[发明专利]一种轮毂电机驱动汽车机电液冗余制动系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种轮毂电机驱动汽车机电液冗余制动系统及控制方法，制动系统控制方法为：优先利用轮毂电机进行再生制动，电子机械式制动系统用于行车制动补偿和驻车制动，液压制动系统用于失效补偿，三套制动系统协同；由整车控制器获取当前车况信息和驾驶员操作，识别驾驶意图和监控车辆稳定性状态，综合路面条件和动力电池状态，判断制动模式，求解总制动力矩需求，合理分配四轮制动力矩，由轮毂电机控制器、电子机械式制动系统控制器、电动机械制动助力器协同进行制动控制，共同达到制动目标并保障行车稳定性。本发明可实现高效制动能量回收和四轮主动分布式制动，具有制动能力强、灵敏度高，响应迅速，高安全性和高可靠性等优点。

主权项

1.一种轮毂电机驱动汽车机电液冗余制动系统，其特征在于：所述制动系统包括整车控制器、轮毂电机、电机控制器、制动盘、电子机械式制动系统控制器、固定角位移传感器的电子机械式制动系统制动器、电动机械制动助力器、制动液压主缸、动力电池组及管理系统、集成开度传感器的加速踏板、集成开度传感器的制动踏板、集成转角传感器的方向盘、传感器信号采集与处理模块；

整车控制器通过传感器信号采集与处理模块分别与方向盘及其转角传感器、加速踏板及踏板开度传感器、制动踏板及踏板开度传感器相连；方向盘及其转角传感器采集方向盘转角；加速踏板及踏板开度传感器采集加速踏板开度；制动踏板及踏板开度传感器采集制动踏板开度；上述信息采集用于完成需求制动力矩和驾驶意图的初始估算。

整车控制器分别与四个电机控制器相连，四个电机控制器分别通过高压线和信号线与各自的轮毂电机连接，轮毂电机将自身状态信息传送给电机控制器；电机控制器用于切换电机的工作状态，为车轮提供制动力矩；

动力电池组及管理系统与整车控制器协同控制，将高压电经高压配电箱传输给电机控制器，再传输给各轮毂电机；轮毂电机再生制动时，电量则反向传输给动力电池组及管理系统；各电机控制器之间以及动力电池组及管理系统经整车控制器通过CAN总线进行信息交互；动力电池组及管理系统实时监测动力电池的工作状态，获取动力电池SOC值作为制动模式控制策略的参考要素；

整车控制器与电子机械式制动系统控制器相连，电子机械式制动系统控制器分别与电子机械式制动系统制动器相连，电子机械式制动系统制动器分别与液压制动轮缸相连；液压制动轮缸与转向节内侧相连，转向节内侧安装有制动盘，转向节外侧与轮毂电机相连；电子机械式制动系统控制器用于发送制动指令给电子机械式制动系统制动器，配合轮毂电机，合理分配所需制动力矩；

整车控制器通过电动机械制动助力器与制动液压主缸相连，制动液压主缸分别与转向节处的制动轮缸相连；制动液压主缸所在的液压控制系统用于失效制动补偿，在轮毂电机和电子机械式制动系统制动器提供的制动力矩不足或部分制动功能失效时，施加液压制动。

2.一种基于权利要求1的轮毂电机驱动汽车机电液冗余制动控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

步骤1，整车控制器通过与制动踏板开度传感器、方向盘转角传感器、轮速传感器、惯性测量单元等传感器通讯来获取各子系统的信息，实现司机驾驶意图解析、车辆运行状态辨识和电池状态估计；根据是否有减速需求进行制动强度计算和制动力矩分配；同时对当前车辆运行状态进行名义计算，用于实现主动分布式制动功能，判断车辆稳定性是否丧失，包括侧翻预警、轨道偏离、横摆失稳程度的辨识，进行附加制动力矩的计算与分配，主动调整相应车轮所需制动力矩大小，集成实现ABS、TSC、ESP其上层控制单元的判断功能；再根据当前路面条件，由整车控制器分析计算出总制动力矩分配，下一步进行制动模式判别；

步骤2，进行制动模式判别，先由电池管理系统和整车控制器CAN通讯，判断当前电池SOC值是否需要轮毂电机再生制动给电池充电，若不需要给电池充电，则直接将制动任务分配给电子机械式制动系统，由电子机械式制动系统完成接下来的制动力矩分配；整车控制器通过CAN总线发送制动指令给电子机械式制动系统控制器，电子机械式制动系统控制器对需求制动力矩进行估计，然后判断电子机械式制动系统是否失效以及制动力矩是否供应不足，包括失效部件及其数量位置判别,决定是否需要液压制动的辅助，若不需要液压制动参与，则由电子机械式制动系统系统独立完成制动功能；否则将与液压制动联合完成制动任务；若需要轮毂电机再生制动分配制动力矩，则先行判断电机制动系统是否失效故障或分配制动力矩不足，若轮毂电机足够完成制动任务，则由轮毂电机独立完成制动功能；若电机制动系统故障或分配制动力矩不足，包括失效部件及其数量位置判别，则由电子机械式制动系统作为制动补偿，继续完成制动任务；先对电子机械式制动系统进行是否失效或制动力矩供应不足的判断，若电子机械式制动系统系统正常，且制动力矩足够，则由轮毂电机和电子机械式制动系统二者完成制动功能；若电子机械式制动系统失效或制动力矩供应不足，则剩余需求制动力矩由液压系统来补偿；所述制动系统由轮毂电机制动、电子机械式制动系统制动、液压制动机电液三种制动方式组成；

步骤3，当三个制动系统协同控制完成，制动力矩分配完成后，各系统执行器接收到制动信号，联合对车辆实施制动，改变车辆运行状态，车轮车速和轮速传感器、惯性测量单元等各传感器将运行状态反馈给整车控制器，通过CAN通讯传递给电机控制器、电子机械式制动系统控制器，实时监测车辆稳定性和判别驾驶意图，然后所述制动系统实时改变总制动力矩分配和制动模式切换，共同实现闭环控制；若达到制动目标和行车稳定性，则结束制动。