基于新能源车两种制动系统制动踏板感觉浅析

随着新能源汽车及制动系统的快速发展，现新能源汽车多采用两种制动系统：（1）Twobox制动系统，即汽车电子稳定控制系统ESC+电控刹车助力系统IBS;(2)Onebox制动系统，即智能集成制动系统，把ESC+IBS功能集成在一起形成一个新的制动系统。文章主要介绍这两种制动系统制动时踏板感觉的差异，有助于驾驶员对制动踏板感觉的了解。     

一种电控制动助力器的硬件在环测试系统

电控制动助力器越来越多地应用于新能源汽车领域和传统汽车领域,它具有无真空需求、建压响应快和踏板感可调的系统特点,可支持再生制动和线控制动等先进的底盘控制功能。电控制动助力器有两种类型,即串联式和并联式。文章介绍了一种可支持多种类型电控制动助力器的硬件在环测试系统,可进行制动助力功能和性能主客观评估、外置式踏板模拟器设计以及制动系统故障诊断的测试,为该新技术产品的系统设计提供了快速的原型开发和测试方法。     

基于电控助力制动级联制动防抱死控制策略

电控助力制动器(Ebooster)通过伺服电机控制实现主缸压力调节,可为防抱死制动系统(anti-lock brake system, ABS)提供部分冗余功能。本文中提出了一种用于传统电磁阀式ABS故障时的基于非解耦式Ebooster的3层级联制动防抱死冗余控制架构,包括滑模变结构控制层、压力-伺服控制层和电机控制层。基于dSPACE搭建了Ebooster硬件在环试验平台,进行算法测试与验证。结果表明:在ABS失效时,基于Ebooster的制动防抱死冗余控制策略能有效地实现滑移率控制,提高车辆制动稳定性。     

智能汽车冗余电控制动系统电流传感器故障容错控制

为满足智能汽车对制动系统的冗余安全要求，基于集成式电控制动系统(Integrated Electronic Braking Control System, IBC)和冗余制动单元(Redundant Brake Unit, RBU)构成的冗余电控制动系统，设计针对电流传感器故障的软件冗余和硬件冗余容错控制方法。首先，分析冗余电控制动系统工作原理，针对IBC中电流传感器故障设计冗余电控制动系统容错控制机制，并对电流传感器进行故障诊断以获得冗余电控制动系统的故障状态；然后，根据电流传感器故障诊断结果设计不同的容错控制方法，以满足容错控制机制的需求，设计基于坐标变换的软件冗余容错控制方法实现单相电流传感器故障容错控制，在对RBU的进液阀及出液阀进行增压/减压特性分析与测试后，设计RBU压力控制算法，实现多相电流传感器故障的RBU硬件冗余容错控制；最后，搭建硬件在环试验台进行硬件在环试验验证。研究结果表明：所设计的RBU压力控制算法能够实现轮缸压力控制，容错控制机制能够根据电流传感器故障诊断结果选择正确的容错控制方法，软件冗余和硬件冗余容错控制方法能在基础制动功能和主动制动功能下完成冗余电控制...     

冗余EPS电控系统失效模式研究

文章设计了一种具备故障容错功能的冗余电动助力转向(EPS)电控系统,以支持自动驾驶SAE L3及以上级别对EPS的要求。文章详细介绍了冗余EPS电控系统架构、工作流程、故障诊断方式及失效模式,总结了电控系统关键器件的失效状态,并对典型的系统失效模式进行了试验与研究。     

分布式驱动电动汽车回馈制动失效的液压补偿控制

分布式驱动电动汽车各驱动轮转速和转矩可以单独精确控制，便于实现整车动力学控制和制动能量回馈，从而提升车辆的主动安全性和行驶经济性。但车辆在回馈制动过程中，一旦1台电机突发故障，其他电机产生的制动力矩将对整车形成附加横摆力矩，从而造成车辆失稳，此时虽可通过截断异侧对应电机制动力矩输出来保证行驶方向，但会使车辆制动力大幅衰减或丧失，同样不利于行车安全。为了解决此问题，提出并验证一种基于电动助力液压制动系统的制动压力补偿控制方法，力图有效保证整车制动安全性。以轮毂电机驱动汽车为例，首先建立了整车动力学模型以及轮毂电机模型，通过仿真验证了回馈制动失效的整车失稳特性以及电机转矩截断控制的不足；然后，建立了电动助力液压制动系统模型，并通过原理样机的台架试验验证了模型的准确性；接着，基于滑模控制算法设计了制动压力补偿控制器，并在单侧电机再生制动失效后的转矩截断控制基础上完成了液压制动补偿控制效果仿真验证；最后，通过实车试验证明了所提控制方法的有效性和实用性。研究结果表明：在分布式驱动电动汽车单侧电机再生制动失效工况下，通过异侧电机转矩截断控制和制动系统的液压主动补偿，能够使车辆快速恢复稳定行驶并满足制动强度需求。     

基于双轮式电机再生制动车辆稳定性集成控制研究

以双轮式电机前驱电动汽车制动系统为研究对象,把双电机再生制动、液压制动、稳定性控制集成在一起,开发了再生制动系统协调控制器。根据车辆制动需求、车辆状态、系统储能状态等确定车辆制动模式及分配制动力矩,并根据车辆实时稳定性状况由双轮式电机再生制动提供车辆稳定性控制力矩。仿真和试验结果表明,在车辆转弯制动工况中采用所述集成协调控制器比采用电机单边独立控制稳定性控制效果更好。     

电控液压助力转向系统控制器的开发

针对传统液压助力转向系统存在的助力特性单一的缺点，增加了旁通油路，并设计了控制器，构成了助力特性可变的电控液压助力系统。通过控制步进电机带动的泄流旁通阀，改变了系统在不同车速工况下的助力特性。主要对控制器电路进行了详细设计，实现了步进电机的细分驱动控制，能根据车速的不同调节系统液压油流量。最后通过试验验证了控制器的性能。     

并行再生制动系统控制器的设计与开发

分析了混合动力汽车再生制动系统的特点及其应用前景,提出了一种基于并行控制的再生制动控制策略;针对某款并联式混合动力轿车,采用并行再生制动控制策略,进行了制动控制器的软硬件开发;搭建了硬件在环仿真试验系统对控制器进行了硬件在环仿真验证,并对控制器进行了实车测功机试验和实车道路试验。试验结果表明:该控制器运行稳定、可靠,整车平均制动能量回收效率达15%左右,显著提高了汽车的能源利用效率。     

基于电子液压制动系统的防抱死冗余控制研究

基于电子液压制动系统的线控和解耦特性,提出了一种在常规ABS失效时,通过主动调节主缸液压力实现制动防抱死冗余控制的算法。首先分析防抱死冗余功能定义,设计控制策略;然后,采用串级控制理论设计滑移率控制器,内环调节制动液压力,外环跟踪车轮目标滑移率;最后,通过硬件在环试验优化控制器参数,并在高附和低附路面上进行实车算法验证。结果表明,算法能够较好地实现车轮防抱死,在常规ABS失效时保证车辆的稳定性,提高车辆安全性。     

基于集成式电液制动系统的主动制动压力精确控制方法

智能电动汽车的发展对制动系统的主动制动和再生制动能力提出了更高的要求。配备真空助力器的传统制动系统难以满足智能电动汽车的需求，因此逐渐被线控制动系统所取代。为提高线控制动系统的集成度与解耦能力，提出了一种新型集成式电液制动系统（Integrated Braking Control System，IBC），能够实现主动制动、再生制动、失效备份等功能。作为机-电-液耦合的高集成度系统，IBC具有复杂的非线性特性和动态摩擦特性，对制动系统压力的精确控制提出了挑战。为了提高IBC制动压力动态控制精度，提出了一种基于集成式电液制动系统的主动制动压力精确控制方法。首先，介绍了IBC的结构原理和控制架构。随后针对液压系统的迟滞特性和传动机构的摩擦特性进行建模与测试。然后基于系统的强非线性特性，提出了主动制动三层闭环级联控制器，其中压力控制层采用液压特性前馈与变增益反馈结合的控制策略，伺服层控制器设计考虑了机构惯性补偿与摩擦补偿，电机控制层采用矢量控制并进行了电压前馈解耦。最后，基于dSPACE设备搭建了硬件在环（Hardware-in-the-loop，HiL）试验台对主动压力控制方法进行验证。结果表明：所提出的压力控制方法能控制制动系统压力快速精确跟随期望压力，使动态压力跟随误差控制在0.4 MPa之内，稳态压力误差控制在0.1 MPa之内。     

EQ6110混合动力电动汽车再生制动控制策略研究

分析了电机再生制动对车辆制动性能的影响以及典型城市公交客车运行工况特点，提出了适于EQ6110HEV的再生制动控制策略——低制动强度时优先采用再生制动，高强度时按比例复合再生制动与摩擦制动。仿真计算表明：在各种循环工况下，EQ6110HEV采用这种再生制动控制策略均有较好的节能效果，可降低能耗10％～25％。     

考虑EPS与ESP耦合作用的ECAS系统控制策略

为提升汽车在不同工况下的行驶平顺性,提出了一种考虑电动助力转向系统与汽车电子稳定系统耦合作用的电控空气悬架(ECAS)控制策略。首先建立基于Matlab/Simulink的10自由度整车模型,分析了ESP和EPS对ECAS平顺性的影响规律;接着设计了基于粒子群算法的电控空气悬架系统PID控制器;最后搭建了基于NI-PXI实时控制器的电控空气悬架控制器硬件在环试验平台。试验结果表明:在路面附着系数0.7、车速50km/h下的单移线工况下,与无控制时相比,所提出的控制系统使整车侧倾角峰值由0.031rad降低到0.021rad,俯仰角峰值降低了16%,质心垂向加速度均方根值也减小了32.91%。     

基于ABS的汽车能量再生制动集成控制研究

提出一种基于ABS系统的能量再生制动集成控制方式,将汽车再生制动融合到ABS制动系统中,再生制动电机参与防抱死控制,制动中在保证制动安全前提下尽可能优先采用再生制动.并设计了基于TMS320C6713芯片的集成控制器.相关试验表明,该控制方式不仅能实现再生制动与液压ABS制动系统协调兼容,提高能量回收率,还可以充分利用电机制动响应快的优点,更好地实现车辆制动防抱死控制.     

并联混合动力控制系统硬件在环仿真平台研究

自主开发了并联混合动力硬件在环控制系统仿真平台。在实验室仿真平台上,实现了混合动力起动、怠速停机、怠速充电、加速助力、运行工况发电、制动能量回收功能。对各个工况下的流程图、标定变量、二维和三维脉谱进行了验证,实现了预期的混合动力控制功能。同时进行了混合动力电控单元(ECU)与电机电控单元(ISGC)之间的CAN通信调试。     

汽车ESC系统干预转向不足性能测评与研究

为探索能有效激发出车辆在危险工况或极限工况下转向不足趋势的试验方法,并制定合理的指标以评价电子稳定性控制系统（ESC）转向不足控制性能,弥补国内外在该领域的不足,在分析ESC工作原理及基本要求的基础之上,利用多体动力学仿真软件ADAMS进行整车模型搭建,并用MATLAB/Simulink联合仿真,结合实车试验验证,提出了一种针对车辆ESC控制转向不足性能的测评方法,能有效地测试、评价在危险工况下ESC对于车辆转向不足的控制性能,完善了ESC测试评价体系。     

大齿条力冗余R-EPS转向器开发及验证

为了满足前轴载荷较大乘用车电动助力转向产品的需要,对大齿条力冗余R-EPS转向系统进行开发,全新设计了齿条、滚珠丝杠及皮带传动等机构,制定了R-EPS电控系统冗余方案,设计了电控系统失效时的容错机制,通过转向手力调校和匹配,转向手力和转向跟随性均满足车辆使用需求,产品经台架试验和整车道路试验验证了产品性能优良、安全可靠。     

串联式复合电源再生制动系统恒流控制

再生制动技术可以有效回收车辆制动能量，是提高电动汽车续驶里程的重要途径，超级电容具有高功率密度、高效率的特点，利用蓄电池-超级电容组成的复合电源作为电动汽车的储能装置可以改善电池工作状态，提高电池寿命及可靠性，并提高能量回收率。目前使用复合电源（蓄电池-超级电容）进行再生制动的电动汽车多采用并联形式，针对此类状况，基于无源串联复合电源结构设计其再生制动系统，其主要由电机、超级电容组、整流桥和控制器组成。在控制策略上，采用电压反馈恒定电流制动方式，基于脉冲宽度调制（PWM）控制，在制动过程中根据电动汽车车速与超级电容端电压实时调节PWM的占空比以实现目标制动电流恒定。在MATLAB/Simulink平台上建立再生制动系统仿真模型，验证所提控制策略的有效性，并利用某电动汽车对所设计系统进行滑行、制动等试验。研究结果表明：相比有源并联式复合电源，该系统不需要DC/DC转换器，结构及控制简单，该系统能够较好地实现制动能量回收，所采用的控制策略能够有效地实现恒电流制动，电制动减速度稳定，同时具有较高的能量回收率。     

防抱制动系统在低附着系数路面上复杂制动工况试验研究

本文介绍了采用自行研制的新一代防抱制动系统（ＡＢＳ）控制器所进行的冬季冰雪路面上的制动试验。除ＥＣＥ的ＡＢＳ制动法规规定的试验项目外，重点对变路径制动和转弯制动这样复杂的制动工况进行了测试与试验，并与不带ＡＢＳ同一工况进行了分析对比，结果表明了ＡＢＳ强大的实用有效性。     

纯电动乘用车关键系统设计研究及分析验证

本文主要针对某纯电动乘用车进行关键系统选型及匹配分析,首先基于整车性能目标及整车性能参数,确定其动力驱动方式及制动能量回收策略和方案。其次为了更好提升整车能量管理水平,改善能耗,提升续航里程,本文研究的纯电动汽车制动系统采用电液助力系统(IBS)。IBS系统能够有效进行能量计算,确定液压系统是否介入工作,在满足制动需求的同时,改善整车能耗,提升续航里程。最后,在关键系统选型及设计分析上,利用MATLAB仿真软件进行性能初选及设计,结合AMEsim分析软件对选型结果进行加速性能及中国工况续驶里程数据校核,通过仿真与整车试验验证整车性能满足设计指标。