Astratto
Il sistema Brake-by-Wire basato su ESC presentato in questo documento è uno dei metodi più economici e maturi per realizzare il controllo intelligente dei freni delle automobili.
Con il continuo sviluppo e la maturità della tecnologia elettronica automobilistica, è nato il sistema Brake-by-Wire. Grazie alla sua elevata integrazione e al layout semplice, il sistema Brake-by-Wire non solo può soddisfare la funzione ESC, ma anche realizzare ACC, AEB e altre funzioni, in modo da soddisfare le esigenze di sviluppo di funzioni di guida intelligenti. L'ESC automobilistico controlla la dimensione e la direzione della forza longitudinale e laterale del pneumatico per garantire che l'auto funzioni stabilmente in frenata, guida, sterzata brusca e anche in altre condizioni estreme, e migliora la sicurezza dell'auto. L'ESC automobilistico fornisce una certa base per il sistema Brake-by-Wire automobilistico realizzando un controllo preciso della pressione del cilindro della ruota di ciascuna ruota.
1,Selezione e struttura del sistema Brake-by-Wire
1.1 Selezione del sistema Brake By Wire
Il minibus senza pilota deve realizzare funzioni di guida senza pilota L4 in un'area operativa specifica, come la pianificazione autonoma dei percorsi e la selezione delle fermate, ecc., richiedendo che il ritardo della risposta Brake-by-Wire sia inferiore o uguale a {{3} },5 s. Poiché l'ESC del veicolo è basato sul tradizionale sistema di frenatura idraulica, presenta i vantaggi di basso costo, breve ritardo, completa ridondanza di guasti, controllo indipendente in tempo reale della frenatura sulle quattro ruote, ecc., e può essere utilizzato per eseguire con precisione il comando di frenatura emesso dal controller di guida automatico per realizzare il controllo attivo della decelerazione del veicolo o della pressione dei freni. Pertanto, il minibus senza conducente utilizza un sistema Brake-by-Wire basato su ESC.
1.2 Architettura del sistema Brake-by-Wire
L'architettura del sistema Brake-by-Wire basato su ESC dell'auto è mostrata nella Figura 1
Compreso:
- tazza di stoccaggio dell'olio 1,
- centralina idraulica elettronica (HCU) 2
- sensore di pressione 3
- scheda acquisizione pressione 4
- sensore combinato 5
- pinze freno 6
- Disco freno 7
- tubo rigido del freno 8
- tubo del freno 9
- tubo resistente all'olio 10
- cablaggio 11
- Segnale CAN 12, ecc.
In cui l'unità di controllo idraulico elettronico (HCU) 2 comprende un motore, un controller e un'elettrovalvola. Le sue funzioni principali sono le seguenti:
1) Rispondere alla richiesta di decelerazione target inviata dal controller di livello superiore del veicolo (ovvero, la VCU del veicolo): l'intervallo di decelerazione è 0-6.0 m/s2, il tempo di risposta della decelerazione è inferiore o uguale a 0,5 s e il tempo di aumento della pressione di decelerazione è inferiore o uguale a 0,6 s. Il tempo di risposta si riferisce al tempo che intercorre da quando la VCU dell'intero veicolo invia una richiesta di frenata a quando la velocità del veicolo inizia a diminuire precipitosamente; il tempo di accumulo della pressione si riferisce al tempo che intercorre da quando la VCU dell'intero veicolo invia una richiesta di frenata a quando il veicolo raggiunge la decelerazione target.
2) Su normali strade in cemento o asfalto, la precisione del freno a filo deve essere massima (0.2 m/s2, 10%), ovvero prendere il valore massimo tra 0,2 m/s2 e (10%×decelerazione target)
1.3 Architettura dell'algoritmo di controllo del sistema Brake-by-Wire
1.3.1 Modello di pressione dei freni
La base dell'algoritmo di controllo del sistema Brake-by-Wire basato su ESC è il modello della pressione dei freni.
1) Progettazione del modello di pressione del freno. Il modello di pressione dei freni è progettato come segue: innanzitutto costruire il modello hardware del motore e vari controller nell'HCU in base alle caratteristiche dell'HCU, quindi confrontare le diverse decelerazioni target calcolate in base ai parametri del veicolo del minibus senza pilota con il richiesta La curva di relazione della pressione del freno viene importata nel modello hardware della pressione del freno sopra menzionato e infine la pressione del freno richiesta per le diverse decelerazioni target può essere ottenuta attraverso la progettazione corrispondente dell'apertura del motore e del controller nel modello.
2) Controllo del modello di pressione dei freni. Quando l'HCU riceve il segnale di frenatura, il modello di pressione di frenatura progettato esegue il controllo feed-forward ed esegue il controllo feedback in base al segnale di pressione del cilindro della ruota. L'HCU seleziona il comando di controllo appropriato per generare la pressione target per frenare il veicolo in modo che il veicolo raggiunga la decelerazione target, garantendo al contempo la coerenza, la stabilità e la dolcezza della decelerazione della frenata.
1.3.2 Architettura degli algoritmi di controllo
L'algoritmo di controllo basato sul sistema Brake-by-Wire ESC è principalmente suddiviso in modulo di controllo della frenata attiva (calcolo della quantità dello stato rilevante e valutazione delle condizioni di ingresso e uscita), modulo controller superiore (controller di decelerazione target) e controller inferiore (controller della pressione del freno attivo ), la sua architettura è mostrata nella Figura 2.
Tra questi, la logica di controllo del controller di decelerazione target superiore e del controller di pressione del freno attivo inferiore è mostrata nella Figura 3.
Il ruolo del controller di decelerazione target di livello superiore è convertire la decelerazione target in una pressione target; il ruolo del controller della pressione del freno attivo di livello inferiore è quello di risolvere i comandi appropriati del motore e dell'elettrovalvola per raggiungere la pressione target richiesta dal controller di livello superiore.
La logica di controllo del controller di decelerazione target di livello superiore: in base al modello di dinamica longitudinale del veicolo, calcolare la pressione target di riferimento richiesta per raggiungere la decelerazione target come collegamento feedforward nel processo di controllo; in base alla deviazione tra la decelerazione target e la decelerazione effettiva, la pressione di frenatura target viene corretta per ottenere la pressione di frenatura corretta, che viene utilizzata come collegamento di feedback nel processo di controllo; infine, in funzione della pressione di frenatura di riferimento e della pressione di frenatura corretta, si ottiene la pressione target complessiva.
La logica di controllo del controller della pressione del freno attivo inferiore: in primo luogo, calcolare l'apertura di base di ciascuna elettrovalvola e l'apertura di base del motore in base al modello di pressione diretta; quindi calcolare l'apertura corretta di ciascuna elettrovalvola in base al feedback della deviazione della pressione e dell'apertura corretta del motore; infine, l'apertura combinata dell'elettrovalvola e del motore è ottenuta sovrapponendo l'apertura base e l'apertura corretta.
2, Selezione e struttura del sistema Brake-by-Wire
I componenti del suddetto sistema Brake by Wire vengono assemblati nell'intero veicolo e il suddetto progetto teorico viene verificato per completare il progetto finale del sistema Brake By Wire dell'intero veicolo.
Per il suddetto minibus senza pilota, la verifica dinamica del sistema Brake-by-Wire viene effettuata su una pavimentazione piana, ad alta aderenza, e la temperatura ambiente è di circa 30 gradi.
Questo elemento del test di verifica è la variazione della fase di decelerazione. Il test di variazione del gradino di decelerazione riflette il tipico processo di pressurizzazione-mantenimento-decompressione e simula le tipiche condizioni di frenata e decelerazione del veicolo. Durante la frenata, la velocità iniziale è di circa 15 km/h e la decelerazione target è di 1,0-6.0 m/s2. Per ciascuna decelerazione target, registrare il tempo di risposta della decelerazione, il tempo di accumulo della pressione di decelerazione e la precisione del freno tramite cavo. I requisiti tecnici e i risultati della prova di verifica sono riportati nella Tabella 1.
| Decelerazione target/（ms-2） | Tempo/s di risposta alla decelerazione | Tempo/s di accumulo della decelerazione | Precisione Brake-by-Wire/（ms-2） |
| 1.0 | Inferiore o uguale a {{0}}.5/0.13 | Inferiore o uguale a {{0}}.6/0.48 | ±0.2/0.025 |
| 2.0 | Inferiore o uguale a {{0}}.5/0.12 | Inferiore o uguale a {{0}}.6/0.52 | ±0.2/0 |
| 3.0 | Inferiore o uguale a {{0}}.5/0.12 | Inferiore o uguale a {{0}}.6/0.49 | ±0.3/0.023 |
| 4.0 | Inferiore o uguale a {{0}}.5/0.14 | Inferiore o uguale a {{0}}.6/0.52 | ±0.4/0.16 |
| 5.0 | Inferiore o uguale a {{0}}.5/0.12 | Inferiore o uguale a {{0}}.6/0.53 | ±0.5/0.17 |
| 6.0 | Inferiore o uguale a {{0}}.5/0.1 | Inferiore o uguale a {{0}}.6/0.52 | ±0.6/0.32 |
Il confronto tra le funzioni principali in 1.2 e i requisiti tecnici e i risultati dei test nella Tabella 1 mostra che il sistema può seguire la decelerazione target in tempo e con precisione con diverse decelerazioni target e che i due indicatori temporali soddisfano anche i requisiti tecnici e raggiungono i risultati attesi obiettivo .
3, Conclusione
Questo articolo espone il processo di progettazione e sviluppo del sistema Brake-by-Wire di una piccola autovettura senza pilota da 4 m, introduce principalmente l'architettura, le funzioni principali, gli indicatori tecnici e l'architettura dell'algoritmo di controllo del sistema Brake-by-Wire basato sull'ESC. e conduce test di verifica.
I risultati mostrano che il sistema Brake-by-Wire basato su ESC soddisfa pienamente i requisiti del tempo di risposta della frenata inferiore o uguale a 0,5 s e i requisiti del tempo di aumento della pressione sotto ciascun gradiente di decelerazione.