一种路面附着系数驱动的EMB制动热均衡方法

本发明涉及车辆制动控制，尤其涉及一种路面附着系数驱动的emb制动热均衡方法。

背景技术：

1、电子机械制动系统（emb）采用电机直接驱动制动卡钳产生制动力，彻底摒弃了传统制动系统的液压装置。emb具有响应速度快、控制精度高、系统结构简洁等优势，被认为是高阶自动驾驶汽车制动系统的最佳解决方案之一。然而，emb也面临着严峻的热管理挑战：在长下坡、拥堵等持续制动工况下，电机长时间堵转产生焦耳热，同时摩擦片与制动盘摩擦产生热量，二者叠加导致电机温度急剧上升。定子绕组温度升高使电阻增加、输出力矩下降；永磁体高温可能发生不可逆退磁，导致制动失效。

2、现有技术中，中国专利公开号cn115441807a公开了一种电子机械制动器的制动控温方法，通过在定子绕组上安装热敏电阻获取温度并分级控制散热。该方案依赖实体温度传感器，增加了系统硬件成本和布线复杂度，且传感器在高温振动环境下的长期可靠性难以保证。另有方案采用固定时序轮换制动力的间歇工作模式，不随温度变化和路面条件自适应调整轮换周期，热管理效率低，且未考虑低附着路面下车轮抱死或甩尾的风险。

3、中国专利公开号cn121632630a，公开了一种emb热性能测试系统和方法，通过直接加热模拟制动盘的方式建立性能参数与温度的直接映射关系。然而，该方案是一种台架测试方法，其温度控制依赖于外部加热片主动加热，并非车载实时控制方法，且其目的在于测试emb的热性能而非在车辆行驶过程中主动进行热管理控制。

4、中国专利公开号cn122211352a，公开了一种驱动电机与emb复合制动双向补偿控制方法，在emb制动盘温度达到上限阈值时，控制emb制动力矩减小至零，并将驱动电机由回馈制动状态切换为耗电状态以替代emb输出制动力矩。该方案采用驱动电机替代emb的方式进行热保护，其控制对象涉及驱动电机与emb之间的制动力矩切换，而非在多个emb执行器之间进行热负荷轮换。

5、罗伯特·博世有限公司在车辆制动控制领域布局了大量基础专利，例如us5135290a（自动防抱死与防滑控制系统）仅利用附着系数直接调节各轮瞬时制动力幅值实现防抱死、差动转向稳定，其控制对象为单轮夹紧力矩大小；本发明依托附着系数分配pwm通电时间占比，全程不改变单轮平均制动力幅值，仅轮换冷却时长，二者控制维度、技术路径完全不同，现有博世专利不存在多emb之间基于附着系数的热均衡轮换思路。

6、综上所述，现有emb热管理技术存在以下不足：

7、（1）依赖实体温度传感器增加成本且可靠性不足；

8、（2）轮换周期固定缺乏自适应能力；

9、（3）未将路面附着系数纳入热管理调度，存在低附着路面安全风险；

10、（4）仅监测电机温度未考虑摩擦片热衰退；

11、（5）未区分行驶制动与低速蠕行工况。

12、现有技术仅将附着系数用于制动力幅值调节，未将其作为多emb热负荷分配约束，在对开路面、转弯制动时，热调度与车身稳定控制指令互相冲突，易引发甩尾、车轮抱死风险（引证cn115649135a、us5135290a）。

技术实现思路

1、针对上述至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种路面附着系数驱动的emb制动热均衡方法。

2、本发明提供一种路面附着系数驱动的emb制动热均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：

3、s1：实时获取各车轮轮速与车速信号，利用带遗忘因子的递推最小二乘法在线辨识各轮当前路面附着系数，各轮滑移率根据轮速与车速的差值除以车速计算获得，递推最小二乘的遗忘因子为0.95~0.99，初始值预设为干路面附着系数0.8（干沥青路面典型附着系数经验值），每个控制周期输出各轮当前路面附着系数估计值，当车速低于3km/h时冻结辨识过程，若连续低于3km/h超过30秒，则将附着系数默认设为0.5（中等路面附着系数），待车速恢复至3km/h以上时重新激活辨识。

4、s2：根据各轮路面附着系数计算各轮的热安全裕度（各轮附着系数与四轮附着系数最大值的比值），将热安全裕度映射为各轮pwm导通占空比，附着系数高的车轮占空比大、承担更多制动任务；附着系数低的车轮占空比小、获得更多冷却时间，约束四轮总等效制动力对应的基准占空比总量保持恒定，占空比限幅在0.2~0.9之间，当方向盘转角信号指示车辆处于转向状态且左右轮附着系数差异超过设定阈值0.3时，收窄占空比调节幅度并延长对角线分组轮换的切换时间，以维持车辆横摆力矩平衡，当左右轮附着系数差值低于0.25且持续3s以上时，解除占空比调节区间收窄、切换时长延长的防甩尾保护，恢复常规调度策略，退出阈值0.25低于触发阈值0.3，形成0.25~0.3的滞后区间，避免因附着系数波动导致防甩尾保护频繁触发与退出。

5、s3：建立集总参数热模型，实时估算各轮电机绕组温度与摩擦片温度，绕组温度根据焦耳热生成、对流散热及导热传热估算；摩擦片温度根据摩擦热生成及对流散热估算，所述热模型用于车载实时闭环控制，不同于台架测试方法，本发明双热源集总rc热模型基于emb电机、制动盘标准热物性参数搭建，实车台架标定后，绕组稳态估算误差≤±6℃，摩擦片稳态估算误差≤±8℃，动态升温工况最大误差不超过±12℃；模型误差完全落在三级温度保护阈值安全余量内，同时本发明不依赖单一温度判定，结合温度变化速率、长周期负荷积分联合判温，弥补瞬时估算偏差；三级热保护逐级降级、最终ep硬线机械制动兜底，即使温度估算存在小幅偏差，仍可满足asil-d功能安全要求。集总参数rc热网络为车用电机成熟软测温方案，已在乘用车驱动电机量产应用，具备工程落地可行性。

6、 s4：依据电机绕组温度及其升温速率动态调整轮换周期：低于100℃且升温小于3℃/s时为4s；100~130℃或升温3~8℃/s时在2~3s间调整；不低于130℃或升温不低于8℃/s时为1s，轮换周期限幅1~5s（4s为常规长下坡稳态最优轮换周期，1s为高温强制散热周期，区间经整车热仿真验证，兼顾散热效率与控制算力负荷）。

7、s5：在轮换时刻采用五次多项式s形过渡函数，使各轮占空比平滑切换，起止时刻速度、加速度均为零，消除阶跃冲击，切换时间随车速增加而延长，限幅0.05~0.15s，当车辆处于转向状态时，切换时间进一步延长，以降低制动力突变对车辆转向姿态的扰动。

8、s6：三级热保护——绕组120℃或摩擦片250℃时预警加速轮换；绕组140℃或摩擦片300℃时请求再生制动辅助；绕组160℃或摩擦片350℃时切断该轮供电并由epb接管，（永磁同步电机常规退磁临界区间155~165℃，摩擦片常规热衰退起始240℃，预留5~10℃安全裕度，分级梯度预留干预缓冲）。

9、进一步地，左右轮附着系数差异达到0.3以上时收窄轮换幅度，切换时间延长50%。退出阈值0.25低于触发阈值0.3，形成0.25~0.3的滞后区间，避免因附着系数波动导致防甩尾保护频繁触发与退出。

10、进一步地，本发明提供一种路面附着系数驱动的emb制动热均衡系统，该系统包括轮速采集模块、车速估算模块、附着系数辨识模块、占空比调度模块、温度估算模块、轮换控制模块、热保护模块及防甩尾保护模块；轮速采集模块，用于实时采集各车轮轮速；车速估算模块，用于实时估算车辆纵向车速；附着系数辨识模块，用于利用递推最小二乘法在线辨识各轮路面附着系数；占空比调度模块，用于根据各轮路面附着系数计算pwm导通占空比并维持总占空比恒定；温度估算模块，用于通过集总参数热模型实时估算电机绕组温度与摩擦片温度；轮换控制模块，用于根据温度自适应调整轮换周期并执行s形平滑切换；热保护模块，用于根据温度阈值执行三级降级保护；防甩尾保护模块，用于在左右轮附着系数差异过大时收窄轮换幅度。

11、本发明的有益效果是：第一，通过集总参数热模型实现电机绕组温度和摩擦片温度的实时软测量估算，无需实体温度传感器，降低了系统硬件成本并提高了可靠性；第二，通过递推最小二乘法在线辨识各轮路面附着系数并映射为pwm导通占空比，实现“高附着多通电、低附着少通电”的热负荷均衡分配，从根本上避免了低附着路面因制动力过大导致的抱死或甩尾风险；第三，通过温度自适应轮换周期调节，热管理效率显著提升；第四，通过s形过渡函数实现占空比平滑切换，消除了制动力阶跃变化带来的减速顿挫感；第五，通过双热源监测与三级保护机制，满足自动驾驶对制动系统功能安全的高要求；第六，本发明在转向制动工况下通过转向优先判定、切换时间延长及退出机制三级保障，将附着系数辨识结果仅用于热管理调度而不干预制动力幅值，避免了低附着路面制动对车辆转向稳定性的不利影响，兼顾了转向安全与热管理效率。