王艺云
重庆机电职业技术大学，重庆404100
摘要：传统制动系统主要依靠制动踏板行程与制动力的关系物理实现整车制动，而线控制动系统由于主要依靠电信号等模拟量来传递，因此线控制动的安全性、舒适性以及再生制动控制都与制动系统控制策略的实现密切相关。制动意图识别是制动系统控制策略设计的基础，基于模糊推理模型等方法研究制动意图识别，为制动系统及制动能量回收策略设计提供参考。
关键词：制动意图识别；电动汽车；线控制动；控制策略
1纯电动车制动机理
作为新能源汽车的重要节能措施之一，再生制动系统可将新能源汽车制动时消耗的能量转化为电能。整车制动时，在液压制动系统向车轮提供制动力矩的同时，驱动电机进入发电状态，也向车轮提供制动力矩，将汽车制动过程中损失在摩擦制动器上的一部分热能，通过电机的发电作用转换为电能向动力电池充电，显著降低了纯电动汽车的能量消耗。驱动电机参与制动会对整车的制动性能产生影响，例如影响前、后轴制动力的分配关系、制动强度的一致性、制动踏板感觉、制动防抱死功能等。因此需要对液压制动力和电机再生制动力进行协调控制，既要实现制动能量回收最大化的目标，又要保证整车的制动性能，且不影响原有的驾驶员操纵制动系统时的感觉和习惯。要对液压制动和电机再生制动进行控制，对驾驶员的制动意图识别是基础。
2制动意图识别策略
2.1制动意图模式化
由于路况复杂多变以及驾驶员本身意愿的不确定，驾驶员的制动状态具有复杂性和随机性，需求的总制动力随制动状态而变化；因此，需要从驾驶员的制动状态入手，对其进行归纳分类，从而实现制动意图的模式化，即将驾驶员复杂的制动状态转化为规律性较强并具有一定特征的制动模式。纯电动汽车在典型的实际驾驶过程中可能出现的制动状态如下。
1）起步：驾驶员将制动踏板踩到底，挂前进挡，然后先迅速抬起一部分制动踏板，在完全抬起之前放慢速度，此时，驱动电机开始模拟车辆怠速起步，当制动踏板完全抬起后车辆以较低车速起步行驶。
2）滑行减速：驾驶员预判可减速距离较长，提前松开加速踏板，将脚放在制动踏板上，但未踩下，等待随时制动，此时，驱动电机应模拟发动机反拖制动。
3）缓慢制动减速：驾驶员预判可减速距离较短，缓慢踩下制动踏板，根据需要进行调节，达到目标减速距离。
4）紧急制动减速：出现紧急情况，如道路中突然出现障碍物或行人，驾驶员紧急踩下制动踏板，根据需要控制踏板开度，多数情况下需要踩到底，使车辆迅速停车。
5）制动解除：车速降低到目标车速，驾驶员松开制动踏板保持车速，或踩下加速踏板继续加速。
6）制动停车：驾驶员按照目标制动距离控制制动踏板开度，在接近目标制动距离或车速较低时，缓慢将制动踏板踩到底，平稳停车。
制动模式其中特征明确易于识别的包括起步制动、滑行制动、停车制动和常规松制动；其中特征存在交叉较难识别的包括常规制动、紧急制动。因此对特征明确的模式采用定值门限进行识别，对特征交叉的模式采用变值门限进行识别。
2.2状态特征选取
特征选取对制动意图识别至关重要，既要保证特征的数量尽可能少，又要保证特征具有足够的辨别信息。另外，还要避免特征之间较大的相关性，否则不但增加了复杂性，还得不到有用的信息。在纯电动汽车线控制动系统方案中，典型的可采集的用于识别制动意图的传感器信号包括制动踏板位移和速度信号、加速踏板位移和速度信号；CAN总线获得的信号包括车速、挡位信号等。不使用制动踏板力及制动液压主缸压力信号，使制动系统制动意图识别策略与制动踏板与制动液压主缸的机械连接实现解耦。
1）制动踏板位移和速度。
制动踏板位移是最直接反应驾驶员制动意图的信号，也是制动踏板速度的信息来源，能够反映当前时刻驾驶员的制动需求，但不包含驾驶员下一时刻的意图信息。制动踏板速度能够反映出驾驶员制动意图的趋势，是估计驾驶员未来制动需求的重要依据，也是制动踏板加速度的信息来源。制动过程中踏板速度变化明显，通常在小强度时由于空行程的存在，且制动系统对踏板反作用力较小，因此踏板速度会出现较大的峰值。在大强度时由于制动系统压力的建立，踏板反作用力变大，踏板速度有所下降；因此，制动意图的判断需综合踏板位移和踏板速度。
2）加速踏板位移及速度。
加速踏板位移信号来自于电子油门，是整车控制器对驾驶员驱动意图识别的重要信息，在制动意图识别中可用于判断驾驶员制动前取消加速的缓急程度，如果抬起速度很快，则说明驾驶员遇到一定的紧急情况，有紧急制动的可能性，但考虑到各类驾驶员驾驶风格不同，加速踏板位移和速度并不适合作为紧急制动识别的主要特征。
3）电动车辆车速和挡位。
车速和挡位可用于判断特征简单的制动意图，如起步松制动和停车制动，不适合用于紧急制动的识别。
2.3制动意图识别逻辑
根据样车制动系统模式分析和状态特征选取，设计其识别逻辑流程如图2所示。根据输入的制动踏板位移Sp、制动踏板速度Sp′、加速踏板位移Spd、车速Vveh以及挡位等信息，判断制动模式并输出模式代码。首先判断挡位，根据挡位信息确定是否进行制动能量回收控制，如果处于倒车或驻车状态，则制动能量回收模式Mbrk选择暂不进行制动能量回收（Mbrk=0）；然后根据车速及制动踏板位置是否为0判断起步制动模式（Mbrk=1），再根据制动踏板和加速踏板位移判断滑行制动模式（Mbrk=2）。在制动踏板位移不为0时，如果制动踏板速度为负，则判断为常规松制动模式（Mbrk=3），如果踏板速度为正，则根据车速的大小与最高车辆低速行驶门限值Vlow_max对比，判断是否为停车制动模式（Mbrk=4）。如果车速高于门限值，则进入对缓慢制动和紧急制动的判断，主要判断依据是制动踏板速度；如果踏板速度高于紧急制动踏板速度门限值Sp_th′，则为紧急制动模式（Mbrk=6）；否则需判断上一时刻的制动能量回收模式Mbrk_last，如果为紧急制动，则保持紧急制动模式不变，否则进入常规制动模式（Mbrk=5）。可归为常规制动，曲线4和5归为紧急制动。通过分析踏板位移和踏板速度的关系可得，无论是紧急制动还是常规制动，当踏板位移为20～50mm时，踏板速度达到最大，当踏板位移为50～100mm时，踏板速度明显减小。在试验过程中发现，有经验的驾驶员一般在空行程阶段制动踏板速度较大，但并非紧急制动，主要是为了减少制动反应时间。
4总结
电动汽车与传统燃油车辆制动系统存在区别，电动汽车再生制动系统影响整车制动性能和舒适性能。基于电动汽车及线控制动特点，提出一种基于实际驾驶需求的制动意图识别策略。通过驾驶员制动意图分析，将制动意图分为起步制动、滑行制动、停车制动、常规松制动、常规制动和紧急制动6种制动模式。并选取可识别的制动意图状态特征信号：制动踏板位移和速度信号、加速踏板位移和速度信号、车速和挡位信号等，不使用制动踏板力和制动主缸压力信号。基于驾驶员实际驾驶需求、制动意图模式和特征信号，制定制动意图识别控制策略。基于典型制动模式下的试验结果，根据制动踏板位移和踏板速度，设置制动逻辑门限值划分区域；使用两条门限值曲线，将制动动作分为常规制动区、过渡区和紧急制动区；使用紧急制动程度识别算法为电机制动力矩提供参考；最后使用软件建立仿真模型并验证了控制策略的有效性。
参考文献
[1]何畅然，王国业，张露，等.电动汽车新型再生-机械耦合线控制动系统机理研究[J].汽车工程，2018，40（3）：283-289.
[2]谢文科，严世榕.基于舒适性的电动汽车再生制动[J].系统仿真技术，2018，14（1）：14-19.
[3]段飞.汽车线控制动系统安全控制技术的应用[J].科技传播，
2016，8（11）：217-218.