Dizajn kočionog sustava brake-by-wire za bespilotni minibus temeljen na ESC-u

Brake-by-wire sustav temeljen na ESC-u predstavljen u ovom radu jedna je od najekonomičnijih i najzrelijih metoda za realizaciju inteligentne kontrole automobilskih kočnica.

Uz kontinuirani razvoj i zrelost automobilske elektroničke tehnologije, nastao je sustav kočnica po žici. Zbog svoje visoke integracije i jednostavnog rasporeda, sustav kočnica po žici ne samo da može zadovoljiti ESC funkciju, već također realizirati ACC, AEB i druge funkcije, kako bi zadovoljio potrebe razvoja inteligentne funkcije vožnje. Automobilski ESC kontrolira veličinu i smjer uzdužne sile gume i bočne sile kako bi osigurao da automobil radi stabilno pri kočenju, vožnji, oštrom upravljanju pa čak i u drugim ekstremnim uvjetima, te povećava sigurnost automobila. Automobilski ESC pruža određenu osnovu za automobilsku kočnicu pomoću žice realizacijom precizne kontrole pritiska cilindra kotača svakog kotača.

1, Odabir i struktura sustava kočnica po žici

1.1 Odabir sustava kočnica po žici
Bespilotni minibus mora ostvariti L4 funkcije bespilotne vožnje u određenom radnom području, kao što je autonomno planiranje ruta i odabir zaustavljanja itd., zahtijevajući da odgoda odziva kočnice putem žice bude manja od ili jednaka {{3} }.5 s. Budući da se ESC vozila temelji na tradicionalnom hidrauličkom sustavu kočenja, ima prednosti niske cijene, kratkog kašnjenja, potpune redundancije kvara, neovisne kontrole kočenja na sva četiri kotača u stvarnom vremenu, itd., i može se koristiti za precizno izvršavanje naredba za kočenje koju izdaje upravljač automatske vožnje kako bi se ostvarila aktivna kontrola usporavanja vozila ili kočnog tlaka. Stoga, minibus bez vozača koristi sustav kočnica po žici temeljen na ESC-u.

1.2 Arhitektura sustava kočnica po žici
Arhitektura sustava kočnica po žici temeljena na ESC-u automobila prikazana je na slici 1

uključujući:

• posuda za skladištenje ulja 1,
• elektronička hidraulička upravljačka jedinica (HCU) 2
• senzor pritiska 3
• ploča za mjerenje tlaka 4
• kombinirani senzor 5
• kočione čeljusti 6
• Disk kočnice 7
• cijev za jake kočnice 8
• kočiono crijevo 9
• crijevo otporno na ulje 10
• kabelski svežanj 11
• CAN signal 12, itd.

Pri čemu elektronička hidraulička upravljačka jedinica (HCU) 2 uključuje motor, regulator i solenoidni ventil. Njegove glavne funkcije su sljedeće:
1) Odgovorite na zahtjev za ciljnim usporavanjem koji šalje upravljač najviše razine vozila (to jest, VCU vozila): raspon usporavanja je 0-6.0 m/s2, vrijeme odziva usporavanja je Manje ili jednako 0,5 s, a vrijeme izgradnje tlaka usporavanja je Manje ili jednako 0,6 s. Vrijeme odgovora odnosi se na vrijeme od kada VCU cijelog vozila pošalje zahtjev za kočenjem do trenutka kada se brzina vozila počne naglo smanjivati; vrijeme stvaranja tlaka odnosi se na vrijeme od trenutka kada VCU cijelog vozila pošalje zahtjev za kočenjem do trenutka kada vozilo postigne ciljno usporenje.
2) Na normalnim cementnim ili asfaltnim cestama, točnost kočnice po žici mora biti max(0.2 m/s2, 10%), odnosno uzmite najveću vrijednost između 0,2 m/s2 i (10%×ciljano usporenje)
 

1.3 Arhitektura upravljačkog algoritma sustava kočnica po žici
1.3.1 Model pritiska kočnice

Osnova upravljačkog algoritma brake-by-wire sustava temeljenog na ESC-u je model tlaka kočnice.

1) Dizajn modela tlaka kočnice. Model tlaka kočnice dizajniran je na sljedeći način: prvo izgradite hardverski model motora i raznih kontrolera u HCU-u na temelju karakteristika HCU-a, a zatim usporedite različita ciljana usporavanja izračunata prema parametrima vozila bespilotnog minibusa s potrebno Krivulja odnosa kočionog tlaka uvezena je u gore spomenuti hardverski model kočionog tlaka i konačno se kočioni tlak potreban za različita ciljana usporavanja može postići odgovarajućim dizajnom otvora motora i regulatora u modelu.

2) Kontrola modela pritiska kočnice. Kada HCU primi signal kočenja, projektirani model tlaka kočenja izvodi kontrolu unaprijed i vrši kontrolu povratne sprege prema signalu tlaka cilindra kotača. HCU odabire odgovarajuću kontrolnu naredbu za generiranje ciljanog tlaka za kočenje vozila tako da vozilo postigne ciljno usporenje, istovremeno osiguravajući dosljednost, stabilnost i glatkoću usporavanja kočenja.

1.3.2 Arhitektura upravljačkog algoritma

Upravljački algoritam koji se temelji na ESC sustavu kočnica po žici uglavnom se dijeli na modul aktivne kontrole kočenja (izračun relevantne količine stanja i procjena stanja ulaska i izlaska), gornji regulator (kontrolor ciljanog usporavanja) i donji regulator (kontrolor aktivnog tlaka kočnice ) modula, njegova arhitektura prikazana je na slici 2.

Među njima, upravljačka logika gornjeg ciljnog regulatora usporenja i donjeg aktivnog regulatora tlaka kočnice prikazana je na slici 3.

Uloga regulatora ciljnog usporenja gornje razine je pretvaranje ciljnog usporenja u ciljni tlak; uloga aktivnog regulatora tlaka kočnice niže razine je rješavanje odgovarajućih naredbi motora i solenoidnog ventila za postizanje ciljnog tlaka koji zahtijeva regulator gornje razine.

Upravljačka logika regulatora ciljnog usporenja gornje razine: u skladu s modelom uzdužne dinamike vozila, izračunati referentni ciljni tlak potreban za postizanje ciljnog usporenja kao poveznica za prijenos podataka u procesu upravljanja; prema odstupanju između ciljanog usporenja i stvarnog usporenja, ciljni kočni tlak se korigira kako bi se dobio ispravljeni kočni tlak, koji se koristi kao povratna veza u procesu upravljanja; konačno, sveobuhvatni ciljni tlak dobiva se prema referentnom tlaku kočenja i ispravljenom tlaku kočenja.

Upravljačka logika donjeg aktivnog regulatora tlaka kočnice: prvo izračunajte osnovno otvaranje svakog solenoidnog ventila i osnovno otvaranje motora prema modelu prednjeg tlaka; zatim izračunajte ispravljeni otvor svakog elektromagnetskog ventila prema povratnoj informaciji o odstupanju tlaka i ispravljenom otvoru motora; konačno, kombinirano otvaranje solenoidnog ventila i motora dobiva se preklapanjem osnovnog otvora i korigiranog otvora.

2, Odabir i struktura sustava kočnica po žici

Komponente gore navedenog sustava kočnica po žici sastavljaju se u cijelo vozilo, a gore navedeni teorijski dizajn se verificira kako bi se dovršio konačni dizajn sustava kočnica po žici cijelog vozila.

Za gore spomenuti bespilotni minibus, dinamička provjera sustava kočnice pomoću žice provodi se na ravnom kolniku visoke adhezije, a temperatura okoline je oko 30 stupnjeva.

Ova stavka testa provjere je promjena koraka usporavanja. Ispitivanje koraka promjene usporenja odražava tipični proces stlačenja-održavanja-dekompresije i simulira tipične uvjete kočenja i usporavanja vozila. Pri kočenju početna brzina je oko 15 km/h, a ciljano usporenje 1.0-6.0 m/s2. Za svako ciljno usporavanje, zabilježite vrijeme odziva usporavanja, vrijeme stvaranja tlaka usporavanja i točnost kočnice pomoću žice. Tehnički zahtjevi i rezultati ispitivanja verifikacijskog ispitivanja prikazani su u tablici 1.

Usporedba glavnih funkcija u 1.2 i tehničkih zahtjeva i rezultata ispitivanja u tablici 1 pokazuje da sustav može pratiti ciljano usporavanje na vrijeme i točno pod različitim ciljnim usporavanjima, a dva indikatora vremena također ispunjavaju tehničke zahtjeve i postižu očekivani cilj .

3, Zaključak

Ovaj rad objašnjava dizajn i razvojni proces brake-by-wire sustava 4 m bespilotnog malog osobnog automobila, uglavnom predstavlja arhitekturu, glavne funkcije, tehničke pokazatelje i arhitekturu upravljačkog algoritma brake-by-wire sustava temeljenog na ESC-u. , i provodi testove provjere.

Rezultati pokazuju da sustav kočnica po žici temeljen na ESC-u u potpunosti ispunjava zahtjeve vremena odziva kočenja Manje od ili jednako 0,5 s i zahtjeve vremena izgradnje tlaka pod svakim gradijentom usporavanja.