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原文传递集成式制动系统压力控制策略研究

论文题名：	集成式制动系统压力控制策略研究
关键词：	集成式制动系统;压力控制;硬件在环试验;足智能电动汽车
摘要：	随着社会高速发展与技术不断进步，电动化、智能化成为了未来汽车的主要发展方向。新发展趋势对车辆制动系统也提出了更高的要求，集成式制动系统结构上实现了踏板力与制动力的完全解耦，并集成了主动制动、基础助力、再生制动、轮缸压力控制和差动制动等功能，能够满足智能电动汽车对制动系统的需求。快速、精确的压力调节是集成式制动系统作为智能驾驶底层执行机构、实现目标功能的基础，因此针对系统开展压力控制策略的研究具有重要意义。　　本文以长沙市“揭榜挂帅”重大科技项目“线控制动系统关键技术研究与产业化”（编号kq2102008）和校企合作项目“IBC系统集成控制研究”为依托，以集成式制动系统为研究对象，分析了系统构型和工作原理，并对系统进行了建模，然后开展了伺服缸压力控制策略和组合压力控制策略的研究。对本文的研究内容具体说明如下：　　（1）集成式制动系统构型分析与建模。首先对集成式制动系统的构型进行分析，介绍了系统构型中驾驶人操纵、伺服缸和液压调节三个功能单元，接着说明了系统基础助力、主动制动和失效备份三种工作模式下各元件的工作状态及液压回路变化；然后搭建了包含永磁同步电机、伺服缸、制动轮缸和电磁阀的系统模型；最后，通过仿真试验与台架数据对比验证了系统模型的有效性。　　（2）集成式制动系统伺服缸压力控制策略研究。首先构建了包含驾驶人制动意图辨识（DriverBrakingRequirementsIdentification,DBR）模块、外部制动请求（ExternalBrakingRequirements,EBR）模块和伺服缸压力控制器等模块的伺服缸压力控制架构，以实现系统基础助力和主动制动功能；其中DBR模块具备三种不同输出特性，以满足不同风格驾驶人的需求，同时建立了踏板位移和主缸压力融合的输入机制，基于两者的关系特性，导出动态变化的输入权重系数，以弥补踏板位移单一传感器作为辨识输入在可靠性上的不足；针对多种功能组成的EBR模块，对模块中的减速度控制策略开展了研究，采用了动力学前馈和变参数PI反馈环节并联的控制方法；接着采用液压特性前馈和可变PI反馈环节并联的压力环子控制器、带扰动补偿的位置环滑模子控制器和带电压限制的PI反馈电流环子控制器组成了完整的伺服缸压力控制器；最后，利用建立的系统模型，对所提出的伺服缸压力控制器进行了仿真验证。　　（3）集成式制动系统组合压力控制策略研究。首先结合上一章中的研究内容，构建了包含轮缸压力控制和补液控制功能的底层组合压力控制架构；然后进行轮缸增减压试验，绘制轮缸压力变化曲线图，获取轮缸进、出液阀的工作特性，继而确立了特性前馈加压力反馈的进、出液阀控制策略，并进一步得出了轮缸压力调节逻辑，在伺服缸压力控制的基础上，实现了轮缸压力的独立调节；最后提出了基于阀和电机协调的补液控制策略，根据伺服缸P-V特性的变化判断系统补液需求，从而控制活塞进行反向运动，从储液壶吸入制动液，解决了轮缸减压导致的液压回路中制动液不足问题。　　（4）集成式制动系统压力控制策略试验验证。基于MATLAB/Simulink和dSPACE软硬件等工具，设计并搭建了集成式制动系统硬件在环试验平台；而后依托试验平台，开展了主动制动和基础制动试验验证；最后设计工况，完成了差动制动和补液控制功能的验证，通过硬件在环试验，验证了所提出伺服缸压力控制策略和组合压力控制策略的有效性。
作者：	张学思
专业：	车辆工程
导师：	朱冰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2023