线控制动系统关键技术解析

来源:世展网 分类:品牌展行业资讯 2023-05-31 11:03 阅读:2345
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2025年上海进博会-中国国际进口博览会CIIEChina International Import Expo

2025-11-05-11-10

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一:线控制动系统关键技术一制动力最优分配策略

1.1 制动力最优分配策略

制动力分配的目的是在驾驶员踩下制动踏板的瞬间,制动系统根据车辆载荷、实际路况和工况等,分别计算出四个车轮制动器制动力,以保证车辆行驶的安全性和稳定性,同时获得最短停车距离。

制动力分配策略步骤

Step1:计算整车总制动力和各车轮制动力大小

关键点1:找出制动踏板力与制动减速度之间的关系;

关键点2:找出制动力系数、地面制动力以及垂直载荷的关系

Step2:计算前后车轮的垂直载荷大小

关键点:汽车制动过程中会出现载荷转移现象,需找出载荷转移量大小;

Step3:计算前后车轮制动盘的夹紧力大小

关键点:找出汽车制动时单个车轮制动力和制动器制动力矩间的关系

Step4:基于控制算法的制动压力调节

关键点:通过合适的控制算法对制动力大小进行微调

1.2 制动力最优分配策略

由传统液压制动系统踏板位移、踏板力与制动压力之间存在的关系可以反推EMB系统踏板力与制动减速度之间的关系,建立关系曲线图。

踏板力与制动减速度之间的关系

要研究制动力分配策略,首先要识别驾驶员的制动意图,根据制动意 图才能确定驾驶员期望的制动力,这里面涉及到的变量主要有踏板力、 踏板位移以及制动减速度,而踏板力与制动减速度存在三种变化关系。

随着制动力增加,制动减速度均随之增加,不同的是(a)图呈线性增长,即踏板力与制动减速度是正比例关系;(b)图和(c)图 中制动减速度随踏板力呈非线性变化,前者增涨幅度是先慢后快;后者是先快后慢,最后趋于平稳。

通过踏板力与制动减速度之间的关系和液压制动系统踏板位移、踏板力与制动压力之间的关系分析,可以初步建立起EMB系统的踏板力与制动减速度的对应关系。

当驾驶员踩下制动踏板,制动刚开始时不产生制动压力,即一段踏板空行程和空踏板力。随着踏板空行程结束会出现一个阶跃制动压力;

阶跃制动压力是一个非常重要的参数,在制动开始时可以给驾驶员很好的反馈,若没有这个阶跃量制动踏板给人的感觉会很迟钝。

1.3 制动力最优分配策略

由于受轮胎和路面附着系数等因素的限制,车轮最大地面制动力的值应不大于附着力。当地面制动力超过附着力时,车轮会出现抱死拖滑现象,有可能会出现前轮抱死或后轮抱死等现象。汽车制动工况种类1.前后车轮均不发生抱死2.前后车轮同时抱死3.前轮抱死或者前轮先于后轮发生抱死4.后轮抱死或者后轮先于前轮发生抱死制动稳定性分析最理想的制动情况是前、后车轮都不发生抱死,制动稳定性最好前、后车轮同时抱死,可以防止后轴侧滑,而且前轮只有在制动强度达到最大值时才会失去转向能力,附着条 件利用较好尽量减少出现前轮发生抱死或前轮先于后轮发生抱死,虽属于稳定工况但失去转向能力防止后轮抱死或者后轮先于前轮发生抱死,因为后轴容易发生侧滑属于危险制动工况

1.4 制动力最优分配策略

汽车制动时轮胎不仅做滚动还会发生滑动,滑移率大小与附着系数存在一定的关系;理想状态下汽车制动时前、后制动器制动力呈线性关系,但实际情况会存在一定偏量滑移率与附着系数的关系纵向附着系数 (也称制动力系数)是地面制动能力与垂直载荷的比值;横向附着系数(也称侧向力系数)是侧向力与垂直载荷的比值当滑移率在图中虚线范围内时,汽车制动最佳滑移率控制区,此区域路面附着条件利用的较好,制动性能和制动稳定都较好。理想制动力分配曲线汽车在实际制动时由于会出现一个载荷转移量,故制动器制动力呈现的不是线性关系。汽车制动力分配Ι曲线和曲线。同步附着系数为和Ι曲线的交点,制动时汽车会使得前、后轮同时抱死。实际制动力分配曲线位于理想制动力分配Ι曲线上方时,汽车制动时容易发生后轮先抱死;反之,汽车制动时容易发生前轮先抱死。

二:线控制动系统关键技术—系统安全和容错技术

2.1 系统安全和容错技术

EMB系统的应用一直受到安全可靠性的较大影响,因为任何一个电子信号的失效都可能会带来一个灾难性的后 果,故系统安全和容错技术显得尤为重要,这其中主要包括软件冗余与硬件冗余。EMB系统常见故障类型软件容错设计由于硬件制造技术水平的提高和硬件容错技术的成熟,软件错误将成为导致系统失效的主要原因。因此,要求EMB系统软件具有较强的容错能力。可用以下方法提高软件的可靠性和容错能力:利用自动纠错技术对关键数据进行数据冗余编码,提高关键数据的可靠性;对关键数据,如状态字、标志位等,利用NVP技术和表决策略在系统故障时对其进行恢复;对关键模块采用恢复块技术;利用NVP技术及恢复块技术相结合的方法对故障后的系统进行恢复和重构

2.2 系统安全和容错技术

考虑到EMB系统的实时性和成本等因素,热备份的动态冗余是最佳的选择方案,对制动踏板模块、ECU模块、 通信网络以及电源模块进行双冗余设计,可有效提高系统的可靠性。硬件容错设计考虑到轮毂空间有限、车轮制动器本身的冗余性(即当一个车轮制动 器失灵时,通过制动力分配,汽车可在其余三个制动器作用下实现制动),故车轮制动器模块没有进行硬件双冗余设计踏板传感器组采用三种不同类型的传感器,即位移传感器、角度传感器和压力传感器。这样设计的目的是为了抵消单一类型传感器共态故障的影响,以提高系统的可靠性。同时,由于三个传感器的信号之间存在一定的对应关系,故通过对其信号的比对还可识别出传感器的故障。为满足EMB系统高可靠性和实时性要求,各节点采用实时嵌入式系统 设计方案,而双机容错控制系统则整合计算机硬件级、操作系统级以及应用级的容错技术,在实现双机系统隔离的同时,通过通信方式实现不同处理机的互联,为在硬件容错中结合软件容错提供可能,通信网络可选用CANFD。

2.3 系统安全和容错技术

EMB系统制动踏板模块采用双冗余结构,同构的双机同时工作,根据预先设定的自诊断策略和故障判定策略对工作结果进行比较输出。踏板模块双机容错控制系统结构双机系统运行状况定义为:(1)任何时刻都以主机的运 行结果作为系统输出,主机运行到检测点即向备用机发送日 志,备用机更新日志列表;(2)若A机和B机均运行正常, 则将A机作为主机,B机为备份;(3)若A机正常而B机有故 障,则将A机作为主机,同时B机将故障状况报告A机,并对B 机进行复位控制操作;(4)若A机故障而B机正常,则将B机 作为主机,同时A机进行复位控制操作。来源 | cdmotor

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