Brake-by-wire -jarrujärjestelmän suunnittelu miehittämättömälle pikkubussille, joka perustuu ESC:hen

Tässä artikkelissa esitelty ESC-pohjainen brake-by-wire -järjestelmä on yksi taloudellisimmista ja kypsimmistä menetelmistä toteuttaa älykäs auton jarrujen ohjaus.

Autojen elektroniikkatekniikan jatkuvan kehityksen ja kypsyyden myötä jarrutusjärjestelmä syntyi. Korkean integroinnin ja helpon asettelunsa ansiosta jarru-by-wire -järjestelmä ei voi vain täyttää ESC-toimintoa, vaan myös toteuttaa ACC-, AEB- ja muita toimintoja älykkään ajotoimintojen kehittämisen tarpeiden täyttämiseksi. Automotive ESC ohjaa renkaan pituus- ja sivuvoiman kokoa ja suuntaa varmistaakseen, että auto kulkee vakaasti jarrutuksessa, ajossa, terävässä ohjauksessa ja jopa muissa ääriolosuhteissa ja lisää auton turvallisuutta. Automotive ESC tarjoaa tietyn perustan autojen jarrutukselle toteuttamalla jokaisen pyörän pyöräsylinterin paineen tarkan hallinnan.

1, Brake-by-wire -järjestelmän valinta ja rakenne

1.1 Brake-by-wire -järjestelmän valinta
Miehittämättömän minibussin on toteutettava L4-miehittämättömät ajotoiminnot tietyllä toiminta-alueella, kuten autonominen reittisuunnittelu ja pysähdyspaikkojen valinta jne., jolloin sen jarrutusviiveen on oltava pienempi tai yhtä suuri kuin {{3} }.5 s. Koska ajoneuvon ESC perustuu perinteiseen hydrauliseen jarrujärjestelmään, sen etuna on alhainen hinta, lyhyt viive, täydellinen vikojen redundanssi, reaaliaikainen riippumaton nelipyöräjarrutuksen hallinta jne., ja sitä voidaan käyttää tarkkaan suorittamiseen. Automaattisen ajo-ohjaimen antama jarrutuskomento toteuttaa ajoneuvon hidastuvuuden tai jarrupaineen aktiivinen ohjaus. Siksi kuljettajaton minibussi käyttää ESC-pohjaista brake-by-wire -järjestelmää.

1.2 Brake-by-wire -järjestelmän arkkitehtuuri
Auton ESC-pohjainen brake-by-wire -järjestelmän arkkitehtuuri on esitetty kuvassa 1

mukaan lukien:

• öljyn säilytyskuppi 1,
• elektroninen hydraulinen ohjausyksikkö (HCU) 2
• paineanturi 3
• paineenottolevy 4
• yhdistelmäanturi 5
• jarrusatulat 6
• Jarrulevy 7
• kova jarruputki 8
• jarruletku 9
• öljynkestävä letku 10
• johtosarja 11
• CAN-signaali 12 jne.

Jossa elektroninen hydraulinen ohjausyksikkö (HCU) 2 sisältää moottorin, ohjaimen ja solenoidiventtiilin. Sen päätoiminnot ovat seuraavat:
1) Vastaa ajoneuvon ylimmän tason ohjaimen (eli ajoneuvon VCU:n) lähettämään tavoitehidastuspyyntöön: hidastusalue on 0-6.0 m/s2, hidastuvuuden vasteaika on pienempi tai yhtä suuri kuin 0,5 s, ja hidastuspaineen muodostumisaika on pienempi tai yhtä suuri kuin 0,6 s. Vasteaika tarkoittaa aikaa siitä, kun koko ajoneuvon VCU lähettää jarrutuspyynnön siihen hetkeen, jolloin ajoneuvon nopeus alkaa laskea jyrkästi; paineen muodostumisaika tarkoittaa aikaa siitä, kun koko ajoneuvon VCU lähettää jarrutuspyynnön, siihen hetkeen, jolloin ajoneuvo saavuttaa tavoitehidastuksen.
2) Tavallisilla sementti- tai asfalttiteillä jarrutustarkkuuden vaaditaan olevan max(0.2 m/s2, 10%), eli suurin arvo tulee olla välillä 0,2 m/s2 ja (10 % × tavoitehidastus)
 

1.3 Brake-by-wire -järjestelmän ohjausalgoritmiarkkitehtuuri
1.3.1 Jarrunpainemalli

ESC-pohjaisen brake-by-wire -järjestelmän ohjausalgoritmin perustana on jarrupainemalli.

1) Jarrupainemallin suunnittelu. Jarrupainemalli on suunniteltu seuraavasti: ensin rakennetaan HCU:n moottorin ja eri säätimien laitteistomalli HCU:n ominaisuuksien perusteella ja verrataan sitten miehittämättömän minibussin ajoneuvoparametrien mukaan laskettuja erilaisia ​​tavoitehidastumia. vaaditaan Jarrupaineen suhdekäyrä tuodaan yllä mainittuun jarrupainelaitteistomalliin, ja lopuksi eri tavoitehidastuksiin tarvittava jarrupaine voidaan saavuttaa mallissa olevan moottorin ja ohjaimen aukon yhteensopivalla suunnittelulla.

2) Jarrunpaineen mallin ohjaus. Kun HCU vastaanottaa jarrutussignaalin, suunniteltu jarrupainemalli suorittaa myötäkytkentäohjauksen ja takaisinkytkentäohjauksen pyöräsylinterin painesignaalin mukaisesti. HCU valitsee sopivan ohjauskomennon luodakseen tavoitepaineen ajoneuvon jarruttamiseksi niin, että ajoneuvo saavuttaa tavoitehidastuksen ja varmistaa samalla jarrutushidastuksen johdonmukaisuuden, vakauden ja tasaisuuden.

1.3.2 Ohjausalgoritmiarkkitehtuuri

ESC brake-by-wire -järjestelmään perustuva ohjausalgoritmi on jaettu pääasiassa aktiivisen jarrutuksen ohjausmoduuliin (olennaisen tilan määrän laskenta sekä tulo- ja poistumisolosuhteiden arviointi), ylempi säädin (kohdehidastuksen ohjain) ja alempi säädin (aktiivinen jarrupaineen säädin) ) -moduuli, sen arkkitehtuuri on esitetty kuvassa 2.

Niistä ylemmän tavoitehidastussäätimen ja alemman aktiivisen jarrupainesäätimen ohjauslogiikka on esitetty kuvassa 3.

Ylemmän tason tavoitehidastusohjaimen tehtävänä on muuntaa tavoitehidastus tavoitepaineeksi; alemman tason aktiivisen jarrupainesäätimen tehtävänä on ratkaista asianmukaiset moottorin ja magneettiventtiilin komennot ylemmän tason säätimen pyytämän tavoitepaineen saavuttamiseksi.

Ylemmän tason tavoitehidastussäätimen ohjauslogiikka: laske ajoneuvon pitkittäisdynamiikan mallin mukaan tavoitehidastuksen saavuttamiseen tarvittava vertailukohdepaine ohjausprosessin myötäkytkentälinkiksi; tavoitehidastuksen ja todellisen hidastuvuuden välisen poikkeaman mukaan Tavoitejarrutuspainetta korjataan, jotta saadaan korjattu jarrutuspaine, jota käytetään takaisinkytkentälinkkinä ohjausprosessissa; lopuksi saadaan kattava tavoitepaine vertailujarrutuspaineen ja korjatun jarrutuspaineen mukaan.

Alemman aktiivisen jarrupaineen säätimen ohjauslogiikka: laske ensin kunkin magneettiventtiilin perusaukko ja moottorin perusaukko eteenpäin suuntautuvan paineen mallin mukaisesti; laske sitten kunkin solenoidiventtiilin korjattu aukko painepoikkeaman takaisinkytkennän ja moottorin korjatun aukon mukaan; Lopuksi solenoidiventtiilin ja moottorin yhdistetty aukko saadaan asettamalla perusaukko ja korjattu aukko päälle.

2, Brake-by-wire -järjestelmän valinta ja rakenne

Edellä mainitun brake-by-wire -järjestelmän komponentit kootaan koko ajoneuvoon ja yllämainittu teoreettinen suunnitelma varmistetaan koko ajoneuvon jarrutusjärjestelmän lopulliseksi suunnitteluksi.

Edellä mainitussa miehittämättömässä minibussissa brake-by-wire -järjestelmän dynaaminen verifiointi suoritetaan tasaisella, korkean pitoisuuden omaavalla päällysteellä ja ympäristön lämpötila on noin 30 astetta.

Tämä tarkistustestikohde on hidastusvaiheen muutos. Hidastusvaiheen muutostesti heijastaa tyypillistä paineen pitämisen ja paineen alenemisen prosessia ja simuloi ajoneuvon tyypillisiä jarrutus- ja hidastusolosuhteita. Jarrutettaessa alkunopeus on noin 15 km/h ja tavoitehidastus on 1.0-6.0 m/s2. Kirjaa kunkin tavoitehidastuksen kohdalla ylös hidastuvuuden vasteaika, hidastuspaineen muodostumisaika ja jarrutustarkkuus. Todentamistestin tekniset vaatimukset ja testitulokset on esitetty taulukossa 1.

Päätoimintojen vertailu 1.2:ssa ja taulukon 1 tekniset vaatimukset ja testitulokset osoittavat, että järjestelmä pystyy seuraamaan tavoitehidastusta ajallisesti ja tarkasti erilaisilla tavoitehidastuksilla, ja kaksi aikaindikaattoria täyttävät myös tekniset vaatimukset ja saavuttavat odotetun päämäärä .

3, Johtopäätös

Tässä artikkelissa selostetaan 4 metrin miehittämättömän pienen henkilöauton brake-by-wire -järjestelmän suunnittelu- ja kehitysprosessia, esitellään pääasiassa ESC-pohjaisen brake-by-wire -järjestelmän arkkitehtuuria, päätoimintoja, teknisiä indikaattoreita ja ohjausalgoritmiarkkitehtuuria. ja suorittaa varmennustestejä.

Tulokset osoittavat, että ESC-pohjainen brake-by-wire -järjestelmä täyttää täysin vaatimukset, jotka koskevat jarrutusvasteaikaa Alle tai yhtä suuri kuin 0,5 s ja paineenmuodostusaikavaatimukset kunkin hidastusgradientin kohdalla.