輕型車輛線控制動技術研究現狀及發展趨勢研究

王子龍

摘 要：在當前形勢下，新能源汽車，特別是無污染無公害純電動汽車的發展，不僅對中國的能源安全和環境保護具有重要意義，而且是中國汽車產業改造升級和技術突破的重要方向。本文對輕型車輛線控制動技術研究現狀及發展趨勢進行分析，以供參考。

關鍵詞：輕型車輛；線控制動技術；發展趨勢

引言

大部分現代電動汽車利用電動和真空泵為制動襯片提供真空泵，最終通過液壓制動系統提供制動功能，這些系統提供了成熟和先進的控制，但電動真空泵和真空泵作為附加裝置安裝在車輛制動管路中，增加了制動系統的結構復雜性和可靠性，限制了系統可靠性。直線制動系統、制動裝置不定向于制動缸，制動操作人員必須設置為傳感器比電機制動更少的制動裝置，通過液壓控制器進入或進入專用制動裝置，以完全通過制動操作，彌補了傳統制動系統設計和原理所導致的不足，使制動控制得到最大的自由度。

1系統結構與工作原理

在制動系統中直驅泵的優勢在于，傳統液壓制動系統需要先建立制動主缸壓力，再通過管路傳遞到制動輪缸，直驅泵控制動系統不使用傳統液壓伺服元件，摒棄了先由主缸升壓再傳遞到輪缸的壓力建立模式，使伺服電機驅動的液壓泵直接作用于制動輪缸，以此推動活塞和摩擦襯片壓緊制動盤來提供制動力。新型泵控直驅式線控制動單元由電控單元、伺服電機、雙向齒輪泵、低壓蓄能器、壓力傳感器、制動輪缸等組成，解決方法是用旋轉電機的輸出軸直接驅動液壓泵，液壓泵的液出口開口與制動車輪缸相連，即液壓泵直接驅動車輪缸活塞，正液進口開口與低壓蓄電池相連，以便由于使用了主制動回轉缸，右泵直接接觸制動輪缸的配置，需要為汽車的每個車輪分別安裝制動單元，以便精確調節制動功率。制動時，根據制動功率要求，壓力傳感器輸出控制信號到機組控制伺服電機，電機輸出軸直接驅動雙向液壓泵；雙向液壓泵的直接液體出口孔與制動輪缸相連，直接液體進口孔與低壓蓄電池相連；直驅泵控制動作單元的控制過程如下：過壓過程中伺服電動機轉動，轉矩增大，制動輪缸壓力增大，制動輪缸活塞輸出力增大；在壓實過程中，伺服電動機輸出恒定轉矩，制動輪缸壓力保持不變；在減壓過程中，伺服電動機處于自由狀態，制動輪缸壓力降低；制動結束時，制動輪缸活塞在制動輪缸密封墊圈作用下重新定位。此時制動輪缸活塞的輸出力為0。

2線控液壓制動系統構架

制動踏板系統將駕駛員的制動意圖轉換為電信號，并將該電信號處理后通過1發送給整車控制器；電池管理系統將此時動力電池的工作狀態通過2發送給整車控制器，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制動信號進行解析并得到需求制動扭矩，必須使用電池狀態將所需轉矩3、4分配給驅動電機和液壓制動單元，該狀態下的要求轉矩可以通過能量回收來訪問。然后，驅動電機和液壓制動單元根據所需扭矩切換到車輛上。最后一輛車通過6向車輛控制器報告車輛速度狀態，該控制器確定制動是否達到預期性能，如果不是預期值，則調整轉矩分布，最后允許控制車輛的制動過程。

3被動式制動踏板模擬器

被動式模擬器的結構一旦設定便無法調節，相應的踏板特性也固定不變，其結構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。彈簧式模擬器的發展趨勢是將許多彈簧組合起來，以獲得制動踏板位移和制動踏板力之間的非線性關系，因為普通彈簧是線性的，因此不適用于制動踏板模擬器。一些電子制動踏板還通過安裝阻尼器，改善駕駛員對彈簧式模擬器的感覺。建立電子制動踏板模擬器模型，其模型考慮了真空助力器的結構間隙、彈簧預速度、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，液壓式結構較為復雜，制造成本較高，維護也較為不便，但是其制動踏板力與踏板行程的一致性關系要好很多。設計有此類踏板模擬器，主要特點是將模擬器和主缸集成到一起，并且模擬器直接與制動踏板相連，這樣設計的優點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，但同時其缺點是：①生產較為復雜繁瑣，對加工精度要求較高；②由于橡膠材料的存在，在低溫狀態下剛度變化大，容易引起踏板感的變化。

4安全控制系統

BBW安全控制系統的相關研究主要集中在可靠性分析和容錯控制方面，其最終目的是最小化系統的硬件、最小化網絡帶寬、最大化容錯和最小化維護成本。在系統可靠性分析方面，相關學者提出了故障模式分類、危害性分析模型、風險分析、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。在容錯控制方面，有主動容錯控制和被動容錯控制，主動容錯控制將根據故障模式的不同，改變控制系統的架構和參數，在系統局部功能失效的情況下保證正常運行，而被動容錯控制則有著固定的系統架構和參數。湖南大學劉攀針對BBW系統執行器失效的工況，提出了基于貝葉斯網絡的故障診斷方法，基于上述故障信息提出了BBW系統的主動容錯控制策略并進行了仿真分析，針對七種不同的失效情況，控制車輛的縱向制動力再分配和前輪轉角介入補償。

結束語

綜上所述，（1）提出了一種泵控直驅式線控制動單元，建立了伺服電機和液壓系統的數學模型，確定了制動單元的壓力需求。試制了線控制動單元并搭建試驗平臺，進行了響應特性和跟隨特性仿真和分析試驗。（2）試驗證明泵控直驅式線控制動單元階躍響應速度良好，達到穩態后波動和誤差較小，能夠在一定范圍內增壓和保壓，能夠對制動力進行快速調節，驗證了方案的可行性。為后續泵控直驅式線控制動系統的控制方法研究奠定了基礎。

參考文獻：

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