[發明專利]一種具有時滯補償功能的車輛電子機械制動裝置及控制方法

在審

• 申請號: 202010543947.2
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111873958A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 孫會來;李研強;許寬;于海洋;孟令雪;陳俊濤;王勇
• 申請（專利權）人: 山東省科學院自動化研究所
• 主分類號: B60T1/06
• 分類號: B60T1/06;B60T13/74;B60T8/17;B60T17/22
• 代理公司: 北京鼎德寶專利代理事務所(特殊普通合伙) 11823
• 代理人: 牟炳彥

本發明涉及一種具有時滯補償功能的車輛電子機械制動裝置及方法,系統包括盤式制動器、信息采集系統和時滯控制系統，盤式制動器由步進電動機、行星齒輪機構、圓柱凸輪機構、推進制動機構組成；信息采集系統由壓桿位移傳感器、制動踏板角度傳感器組成；時滯控制系統由制動器等效模型、時滯補償器、經典控制模塊組成；動力經電機輸出后依次通過行星齒輪機構和圓柱凸輪機構傳導至推桿，推桿推動剎車片向前運動，實現制動；本發明提出了適用于該制動系統結構形式的時滯等效模型并設計了基于時滯補償器的控制方法，本發明設計了一種快速準確響應的電子機械制動裝置并設計了時滯補償控制算法，降低了制動響應時間，確保控制精度,提高汽車的主動安全性。

技術領域

本發明涉及汽車安全控制領域,更具體地,涉及一種具有時滯補償功能的車輛電子機械制動裝置及控制方法。

背景技術

隨著汽車行業的迅速發展，人們對汽車的安全性，尤其是制動性能要求也越來越高。因為傳統液壓式制動系統液壓管路較多，系統響應遲緩，導致制動遲滯，容易釀成安全事故，同時復雜的管路導致汽車布置電控功能的難度增大。在智能車輛主動制動控制中，由于信號的采集與處理、控制算法的計算、作動器的執行都需要時間，由此導致控制系統普遍存在時滯現象。時滯的存在不僅影響轉向制動穩定性，甚至導致制動系統失效，存在交通安全隱患。

目前，線控液壓制動系統和線控電子機械制動裝置具有較好的集成度，但是線控液壓制動系統在布置上仍需要較多的液壓管路，例如申請號為CN201780066907.X的專利中所公開的“車輛液壓制動系統”,該制動系統雖然有部分電氣元件，但主要的制動力仍由液壓結構提供，其制動系統布置復雜，響應速度較慢，控制不精準，無法解決制動系統當中存在的時滯問題。例如申請號為CN201910331828.8的專利中所公開的“線控液壓制動系統”，制動系統仍采用一定的液壓結構，布置較為復雜，增加了整車重量，控制不精準，且同樣沒有考慮時滯對車輛制動穩定性的影響。

常用解決時滯的方法有提高傳感器和執行機構等元件的響應速度，采用智能材料等方法；直接通過時滯微分方程設計控制律來減少時滯；運用時滯補償技術，如預估補償控制法和移相法等。由于直接積分法公式復雜，對計算要求較高，而高傳感器和執行機構等元件的響應速度難以控制制造成本，并且直接積分法準確性較低。本發明采用一種新型電子機械制動裝置及一種特殊的史密斯預估補償控制法，可大大削弱制動系統中的時滯影響，該制動系統具有大扭矩、精準控制、延遲小等優勢。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有時滯補償功能、快速響應、制動力精準控制的車輛電子機械制動裝置及方法，解決現有技術中存在的難以精準控制、制動力矩不足、響應滯后等問題。本發明提出了一種硬件結構與軟件控制方法相結合的電子機械制動裝置解決方案，設計了制動系統機械結構，削弱了智能汽車主動制動系統及控制方法中存在的時滯問題，大大提高了智能車輛行駛安全性。

本發明設計的整體技術系統包括盤式制動器、信息采集系統和時滯控制系統三個子系統。其中盤式制動器由步進電動機、行星齒輪機構、圓柱凸輪機構、推進制動機構組成；信息采集系統由壓桿位移傳感器、制動踏板角度傳感器組成；時滯控制系統由制動器等效模型、時滯補償計算器、經典控制模塊組成。