一种具有故障检测及电机回馈补偿制动的真空泵控制方法

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种具有故障检测及电机回馈补偿制动的真空泵控制方法。

背景技术

纯电动汽车的制动助力系统中来自真空泵，真空助力系统工作频繁，对整车制动系统发挥着不可忽视的作用，当制动助力系统发生故障时，如不能及时采取相应措施，会导致制动踏板变硬，增大了驾驶安全的风险。

发明内容

本发明的目的在于，通过真空度传感器、制动踏板行行程值以及真空泵工作时间，逻辑判断真空助力系统的状态，并在不同故障状态下，采取不同的处理方式，保证了行车制动安全，同时配合纯电汽车电机的回馈补偿制动，能够让驾驶员在真空助力系统出现故障时，也能轻松按照驾驶习惯操控车辆。

为了实现上述目的，本发明提供了一种具有故障检测及电机回馈补偿制动的真空泵控制方法，采用的技术方案如下：

一种具有故障检测及电机回馈补偿制动的真空泵控制方法，其特征在于，所述方法包括:

获取真空度传感器一定时间内的信号，并计算真空度变化率；

获取制动踏板行程值，计算制动踏板行程值变化率；

获取车辆实时车速信号；

整车控制器根据上述信号将真空助力系统分为一般泄露故障、传感器故障、严重泄露故障，其中：

一般泄露故障：

当制动踏板行程值变化率≤a1、真空度变化率≤b1且持续滤波预设时间后，判定真空助力系统进入一般泄露故障；

若真空泵继电器工作计时未达到第一预设时间且真空度未达到车辆当前车速对应的真空度阈值时，整车控制器控制真空泵停止工作；

真空度传感器故障：

整车控制器根据内部硬线电路电压值判断真空度传感器短路或者断路，同时，当真空度持续≤d2、制动踏板行程大于c且踏板回位后，真空度持续无变化或者变化率小于b2时，判定真空度传感器故障；

严重泄露故障：

当制动踏板行程变化率≤a1、真空度＞d1且持续第二预设时间以上，或制动踏板行程值变化率≤a2、真空泵持续工作超过第三预设时间，判定真空助力系统进入严重泄露故障，此时，整车控制器限制车辆最大车速不超过第一车速，并且控制真空泵间隔启停、循环工作，同时启动电机回馈补偿制动，电机回馈补偿扭矩的大小跟随制动真空度的差值比例和电机回馈补偿扭矩MAP乘积：

；

其中：

第一车速为判定车辆处于低速或高速行驶状态的临界值；

a1为第一预设制动踏板行程值变化率阈值；

a2为第二预设制动踏板行程值变化率阈值，；

c为驾驶员干预制动系统的最小踏板行程值；

b1为正常状态下、制动踏板变化率为a1时，真空度的最大变化率；

b2为正常状态下、制动踏板行程值大于c且踏板回位后，真空度的最小变化率值；

d1为真空泵助力系统要求的最低真空度；

d3为车速大于第一车速状态下下真空度传感器的最小阈值；

d1＞d3。

进一步地，所述方法还包括：

判定真空助力系统进入一般泄露故障后，若车速小于第一车速且真空度≥d2时，整车控制器控制真空泵开始工作，直至真空泵继电器工作计时未达到第一预设时间且真空度≤d4时，真空泵停止工作；

若车速大于第一车速且真空度≥d3时，整车控制器控制真空泵开始工作，直至真空泵继电器工作计未达到第一预设时间且真空度≤d4时，真空泵停止工作；

其中：d2为真空泵关闭时真空度传感器的阈值、d4为真空泵开启的阈值，且d1＞d2＞d3＞d4。

进一步地，所述方法还包括：判定真空助力系统进入一般泄露故障、真空度传感器故障、严重泄露故障后，整车控制器将故障信号发送至仪表，提示相应故障信息。

进一步地，所述方法还包括：

一般泄露故障或者真空度传感器故障状态下，若真空泵工作超过第一预设时间且d4≤真空度≤d2，整车控制器控制真空泵停止工作，当制动踏板行程值正向变大时，真空泵工作时间重新计时。

进一步地，所述方法还包括：

当整车控制器判断真空助力系统进入真空度传感器故障后，整车控制器根据刹车信号控制真空泵工作，刹车信号停止后，真空泵连续工作预设时间后停止。

本发明的有益效果在于：

1、采用制动踏板行程值和真空度的变化率进行判断，能更动态的判断故障，避免制动踏板踩下无变化时，真空度保持不变的误判；

2、采用硬件电压值反馈、制动踏板踩下及回位的动态过程判断真空度的变化，能解决传感器在测量范围内卡死无法判断的问题；

3、采用电机回馈补偿扭矩MAP和真空度的差值比进行补偿，当真空助力系统发生严重故障时，整车控制器获取制动踏板行程值及当前车速，通过电机回馈补偿扭矩MAP进行制动扭矩补偿查表调节后。整车控制器再次依据获取到的当前真空度的差值比进行PID扭矩补偿调节，当真空度差值比越小，电机回馈补偿扭矩越小，对驾驶行为的干预越少，在保证安全的前提下，更贴近驾驶员的日常驾驶习惯；

4、真空助力系统的故障判断以及真空泵控制由整车控制器闭环控制，减少了节点故障。同时，整车控制在真空助力系统故障模式下，可通过驱动电机回馈补偿扭矩，可满足驾驶员当真空助力不足在同等刹车力度下，车辆刹车距离和正常几乎接近的舒适驾驶体验。

附图说明

图1为本发明控制原理图

图2为本发明故障判断原理图

图3为本发明故障处理原理图

图4为电机回馈补偿扭矩原理图

图5为电机回馈补偿扭矩控制电路图

图6为制动踏板变化率示意图

图7为真空度阈值示意图

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于视图方向或位置关系，仅是为了便于描述发明，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，因此不能理解为对发明的限制。

如图1至图7所示的具有故障检测及电机回馈补偿制动的真空泵控制方法，基于整车控制器、真空度传感器、制动踏板、车速以及真空泵继电器，其控制方法如下：

整车控制器获取真空度传感器在一定时间段内的真空度信号，并计算真空度变化率；获取制动踏板行程值，并计算制动踏板行程值变化率；以及获取车辆实时车速信号。

整车控制器根据真空度变化率、制动踏板行程值变化率、车速以及真空度信号判断真空助力系统故障状态，包括一般泄露故障、真空度传感器故障以及严重泄露故障，具体的：

一般泄露故障：

当制动踏板行程值变化率≤a1、真空度变化率≤b1时，且持续滤波5s后，整车控制器判断真空助力系统进入一般泄露故障。

真空助力系统进入一般泄露故障后，发送真空助力系统一般故障信号到仪表，提示驾驶员制动系统真空助力故障；

在真空助力系统一般泄露故障状态下，当车速小于第一车速s、真空度≥d2时，整车控制器控制真空泵继电器吸合，真空泵开始工作，真空泵继电器工作计时未达到第一预设时间15s且真空度≤d4时，真空泵停止工作；

当车速大于或等于第一车速s、真空度≥d3时，整车控制器控制真空泵继电器吸合，真空泵开始工作，真空泵继电器工作计时未达到第一预设时间15s且真空度≤d4时，真空泵停止工作；

当真空泵工作超过第一预设时间15s且d4≤真空度≤d2，真空泵停止工作，当制动踏板行程值正向变大时，真空泵工作时间重新计时。

其中，第一车速s为判断车辆处于高速还是低速行驶状态的判定速度，当车速大于或等于第一车速时，车辆处于高速行驶状态，反之，则处于低速行驶状态，第一车速值可根据不同车型设定；

a1为第一预设直通踏板行程值变化率阈值，取n倍的制动踏板行程值的最小分辨率，a1数值越小检测精度越高，但检测误差也越大，在本实施例中a1取10倍的制动踏板行程的最小分辨率；

b1为第一预设真空度变化率阈值，表示正常状态下，制动踏板行程值变化率为a1时，真空度的最大变化率；

d2为真空泵关闭时真空度传感器的阈值，d3为车辆在高速行驶状态下真空度传感器最小阈值，d4为真空泵开启时真空度传感器的阈值，且d2＞d3＞d4。

真空度传感器故障：

当整车控制器根据内部硬线电路电压值判定真空度传感器短路或者断路，同时当真空度传感器检测真空度持续≤d2，刹车踏板行程值≥c且踏板回位后，真空度持续无变化或变化率≤b2时，判定真空助力系统进入真空度传感器故障。

此时，整车控制器发送真空助力系统真空度传感器故障信号到仪表，同时根据刹车信号控制真空泵工作，接收到刹车信号后真空泵开始工作，刹车信号停止后真空泵连续工作10s后停止工作。

真空助力系统进入真空度传感器故障状态下，若真空泵工作持续超过第一预设时间15s且d4≤真空度≤d2，真空泵停止工作，当制动踏板行程值正向变大时，真空泵工作时间重新计时。

c为预设制动踏板行程值阈值，表示驾驶员干预制动系统的最小踏板行程值，c为常量值， 一般取10%～30%制动踏板行程，本实施例中c取20%；

b2为正常状态下，制动踏板行程值≥c且踏板回位后，真空度的最小变化率。

严重泄露故障：

当制动踏板行程值变化率≤a1、真空度＞d1且持续第二预设时间3s以上，或者制动踏板行程值变化率≤a2、真空泵持续工作超过第三预设时间60s，整车控制器判断真空助力系统进入严重泄露故障。

其中，d1为真空泵工作系统要求的最低真空度，且d1＞d2；

a2为第二制动踏板行程值变化率阈值，a2取m倍的制动踏板行程的最小分辨率，数值越小，检测精度越高，但检测误差也越大，本实施例中，a2取10倍的制动踏板行程的最小分辨率。

此时，整车控制器发送真空助力系统严重泄露故障信号到仪表，同时，整车限最大车速为第一车速s，真空泵5s工作、5s停止，无限循环工作。

真空助力系统进入严重泄露故障后，整车控制器启动电机回馈补偿制动，电机回馈补偿扭矩的大小如下：

；

电机回馈补偿扭矩的大小跟随制动真空度的差值比例以及电机回馈补偿扭矩MAP乘积，如图4所示，当真空助力系统发生严重故障时，整车控制器获取制动踏板行程值及当前车速，通过电机回馈补偿扭矩MAP进行制动扭矩补偿查表调节（初次调节为获取到当前车速及制动踏板形成下，无真空助力状况下的最大电机回馈补偿扭矩）后，整车控制器再次依据获取到的当前真空度的差值比进行PID扭矩补偿调节，当真空度差值比越小，电机回馈补偿扭矩越小，对驾驶行为的干预越少，在保证安全的前提下，更贴近驾驶员的日常驾驶习惯。

电机回馈补偿采用真空度级电机回馈补偿扭矩MAP查表及真空度差值双调节方式，当踩下制动踏板后，整车回馈补偿扭矩根据当前车速、制动踏板深度的二维MAP进行初次查表调节后，再根据真空度的差值比进行二次扭矩PID调节，此调节方式，相比单查表制动补偿方式，更接近车辆正常状态时的制动状况。

另外，在本实施例中，为了更清楚表明本申请技术方案，整车控制器根据真空度变化率、制动踏板行程值变化率、车速以及真空度信号还可判定车辆是否处于正常模式，具体的：

当车速＜第一车速s时，真空度≥d2时，整车控制器控制真空泵开始工作，真空泵继电器工作计时达到15s且真空度≤d4时，真空泵停止工作；

当车速≥第一车速s时，真空度≥d3时，整车控制器控制真空泵开始工作，真空泵继电器工作计时达到15s且真空度≤d4时，真空泵停止工作。

若车辆处于上述状态，则判定真空助力系统处于正常工作状态。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。