Abstract
Sistemul brake-by-wire bazat pe ESC introdus în această lucrare este una dintre cele mai economice și mature metode de a realiza controlul inteligent al frânelor auto.
Odată cu dezvoltarea continuă și maturitatea tehnologiei electronice auto, a luat ființă sistemul brake-by-wire. Datorită integrării sale ridicate și dispunerii ușoare, sistemul brake-by-wire nu numai că poate îndeplini funcția ESC, dar poate realiza și funcții ACC, AEB și alte funcții, astfel încât să răspundă nevoilor de dezvoltare a funcției de conducere inteligente. Automotive ESC controlează dimensiunea și direcția forței longitudinale și laterale a anvelopei pentru a se asigura că mașina funcționează stabil la frânare, conducere, direcție bruscă și chiar în alte condiții extreme și sporește siguranța mașinii. Automotive ESC oferă o anumită bază pentru frânarea auto prin cablu prin realizarea unui control precis al presiunii cilindrului roții a fiecărei roți.
1, Selectarea și structura sistemului de frână cu fir
1.1 Selectarea sistemului de frână cu fir
Microbuzul fără pilot trebuie să realizeze funcții de conducere fără pilot L4 într-o anumită zonă de operare, cum ar fi planificarea autonomă a rutelor și selectarea opririlor etc., necesitând întârzierea răspunsului la frână prin cablu să fie mai mică sau egală cu {{3} }.5 s. Deoarece ESC-ul vehiculului se bazează pe sistemul tradițional de frânare hidraulic, acesta are avantajele unui cost redus, întârziere scurtă, redundanță completă a defecțiunilor, control independent în timp real al frânării pe patru roți etc. și poate fi utilizat pentru a executa cu precizie comandă de frânare emisă de controlerul automat de conducere pentru a realiza controlul activ al decelerației vehiculului sau al presiunii de frânare. Prin urmare, microbuzul fără șofer folosește un sistem de frână cu fir bazat pe ESC.
1.2 Arhitectura sistemului Brake-by-wire
Arhitectura sistemului brake-by-wire a mașinii bazată pe ESC este prezentată în Figura 1
inclusiv:
- pahar de depozitare a uleiului 1,
- unitate electronică de control hidraulic (HCU) 2
- senzor de presiune 3
- placă de achiziție a presiunii 4
- senzor combinat 5
- etriere de frana 6
- Disc de frana 7
- conducta tare de frana 8
- furtun de frana 9
- furtun rezistent la ulei 10
- cablaj 11
- Semnalul CAN 12 etc.
în care unitatea electronică de control hidraulic (HCU) 2 include un motor, un controler și o supapă solenoidală. Principalele sale funcții sunt următoarele:
1) Răspundeți la solicitarea de decelerare țintă trimisă de controlerul de nivel superior al vehiculului (adică VCU vehiculului): intervalul de decelerare este 0-6.0 m/s2, timpul de răspuns la decelerare este mai mic sau egal cu 0,5 s, iar timpul de acumulare a presiunii de decelerare este mai mic sau egal cu 0,6 s. Timpul de răspuns se referă la timpul de la momentul în care VCU a întregului vehicul trimite o solicitare de frânare până la momentul în care viteza vehiculului începe să scadă brusc; timpul de creștere a presiunii se referă la timpul de la momentul în care VCU a întregului vehicul trimite o solicitare de frânare până la momentul în care vehiculul atinge decelerația țintă.
2) Pe drumurile normale din ciment sau asfalt, precizia frânei prin cablu trebuie să fie maxim (0,2 m/s2, 10%), adică să ia valoarea maximă între 0,2 m/s2 și (10%×decelerație țintă)
1.3 Arhitectura algoritmului de control al sistemului brake-by-wire
1.3.1 Model de presiune de frânare
Baza algoritmului de control al sistemului brake-by-wire bazat pe ESC este modelul presiunii de frânare.
1) Designul modelului de presiune de frânare. Modelul presiunii de frânare este proiectat după cum urmează: mai întâi construiți modelul hardware al motorului și diferitelor controlere din HCU pe baza caracteristicilor HCU și apoi comparați diferitele decelerații țintă calculate în funcție de parametrii vehiculului microbuzului fără pilot cu Curba de relație a presiunii de frânare este importată în modelul hardware al presiunii de frânare menționat mai sus și, în cele din urmă, presiunea de frânare necesară pentru diferite decelerații țintă poate fi atinsă prin proiectarea potrivită a deschiderii motorului și controlerului din model.
2) Controlul modelului presiunii de frânare. Când HCU primește semnalul de frânare, modelul de presiune de frânare proiectat efectuează controlul anticipat și efectuează controlul feedback-ului în funcție de semnalul presiunii cilindrului roții. HCU selectează comanda de control adecvată pentru a genera presiunea țintă pentru a frâna vehiculul, astfel încât vehiculul să atingă decelerația țintă, asigurând în același timp consistența, stabilitatea și netezimea decelerației de frânare.
1.3.2 Arhitectura algoritmului de control
Algoritmul de control bazat pe sistemul ESC brake-by-wire este împărțit în principal în modul de control activ al frânării (calcul cantității de stare relevantă și judecarea condițiilor de intrare și ieșire), modul de control superior (controler de decelerare țintă) și controler inferior (controler de presiune de frânare activă). ), arhitectura acestuia este prezentată în Figura 2.
Printre acestea, logica de control a controlerului de decelerare țintă superior și a controlerului de presiune de frânare activ inferior este prezentată în Figura 3.
Rolul controlerului de decelerare țintă de nivel superior este de a converti decelerația țintă într-o presiune țintă; rolul controlerului activ de presiune de frânare de nivel inferior este de a rezolva comenzile adecvate ale motorului și ale supapei solenoidului pentru a atinge presiunea țintă cerută de controlerul de nivel superior.
Logica de control a controlerului de decelerare țintă de nivel superior: conform modelului de dinamică longitudinală a vehiculului, calculați presiunea țintă de referință necesară pentru a atinge decelerația țintă ca verigă de avans în procesul de control; în funcție de abaterea dintre decelerația țintă și decelerația reală, Presiunea țintă de frânare este corectată pentru a obține presiunea de frânare corectată, care este utilizată ca legătură de feedback în procesul de control; în cele din urmă, presiunea țintă completă este obținută în funcție de presiunea de frânare de referință și presiunea de frânare corectată.
Logica de control a controlerului de presiune de frânare activ inferior: mai întâi, calculați deschiderea de bază a fiecărei supape solenoid și deschiderea de bază a motorului în funcție de modelul de presiune înainte; apoi, calculați deschiderea corectată a fiecărei supape solenoid în funcție de feedback-ul abaterii presiunii și deschiderea corectată a motorului; în final, deschiderea combinată a electrovalvei și a motorului se obține prin suprapunerea deschiderii de bază și a deschiderii corectate.
2, Selectarea și structura sistemului de frână cu fir
Componentele sistemului brake-by-wire menționat mai sus sunt asamblate în întregul vehicul, iar proiectarea teoretică menționată mai sus este verificată pentru a finaliza proiectarea finală a sistemului frână-by-wire al întregului vehicul.
Pentru microbuzul fără pilot menționat anterior, verificarea dinamică a sistemului de frână cu fir se efectuează pe un pavaj plat, cu aderență ridicată, iar temperatura ambientală este de aproximativ 30 de grade.
Acest element de testare de verificare este modificarea treptei de decelerare. Testul de schimbare a treptei de decelerare reflectă procesul tipic de presurizare-menținere-decompresie și simulează condițiile tipice de frânare și decelerare ale vehiculului. La frânare, viteza inițială este de aproximativ 15 km/h, iar decelerația țintă este de 1,0-6.0 m/s2. Pentru fiecare decelerație țintă, înregistrați timpul de răspuns la decelerare, timpul de acumulare a presiunii de decelerare și precizia frânei cu fir. Cerințele tehnice și rezultatele testelor de verificare sunt prezentate în tabelul 1.
| Decelerație țintă/（ms-2） | Timp/s de răspuns la decelerare | Timp/s de acumulare a decelerației | Precizie frână cu fir/（ms-2） |
| 1.0 | Mai mic sau egal cu {{0}},5/0,13 | Mai mic sau egal cu {{0}},6/0,48 | ±0.2/0.025 |
| 2.0 | Mai mic sau egal cu {{0}},5/0,12 | Mai mic sau egal cu {{0}},6/0,52 | ±0.2/0 |
| 3.0 | Mai mic sau egal cu {{0}},5/0,12 | Mai mic sau egal cu {{0}},6/0,49 | ±0.3/0.023 |
| 4.0 | Mai mic sau egal cu {{0}},5/0,14 | Mai mic sau egal cu {{0}},6/0,52 | ±0.4/0.16 |
| 5.0 | Mai mic sau egal cu {{0}},5/0,12 | Mai mic sau egal cu {{0}},6/0,53 | ±0.5/0.17 |
| 6.0 | Mai mic sau egal cu {{0}},5/0,1 | Mai mic sau egal cu {{0}},6/0,52 | ±0.6/0.32 |
Comparația dintre funcțiile principale din 1.2 și cerințele tehnice și rezultatele testelor din Tabelul 1 arată că sistemul poate urmări decelerația țintă în timp și cu precizie sub diferite decelerații țintă, iar cei doi indicatori de timp îndeplinesc, de asemenea, cerințele tehnice și ating cele așteptate. poartă .
3, Concluzie
Această lucrare expune procesul de proiectare și dezvoltare a sistemului brake-by-wire al unui autoturism mic fără pilot de 4 m, prezintă în principal arhitectura, funcțiile principale, indicatorii tehnici și arhitectura algoritmului de control a sistemului brake-by-wire bazat pe ESC. , și efectuează teste de verificare.
Rezultatele arată că sistemul de frânare cu fir bazat pe ESC îndeplinește pe deplin cerințele privind timpul de răspuns la frânare Mai mic sau egal cu 0,5 s și cerințele privind timpul de creștere a presiunii sub fiecare gradient de decelerare.