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關(guān)于汽車(chē)電控機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)控制的分析
江蘇省徐州經(jīng)貿(mào)高等職業(yè)學(xué)校 權(quán)靜 2020/1/29 10:08:50
摘要：制動(dòng)系統(tǒng)是確保汽車(chē)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，為更好掌握車(chē)輛制動(dòng)影響因素，真正實(shí)現(xiàn)汽車(chē)安全運(yùn)行。文章針對(duì)傳統(tǒng)汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，對(duì)汽車(chē)電控機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)仿真分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)，為汽車(chē)電控機(jī)械制動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展提供參考。
關(guān)鍵詞：汽車(chē)；電控機(jī)械制動(dòng)；仿真；
在科技不斷發(fā)展的背景下，絕對(duì)的安全性是人們對(duì)汽車(chē)產(chǎn)品的重要要求之一。現(xiàn)代化汽車(chē)，人們可通過(guò)了解其實(shí)際制動(dòng)性及一體化底盤(pán)等關(guān)鍵技術(shù)，真正了解汽車(chē)安全性能�，F(xiàn)代化汽車(chē)電控機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱EMB），其通過(guò)與其他部件和CAN集成，建立綜合控制系統(tǒng)。下文針對(duì)實(shí)際部件參數(shù)，對(duì)EMB機(jī)械執(zhí)行及電機(jī)執(zhí)行等建模、動(dòng)力學(xué)分析，和傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)比對(duì)，驗(yàn)證系統(tǒng)優(yōu)越性，對(duì)今后更好完善設(shè)計(jì)提供參考。
1.傳統(tǒng)汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的缺陷
傳統(tǒng)汽車(chē)制動(dòng)以HB、EHB線控液壓制動(dòng)，EHB系統(tǒng)是在HB系統(tǒng)上發(fā)展來(lái)的，相較于傳統(tǒng)液壓制動(dòng)器，EHB采用一體化制動(dòng)，制動(dòng)時(shí)間短，制動(dòng)效果突出，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，噪聲小，且無(wú)需真空裝置輔助，優(yōu)越性突出。但是，EHB制動(dòng)系統(tǒng)管路復(fù)雜，裝配及維修不便，響應(yīng)不及時(shí)，且制動(dòng)液會(huì)污染環(huán)境，需在原有技術(shù)上進(jìn)一步改進(jìn)。
2.電控機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化方向
電控是汽車(chē)制動(dòng)新方向，將電控單元融入汽車(chē)液壓制動(dòng)系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)全新車(chē)輛電控機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱EMB），可解決傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)缺陷，提高制動(dòng)效果。
2.1工作原理
電控機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)主要由電機(jī)、制動(dòng)器、控制器（ECU）、傳動(dòng)裝置等組成。汽車(chē)制動(dòng)，制動(dòng)踏板上傳感器將數(shù)據(jù)傳送給RCU（終端控制器Remote Control Units，兼?zhèn)淇刂坪屯ㄐ殴δ埽ㄟ^(guò)踏板速度及位移情況分析駕駛員實(shí)際駕駛情況，以此推斷是緊急制動(dòng)或還是正常制動(dòng)[4]。制動(dòng)中，ECU將制動(dòng)力、車(chē)輪傳感力等進(jìn)行分析，以控制算法計(jì)算，得到電壓控制信號(hào)，減速器減速，經(jīng)滾動(dòng)絲杠機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為移動(dòng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)車(chē)輪制動(dòng)及制動(dòng)塊壓緊力控制。完成后，F(xiàn)lexRay將信號(hào)傳遞給ECU，ECU將信號(hào)傳遞給電機(jī)[5]。
2.2控制目標(biāo)
控制目標(biāo)分為以下幾個(gè)：
2.2.1踏板力感控制，優(yōu)化制動(dòng)感覺(jué)。
2.2.2對(duì)車(chē)輪電機(jī)控制，實(shí)時(shí)控制車(chē)輪制動(dòng)力矩，同時(shí)實(shí)現(xiàn)ABS制動(dòng)防抱死。
2.2.3制動(dòng)力分配，含車(chē)前后軸制動(dòng)力分配、再生制動(dòng)控制。
2.2.4轉(zhuǎn)向、驅(qū)動(dòng)及制動(dòng)系統(tǒng)集成控制，實(shí)現(xiàn)ESP、ASR功能。
3.車(chē)輛制動(dòng)管動(dòng)力學(xué)模型及制動(dòng)仿真分析
3.1制動(dòng)模型
制動(dòng)模型包含整車(chē)制動(dòng)、控制器、輪胎模型及制動(dòng)系統(tǒng)模型等。
3.1.1整車(chē)制動(dòng)
分為雙輪模型、四輪模型、1/4模型。下文以1/4模型為例分析。
3.1.2輪胎
輪胎模型表征制動(dòng)為路面縱向附著系數(shù)及輪胎滑移率之間關(guān)系，路面附著系數(shù)為輸出，輪胎滑移率為輸入。計(jì)算可針對(duì)輪速、車(chē)速，計(jì)算滑移率，以查表模塊應(yīng)用，查找路面縱向附著系數(shù)。該研究以Burckhardt模型支持，如圖1，圖中分析干濕路面、冰雪路面最佳滑移率，分別為0.2、0.08、0.15。
圖1 不同路面滑移率及附著系數(shù)
3.1.3電控機(jī)械制動(dòng)
模型由減速器、制動(dòng)器、電機(jī)、絲杠傳動(dòng)模型等組成，電機(jī)力矩輸入，以制動(dòng)力矩完成輸出。
3.1.4控制器
以PID制動(dòng)控制，控制器模型輸入實(shí)際滑移率及最佳滑移率差，電機(jī)力矩為期望輸出。
3.2制動(dòng)仿真
為提高研究信服力，對(duì)不同車(chē)輛、不同路面制動(dòng)進(jìn)行研究，研究對(duì)車(chē)輛在不同路面制動(dòng)試驗(yàn)，不同路面以80km/h速度制動(dòng)，施加制動(dòng)力矩階躍輸入模擬緊急制動(dòng)：
3.2.1干燥路面，對(duì)車(chē)輛制動(dòng)力矩對(duì)制動(dòng)的影響比對(duì)分析，若制動(dòng)力矩同附著力限定制動(dòng)路局?jǐn)?shù)據(jù)較小，車(chē)輛制動(dòng)需3.1s，制動(dòng)長(zhǎng)度34.5m；若制動(dòng)力矩及限定制動(dòng)力矩較高，將導(dǎo)致制動(dòng)長(zhǎng)度增加，車(chē)輪抱死，具體制動(dòng)時(shí)間5.1s，制動(dòng)距離55.2m。
3.2.2濕滑路面，若制動(dòng)力矩同附著力限定制動(dòng)路局?jǐn)?shù)據(jù)較小，車(chē)輛制動(dòng)需5.8s，制動(dòng)長(zhǎng)度63.6m；若制動(dòng)力矩及限定制動(dòng)力矩較高，具體制動(dòng)時(shí)間9.8s，制動(dòng)距離105.8m。
3.2.3冰雪路面，若制動(dòng)力矩同附著力限定制動(dòng)路局?jǐn)?shù)據(jù)較小，車(chē)輛制動(dòng)需13.5s，制動(dòng)長(zhǎng)度151m；若制動(dòng)力矩及限定制動(dòng)力矩較高，具體制動(dòng)時(shí)間16.1s，制動(dòng)距離176.6m，車(chē)輪抱死，則車(chē)輛危險(xiǎn)較大。
綜上所述，同（未完，下一頁(yè)）
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