一种电子机械制动系统的夹紧力监控报警方法及系统与流程

本发明涉及汽车线控制动，特别涉及一种电子机械制动系统的夹紧力监控报警方法及系统，具体适用于搭载四轮独立电子机械制动执行器的新能源车辆。

背景技术：

1、随着汽车电动化与智能化技术的快速发展，线控制动已成为汽车底盘域控制的核心技术方向。电子机械制动（electronic mechanical brake，简称emb）系统摒弃了传统的液压制动管路，可独立响应电信号实现单轮制动卡钳夹紧力的精准控制，具备响应速度快、结构集成度高等显著优势。

2、然而，现有emb系统的控制方案多聚焦于稳态夹紧力的闭环控制。受制于制动盘片间隙、电机响应特性、机械传动效率等硬件特性的个体微小偏差，同轴左右轮在制动力的上升瞬态过程中极易出现显著的响应时间差与制动力偏差。不同于传统液压制动系统天然存在的液体压力均衡特性，emb系统无机械耦合冗余，这种瞬态制动力差会直接导致非预期的车辆横摆力矩。尤其在自动紧急制动（aeb）等存在大阶跃制动请求的工况下，极易引发车辆制动跑偏、行驶失稳，存在严重的行车安全隐患。

3、通过检索发现，现有技术中存在部分针对制动系统的诊断方法。例如，某些通过收集马达电流信号并结合机器学习模型来预测马达状态的方案，虽然能够预警部分故障，但其高度依赖海量历史数据的积累，且对于非典型的、突发性的轻微卡滞等瞬态性能衰退难以实现快速、准确的识别。另有部分失效控制方案，仅以发送制动请求但车轮未作出响应作为故障判定的唯一依据，这种方案仅能识别卡钳完全失效的硬故障，完全缺乏对制动力响应偏差、建压迟滞等性能退化状态的精细化监控机制。上述现有技术的缺陷导致系统无法区分轻度的系统性偏差与重度功能故障，对应的安全处置与自校正策略缺失，难以兼顾行车安全性与车辆系统的可用性。

技术实现思路

1、针对背景技术中的不足，本发明提供一种电子机械制动系统的夹紧力监控报警方法及系统，旨在解决现有四轮分布式emb系统在制动力上升瞬态过程中，由于硬件响应失配导致的同轴车轮制动力偏差，进而引发车辆跑偏或失稳的核心技术问题，同时提供一整套包含静态自检、动态监控、分级报警与在线自学习校正的完整控制机制。

2、为解决上述技术问题，第一方面，本发明提供如下技术方案：

3、一种电子机械制动系统的夹紧力监控报警方法，包括以下步骤：制动控制器获取车辆的制动请求信号，并根据所述制动请求信号解算同轴两侧车轮的目标制动力；所述制动控制器获取所述同轴两侧车轮上制动执行机构实时反馈的实际制动力；所述制动控制器判断所述目标制动力及车辆当前状态是否满足预设的监控触发约束条件；当满足所述监控触发约束条件时，所述制动控制器实时计算同一采样时刻下所述同轴两侧车轮的实际制动力之间的瞬态制动力偏差；所述制动控制器将所述瞬态制动力偏差分别与第一预设阈值和第二预设阈值进行比较，并根据比较结果通过车机交互模块或报警模块执行对应的分级报警，以及控制所述制动执行机构执行对应的分级控制策略；其中，所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值。

4、由于采用了实时计算同一采样时刻下同轴两侧车轮实际制动力之间的瞬态制动力偏差，并与多级阈值进行动态比对的技术手段，本发明能够实现从传统的稳态监控向瞬态全周期监控的跨越。通过准确识别瞬态响应失配，能够从根源上规避在大阶跃制动工况下的车辆跑偏和失稳风险，从而显著提高车辆底盘的主动安全性。

5、作为本发明的一种优选方案，判断所述目标制动力及车辆当前状态是否满足预设的监控触发约束条件的步骤，包括同时满足以下条件：所述目标制动力大于或等于预设的制动力有效阈值；所述同轴两侧车轮的目标制动力数值相等；车辆的主动安全干预功能处于未激活状态；车辆的供电电压处于正常工作电压区间，且所述制动执行机构与所述制动控制器之间的通信状态正常。通过进一步采用严苛的监控触发约束条件，本发明能够实现排除轻微制动需求的干扰以及主动差动制动功能的干扰，有效降低误报率，大幅提升监控逻辑的鲁棒性与抗干扰能力。

6、作为本发明的一种优选方案，所述第一预设阈值的计算逻辑为：取预设的固定偏差常数，以及所述目标制动力与第一比例系数的乘积，将两者中的最大值作为所述第一预设阈值；所述第二预设阈值的计算逻辑为：取预设的故障偏差常数，以及所述目标制动力与第二比例系数的乘积，将两者中的最大值作为所述第二预设阈值；其中，第二预设阈值采用的常数及比例系数均大于第一预设阈值。通过进一步采用结合常数与比例系数的动态阈值计算模型，本发明还能够实现小制动力工况下避免因传感器微小噪声导致的误报警，同时在大制动力工况下保持严格的比例约束，从而保证监控体系在全工况下的灵敏度和准确性。

7、作为本发明的一种优选方案，所述根据比较结果执行对应的分级报警与控制策略的步骤，包括：若所述瞬态制动力偏差小于或等于所述第一预设阈值，则判定当前制动响应正常，保持车辆正常行驶状态指示；若所述瞬态制动力偏差大于所述第一预设阈值且小于或等于所述第二预设阈值，则判定系统处于第一级异常状态，通过所述报警模块触发第一级预警信号，定位发生响应滞后的异常制动执行机构，并在本次制动请求结束后对所述异常制动执行机构执行参数校准过程；若所述瞬态制动力偏差大于所述第二预设阈值，则判定系统处于第二级异常状态，通过所述报警模块触发第二级预警信号，定位故障制动执行机构，并启动安全降级策略。通过进一步采用分级异常处理机制，本发明还能够实现对系统性能衰退进行精细化管理。不仅对轻度偏差给予在线修复机会以保障可用性，还能在严重故障时实施果断隔离。

8、作为本发明的一种优选方案，所述定位发生响应滞后的异常制动执行机构，以及对所述异常制动执行机构执行参数校准过程的步骤，包括：在同一采样时刻，分别计算同轴两侧车轮的制动力上升比例偏差；比较两侧车轮的制动力上升比例偏差，判定偏差数值更大的一侧车轮所对应的制动执行机构为所述异常制动执行机构；控制所述异常制动执行机构以设定的低速和低电流驱动制动活塞前进；实时监测驱动电流，通过识别驱动电流发生阶跃上升的拐点来判定摩擦片与制动盘的刚接触位置；基于所述刚接触位置，记录系统的无负载零位转角与行程，并更新制动控制参数以消除机械响应滞后。通过进一步采用单侧定量定位及低速小电流探底自学习手段，本发明能够实现在双边参数均存在波动的瞬态过程中，精准锁定性能退化的硬件主体，并通过软件自校正补偿机械磨损与间隙，赋予了制动系统自我修复的能力。

9、作为本发明的一种优选方案，所述启动安全降级策略的步骤包括：屏蔽所述故障制动执行机构的控制指令；将制动系统切换至三轮制动控制模式；根据车辆当前的动力学状态，重新分配剩余三个正常制动执行机构的目标制动力，以抵消因单轮失效产生的非预期横摆力矩。通过进一步采用三轮制动控制的主动再分配逻辑，本发明还能够实现在单点彻底失效的恶劣工况下，主动消除不对称制动带来的偏航力矩，确保车辆平稳减速。

10、作为本发明的一种优选方案，所述方法还包含车辆静止状态下的静态自检流程；在满足车速为零、车辆非测试轴处于驻车锁止状态且无主动制动输入时，所述静态自检流程包括：控制测试轴上的制动执行机构的制动活塞回退至预设的行车标准盘片间隙；向所述测试轴两侧的制动执行机构同时发送预设的阶跃目标制动力；实时计算所述测试轴的实际制动力上升全过程中的瞬态制动力偏差，并根据比较结果执行对应的自检结果处置；在所述测试轴完成测试后，将原测试轴锁止，并将原非测试轴作为新的测试轴进行轮换测试。通过进一步采用模拟行车盘片间隙的静态分轴测试逻辑，本发明还能够实现全生命周期内的故障前置预警，避免车辆带故障运行，实现了防患于未然的健康体检。

11、为解决上述技术问题，第二方面，本发明提供如下技术方案：

12、一种电子机械制动系统的夹紧力监控报警系统，包括：数据获取模块，设置于制动控制器内，用于获取车辆的制动请求信号以解算同轴两侧车轮的目标制动力，并获取所述同轴两侧车轮上制动执行机构实时反馈的实际制动力；状态校验模块，设置于所述制动控制器内并与所述数据获取模块连接，用于判断所述目标制动力及车辆当前状态是否满足预设的监控触发约束条件；偏差计算模块，设置于所述制动控制器内并与所述数据获取模块连接，用于在满足所述监控触发约束条件时，实时计算同一采样时刻下所述同轴两侧车轮的实际制动力之间的瞬态制动力偏差；车机交互模块和报警模块，与所述制动控制器通信连接；分级控制模块，设置于所述制动控制器内并分别与所述偏差计算模块、状态校验模块、车机交互模块及报警模块连接，用于将所述瞬态制动力偏差分别与第一预设阈值和第二预设阈值进行比较，并根据比较结果发送指令至所述车机交互模块或报警模块以执行分级报警，以及控制所述制动执行机构执行降级策略；其中，所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值。

13、由于采用了由数据获取模块到分级控制模块构成的层层递进的独立逻辑处理架构，本发明能够实现制动偏差信息的低延迟采集与快速判定。通过模块化的架构支撑多级阈值的实时比对计算，有效保障了异常干预指令下发的及时性，为整车稳定控制提供坚实的系统支撑。

14、作为本发明的一种优选方案，所述同轴两侧车轮的制动执行机构分别包括左侧制动执行机构和右侧制动执行机构；所述左侧制动执行机构和右侧制动执行机构内部均独立集成有电机转子旋转变压器与电流传感器；所述实际制动力由所述制动执行机构的底层计算单元基于定子电流信号与活塞行程信号进行融合估算获得并反馈至所述数据获取模块。通过进一步采用多信息融合估算技术并分布于底层机构，本发明能够实现摆脱对单一力传感器的依赖，降低了信号噪声干扰，确保在全工况下实际制动力反馈精度的可靠性。

15、作为本发明的一种优选方案，所述系统还包括参数校准模块，所述参数校准模块与所述分级控制模块连接；当判定系统处于第一级异常状态时，所述参数校准模块用于在当前制动请求结束后，发送低速运行指令至异常制动执行机构以识别摩擦片刚接触位置，执行零位和间隙的自学习校正。通过进一步采用独立的参数校准架构，本发明还能够实现在整车行驶间隙完成无感知的系统自主重构，避免频繁的维修进站提醒。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

17、本发明突破了行业内普遍仅关注稳态目标值达成的局限，提出了一种针对制动施加全过程的瞬态偏差动态监控体系。通过对瞬态制动力偏差的全周期监控以及与多级阈值的精准匹配，本发明构建了“监控-诊断-自适应处置”的闭环。轻度性能衰退通过在线自学习加以补偿修正，从根源消除长期的系统性响应延误；重度功能故障则被迅速识别并隔离，利用余度车轮进行横摆补偿。这一体系逻辑有效解决了因为机械特性差异在aeb等大阶跃工况下极易引发的车辆跑偏顽疾，取得了突出的实质性特点和显著的防失稳进步效果，兼顾了较高的诊断精确度与车辆的持续可用性。