电子液压制动系统的液压力估算方法

摘要

本发明公开了一种电子液压制动系统的液压力估算方法，包括如下步骤：S1：根据上一周期电磁阀控制信号占空比判断电子液压系统当前工况模式；S2：根据电子液压系统当前工况模式确定本周期液压轮缸的压力估计值；从而实现电子液压制动系统通过估算轮缸液压力代替轮缸液压力传感器的测量值，在无轮缸液压力传感器或轮缸液压力传感器故障的条件下也可实现精确控制，有利于提升车辆的安全性能。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，涉及制动技术，尤其是基于电子液压制动系统的液压力估算方法。

背景技术

制动系统是有关汽车安全性能的至关重要的系统，其性能的高低将直接影响整车的行驶安全性能。电子液压制动系统(EHB)是一种较为新型的制动系统，是线控制动系统的一种，它用电子元件替代了部分机械元件，制动踏板与制动轮缸之间不再直接相连，利用传感器采集驾驶员操作信息并作为控制意图，完全由液压执行器来完成制动操作。电子液压制动系统通常有制动电机、制动主缸、制动轮缸、轮缸压力控制阀、踏板模拟器、失效备份系统及其相关管路所组成。

轮缸液压力估算策略是EHB系统实现ESC控制功能的部分，用于进一步辅助上层算法的控制信号和向底层硬件驱动控制发送控制指令，是EHB系统完整控制策略的基础。尽管轮缸压力传感器能够代替轮缸压力实时估算功能，但更重要的是通过对压力传感器测量值与估算值的对比，能够判断传感器是否正常，并且在故障模式下取代压力传感器保证系统可以正常工作。比如，博世公司的ESC系统不仅有压力传感器，同时也配备有压力估算策略。

轮缸增压过程中，制动轮缸液压力与进入轮缸的制动液体积的关系具有低压非线性和高压近线性的特性。这是由于流入制动轮缸的液体体积与压力的关系收到材料变形(如制动软管、硬管、轮缸等)、刹车油内气体溶解、初始制动盘间隙等多种因素影响，很难用精确的数学公式进行表述，通过试验获取的轮缸的液压力P与流进的制动液体积V两者之间的关系能够较综合的反应制动油路和轮缸的相应特性。轮缸的P-V特性将影响轮缸液压力估计的精确程度。关于轮缸PV特性可分为两部分：

(1)当轮缸液压力处于0至P_0(P_0一般在15～20bar左右，视具体系统而定)附近时，在此压力区间内轮缸P-V特性符合非线性特性。这是由于进入制动轮缸的液体体积及产生的压力受到油路软管等元件变形、减压初始制动盘间隙影响。

(2)当轮缸液压力处于P_0至P_1压力区间时，由于油路软管等元件变形达到极限及制动盘间隙被消除，主缸活塞推进的液体几乎全进入轮缸，因此，此时轮缸压力随进入的液体体积呈线性关系。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中轮缸压力传感器存在故障时无法精确估计轮缸液压力的问题。本发明提供了一种电子液压制动系统的液压力估算方法，包括如下步骤：

S1：根据上一周期电磁阀控制信号占空比判断电子液压系统当前工况模式；

S2：根据电子液压系统当前工况模式确定本周期液压轮缸的压力估计值；其中

电子液压系统当前工况模式包括：

保压工况，保压工况为上一周期电磁阀控制信号占空比为0的工况；

满压工况，满压工况为上一周期电磁阀控制信号占空比为1的工况；以及

变压工况，变压工况为上一周期电磁阀控制信号占空比为0～1之间的其他数值的工况。

采用上述技术方案，基于电子液压系统当前工况模式确定本周期液压轮缸的压力估计值，从而实现电子液压制动系统通过估算轮缸液压力代替轮缸液压力传感器的测量值，在无轮缸液压力传感器或轮缸液压力传感器故障的条件下也可实现精确控制，有利于提升车辆的安全性能。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明另一实施方式公开的电子液压系统的液压力估算方法，在步骤S2中：

若步骤S1判断电子液压系统当前工况模式为保压工况，根据上一周期液压轮缸的压力值确定本周期液压轮缸的压力估计值；

若步骤S1判断电子液压系统当前工况模式为满压工况，根据上一周期液压主缸的压力值确定本周期液压轮缸的压力估计值；

若步骤S1判断电子液压系统当前工况模式为变压工况，根据上一周期液压轮缸的压力值处于非线性区间/线性区间，以及相应区间内液压轮缸的压力变换速率-压差-占空比特性图确定本周期液压轮缸的压力估计值。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明另一实施方式公开的电子液压系统的液压力估算方法，若步骤S1判断电子液压系统当前工况模式为变压工况，步骤S2具体为如下步骤：

S2-1：判断上一周期液压主缸的压力值是否小于分界压力值，从而确定液压轮缸的压力值处于非线性区间/线性区间；

S2-2：根据上一周期液压主缸的压力值、上一周期液压轮缸的压力值、以及上一周期电磁阀控制信号占空比，判断上一周期电子液压系统的压力变化状态；

S2-3：根据步骤S2-1中确定的区间、步骤S2-2中判断的上一周期电子液压系统的压力变化状态、以及上一周期电磁阀控制信号占空比、上一周期液压轮缸与液压主缸的压差，通过查取对应的压力变换速率-压差-占空比特性图表得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率；

S2-4、根据上一周期液压轮缸的压力值变化速率与控制周期的乘积，得到上一周期液压轮缸的压力变化值，并与上一周期液压轮缸的压力值相加，得到本周期的液压轮缸的压力估计值。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明另一实施方式公开的电子液压系统的液压力估算方法，在步骤2中，本周期的液压轮缸的压力估计值的计算公式如下：

P

P

P

Δt：控制周期时长；

dp/dt：上一周期液压轮缸的压力值变化速率。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明另一实施方式公开的电子液压系统的液压力估算方法，在步骤S2-1中：

若上一周期液压主缸的压力值小于分界压力值，则判断液压轮缸的压力值处于非线性区间；

若上一周期液压主缸的压力值大于分界压力值，则判断液压轮缸的压力值处于线性区间。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明另一实施方式公开的电子液压系统的液压力估算方法，上一周期电子液压系统的压力变化状态包括增压状态和减压状态。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明另一实施方式公开的电子液压系统的液压力估算方法，若步骤S2-1中确定液压轮缸的压力值处于非线性区间、且在步骤S2-2中判断上一周期电子液压系统的压力变化状态为增压状态时，得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率的方法为：

根据上一周期电磁阀控制信号占空比、上一周期液压轮缸与液压主缸的压差，通过查取非线性区间增压速率-压差-占空比特性图表得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明另一实施方式公开的电子液压系统的液压力估算方法，若步骤S2-1中确定液压轮缸的压力值处于非线性区间、且在步骤S2-2中判断上一周期电子液压系统的压力变化状态为减压状态时，得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率的方法为：

根据上一周期电磁阀控制信号占空比、上一周期液压轮缸与液压主缸的压差，通过查取非线性区间减压速率-压差-占空比特性图表得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明另一实施方式公开的电子液压系统的液压力估算方法，若步骤S2-1中确定液压轮缸的压力值处于线性区间、且在步骤S2-2中判断上一周期电子液压系统的压力变化状态为增压状态时，得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率的方法为：

根据上一周期电磁阀控制信号占空比、上一周期液压轮缸与液压主缸的压差，通过查取线性区间增压速率-压差-占空比特性图表得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明另一实施方式公开的电子液压系统的液压力估算方法，若步骤S2-1中确定液压轮缸的压力值处于线性区间、且在步骤S2-2中判断上一周期电子液压系统的压力变化状态为减压状态时，得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率的方法为：

根据上一周期电磁阀控制信号占空比、上一周期液压轮缸与液压主缸的压差，通过查取线性区间减压速率-压差-占空比特性图表得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种电子液压制动系统的液压力估算方法，包括如下步骤：S1：根据上一周期电磁阀控制信号占空比判断电子液压系统当前工况模式；S2：根据电子液压系统当前工况模式确定本周期液压轮缸的压力估计值；从而实现电子液压制动系统通过估算轮缸液压力代替轮缸液压力传感器的测量值，在无轮缸液压力传感器或轮缸液压力传感器故障的条件下也可实现精确控制，有利于提升车辆的安全性能。

附图说明

图1为本发明实施例提供的电子液压制动系统的液压力估算方法的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的执行图1所示的电子液压制动系统的液压力估算方法的电子液压制动系统的结构图；

图3为本发明实施例提供的电子液压制动系统的液压力估算方法的逻辑判断流程图。

附图标记：

1、整车控制器；2、电源；3、交直流转换器；4、电机；5、减速机构；6、储液罐；7、踏板；8、踏板位移传感器；9、踏板感觉模拟弹簧；10、液压控制单元；11、第一进液阀；12、第二进液阀；13、第三进液阀；14、第四进液阀；15、第一压力传感器；16、第二压力传感器；17、第三压力传感器；18、第四压力传感器；19、第五压力传感器；20、第一轮缸；21、第二轮缸；22、第三轮缸；23、第四轮缸。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

实施例

为解决现有技术中轮缸压力传感器存在故障时无法精确估计轮缸液压力的问题，如图1、图3所示，本实施例提供了一种电子液压制动系统的液压力估算方法，包括如下步骤：

S1：根据上一周期电磁阀控制信号占空比判断电子液压系统当前工况模式；

S2：根据电子液压系统当前工况模式确定本周期液压轮缸的压力估计值；其中

电子液压系统当前工况模式包括：

保压工况，保压工况为上一周期电磁阀控制信号占空比为0的工况；

满压工况，满压工况为上一周期电磁阀控制信号占空比为1的工况；以及

变压工况，变压工况为上一周期电磁阀控制信号占空比为0～1之间的其他数值的工况。

综上，在本实施例中，可以基于电子液压制动系统当前工况模式确定本周期液压轮缸的压力估计值，从而实现电子液压制动系统通过估算轮缸液压力代替轮缸液压力传感器的测量值，在无轮缸液压力传感器或轮缸液压力传感器故障的条件下也可实现精确控制，有利于提升车辆的安全性能。

另外，上一周期电磁阀控制信号占空比指的是上一周期内电磁阀通电的时间占这个周期的比值，这个比值可以通过记录上一周期电磁阀的通电时间得到。具体的，上一周期电磁阀控制信号占空比为0，说明上一周期电磁阀一直处于断电状态，说明上一周期的整个周期内，电磁阀均处于通电工作状态，此时整个电子液压制动系统一直在增压，处于满压状态。上一周期电磁阀控制信号占空比为0～1之间的其他数值，说明电磁阀在上一周期内的某段时间内通电，某段时间内断电，说明整个电子液压制动系统有可能在增压也有可能在减压，具体增减压状态引起上一周期液压轮缸的压力值变化速率不同，该部分内容将在下文做详尽描述。另外，电磁阀可以参考图2中的进液阀11、进液阀12、进液阀13、进液阀14。

更具体的，根据电子液压系统当前工况模式确定本周期液压轮缸的压力估计值包括以下三种：

第一种，若步骤S1判断电子液压系统当前工况模式为保压工况，说明上一周期电磁阀一直处于关闭状态，整个电子液压制动系统处于保压状态，此时本周期液压轮缸的压力估计值等于上一周期液压轮缸的压力值，由此可以通过上一周期液压轮缸的压力值直接得到本周期液压轮缸的压力估计值。

第二种，若步骤S1判断电子液压系统当前工况模式为满压工况，说明上一周期电磁阀一直处于打开状态，整个电子液压制动系统处于满压状态，此时上一周期液压主缸的压力值则为本周期液压轮缸的压力估计值，即本周期液压轮缸的压力估计值等于上一周期液压主缸的压力值，由此可以通过上一周期液压主缸的压力值直接得到本周期液压轮缸的压力估计值。

第三种，若步骤S1判断电子液压系统当前工况模式为变压工况，说明上一周期电磁阀某一时间段内打开某一时间内关闭，这个时候上一周期液压轮缸的压力值是不断变化的，那么气变化趋势有可能是线性的也可能是曲线形式的，首先我们需要判断其变化形式是处于非线性区间还是线性区间，然后根据不同变化形式的区间、上一周期电子液压系统的压力变化状态来确定液压轮缸的压力变换速率。

具体的，液压轮缸的压力变化速率在非线性区域和线性区域呈不同的变化趋势，具体来说，在非线性区域，其压力变化速率呈曲线形式变化，在线性区域，则呈线性变化。更具体的，如何判断上一周期液压轮缸的压力值处于非线性区间还是线性区间的方法如下：判断上一周期液压主缸的压力值是否小于分界压力值，从而确定液压轮缸的压力值处于非线性区间/线性区间。更具体的，若上一周期液压主缸的压力值小于分界压力值，则判断液压轮缸的压力值处于非线性区间；若上一周期液压主缸的压力值大于分界压力值，则判断液压轮缸的压力值处于线性区间。本实施例选定分界压力值为15-20bar，具体可以根据实际需要设定，本实施例对此不做具体限定。

具体的，根据上一周期电子液压系统的压力变化状态据上一周期液压主缸的压力值、上一周期液压轮缸的压力值、以及上一周期电磁阀控制信号占空比，判断上一周期电子液压系统的压力变化状态。具体的，上一周期电子液压系统的压力变化状态包括增压状态和减压状态。

更具体的，通过查取对应的压力变换速率-压差-占空比特性图表得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率。具体包括以下四种：

第一种：若液压轮缸的压力值处于非线性区间、且上一周期电子液压系统的压力变化状态为增压状态时，得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率的方法为：

根据上一周期电磁阀控制信号占空比、上一周期液压轮缸与液压主缸的压差，通过查取非线性区间增压速率-压差-占空比特性图表得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率。非线性区间增压速率-压差-占空比特性图表为本领域公知的图表，此处不予示例。

第二种，若液压轮缸的压力值处于非线性区间、且上一周期电子液压系统的压力变化状态为减压状态时，得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率的方法为：

根据上一周期电磁阀控制信号占空比、上一周期液压轮缸与液压主缸的压差，通过查取非线性区间减压速率-压差-占空比特性图表得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率。非线性区间减压速率-压差-占空比特性图表为本领域公知的图表，此处不予示例。

第三种，若液压轮缸的压力值处于线性区间、且上一周期电子液压系统的压力变化状态为增压状态时，得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率的方法为：

根据上一周期电磁阀控制信号占空比、上一周期液压轮缸与液压主缸的压差，通过查取线性区间增压速率-压差-占空比特性图表得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率。线性区间增压速率-压差-占空比特性图表为本领域公知的图表，此处不予示例。

第四种，若液压轮缸的压力值处于线性区间、且上一周期电子液压系统的压力变化状态为减压状态时，得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率的方法为：

根据上一周期电磁阀控制信号占空比、上一周期液压轮缸与液压主缸的压差，通过查取线性区间减压速率-压差-占空比特性图表得到上一周期液压轮缸的压力值变化速率。线性区间减压速率-压差-占空比特性图表为本领域公知的图表，此处不予示例。

最后，根据上一周期液压轮缸的压力值变化速率(参考上述针对液压轮缸的压力值所处的区间和上一周期电子液压系统的压力变化状态来具体选定)与控制周期的乘积，得到上一周期液压轮缸的压力变化值，并与上一周期液压轮缸的压力值相加，得到本周期的液压轮缸的压力估计值。本周期的液压轮缸的压力估计值的计算公式如下：

P

P

P

Δt：控制周期时长；

dp/dt：上一周期液压轮缸的压力值变化速率。

另外，如图2所示，上述电子液压制动系统的液压力估算方法可以被应用与如图2所示的电子液压制动系统内，电子液压制动系统包括：1、整车控制器；2、电源；3、交直流转换器；4、电机；5、减速机构；6、储液罐；7、踏板；8、踏板位移传感器；9、踏板感觉模拟弹簧；10、液压控制单元；11、第一进液阀；12、第二进液阀；13、第三进液阀；14、第四进液阀；15、第一压力传感器；16、第二压力传感器；17、第三压力传感器；18、第四压力传感器；19、第五压力传感器；20、第一轮缸；21、第二轮缸；22、第三轮缸；23、第四轮缸。具体的电子液压制动系统的结构参考图2即可，本文对此不作详尽描述。本周期第一轮缸20、本周期第二轮缸21、本周期第三轮缸22、本周期第四轮缸23的压力估计值参考上述估算方法得到，此处不予赘述，从而可以实现在无第一压力传感器15、第二压力传感器16、第三压力传感器17、第四压力传感器18、第五压力传感器19的情况下也可以估算得到较为准确的各轮缸的压力估计值。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本发明的精神和范围。