用于机电制动中自适应夹紧力控制的系统和方法与流程

本公开涉及用于交通工具的制动系统，更具体地，涉及基于夹紧力请求、实际夹紧力、基于效率的前馈扭矩命令和反馈扭矩命令来控制机电（electro-mechanical，电子机械）制动单元。

背景技术：

1、交通工具（包括乘用交通工具、商用交通工具和其他运输平台）通常包括制动系统，该制动系统被配置为响应于操作者输入或自动交通工具控制功能来使交通工具减速或停止。这种制动系统可用于提供常用制动（service braking，行车制动）、稳定性控制、牵引力控制、防抱死制动控制以及依赖于交通工具的一个或多个轮处的制动力的受控施加和释放的其他功能。

2、机电制动系统使用电致动的制动单元来生成制动力，而不仅仅依赖轮制动器处的液压压力。在这样的系统中，电动马达和相关的机械传动部件可以将电力转换成制动致动器的运动，所述制动致动器例如为卡钳活塞、制动衬块（brake pad，刹车片）或其他摩擦元件。致动器运动和生成的制动力之间的机械关系在制动单元的不同运行区域之间可以变化。

3、在制动过程中，制动机构的刚度和负载特性会在短时间内发生显著变化。例如，当摩擦元件之间保有间隙时，制动机构可以表现出相对较低的刚度，在摩擦元件之间的初始接触期间刚度增加，并且随着制动力增加，表现出非线性刚度行为。这些变化会影响制动单元的动态响应，并会导致给定的马达命令、速度命令或致动器运动在不同的运行条件下产生不同的制动力行为。

4、机电制动系统中的制动力控制可能由于摩擦、迟滞、方向相关的机械效率以及制动需求的突然变化而变得更加复杂。当制动机构在低负载和高负载条件之间快速转换时，严重依赖于误差校正的控制方法可能经历响应滞后、控制误差累积、超调或对校准的敏感性。这些影响的大小可能取决于制动机构的设计、马达和传动装置的特性、控制结构以及所执行的制动功能。

5、因此，在交通工具制动系统领域中，需要能够在变化的刚度、负载和方向条件下保持精确且稳定的制动力响应，同时支持平稳的制动操作和可管理的校准投入的控制技术。

技术实现思路

1、本公开提供了一种用于控制交通工具的机电制动单元的方法。该方法包括：接收用于机电制动单元的夹紧力请求；确定由机电制动单元生成的实际夹紧力；确定夹紧力请求和由机电制动单元生成的实际夹紧力之间的差值；基于夹紧力请求和实际夹紧力之间的差值来确定反馈扭矩命令；识别机电制动单元的运行状态；基于运行状态，从夹紧力请求和实际夹紧力中选择选定的夹紧力；基于选定的夹紧力和机电制动单元的一个或多个效率参数来确定基于效率的前馈扭矩命令；根据基于效率的前馈扭矩命令和反馈扭矩命令来确定最终扭矩命令；并且基于最终扭矩命令，命令机电制动单元的电动马达来致动制动机构，从而使得机电制动单元生成与所述夹紧力请求对应的夹紧力。

2、本公开还提供了一种用于交通工具的制动系统。该制动系统包括：机电制动单元，该机电制动单元包括逆变器，该逆变器可操作地联接到电动马达并被配置为生成夹紧力；以及控制器，该控制器被配置为：确定由机电制动单元生成的实际夹紧力；确定夹紧力请求和由机电制动单元生成的实际夹紧力之间的差值；基于夹紧力请求和实际夹紧力之间的差值来确定反馈扭矩命令；识别机电制动单元的运行状态；基于运行状态，从夹紧力请求和实际夹紧力中选择选定的夹紧力；基于选定的夹紧力和机电制动单元的一个或多个效率参数来确定基于效率的前馈扭矩命令；根据基于效率的前馈扭矩命令和反馈扭矩命令来确定最终扭矩命令；并且基于最终扭矩命令，命令逆变器使电动马达生成夹紧力。

3、本公开的这些和其他方面在以下实施例的详细描述、所附权利要求和附图中描述。

1.一种用于控制交通工具的机电制动单元的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述机电制动单元的运行状态包括识别所述机电制动单元的稳态状况，并且

3.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述反馈扭矩命令包括使用级联布置的两个控制回路，

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述外部控制回路包括比例-微分控制器。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述内部控制回路包括比例-积分控制器。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括基于所述电动马达的实际马达速度来确定阻尼扭矩命令，并且

7.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述机电制动单元的运行状态包括确定所述夹紧力请求的变化量大于夹紧阈值，并且

8.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述机电制动单元的运行状态包括确定所述夹紧力请求的变化量小于夹紧阈值，并且

9.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述机电制动单元的运行状态包括确定所述机电制动单元处于释放状态，

10.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述机电制动单元的运行状态包括确定所述机电制动单元处于夹紧状态，

11.一种用于交通工具的制动系统，包括：

12.根据权利要求11所述的制动系统，其中所述控制器被配置为通过识别所述机电制动单元的稳态状况来识别所述机电制动单元的运行状态，并且

13.根据权利要求11所述的制动系统，其中所述控制器被配置为使用级联布置的两个控制回路来确定所述反馈扭矩命令，

14.根据权利要求13所述的制动系统，其中所述外部控制回路包括比例-微分控制器。

15.根据权利要求13所述的制动系统，其中所述内部控制回路包括比例-积分控制器。

16.根据权利要求11所述的制动系统，其中所述控制器被配置为基于所述电动马达的实际马达速度来确定阻尼扭矩命令，并且

17.根据权利要求11所述的制动系统，其中所述控制器被配置为通过确定所述夹紧力请求的变化量大于夹紧阈值来识别所述机电制动单元的运行状态，并且

18.根据权利要求11所述的制动系统，其中所述控制器被配置为通过确定所述夹紧力请求的变化量小于夹紧阈值来识别所述机电制动单元的运行状态，并且

19.根据权利要求11所述的制动系统，其中所述控制器被配置为通过确定所述机电制动单元根据释放状态运行来识别所述机电制动单元的运行状态，并且

20.根据权利要求11所述的制动系统，其中所述控制器被配置为通过确定所述机电制动单元根据夹紧状态运行来识别所述机电制动单元的运行状态，