一种提升车辆底盘电控系统性能的方法及装置与流程

1.本发明涉及机动车辆领域，尤其涉及一种提升车辆底盘电控系统性能的方法及装置。


背景技术：

2.电控系统在现代车辆底盘中的应用，使车辆功能更加丰富、操控更加便捷、安全性大幅提升。常见的车辆底盘电控系统包括防抱死制动系统abs、电子稳定控制系统esc、线控制动系统、电子驻车系统epb、电动助力转向系统eps、电控空气悬架系统ecas和底盘域控制器等，这些电控系统通常由传感器、电控单元ecu、执行器组成。电控单元ecu负责向执行器发出控制指令，实现系统稳定、快速、准确的控制；执行器通常是以电机为动力源组成的执行单元。
3.系统响应速度是表征电控系统动态性能的重要技术指标。对于车辆底盘电控系统，响应速度直接关系着系统是否能够对车辆各种工况、尤其是紧急工况做出及时反应和处理，因此底盘电控系统响应速度与车辆安全性息息相关。例如，线控制动系统具备abs、esc功能，系统响应速度的提升，能够减小从制动踏板踩下到输出制动力的响应时间间隔，减小制动距离、提升车辆制动效果。
4.在底盘电控系统中大多采用电机作为执行器的动力源。实际应用中，不同工况对系统响应速度的最低要求不同，不同工况出现的概率也差异较大: 非紧急工况出现概率较大，对响应速度要求不高；紧急工况出现概率较小、持续时间较短，但对响应速度较为严苛。在系统设计时，选择的电机额定功率要能够覆盖最严苛工况对响应速度的要求，即小概率紧急工况的响应速度要求决定了电机的功率需求。例如，在线控制动系统设计中，在车辆供电系统电压确定的条件下，增压单元的电机额定功率远超非紧急工况对电机功率的需求，其原因在于需要预留足够的瞬态输出功率储备以应对小概率紧急工况对响应速度的需求。再如epb，对于驻车制动时对电机的最大夹紧力需求、在紧急情况下的行车制动时对制动响应速度的需求，通常只能选用额定功率更大的电机才能实现。但是，实际系统开发中采用增大电机额定功率来提升系统性能，会导致系统重量增加、体积增大和成本升高。因此，在不增加电机额定功率的情况下，提高底盘电控系统的性能有着重要意义。
5.针对上述情况，本专利提出了一种提升车辆底盘电控系统性能的方法及装置。使用蓄能器提高车辆底盘电控系统电机的驱动电压，以提升系统的响应速度和提高瞬态最大输出功率。在供电电压确定的情况下，该方法能够降低系统对电机额定功率要求；或在电机额定功率确定的情况下，提升响应速度和提高瞬态最大输出功率。


技术实现要素：

6.为解决上述问题，本发明提供供一种提升车辆底盘电控系统性能的方法及装置，提升系统响应速度，提高瞬态最大输出功率，提升系统的性能，解决了背景中出现的技术问题。
7.本发明的目的是提供一种提升车辆底盘电控系统性能的方法，包括：通过使用蓄能器提高车辆底盘电控系统电机的驱动电压，以实现提升系统的响应速度和提高瞬态最大输出功率。
8.进一步改进在于：提升电机驱动电压的方式包括：a. 蓄能器与系统供电(通常为车辆蓄电池供电)串联为电机供电；蓄能器在充电完成后，与系统供电串联为电机供电，电机供电电压等于蓄能器电压与系统供电电压之和；b. 蓄能器独立为电机供电；蓄能器在升压充电后为电机供电，电机供电电压等于蓄能器电压，大于系统供电电压。
9.本发明还提供一种提升车辆底盘电控系统性能的装置，包括有电子控制单元、蓄能器；电子控制单元由蓄能器充电模块、检测模块、供电切换模块、处理器组成，电子控制单元根据系统状态实时为电机提供最优的供电方式，有蓄能器和系统供电串联、蓄能器单独供电、系统供电三种供电方式可供选择。
10.蓄能器为电容器或电池，蓄能器可以直接或间接的提升电机的供电电压。
11.进一步改进在于：所述电子控制单元与蓄能器之间可以通过内部电气连接，也可以通过接口端子、线束等外部电气连接；在电子控制单元内部，处理器控制蓄能器充电模块对蓄能器充电，检测模块将检测信息反馈给处理器，处理器控制供电切换模块切换电机供电方式。
12.进一步改进在于：电子控制单元和蓄能器既可以作为一个独立的装置，也可以部分模块或全部模块嵌入现有的底盘电控系统控制器中。
13.所述的处理器为电子控制单元的核心，处理器执行数据采集、分析、逻辑处理等功能。所述的蓄能器充电模块在蓄能器电量不足时为蓄能器充电。蓄能器充电模块含保护电路和故障检测电路，防止充电过程中过流和检测蓄能器故障。蓄能器充电完成或达到设定电压后，蓄能器充电模块自动断开，停止充电。所述的检测模块周期性检测蓄能器电压和系统供电电压，并将数据实时反馈给处理器。
14.进一步改进在于：所述供电切换模块可实现蓄能器与系统供电串联供电和单独系统供电之间的切换。
15.进一步改进在于：所述供电切换模块可实现蓄能器供电和单独系统供电之间的切换。
16.所述的供电切换模块负责电机供电方式切换。供电切换模块可实现2种切换方式：a.所述的供电切换模块可实现蓄能器与系统供电串联供电和系统供电之间的切换；b.所述的供电切换模块可实现蓄能器供电和系统供电之间的切换。
17.当蓄能器处于升压充电模式，在蓄能器电压大于系统供电电压条件时，供电切换模块设置电机供电方式为蓄能器供电；当蓄能器处于等压充电或降压充电模式，在蓄能器电压小于系统供电电压时，供电切换模块设置电机供电方式为蓄能器与系统供电串联供电。
18.当蓄能器故障或蓄能器电压低于设定值，为保证电控系统功能不受影响，供电切换模块将电机供电方式切换为系统供电。
19.本发明的有益效果：基于蓄能器为电机提供大于系统供电电压的供电的方法和装
置，提高车辆底盘电控系统的响应速度和瞬态最大输出功率，从而提升电控系统的整体性能和整车的安全性。
附图说明
20.图1是本发明实施例示出的提升车辆底盘电控系统性能装置完全独立底盘电控系统控制器的结构示意图。
21.图2为发明实施例示出的提升车辆底盘电控系统性能装置部分嵌入底盘电控系统控制器的结构示意图。
22.图3是本发明实施例示出的提升车辆底盘电控系统性能装置完全嵌入底盘电控系统控制器的结构示意图。
23.图4为发明实施例供电切换模块无供电输出示意图。
24.图5为发明实施例供电切换模块蓄能器与车辆蓄电池串联供电示意图。
25.图6为发明实施例供电切换模块蓄能器供电示意图。
26.图7为发明实施例供电切换模块车辆蓄电池供电示意图。
27.图8为发明实施例蓄能器与车辆蓄电池串联供电和车辆蓄电池供电切换方法示意图。
28.图9为发明实施例蓄能器供电与车辆蓄电池供电切换方法示意图。
29.其中：10-电子控制单元，20-车辆蓄电池，30-蓄能器，40-底盘电控系统控制器，50-电机， 11-检测模块，12-处理器，13-供电切换模块，14-蓄能器充电模块，41-处理器，42-电机控制模块，131-蓄能器输入端，132-开关一，133-开关二，134-车辆蓄电池输入端，135-开关三，136-供电输出端，137-开关四。
具体实施方式
30.为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
31.在现有的底盘电控系统中，执行器电机采用直流电机，通常由车辆蓄电池供电，提高电机的供电电压可显著提升系统的响应速度。
32.图1-3提供了技术方案的3种实施例：图1为本装置完全独立于底盘电控系统控制器，图2为本装置电子控制单元集成至底盘电控系统控制器中，图3为本装置电子控制单元及蓄能器完全集成至底盘电控系统控制器中。车辆蓄电池20为整个装置提供电源；蓄能器30的功能是提高电控系统电机50的供电电压；底盘电控系统控制器40最小系统包含处理器41和电机控制模块42，执行控制逻辑，驱动电机50动作。电子控制单元10、车辆蓄电池20、蓄能器30、底盘电控系统控制器40以及电控系统电机50之间通过内部或外部电气相连接。电子控制单元10为本装置的核心，包括检测模块11、处理器12、供电切换模块13、蓄能器充电模块14。
33.处理器12控制检测模块11周期性检测蓄能器30的电压及车辆蓄电池20的电压；处理器12控制蓄能器充电模块14在蓄能器30电压低于设定值时，给蓄能器充电，充电完成后，停止充电。处理器12执行数据采集、分析、逻辑处理等功能，供电切换模块13为电机设置合适供电方式。
34.图2和图3的实施例中，本装置与底盘电控系统控制器40部分或完全集成，集成后，装置与底盘电控系统控制器40共用部分模块，如处理器41，其控制逻辑及工作流程同图1描述的实施例。
35.图4-7为供电切换模块13实现不同电机供电方式的示意图。蓄能器输入端131、车辆蓄电池输入端134分别和蓄能器30、车辆蓄电池20连接，供电输出端136为电机供电，开关一132、开关二133、开关三135、开关四137组合控制实现电机供电方式的设置和切换。
36.如图8-9所示，以图2描述的实施例为例，分别描述电机为蓄能器供电和蓄能器与车辆蓄电池串联供电提高电控系统响应速度的方法。
37.图8所示，检测模块11周期性获取车辆蓄电池电压及蓄能器电压，电子控制单元10接收到动作指令时，若蓄能器电压大于设定值，供电切换模块13设置电机供电方式为蓄能器与车辆蓄电池串联 ；若蓄能器电压小于设定值，供电切换模块13设置电机供电方式为车辆蓄电池供电。电机无动作需求时，若蓄能器电压小于设定值，蓄能器充电模块14对蓄能器充电，达到设定电压后停止充电。
38.图9所示，检测模块11周期性获取车辆蓄电池电压及蓄能器电压，电子控制单元10接收到动作指令时，若蓄能器电压大于设定值，供电切换模块13设置电机供电方式为蓄能器供电；若蓄能器电压小于设定值，供电切换模块13设置电机供电方式为车辆蓄电池供电。电机无动作需求时，若蓄能器电压小于设定值，蓄能器充电模块14对蓄能器充电，达到设定电压后停止充电。