安徽江淮汽车集团股份有限公司,安徽 合肥 230601
摘要:随着电子制动系统的发展,真空助力器逐渐被eBooster所取代,针对于Two-Box(ESC与eBooster)制动配置车型,ESC与eBooster协同工作时,在ABS工况下,由于eBooster是解耦产品,ESC里由泵泵回的制动液,会使系统压力很高,会对eBooster零部件及ESC阀类硬件造成很大的冲击。本文介绍了PRL(Pressure Reduction Logic)功能在ABS激活工况下,eBooster与ESC联合实现的减压功能的交互策略。
关键词:关键信号、工作逻辑、eBooster、PRL
0 引言
伴随汽车电子技术发展,传统轮式车辆制动系统的气体或液体传输管路长,阀类原件多,原有的真空助力系统无法兼顾车辆的再生制动功能,而再生制动功能是混合动力车辆是混动车辆最主要的市场优势之一[1][2],真空助力器逐渐被eBooster所取代。针对于Two-Box(ESC与eBooster)制动配置车型,ESC与eBooster协同工作时,在ABS工况下,由于eBooster是解耦产品,ESC里由泵泵回的制动液,会导致系统压力很高, 会对eBooster零部件及ESC阀类硬件造成很大的冲击。在该种条件下PRL(Pressure Reduction Logic)功能应运而生。他的主要作用是:ABS触发过程中的eBooster建压协调功能,可在确保ABS正常工作所需的压力的前提下,降低液压系统的压力峰值,减少eBooster关联硬件及ESC阀类硬件承受的压力冲击,实现对于制动系统机械件的保护。
1 PRL系统架构及相关功能
如图1所示的不同制动助力系统ABS触发时主缸压力波动示意图,与传统的真空助力的液压制动系统相比,匹配eBooster的液压制动系统的刚性会更强,所以在ABS调节过程中可能会产生更大的压力冲击,进而可能会对eBooster的机械组件及ESC的阀体造成伤害。为降低压力冲击对于制动系统组件的伤害、延长组件使用寿命,可通过在eBooster控制软件中设定适当的PRL减压策略,以期降低ABS触发过程中压力峰值的方法来实现;同时主缸压力的稳定也有助于提升ABS的调节性能,图1中处于纵坐标中间的波动曲线即为采用PRL减压逻辑后期望的主缸压力波动。
图1 不同制动助力系统ABS触发时主缸压力波动示意图
PRL系统架构示意图如图2所示。SHH-eB对于所有的制动请求进行最终协调判定,并输出目标制动液压力(sOutputRodHydrauPrsTarget)及当前的eBooster系统建压能力状态给PRL,PRL结合ESC输入的ABS工作状态信号(ABSItvInProgress)、车速信号(VehSpd或四轮轮速信号)、估算的所需的最大轮缸压力信号(pEstMax)以及实时主缸压力信号(BrkPrs)进行是否激活PRL功能的判定,如功能激活,则会按照经过PRL计算后的目标主缸行程进行控制,再结合实时主缸压力信号(BrkPrs)进行修正主缸实际行程(sOutputRodAct),通过实际主缸行程信号(sOutputRodAct)及实时主缸压力信号(BrkPrs)观察调节结果,可通过eBooster当前可建的最大压力信号(pRunout)来判定eBooster的系统建压能力状态。
图2PRL系统架构示意图
2 PRL的功能信号交互
PRL功能实现时的主要信号交互见下表1,具体实现时可以根据实际需要调整,如增加相关信号的有效性信号等。
表1 PRL功能的输入/输出信号
序号 | 功能 | 信号名称 | 信号解释 | 输入/输出 | 备注 |
1 | PRL | ABSItvInProgress | ABS工作置位信号 | I | ESC提供 |
2 | VehSpd | 车速信号 | I | ESC提供 | |
3 | pEstMax | 最大轮缸估算目标压力 | I | ESC提供 | |
4 | WheelBrakeForce | 轮边制动力之和 | I | ESC提供,可选 | |
5 | BrkPrs | 主缸压力(第一腔压力) | I | eB或ESC提供 | |
6 | sInputRodTravel | eB推杆行程 | I | eB提供 | |
7 | sOutputRodHydrauPrsTarget | 外部系统,如驾驶员、EBR等,需要eB建立的目标主缸压力 | I | eB提供 | |
8 | pRunout | eB当前可建的最大压力 | O | eB外发 | |
9 | sOutputRodAct | eB实际主缸行程 | O | eB外发 |
3 PRL对系统的要求
3.1 一般要求
PRL功能的目的是在确保ABS可正常工作前提下,尽可能降低液压系统主缸端压力峰值及波动,提升液压系统组成部件的寿命,改善ABS性能及噪音。其在车上的应用有如下一般要求:
1)该功能属于内置于eBooster软件中的功能模块,开发责任归属eBooster,ESC作为系统的组成部分起辅助作用,并提供PRL功能实现所需的信号;
2)HBC功能触发过程中,ABS工作,PRL功能不应激活;
3)不应设置可使驾驶员选择关闭该系统的开关;
4)PRL应使ABS有合适的工作背压,避免出现因调节导致背压不足,进而使ABS功能退出的情况出现;
5)eBooster的当前建压能力(pRunout)大于或等于PRL的目标压力时,PRL功能应当激活;
ABS未触发期间eBooster不应使用pEstMax信号进行压力调节。
3.2 系统所需关键信号要求
3.2.1 一般要求
pEstMax信号是PRL进行减压调节的关键参考信号,对其描述及要求如下:
1)该信号表示ESC估算的、可使车辆每个轮均触发ABS所需的目标压力,即四个轮所需目标压力的最大值;
2)ABS触发置位时,pEstMax应立即按1)的定义进行发送,ABS不触发期间可以发送实时最大轮缸压力;
3)ABS触发后应尽快进行稳定的压力调节,触发t(t≤150ms)时长后,pEstMax与轮缸压力传感器测试的压力值差值的绝对值≤a%(a≤20);
4)ABS触发期间,应实时、快速的识别路面,并通过pEstMax信号进行表现,路面跳变时识别时长不应超过150ms。
3.2.2 对ABSItvInProgress信号的要求
ABSItvInProgress信号是PRL进行减压调节的开关信号,对其要求如下:
1)该信号应能反馈ABS功能的当前真实工作状态;
2)只要有一个轮进行ABS调节,该信号就应该置位;
3.2.3 对WheelBrakeForce信号的要求
WheelBrakeForce信号是PRL进行减压调节的制动力等级参考信号,对其要求如下:
1)该信号应能反馈所有车轮实时的轮边制动力之和;
2)ESC各压力关联调节功能不工作时,该信号应该与ESC外发的主缸压力信号一致,即压力为零时,该信号应该为零值;
ESC压力关联调节功能工作时,该信号应该与轮缸压力一致。
4 PRL的工作逻辑
pTarget为控制的目标压力,目标压力的计算公式如下:
pTarget=min(max(pMin,(pEstMax+pOffset)),sOutputRodHydrauPrsTarget)
即,先将pEstMax与POffset之间求和,再将所得值与pMin之间进行取大运算,最后再将所得值与sOutputRodHydrauPrsTarget之间进行取小运算,所得值即为需要建立的目标压力。
其中,pMin为标定值,是PRL调节的最小目标压力,建议值为10MPa;
pOffset为标定值,通过该值调整确保实际主缸压力不小于pEstMax,建议值3MPa;
pEstMax为目标轮缸压力,如波动较大,可用“五点平均法”进行滤波;
为对PRL工作过程中的主缸压力最大值进行限制,同时也为降低压波动,可用是如下方法进行修正:
表2PRL目标压力上限修正表
WheelBrakeForce/(N) | 0 | 5000 | 10000 | >10000 |
Pcal/(Mpa) | 11 | 12 | 16 | 16 |
用wheelBrakeForce信号基于表2进行查表(表2中的值均为标定值),取得修正后的压力上限值Pcal,则经过修正后的目标建压压力为:
pTargetcal=min(pTarget,Pcal)
实际应用时基于整车制动系统PV曲线计算出pTargetcal对应的主缸目标行程,再基于主缸目标行程进行工作,并实时基于主缸压力反馈进行调整。
基于以上控制算法,ABS触发过程中,主缸实际压力应控制在pEstMax~(pEstMax+6MPa)之间,主缸压力低于(pEstMax+1.05Mpa)的单次持续时长不应超过100ms,一次ABS触发全过程中的总时长不应超过500ms。
5 结束语
随着线控制动系统的发展[3],eBooster将逐渐替代真空助力器,而PRL可确保ABS可正常工作前提下,尽可能降低液压系统主缸端压力峰值及波动,提升液压系统组成部件的寿命,改善ABS性能及噪音。本文基于Two-Box制动配置车型,介绍了在ABS激活工况下eBooster与ESC联合实现的减压功能的交互策略。在提高汽车安全、舒适、可靠的同时,促进汽车往集成化、智能化发展。
参考文献
[1] 刘清河,孙泽昌.汽车线控制动系统研究[J].机电一体化,2018.04
[2] 林慕义,等.线控制动系统在轮式工业车辆上的实现[J].机床与液压,2004,(8):145-147
[3] 王洪涛,等.汽车线控制动系统关键技术研究分析[J].现代信息科技.2019.05