进行在线辨识的方法是，首先根据紧急制动信号判断是否为紧急制 动，若是紧急制动，则进入紧急制动工况制动力分配模式，分配制动力；若非紧急制动，先进 入其他普通制动工况制动力分配模式，分配制动力；与此同时，读取道路的当前坡度和制动 踏板踩下的持续时间，若当前坡度超过坡度阔值且制动踏板踩下持续时间超过制动时间阔 值，则进入下长坡制动工况制动力分配模式，否则就继续按照其他普通制动工况制动力分 配模式进行制动力的分配。
[0008] 总需求制动力和目标减速度的计算方法是，如果采用恒速手柄控制模式，则根据 据当前车速和目标车速采用PID控制方式计算车速控制所需制动力Fyby，并根据当前坡 度计算当前坡度导致的纵向力Fxbi，其和即恒速手柄控制模式所需的总需求制动力，Fxb= Fyby+Fybi;如果采用制动踏板控制模式，则根据制动踏板查表得到需求减速度，并计算对应 的制动力Fxb。，并根据当前坡度计算当前坡度导致的纵向力Fxbi，其和即恒速手柄控制模式 所需的总需求制动力，Fxb=Fxba+Fxbl。
[0009] 紧急制动工况的制动力分配策略是，根据需求总制动力和当前坡度，对前、后轴制 动力采用理想制动力分配方式进行分配，并根据电满流缓速器转子盘的转速计算电满流缓 速器可提供的最大制动力，将后轴制动力尽量多地分配给电满流缓速器。
[0010] 下长坡制动工况的制动力分配策略是，根据目标制动减速度、当前坡度和当前车 速，查询离线优化得到的制动力分配系数MAP图，得到最优的制动力分配系数，对Ξ个制动 执行机构进行制动力分配，进行离线优化时，优化目标为尽可能多的使用电满流缓速器进 行制动、但不超过允许溫度和电流的限制，同时使主制动器溫度综合尽量小，优化变量为各 制动执行器的制动力分配系数，离线优化的目标函数为：GW-巧,， 其中θ。^、0。^2、θeddy分别为前轴摩擦制动器、后轴摩擦制动器和电满流缓速器在一定车 速和制动力下的稳态溫度，300是保证电满流缓速器正常工作的溫度限制，优化的数学目标 是使fOO最小，离线优化的约束条件包括地面附着、ECE法规对前后轴制动力的约束，W及 转子盘转速对电满流缓速器制动力的约束。
[0011] 其他普通制动工况的制动力分配策略是，根据目标减速度、当前坡度和电满流缓 速器转子盘转速，在地面附着条件和ECE法规对前、后轴制动力的约束，W及电满流缓速器 转子盘对电满流缓速器制动力的约束条件下，尽量多地使用缓速器进行制动，在此基础上， 根据摩擦衬片的磨损情况，尽量使摩擦衬片磨损量少的制动器多承担制动力。
[0012] 本发明的有益效果是：充分利用气压电控制动系统各轴制动力可任意分配、可产 生制动力较大且较稳定的优点，和电满流缓速器响应快、连续可调的优点，在不同工况下采 用不同的控制目标对前、后轴摩擦制动器和电满流缓速器进行制动力分配，充分保证不同 制动工况对制动性能的不同需求，紧急制动时保证制动稳定性和快速的制动响应，下长坡 制动时保证前、后轴摩擦制动器的溫度都能比较低，防止发生热衰退，保证突发状况时摩擦 制动器的制动性能，其他普通制动工况时尽量减少并均衡前、后轴摩擦衬片的磨损量，提高 经济性能。
【附图说明】
[0013] 下面结合附图对本发明作进一步的说明：
[0014] 图1为集成制动系统基于工况的制动力分配流程图。
[0015] 图2为制动工况在线辨识流程图。
[0016] 图3为总需求制动力和目标减速度计算框图。
[0017] 图4为紧急制动工况的制动力分配流程图。
[0018] 图5为下长坡制动工况的制动力分配流程图。
[0019] 图6为下长坡工况气压制动力占总制动力比值MAP图。
[0020] 图7为下长坡工况前轴摩擦制动力占气压制动力比值MAP图。
[0021] 图8为其他普通制动工况