解耦式线控制动助力器无刷电机信号冗余控制方法及装置与流程

本发明属于电动汽车制动系统控制，尤其涉及一种解耦式线控制动助力器无刷电机信号冗余控制方法及装置。

背景技术：

1、传统汽车的制动助力系统多通过真空助力器助力，真空助力依赖发动机进气歧管真空度提供助力，在自动驾驶及能量回收方面存在明显缺陷，因此逐步被解耦式线控制动控制器产品所取代，其中以解耦式线控电动制动助力控制为核心的产品尤为典型。

2、该系统首先通过踏板行程传感器捕捉驾驶员的制动意图，电子控制单元根据踏板行程、车速、载荷等多参数计算驾驶员目标压力，随后控制电机驱动传动机构推动副主缸活塞移动，压缩副主缸内的制动液建立液压，液压通过管路传递至车轮制动轮缸，推动刹车片夹紧刹车盘产生制动力。该系统中，无刷电机驱动模块是实现压力闭环控制的关键反馈元件，其通过实时采集无刷电机的实际位置信号，反馈至控制单元，控制单元通过对比目标压力与实际压力的偏差，动态调整电机的输出力矩，确保制动力匹配驾驶员意图。

3、然而，当无刷电机转速传感器在实际工况中存在失效或故障风险，现有技术方案中，当电子控制单元（electroniccontrolunit，ecu）检测到无刷电机转速传感器失效时，为避免制动力失控，通常会切换至备份制动状态，该状态下，系统仅依赖机械备份机构建立基础液压，导致制动执行系统缺少逻辑判断信号，导致轮缸压力过高或制动力不足等行车安全问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种解耦式线控制动助力器无刷电机信号冗余控制方案，解决rps传感器失效后电机失步、建压失控的问题，同时构建二次失效安全防线，避免极端工况下出现无制动力的安全风险。

2、为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明公开了一种解耦式线控制动助力器无刷电机信号冗余控制方法，应用于线控制动控制器，包括以下步骤：

4、s1：获取制动踏板行程信号，计算副主缸目标压力，向无刷电机输出驱动指令，驱动无刷电机带动副主缸进入建压工况；s2：监测无刷电机rps传感器反馈的故障状态，判断该无刷电机rps传感器输出的实际转速信号是否正常；s3：若正常，根据目标压力与实际压力之间的偏差进行压力闭环控制；若否，采集电机相电流信号完成转子角度估计，将估计得到的转子角度转换为电机位置信号，根据估计电机位置确定实际压力，基于目标压力与实际压力之间的偏差进行压力闭环控制，同步存储电机控制状态日志信息。

5、进一步地，步骤s2中判断无刷电机rps传感器输出的实际转速信号是否正常，包括对无刷电机rps传感器输出的实际转速信号进行完整性校验、合理性校验和稳定性校验。

6、进一步地，所述步骤s3中根据目标压力与实际压力之间的偏差进行压力闭环控制的过程中，还包括：实时获取制动踏板行程信号、当前车辆状态以及道路环境数据，估计整车期望减速度；实时监测车辆实际减速度，当实际减速度小于预期减速度时，通过机械备份制动和/或epb（electronic parking brake，电子驻车制动系统）动态制动进行制动力补偿。

7、进一步地，步骤s3中采集电机相电流信号完成转子角度估计的步骤为：电机电感的凸极性特征随电机转子的变化呈正弦规律变化，通过电感特征识别观测转子角度和速度信息；向电机施加电压，信号解调器将电流解调为角度变化信息，位置观测器解算出电机角度，经控制器换算为电机转速估算值后传输至电机控制模块。

8、进一步地，步骤s3中在冗余压力闭环控制的同时，还包括二次失效监控子步骤：线控制动控制模块在进行压力估算控制的同时，使用车辆减速度进行监控，根据踏板行程和减速度进行安全校验。

9、进一步地，步骤s3的二次失效监控子步骤中，当实际减速度不满足驾驶员需求时，进入机械备份制动+epb动态制动备份流程。

10、进一步地，步骤s3中进入机械备份制动+epb动态制动备份流程的控制过程为：当实际减速度小于预期减速度，且偏差值低于设定协同触发阈值时，根据偏差值和车辆载荷估计所需制动力，通过机械备份制动进行制动力补偿，根据偏差值的大小确定建压速率，在设定时间内完成制动力补偿。

11、进一步地，步骤s3中进入机械备份制动+epb动态制动备份流程的控制过程为：当实际减速度小于预期减速度，且偏差值超过设定协同触发阈值时，根据偏差值和车辆载荷估计所需制动力，进行制动力分配，通过epb制动按照设定比例提供所需制动力，同步启动机械备份制动，按预设建压速率向制动管路建压。

12、进一步地，步骤s3中进入机械备份制动+epb动态制动备份流程的控制过程还包括：当偏差值小于设定的第一偏差阈值时，重新计算所需制动力，通过机械备份制动提供大部分所需制动力，通过epb制动承担剩余所需制动力；当偏差值小于设定的第二偏差阈值时，先逐步卸载epb夹紧力，再逐步降低机械备份制动压力。

13、进一步地，步骤s3中进入机械备份制动+epb动态制动备份流程的控制过程还包括：若启动机械备份制动后的设定时间内，副主缸压力未达预期，通过epb制动提供全部制动力。

14、进一步地，步骤s3中实时监测无刷电机rps传感器输出的实际转速信号，根据无刷电机rps传感器输出的实际转速信号计算出副主缸的行程，同时实时监测无刷电机rps传感器故障状态信号，根据无刷电机rps传感器故障状态信号确定是否进入冗余控制逻辑，基于电机控制相关信息完成电机位置信号估计，最终使用估计得到的电机位置信号进行控制，根据估计电机位置确定实际压力，基于目标压力与实际压力之间的偏差进行压力闭环控制。

15、本发明还公开了一种解耦式线控制动助力器无刷电机信号冗余控制装置，包括：

16、驾驶员意图获取模块，被配置为：获取制动踏板行程信号，计算副主缸目标压力，向无刷电机输出驱动指令；

17、传感器失效判断模块，被配置为：实时监测无刷电机rps传感器故障状态，判断该无刷电机rps传感器输出的实际转速信号是否正常；若是，进入正常闭环控制模块，若否，进入冗余闭环控制模块；

18、正常闭环控制模块，被配置为：电机控制模块，根据无刷电机rps传感器输出的实际转速信号，计算出实际压力值，根据目标压力与实际压力之间的偏差进行压力闭环控制；

19、冗余闭环控制模块，被配置为：采集电机相电流信号完成转子角度估计，将估计得到的转子角度转换为电机位置信号，根据估计电机位置确定实际压力，基于目标压力与实际压力之间的偏差进行压力闭环控制。

20、本发明还公开了一种线控制动控制器，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机指令，当所述计算机指令被所述处理器执行时，使得所述线控制动控制器执行上述的解耦式线控制动助力器无刷电机信号冗余控制方法。

21、本发明还公开了一种解耦式线控制动系统，包括线控制动控制器、信号采集模块、电机角度估算模块和执行单元，所述线控制动控制器被配置为执行上述的解耦式线控制动助力器无刷电机信号冗余控制方法。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

23、1、本方案在无刷电机rps传感器失效后，无需额外加装位置传感器，仅通过采集电机相电流信号即可完成转子角度估计，在冗余工况下重新构建压力闭环控制，避免了电机失步、建压失控的问题，大幅提升了系统单点失效后的运行稳定性。

24、2、本方案在正常建压工况和冗余控制工况下，均引入车辆减速度作为二次校验依据，可覆盖系统泄露、电机动作异常等多种二次失效场景，构建了双重安全防线，有效避免极端工况下出现制动力不足的安全风险。

25、3、本方案采用分级备份控制逻辑，根据减速度偏差值的不同阈值，自适应切换单机械备份补偿、双备份协同建压、epb全制动力接管等不同控制模式，在保证制动安全的同时，兼顾了制动平顺性，避免出现制动力突变带来的车辆抖动问题。

26、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。