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原文传递汽车电子驻车制动控制系统的设计研究

论文题名：	汽车电子驻车制动控制系统的设计研究
关键词：	汽车制动系统;电子驻车制动;控制策略
摘要：	线控制动是汽车制动系统发展的必然方向，由此电子驻车制动系统（EPB）应运而生，其控制技术的发展是EPB拥有优异性能的决定性因素，也为未来电子机械制动系统（EMB）的应用提供了技术储备，因此，本文对EPB的控制系统进行了设计研究。　　本文以最常见的马达集成式EPB作为研究对象，首先，介绍了其控制结构和执行机构以及工作原理，对其执行机构（无刷直流电机（BLDC）、滑动丝杆螺母机构和夹紧力等效模型）利用MATLAB/Simulink软件进行了建模仿真，分析了夹紧和释放过程，得出了用于判断EPB施加夹紧力大小的BLDC角位移-夹紧力关系曲线；设计了四种类型的控制策略（EPB按钮拉起、EPB按钮按下、坡道起步辅助和EPB自动启动）；分析了通过汽车CAN总线利用MCU中的Bootloader将EPB控制策略的C代码下载到MCU FLASH指定地址中的方法。　　其次，对EPB自动启动控制策略中的制动盘高温再夹紧功能进行了研究。由能量守恒定律和热量计算公式，推导出紧急制动下制动盘温升数学模型；基于传热学中集中参数法，由牛顿冷却公式，推导出制动盘冷却数学模型。由实车试验测量60km/h～120km/h每隔10km/h的初始制动车速下的制动盘冷却过程中温度和时间的对应数值，基于最小二乘法按照冷却公式对试验数据进行拟合，对冷却系数随初始制动车速的关系展开研究。由HyperMesh和ABAQUS软件对制动器制动过程进行热力耦合分析，主要研究制动盘材料高温节点在冷却过程中轴向位移恢复情况，推导出轴向位移恢复量随温度降低量的数学关系式，进而可知夹紧力随时间增长的减小量，用以判断EPB再夹紧的时刻。　　然后，对动态紧急制动功能中EPB主导的机械防抱死制动进行了研究。提出了基于最佳滑移率利用T-S模糊控制算法对EPB电动机的运行状态（正转、停转和反转）进行控制的方法；最佳滑移率是由基于Burckhardt模型利用递推最小二乘法对轮胎-路面附着条件进行辨识获得；采用遗传算法对T-S模糊控制量化因子离线优化，在实现防抱死的同时尽可能利用路面最大附着系数。由仿真结果说明了采用的算法适用于EPB的机械ABS功能。　　最后，利用Altium Designer软件对EPB硬件电路的主要部分进行设计，包括主控MCU及其最小系统电路、电源转换电路、CAN总线通信电路、路面倾角测量电路和BLDC驱动电路，并基于Freescale CodeWarrior和LabVIEW软件对部分电路设计的正确性进行了验证。　　对制动盘高温再夹紧功能的研究不仅是为了判断强制动后弥补夹紧力减小的再夹紧时刻，更重要的是可以改进常规驻车制动功能的控制策略，即在中小停驻坡度下保证汽车不会因为制动盘冷却而溜坡可施加的最低夹紧力，降低EPB电子控制单元和执行机构的负载，延长其使用寿命；对动态紧急制动功能的研究，为了实现机械ABS功能，这也是EMB核心研究内容之一。
作者：	季鑫
专业：	车辆工程
导师：	钟绍华
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文