Abstrakt
Das in diesem Artikel vorgestellte ESC-basierte Brake-by-Wire-System ist eine der wirtschaftlichsten und ausgereiftesten Methoden zur intelligenten Steuerung von Automobilbremsen.
Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung und Reife der elektronischen Automobiltechnologie entstand das Brake-by-Wire-System. Aufgrund seiner hohen Integration und einfachen Anordnung kann das Brake-by-Wire-System nicht nur die ESC-Funktion erfüllen, sondern auch ACC, AEB und andere Funktionen realisieren, um so den Anforderungen der Entwicklung intelligenter Fahrfunktionen gerecht zu werden. Automotive ESC steuert die Größe und Richtung der Längs- und Querkraft des Reifens, um sicherzustellen, dass das Auto beim Bremsen, Fahren, scharfem Lenken und sogar unter anderen extremen Bedingungen stabil fährt, und erhöht die Sicherheit des Autos. Automotive ESC bietet eine gewisse Grundlage für Automotive Brake-by-Wire, indem es eine präzise Steuerung des Radzylinderdrucks jedes Rads realisiert.
1, Auswahl und Aufbau des Brake-by-Wire-Systems
1.1 Auswahl des Brake-by-Wire-Systems
Der unbemannte Kleinbus muss unbemannte L4-Fahrfunktionen in einem bestimmten Betriebsbereich realisieren, wie z. B. die autonome Planung von Routen und die Auswahl von Haltestellen usw., und erfordert, dass seine Brake-by-Wire-Reaktionsverzögerung kleiner oder gleich {{3} ist. }.5 s. Da das ESC des Fahrzeugs auf dem herkömmlichen hydraulischen Bremssystem basiert, bietet es die Vorteile geringer Kosten, kurzer Verzögerung, vollständiger Fehlerredundanz, unabhängiger Echtzeitsteuerung der Allradbremsung usw. und kann zur genauen Ausführung verwendet werden Bremsbefehl, der von der automatischen Fahrsteuerung ausgegeben wird, um eine aktive Steuerung der Fahrzeugverzögerung oder des Bremsdrucks zu realisieren. Daher nutzt der fahrerlose Kleinbus ein ESC-basiertes Brake-by-Wire-System.
1.2 Brake-by-Wire-Systemarchitektur
Die ESC-basierte Brake-by-Wire-Systemarchitektur des Fahrzeugs ist in Abbildung 1 dargestellt
einschließlich:
- Ölaufbewahrungsbecher 1,
- elektronische hydraulische Steuereinheit (HCU) 2
- Drucksensor 3
- Druckerfassungsplatine 4
- Kombisensor 5
- Bremssättel 6
- Bremsscheibe 7
- Bremshartrohr 8
- Bremsschlauch 9
- ölbeständiger Schlauch 10
- Kabelbaum 11
- CAN-Signal 12 usw.
Dabei umfasst die elektronische hydraulische Steuereinheit (HCU) 2 einen Motor, eine Steuerung und ein Magnetventil. Seine Hauptfunktionen sind wie folgt:
1) Reagieren Sie auf die Zielverzögerungsanforderung, die vom übergeordneten Controller des Fahrzeugs (d. h. der VCU des Fahrzeugs) gesendet wird: Der Verzögerungsbereich beträgt 0-6.0 m/s2, die Verzögerungsreaktionszeit kleiner oder gleich 0,5 s ist und die Verzögerungsdruckaufbauzeit kleiner oder gleich 0,6 s ist. Die Reaktionszeit bezieht sich auf die Zeit von dem Zeitpunkt an, an dem die VCU des gesamten Fahrzeugs eine Bremsanforderung sendet, bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Fahrzeuggeschwindigkeit stark abzunehmen beginnt. Die Druckaufbauzeit bezieht sich auf die Zeit vom Senden einer Bremsanforderung durch die VCU des gesamten Fahrzeugs bis zum Erreichen der Zielverzögerung durch das Fahrzeug.
2) Auf normalen Zement- oder Asphaltstraßen muss die Brake-by-Wire-Genauigkeit max(0.2 m/s2, 10 % betragen, d. h. den Maximalwert dazwischen annehmen 0,2 m/s2 und (10 %×Zielverzögerung)
1.3 Steuerungsalgorithmus-Architektur des Brake-by-Wire-Systems
1.3.1 Bremsdruckmodell
Grundlage des Regelalgorithmus des ESC-basierten Brake-by-Wire-Systems ist das Bremsdruckmodell.
1) Design des Bremsdruckmodells. Das Bremsdruckmodell ist wie folgt aufgebaut: Erstellen Sie zunächst das Hardwaremodell des Motors und verschiedener Steuerungen in der HCU basierend auf den Eigenschaften der HCU und vergleichen Sie dann die verschiedenen Zielverzögerungen, die gemäß den Fahrzeugparametern des unbemannten Kleinbusses berechnet wurden Die erforderliche Beziehungskurve des Bremsdrucks wird in das oben erwähnte Bremsdruck-Hardwaremodell importiert, und schließlich kann der für verschiedene Zielverzögerungen erforderliche Bremsdruck durch das passende Design der Öffnung des Motors und der Steuerung im Modell erreicht werden.
2) Steuerung des Bremsdruckmodells. Wenn die HCU das Bremssignal empfängt, führt das entworfene Bremsdruckmodell eine Vorwärtsregelung und eine Rückkopplungsregelung entsprechend dem Radzylinderdrucksignal durch. Die HCU wählt den geeigneten Steuerbefehl aus, um den Zieldruck zum Bremsen des Fahrzeugs zu erzeugen, sodass das Fahrzeug die Zielverzögerung erreicht und gleichzeitig die Konsistenz, Stabilität und Sanftheit der Bremsverzögerung gewährleistet.
1.3.2 Architektur des Steuerungsalgorithmus
Der auf dem ESC-Bremse-by-Wire-System basierende Steuerungsalgorithmus ist hauptsächlich in ein aktives Bremssteuerungsmodul (Berechnung relevanter Zustandsgrößen und Beurteilung der Eintritts- und Austrittsbedingungen), ein Modul für einen oberen Controller (Zielverzögerungsregler) und einen unteren Controller (aktiver Bremsdruckregler) unterteilt )-Modul, seine Architektur ist in Abbildung 2 dargestellt.
Darunter ist die Steuerlogik des oberen Zielverzögerungsreglers und des unteren aktiven Bremsdruckreglers in Abbildung 3 dargestellt.
Die Aufgabe des übergeordneten Zielverzögerungsreglers besteht darin, die Zielverzögerung in einen Zieldruck umzuwandeln. Die Aufgabe des aktiven Bremsdruckreglers der unteren Ebene besteht darin, die entsprechenden Motor- und Magnetventilbefehle zu lösen, um den vom Regler der oberen Ebene angeforderten Zieldruck zu erreichen.
Die Steuerlogik des Zielverzögerungsreglers der oberen Ebene: Berechnen Sie gemäß dem Fahrzeuglängsdynamikmodell den Referenzsolldruck, der zum Erreichen der Zielverzögerung erforderlich ist, als Feedforward-Verbindung im Steuerungsprozess. entsprechend der Abweichung zwischen der Soll-Verzögerung und der tatsächlichen Verzögerung wird der Soll-Bremsdruck korrigiert, um den korrigierten Bremsdruck zu erhalten, der als Rückkopplungsglied im Steuerungsprozess verwendet wird; Schließlich wird der umfassende Zieldruck entsprechend dem Referenzbremsdruck und dem korrigierten Bremsdruck ermittelt.
Die Steuerlogik des unteren aktiven Bremsdruckreglers: Berechnen Sie zunächst die Grundöffnung jedes Magnetventils und die Grundöffnung des Motors gemäß dem Vorwärtsdruckmodell. Berechnen Sie dann die korrigierte Öffnung jedes Magnetventils entsprechend der Rückmeldung der Druckabweichung und der korrigierten Öffnung des Motors. Schließlich wird die kombinierte Öffnung des Magnetventils und des Motors durch Überlagerung der Grundöffnung und der korrigierten Öffnung erhalten.
2, Auswahl und Struktur des Brake-by-Wire-Systems
Die Komponenten des oben genannten Brake-by-Wire-Systems werden in das gesamte Fahrzeug eingebaut, und der oben genannte theoretische Entwurf wird überprüft, um den endgültigen Entwurf des Brake-by-Wire-Systems des gesamten Fahrzeugs zu vervollständigen.
Für den oben genannten unbemannten Kleinbus wird die dynamische Überprüfung des Brake-by-Wire-Systems auf einer ebenen Fahrbahn mit hoher Haftung und einer Umgebungstemperatur von etwa 30 Grad durchgeführt.
Dieses Überprüfungstestelement ist die Verzögerungsschrittänderung. Der Verzögerungsstufenwechseltest spiegelt den typischen Druckbeaufschlagungs-Halte-Dekompressionsprozess wider und simuliert die typischen Brems- und Verzögerungsbedingungen des Fahrzeugs. Beim Bremsen beträgt die Anfangsgeschwindigkeit etwa 15 km/h und die Zielverzögerung 1,0-6,0 m/s2. Notieren Sie für jede Zielverzögerung die Verzögerungsreaktionszeit, die Verzögerungsdruckaufbauzeit und die Brake-by-Wire-Genauigkeit. Die technischen Anforderungen und Prüfergebnisse des Verifizierungstests sind in Tabelle 1 dargestellt.
| Zielverzögerung/（ms-2） | Verzögerungsreaktionszeit/s | Verzögerungsaufbauzeit/s | Brake-by-Wire-Präzision/（ms-2） |
| 1.0 | Kleiner oder gleich {{0}},5/0,13 | Kleiner oder gleich {{0}}.6/0.48 | ±0.2/0.025 |
| 2.0 | Kleiner oder gleich {{0}},5/0,12 | Kleiner oder gleich {{0}}.6/0.52 | ±0.2/0 |
| 3.0 | Kleiner oder gleich {{0}},5/0,12 | Kleiner oder gleich {{0}},6/0,49 | ±0.3/0.023 |
| 4.0 | Kleiner oder gleich {{0}},5/0,14 | Kleiner oder gleich {{0}}.6/0.52 | ±0.4/0.16 |
| 5.0 | Kleiner oder gleich {{0}},5/0,12 | Kleiner oder gleich {{0}}.6/0.53 | ±0.5/0.17 |
| 6.0 | Kleiner oder gleich {{0}}.5/0.1 | Kleiner oder gleich {{0}}.6/0.52 | ±0.6/0.32 |
Der Vergleich der Hauptfunktionen in 1.2 und der technischen Anforderungen und Testergebnisse in Tabelle 1 zeigt, dass das System der Zielverzögerung bei unterschiedlichen Zielverzögerungen rechtzeitig und genau folgen kann und die beiden Zeitindikatoren auch die technischen Anforderungen erfüllen und die erwarteten Ergebnisse erzielen Ziel .
3, Schlussfolgerung
In diesem Artikel wird der Entwurfs- und Entwicklungsprozess des Brake-by-Wire-Systems eines 4 m langen unbemannten kleinen Personenkraftwagens erläutert und hauptsächlich die Architektur, die Hauptfunktionen, die technischen Indikatoren und die Steuerungsalgorithmusarchitektur des auf ESC basierenden Brake-by-Wire-Systems vorgestellt und führt Verifizierungstests durch.
Die Ergebnisse zeigen, dass das ESC-basierte Brake-by-Wire-System die Anforderungen an die Bremsreaktionszeit von höchstens 0,5 s und die Anforderungen an die Druckaufbauzeit bei jedem Verzögerungsgradienten vollständig erfüllt.