一种纯电动客车自动驾驶刹车补偿方法与流程

1.本发明涉及纯电动客车刹车控制领域，主要是一种纯电动客车自动驾驶刹车补偿方法。


背景技术：

2.目前，随着制动系统的发展，部分纯电动客车逐渐开始采用ebooster(电子液压助力制动系统)替代传统的真空助力器。其中ebooster利用传感器感知驾驶员踩下制动踏板的力度和速度，并将信号处理之后传给电控单元，电控单元控制助力电机产生对应的扭距，在机电放大机构的驱动下，活塞移动并将主缸的制动液压入轮缸，从而实现轮端制动。而在自动驾驶时，由于无司机踩刹车这一动作，则需要制动模块按照ebr(外部制动请求)执行对应的减速度控制，通过自身供电推动活塞的方式，实现相应的轮端制动。
3.ebooster在执行ebr时，由于不存在司机踩下制动踏板这一动作，使得活塞推进这一与制动力大小正相关的动作仅靠电能转化的扭矩完成，导致活塞能推进的距离有限，使整个系统所提供的最大制动力受限，影响自动驾驶过程中的整体制动感受。
4.另外，通过液压制动方式实现轮端制动的过程中，由于直接将制动力作用于轮端，缺少相关的能量回收，车辆本身的动能全部损耗，电能的利用率较低。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种纯电动客车自动驾驶刹车补偿方法。
6.本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。一种纯电动客车自动驾驶刹车补偿方法，步骤如下：
7.【s1】：在车辆自动驾驶模式下，整车制动模块采集自动驾驶模块提供的外部制动请求、刹车踏板开度相关信息；
8.【s2】：当有外部制动请求时，整车制动模块分配外部制动请求所需的制动力，其中一部分为电机制动能量回收，另一部分为ebooster通过液压方式提供的摩擦制动；
9.【s3】：整车控制器判断是否有人工介入车辆自动驾驶模式，若有人工介入，则执行步骤【s4】，若无，则执行步骤【s1】；
10.【s4】：判断人工介入的方式为人为踩刹车介入还是其他介入方式；若为踩刹车介入，则执行步骤【s5】，否则，执行步骤【s7】；
11.【s5】：人为踩刹车介入时，整车刹车模块按照既定的人工介入逻辑，调整当前输出的电机制动能量回收及ebooster摩擦制动的分配；
12.【s6】：判断驾驶员是否松开刹车踏板，若已松开，则执行步骤【s7】，若无，则执行步骤【s5】；
13.【s7】：当驾驶员松开刹车踏板后，整车制动模块判断输出制动力为0。
14.更进一步的，所述步骤【s2】中，计算公式如下：
15.外部制动请求加速度对应力矩扭矩分配公式：ti＝aηt
maxbr
+btr+tf16.其中，ti为外部制动请求加速度对应力矩扭矩，t
maxbr
为当前电机可输出最大制动扭矩，a为电制动执行系数，η为预设动力系数，b为摩擦制动执行系数，tr为摩擦制动对应力矩，tf为车辆行驶阻力对应力矩；
17.当ti≥ηt
maxbr
+tf时，仅凭电机制动无法满足当前外部减速度请求，需要摩擦制动介入，此时a∈(0,1)，b＝1；当ti＜ηt
maxbr
+tf时，电机制动足以响应外部减速度请求值，电机输出扭矩系数对应做动态调整，摩擦制动不介入，此时a∈(0,1)，b＝0；当发生abs激活情况，不允许电机制动存在，此时a＝0，b＝1。
18.更进一步的，所述步骤【s5】中，人工介入时制动模式的两种方式转换逻辑，分别为叠加模式和最大模式；
19.叠加模式执行逻辑如下：
20.(1).在人工介入的瞬间，制动系统的整体制动力会叠加ebr与dbr，随后，会参照一定的速率，ebr以一定速率逐渐衰减，趋向当前dbr，直至重合；
21.(2).若在人工介入期间，驾驶员松开制动踏板导致dbr解除，则ebr会直接变为0，同时实际减速度会以预设速率降至0位；
22.最大模式执行逻辑如下：
23.(1).若在人工介入期间，ebr降至0，则实际会按照dbr执行；
24.(2).若在人工介入期间，ebr≤dbr，则实际减速度会按照dbr执行，并且电机的制动扭矩和ebooster的摩擦制动力会按照一定的速率趋向当前dbr；
25.(3).若在人工介入期间，外部请求依然存在，且ebr＞dbr，则实际减速度会按照ebr和dbr两者较大的执行，同时若ebr减小，则实际减速度会按照一定速率趋向当前dbr，直至重合；
26.(4).若在人工介入期间，驾驶员松开制动踏板导致dbr解除，则ebr会直接变为0，同时实际减速度会以预设速率降至0位。
27.更进一步的，整车控制器联动自动驾驶相关的感知系统，当感知到车身前方有障碍物，且判断需要车辆进行制动，但检测到自动驾驶模块未给出外部制动请求时，整车控制器通过给出对应的制动请求，避免车辆发生碰撞。
28.更进一步的，当车辆在自动驾驶过程中，检测到自动驾驶模块断连、或ebooster系统出现故障导致无法提供制动力的情况下，通过主动请求电机制动能量回收，使车辆平稳刹停。
29.本发明的有益效果为：本发明在制动过程中，根据当前实际需要的制动(减速度)请求，整车控制电机执行制动能量回收，提供部分制动力，提高整体制动范围，增加车辆续航里程，同时，也提供了自动驾驶断连等特殊状态下的应急保障措施。
附图说明
30.图1是自动驾驶刹车补偿方案流程图；
31.图2是自动驾驶过程中人工介入时按叠加方式执行的制动力分配图；
32.图3是自动驾驶过程中人工介入时按最大方式执行的制动力分配图；
33.图4是整车自动驾驶应急模式示意图。
具体实施方式
34.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。
35.本发明涉及到的电气设备主要有：整车控制器、电机控制器、电子液压助力制动系统、驱动电机等。
36.自动驾驶刹车补偿方法是将ebr分为由电机提供的制动能量回收，和由ebooster通过液压方式提供的摩擦制动两部分。通过电机提供制动能量回收的介入，来弥补ebooster自动驾驶模式下摩擦制动力不足的部分。
37.本发明根据当前刹车踏板开度、电机允许最大回馈力矩、外部制动请求减速度等状态，计算分配电机和ebooster分别所需要提供的制动力。另外，在两者同时生效的过程中，需确保介入和退出时的协调控制，保证车辆自动驾驶过程中制动的平顺性。
38.本发明具体的实施方式步骤如下，流程图参见图1：
39.【s1】：在车辆自动驾驶模式下，整车制动模块采集自动驾驶模块提供的外部制动请求、刹车踏板开度等信息；
40.【s2】：当有外部制动请求时，整车制动模块分配外部制动请求所需的制动力，其中一部分为电机提供的制动能量回收，另一部分为ebooster通过液压方式提供的摩擦制动；
41.计算公式如下：
42.外部制动请求加速度对应力矩扭矩分配公式：ti＝aηt
maxbr
+btr+tf43.其中，ti为外部制动请求加速度对应力矩扭矩，t
maxbr
为当前电机可输出最大制动扭矩，a为电制动执行系数，η为预设动力系数，b为摩擦制动执行系数，tr为摩擦制动对应力矩，tf为车辆行驶阻力对应力矩；
44.当ti≥ηt
maxbr
+tf时，仅凭电机制动无法满足当前外部减速度请求，需要摩擦制动介入，此时a∈(0,1)，b＝1；当ti＜ηt
maxbr
+tf时，电机制动足以响应外部减速度请求值，电机输出扭矩系数对应做动态调整，摩擦制动不介入，此时a∈(0,1)，b＝0；当发生abs激活情况，不允许电机制动存在，此时a＝0，b＝1。
45.【s3】：整车控制器判断是否有人工介入车辆自动驾驶模式，若有人工介入，则执行步骤【s4】，若无，则执行步骤【s1】；
46.【s4】：判断人工介入的方式为人为踩刹车介入还是其他介入方式；若为踩刹车介入，则执行步骤【s5】，否则，执行步骤【s7】；
47.【s5】：人为踩刹车介入时，整车刹车模块按照既定的人工介入逻辑，调整当前输出的电机制动能量回收及ebooster摩擦制动的分配；
48.【s6】：判断驾驶员是否松开刹车踏板，若已松开，则执行步骤【s7】，若无，则执行步骤【s5】；
49.【s7】：当驾驶员松开刹车踏板后，整车制动模块判断输出制动力为0。
50.以上，进一步的，当车辆处于自动驾驶过程中，若驾驶员通过踩刹车的方式完成人工介入，则为确保自动驾驶外部制动模式切换至驾驶员正常脚刹模式的平顺性，本方法设
计了人工介入时制动模式的两种方式转换逻辑，分别为叠加模式(图2)和最大模式(图3)。
51.叠加模式执行逻辑如下：
52.1.在人工介入的瞬间，制动系统的整体制动力会叠加ebr与dbr，随后，会参照一定的速率，ebr以一定速率逐渐衰减，趋向当前dbr，直至重合。
53.2.若在人工介入期间，驾驶员松开制动踏板导致dbr解除，则ebr会直接变为0，同时实际减速度会以预设速率降至0位。
54.最大模式执行逻辑如下：
55.1.若在人工介入期间，ebr降至0，则实际会按照dbr执行；
56.2.若在人工介入期间，ebr≤dbr，则实际减速度会按照dbr执行，并且电机的制动扭矩和ebooster的摩擦制动力会按照一定的速率趋向当前dbr。
57.3.若在人工介入期间，外部请求依然存在，且ebr＞dbr，则实际减速度会按照ebr和dbr两者较大的执行。同时若ebr减小，则实际减速度会按照一定速率趋向当前dbr，直至重合。
58.4.若在人工介入期间，驾驶员松开制动踏板导致dbr解除，则ebr会直接变为0，同时实际减速度会以预设速率降至0位。
59.在此基础上，由于在自动驾驶过程中制动能量回收的介入，给整车控制器提供了新的控制条件，此时，可以联动上自动驾驶相关的感知系统，整车自动驾驶应急模式如图4所示，当感知到车身前方有障碍物，且判断需要车辆进行制动，但检测到自动驾驶模块未给出制动请求时，整车控制器可以通过给出对应的制动请求，避免车辆发生碰撞。
60.另外，相对应的，当车辆在自动驾驶过程中，检测到自动驾驶模块断连、或ebooster系统出现故障导致无法提供制动力等情况下，本方法都能通过主动请求电机制动能量回收的操作，使车辆平稳刹停，并打开车辆双闪控制，确保车辆及周围人员车辆的安全。
61.本发明应用实施后，在自动驾驶情况下，通过开放电机制动能量回收介入补偿ebooster在无刹车踩下时的制动力不足的部分，在保证实际减速度需求得到满足的情况下，确保了车辆制动的稳定性；增加了行驶过程中的能量回收，有利于提高车辆的续航；同时，提供了自动驾驶模块断连及无制动请求时的应急制动方法，提高了自动驾驶时的安全性。
62.如以上所述，本发明带来的有益效果是可优化自动驾驶过程中的制动策略，提高车辆制动时稳定性，增加车辆行驶里程，同时提高自动驾驶安全性。
63.术语解释：
64.ev-bus：电动客车
65.regenerative braking：再生制动
66.ebooster：电子液压助力制动系统
67.bms(battery management system)：电池管理系统
68.vcu(vehicle control unit)：车辆控制器
69.mcu(motor control unit)：电机控制器
70.dbr(driver brake request)：驾驶员制动请求
71.ebr(external braking request)：外部制动请求
72.以上所述仅为本方法的一种实施例，并非因此限制本方法的专利范围，凡是利用本方法说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本方法的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种纯电动客车自动驾驶刹车补偿方法，其特征在于：步骤如下：【s1】：在车辆自动驾驶模式下，整车制动模块采集自动驾驶模块提供的外部制动请求、刹车踏板开度相关信息；【s2】：当有外部制动请求时，整车制动模块分配外部制动请求所需的制动力，其中一部分为电机制动能量回收，另一部分为ebooster通过液压方式提供的摩擦制动；【s3】：整车控制器判断是否有人工介入车辆自动驾驶模式，若有人工介入，则执行步骤【s4】，若无，则执行步骤【s1】；【s4】：判断人工介入的方式为人为踩刹车介入还是其他介入方式；若为踩刹车介入，则执行步骤【s5】，否则，执行步骤【s7】；【s5】：人为踩刹车介入时，整车刹车模块按照既定的人工介入逻辑，调整当前输出的电机制动能量回收及ebooster摩擦制动的分配；【s6】：判断驾驶员是否松开刹车踏板，若已松开，则执行步骤【s7】，若无，则执行步骤【s5】；【s7】：当驾驶员松开刹车踏板后，整车制动模块判断输出制动力为0。2.根据权利要求1所述的纯电动客车自动驾驶刹车补偿方法，其特征在于：所述步骤【s2】中，计算公式如下：外部制动请求加速度对应力矩扭矩分配公式：t
i
＝aηt
maxbr
+bt
r
+t
f
其中，t
i
为外部制动请求加速度对应力矩扭矩，t
maxbr
为当前电机可输出最大制动扭矩，a为电制动执行系数，η为预设动力系数，b为摩擦制动执行系数，t
r
为摩擦制动对应力矩，t
f
为车辆行驶阻力对应力矩；当t
i
≥ηt
maxbr
+t
f
时，仅凭电机制动无法满足当前外部减速度请求，需要摩擦制动介入，此时a∈(0,1)，b＝1；当t
i
＜ηt
maxbr
+t
f
时，电机制动足以响应外部减速度请求值，电机输出扭矩系数对应做动态调整，摩擦制动不介入，此时a∈(0,1)，b＝0；当发生abs激活情况，不允许电机制动存在，此时a＝0，b＝1。3.根据权利要求2所述的纯电动客车自动驾驶刹车补偿方法，其特征在于：所述步骤【s5】中，人工介入时制动模式的两种方式转换逻辑，分别为叠加模式和最大模式；叠加模式执行逻辑如下：(1).在人工介入的瞬间，制动系统的整体制动力会叠加ebr与dbr，随后，会参照一定的速率，ebr以一定速率逐渐衰减，趋向当前dbr，直至重合；(2).若在人工介入期间，驾驶员松开制动踏板导致dbr解除，则ebr会直接变为0，同时实际减速度会以预设速率降至0位；最大模式执行逻辑如下：(1).若在人工介入期间，ebr降至0，则实际会按照dbr执行；(2).若在人工介入期间，ebr≤dbr，则实际减速度会按照dbr执行，并且电机的制动扭矩和ebooster的摩擦制动力会按照一定的速率趋向当前dbr；(3).若在人工介入期间，外部请求依然存在，且ebr＞dbr，则实际减速度会按照ebr和dbr两者较大的执行，同时若ebr减小，则实际减速度会按照一定速率趋向当前dbr，直至重合；(4).若在人工介入期间，驾驶员松开制动踏板导致dbr解除，则ebr会直接变为0，同时
实际减速度会以预设速率降至0位。4.根据权利要求3所述的纯电动客车自动驾驶刹车补偿方法，其特征在于：整车控制器联动自动驾驶相关的感知系统，当感知到车身前方有障碍物，且判断需要车辆进行制动，但检测到自动驾驶模块未给出外部制动请求时，整车控制器通过给出对应的制动请求，避免车辆发生碰撞。5.根据权利要求4所述的纯电动客车自动驾驶刹车补偿方法，其特征在于：当车辆在自动驾驶过程中，检测到自动驾驶模块断连、或ebooster系统出现故障导致无法提供制动力的情况下，通过主动请求电机制动能量回收，使车辆平稳刹停。

技术总结
本发明提供了一种纯电动客车自动驾驶刹车补偿方法，根据当前刹车踏板开度、电机允许最大回馈力矩、外部制动请求减速度等状态，计算分配电机和eBooster分别所需要提供的制动力。在自动驾驶情况下，通过开放电机制动能量回收介入补偿eBooster在无刹车踩下时的制动力不足的部分，在保证实际减速度需求得到满足的情况下，确保了车辆制动的稳定性；增加了行驶过程中的能量回收，有利于提高车辆的续航；同时，提供了自动驾驶模块断连及无制动请求时的应急制动方法，提高了自动驾驶时的安全性。提高了自动驾驶时的安全性。提高了自动驾驶时的安全性。


技术研发人员：梅云龙 梁烁 杨明 马佳杰 童国伟
受保护的技术使用者：万向集团公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/7/27