輕型車輛線控制動(dòng)技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)研究

王子龍

摘 要：在當(dāng)前形勢(shì)下，新能源汽車，特別是無污染無公害純電動(dòng)汽車的發(fā)展，不僅對(duì)中國(guó)的能源安全和環(huán)境保護(hù)具有重要意義，而且是中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)改造升級(jí)和技術(shù)突破的重要方向。本文對(duì)輕型車輛線控制動(dòng)技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：輕型車輛；線控制動(dòng)技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

引言

大部分現(xiàn)代電動(dòng)汽車?yán)秒妱?dòng)和真空泵為制動(dòng)襯片提供真空泵，最終通過液壓制動(dòng)系統(tǒng)提供制動(dòng)功能，這些系統(tǒng)提供了成熟和先進(jìn)的控制，但電動(dòng)真空泵和真空泵作為附加裝置安裝在車輛制動(dòng)管路中，增加了制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和可靠性，限制了系統(tǒng)可靠性。直線制動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)裝置不定向于制動(dòng)缸，制動(dòng)操作人員必須設(shè)置為傳感器比電機(jī)制動(dòng)更少的制動(dòng)裝置，通過液壓控制器進(jìn)入或進(jìn)入專用制動(dòng)裝置，以完全通過制動(dòng)操作，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和原理所導(dǎo)致的不足，使制動(dòng)控制得到最大的自由度。

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理

在制動(dòng)系統(tǒng)中直驅(qū)泵的優(yōu)勢(shì)在于，傳統(tǒng)液壓制動(dòng)系統(tǒng)需要先建立制動(dòng)主缸壓力，再通過管路傳遞到制動(dòng)輪缸，直驅(qū)泵控制動(dòng)系統(tǒng)不使用傳統(tǒng)液壓伺服元件，摒棄了先由主缸升壓再傳遞到輪缸的壓力建立模式，使伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵直接作用于制動(dòng)輪缸，以此推動(dòng)活塞和摩擦襯片壓緊制動(dòng)盤來提供制動(dòng)力。新型泵控直驅(qū)式線控制動(dòng)單元由電控單元、伺服電機(jī)、雙向齒輪泵、低壓蓄能器、壓力傳感器、制動(dòng)輪缸等組成，解決方法是用旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸直接驅(qū)動(dòng)液壓泵，液壓泵的液出口開口與制動(dòng)車輪缸相連，即液壓泵直接驅(qū)動(dòng)車輪缸活塞，正液進(jìn)口開口與低壓蓄電池相連，以便由于使用了主制動(dòng)回轉(zhuǎn)缸，右泵直接接觸制動(dòng)輪缸的配置，需要為汽車的每個(gè)車輪分別安裝制動(dòng)單元，以便精確調(diào)節(jié)制動(dòng)功率。制動(dòng)時(shí)，根據(jù)制動(dòng)功率要求，壓力傳感器輸出控制信號(hào)到機(jī)組控制伺服電機(jī)，電機(jī)輸出軸直接驅(qū)動(dòng)雙向液壓泵；雙向液壓泵的直接液體出口孔與制動(dòng)輪缸相連，直接液體進(jìn)口孔與低壓蓄電池相連；直驅(qū)泵控制動(dòng)作單元的控制過程如下：過壓過程中伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)矩增大，制動(dòng)輪缸壓力增大，制動(dòng)輪缸活塞輸出力增大；在壓實(shí)過程中，伺服電動(dòng)機(jī)輸出恒定轉(zhuǎn)矩，制動(dòng)輪缸壓力保持不變；在減壓過程中，伺服電動(dòng)機(jī)處于自由狀態(tài)，制動(dòng)輪缸壓力降低；制動(dòng)結(jié)束時(shí)，制動(dòng)輪缸活塞在制動(dòng)輪缸密封墊圈作用下重新定位。此時(shí)制動(dòng)輪缸活塞的輸出力為0。

2線控液壓制動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)架

制動(dòng)踏板系統(tǒng)將駕駛員的制動(dòng)意圖轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將該電信號(hào)處理后通過1發(fā)送給整車控制器；電池管理系統(tǒng)將此時(shí)動(dòng)力電池的工作狀態(tài)通過2發(fā)送給整車控制器，其中包括故障信息、電池允許最大充放電功率、電池SOC等；整車控制器在接收到以上信息后首先對(duì)制動(dòng)信號(hào)進(jìn)行解析并得到需求制動(dòng)扭矩，必須使用電池狀態(tài)將所需轉(zhuǎn)矩3、4分配給驅(qū)動(dòng)電機(jī)和液壓制動(dòng)單元，該狀態(tài)下的要求轉(zhuǎn)矩可以通過能量回收來訪問。然后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)和液壓制動(dòng)單元根據(jù)所需扭矩切換到車輛上。最后一輛車通過6向車輛控制器報(bào)告車輛速度狀態(tài)，該控制器確定制動(dòng)是否達(dá)到預(yù)期性能，如果不是預(yù)期值，則調(diào)整轉(zhuǎn)矩分布，最后允許控制車輛的制動(dòng)過程。

3被動(dòng)式制動(dòng)踏板模擬器

被動(dòng)式模擬器的結(jié)構(gòu)一旦設(shè)定便無法調(diào)節(jié)，相應(yīng)的踏板特性也固定不變，其結(jié)構(gòu)可以分為彈簧模擬器和液壓式模擬器。彈簧式模擬器使用彈簧來模擬踏板力，彈簧可以有多種類型選擇，如圓柱螺旋壓縮彈簧、截錐螺旋壓縮彈簧和特殊材料彈簧。彈簧式模擬器的發(fā)展趨勢(shì)是將許多彈簧組合起來，以獲得制動(dòng)踏板位移和制動(dòng)踏板力之間的非線性關(guān)系，因?yàn)槠胀◤椈墒蔷€性的，因此不適用于制動(dòng)踏板模擬器。一些電子制動(dòng)踏板還通過安裝阻尼器，改善駕駛員對(duì)彈簧式模擬器的感覺。建立電子制動(dòng)踏板模擬器模型，其模型考慮了真空助力器的結(jié)構(gòu)間隙、彈簧預(yù)速度、摩擦力和反作用盤特性。液壓式模擬器由整體橡膠彈簧和氣缸組成，與彈簧式相比，液壓式結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制造成本較高，維護(hù)也較為不便，但是其制動(dòng)踏板力與踏板行程的一致性關(guān)系要好很多。設(shè)計(jì)有此類踏板模擬器，主要特點(diǎn)是將模擬器和主缸集成到一起，并且模擬器直接與制動(dòng)踏板相連，這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是可以保證良好的踏板感覺，減小多余因素的影響，模擬器占用的空間較小，但同時(shí)其缺點(diǎn)是：①生產(chǎn)較為復(fù)雜繁瑣，對(duì)加工精度要求較高；②由于橡膠材料的存在，在低溫狀態(tài)下剛度變化大，容易引起踏板感的變化。

4安全控制系統(tǒng)

BBW安全控制系統(tǒng)的相關(guān)研究主要集中在可靠性分析和容錯(cuò)控制方面，其最終目的是最小化系統(tǒng)的硬件、最小化網(wǎng)絡(luò)帶寬、最大化容錯(cuò)和最小化維護(hù)成本。在系統(tǒng)可靠性分析方面，相關(guān)學(xué)者提出了故障模式分類、危害性分析模型、風(fēng)險(xiǎn)分析、故障事件樹等方法。目前常用的有故障分類模型和故障樹分析模型。在容錯(cuò)控制方面，有主動(dòng)容錯(cuò)控制和被動(dòng)容錯(cuò)控制，主動(dòng)容錯(cuò)控制將根據(jù)故障模式的不同，改變控制系統(tǒng)的架構(gòu)和參數(shù)，在系統(tǒng)局部功能失效的情況下保證正常運(yùn)行，而被動(dòng)容錯(cuò)控制則有著固定的系統(tǒng)架構(gòu)和參數(shù)。湖南大學(xué)劉攀針對(duì)BBW系統(tǒng)執(zhí)行器失效的工況，提出了基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法，基于上述故障信息提出了BBW系統(tǒng)的主動(dòng)容錯(cuò)控制策略并進(jìn)行了仿真分析，針對(duì)七種不同的失效情況，控制車輛的縱向制動(dòng)力再分配和前輪轉(zhuǎn)角介入補(bǔ)償。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，（1）提出了一種泵控直驅(qū)式線控制動(dòng)單元，建立了伺服電機(jī)和液壓系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，確定了制動(dòng)單元的壓力需求。試制了線控制動(dòng)單元并搭建試驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了響應(yīng)特性和跟隨特性仿真和分析試驗(yàn)。（2）試驗(yàn)證明泵控直驅(qū)式線控制動(dòng)單元階躍響應(yīng)速度良好，達(dá)到穩(wěn)態(tài)后波動(dòng)和誤差較小，能夠在一定范圍內(nèi)增壓和保壓，能夠?qū)χ苿?dòng)力進(jìn)行快速調(diào)節(jié)，驗(yàn)證了方案的可行性。為后續(xù)泵控直驅(qū)式線控制動(dòng)系統(tǒng)的控制方法研究奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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