吉林大学学报(工学版) ›› 2019, Vol. 49 ›› Issue (6): 1764-1776.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181106

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汽车电子稳定系统制动增力辅助技术

靳立强(),田端洋,田浩,刘蒙蒙   

  1. 吉林大学 汽车工程学院, 长春 130022
  • 收稿日期:2018-11-05 出版日期:2019-11-01 发布日期:2019-11-08
  • 作者简介:靳立强(1976-),男,教授,博士.研究方向:电动汽车动力学及控制,汽车底盘系统设计与控制.E-mail:jinlq@jlu.edu.cn
  • 基金资助:
    吉林省自然科学基金项目(20170101208JC)

Brake force assistant technology for vehicle electronicstability control system

Li-qiang JIN(),Duan-yang TIAN,Hao TIAN,Meng-meng LIU   

  1. College of Automotive Engineering, Jilin University, Changchun 130022, China
  • Received:2018-11-05 Online:2019-11-01 Published:2019-11-08

摘要:

针对可能出现的由于驾驶员恐慌等因素造成的制动力不足,以及在长距离下坡时为防止车辆超速驾驶员操作负担增大的情况,利用Stateflow状态机理论与Matlab/Simulink联合建模的方法,设计了液压制动辅助(HBA)以及陡坡缓降控制(HDC)控制策略。通过试验最终选取制动踏板位移及其变化率作为识别参数以更好地识别驾驶员意图,同时根据牛顿第二运动定律设计坡道识别算法,并考虑到制动器高温失效的问题,建立温度模型。最后,进行离线仿真及硬件在环试验,结果均验证了控制策略的正确性。实车道路试验结果表明,本文所设计的HBA功能能够满足ECE标准,而HDC功能也能够保持车速在目标车速附近波动,说明本文控制策略能够达到较好的控制效果。

关键词: 车辆工程, 制动增力辅助, 液压制动辅助, 陡坡缓降控制

Abstract:

Aiming at driver panic or other factors causing the lack of braking force and decreasing the driver's braking operating burden when driving on a long ramp, HBA and HDC control strategy is carried out by Stateflow state machine theory and Matlab/Simulink. The brake pedal displacement and speed are selected as the identification parameters to better identify the driver intention. Meanwhile, the ramp recognition is designed by Newton's second law. Considering the braking problem of high temperature failure, the temperature model is built. Based on the above, MIL and HIL are carried out, the results verify the correctness of the control strategy. In addition, road tests' results show the HBA function can meet the ECE standard and the HDC function can keep vehicle speed near the target speed, proving that the control strategy achieved good control effect.

Key words: vehicle engineering, brake force assist, hydraulic brake assist, hill descent control

中图分类号: 

  • U463.53

表1

制动踏板力及位移传感器参数"

名称 型号 参数

制动踏板位

移传感器

SENST2-631

量程为635 mm,输出为0~5 V,

精度为0.25% FS

制动踏板

力传感器

PKH2.0 输出为0~1.5 V,K值系数为1 000 N/V,即量程为1 500 N

图1

各紧急制动意图识别参数试验结果"

图2

滤波后加速度与滤波后传感器加速度值对比"

图3

HBA控制原理流程图"

图4

HBA与ABS协调控制原理"

图5

HDC控制原理流程图"

图6

联合仿真架构"

表2

CarSim整车参数"

参数 数值 参数 数值
前轴到质心距离l f/mm 1 040 x轴转动惯量Ixx /(kg·m2) 288
前、后轴距离l/mm 2 600 y轴转动惯量Iyy /(kg·m2) 2 031.4
质心高度h c/mm 540

z轴动惯量Izz /

(kg·m2)

2 031.4
左、右车轮距离d/mm 1 481 车轮转动惯量I w/(kg·m2) 0.6
簧载质量M s/kg 1 111 车轮滚动半径R dyn/mm 304

图7

HBA和HDC状态转换"

图8

主缸压力"

图9

轮缸压力变化"

图10

离线仿真车速变化曲线"

图11

有、无HBA功能制动减速度曲线"

图12

HBA状态转换标志"

图13

20%坡度车辆速度"

图14

有HDC的20%坡度车辆减速度"

图15

硬件在环试验整体架构"

图16

硬件在环车速变化曲线"

图17

20%坡道速度曲线"

图18

轮缸压力变化曲线"

图19

试验车辆及路面"

图20

ABS功能启动试验曲线"

图21

HBA介入试验数据"

图22

踏板力与平均加速度关系曲线"

图23

HBA测试结果曲线"

图24

HDC实车测试结果曲线"

1 杨秀芳,张新,常桂秀,等 . 汽车主动安全技术的发展现状及趋势[J]. 重庆理工大学学报:自然科学,2008,22(4):15-17.
1 Yang Xiu-fang , Zhang Xin , Chang Gui-xiu ,et al . Development status and trends of automobile active safety technology[J]. Journal of Chongqing Institute of Technology(Natural Science),2008,22(4):15-17.
2 杜天强,李海斌,王坤 . 汽车制动辅助系统BAS的应用现状[J]. 汽车工程师,2011(4):52-55.
2 Du Tian-qiang , Li Hai-bin , Wang Kun . Application status of break assist system[J]. Auto Engineer,2011(4):52-55.
3 冯小勇 . 液压制动辅助(HBA)工作原理与性能评测[J]. 科技与生活,2012,12:234-236.
3 Feng Xiao-yong . The working principle and performance evaluation of HBA[J]. Technology and Life,2012,12:234-236.
4 徐晓芬 . 车辆电子驻车制动系统辅助坡道起步的研究[D]. 武汉:武汉理工大学汽车工程学院,2011.
4 Xu Xiao-fen . Study on the hill-strat assist of automotive electronic parking brake system[D]. Wuhan:School of Automotive Engineering,Wuhan University of Technology,2011.
5 Feigel H J , Schonlau J . Mechanical brake assist—a potential new standard safety feature[C]∥SAE Paper,1999-01-0480.
6 麻友良,程胭脂,陈希 . 汽车制动辅助系统的作用与特点分析[J]. 大众汽车,2014,20(8):1-4.
6 Ma You-liang , Cheng Yan-zhi , Chen Xi . Analysis of the Functions and Features of Automobile Brake Assist System[J]. Popularauto,2014,20(8):1-4.
7 刘明勋,杨秀建 . 基于AMESim与Simulink联合仿真的车辆液压辅助制动系统研究[J]. 液压与气动,2014(4):45-48.
7 Liu Ming-xun , Yang Xiu-jian . Research on vehicles hydraulic auxiliary braking system based on co-simulation with AMESim and simulink[J]. Chinese Hydraulics Pneumatics,2014(4):45-48.
8 董伟,于秀敏,张友坤 . 汽车下长坡时发动机制动CVT控制策略[J]. 吉林大学学报:工学版,2006,36(5):650-653.
8 Dong Wei , Yu Xiu-min , Zhang You-kun . CVT control strategies for engine brake on long downhill of vehicle[J]. Journal of Jilin University(Engineering and Technology Editon),2006,36(5):650-653.
9 胡东海,何仁,顾晓丹 . 电涡流缓速器结构参数的节能优化设计[J]. 吉林大学学报:工学版,2014,44(5):1253-1257.
9 Hu Hai-dong , He Ren , Gu Xiao-dan . Optimal energy-saving design of structural parameter of eddy current retarder[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition),2014,44(5):1253-1257.
10 严军 . 车用液力缓速器设计理论和控制方法的研究[D]. 镇江:江苏大学汽车与交通工程学院,2009.
10 Yan Jun . Study on desigh theory and control method of hydraulic retarder in automobile[D]. Zhenjiang:School of Automobile and Traffice Engineering, Jiangsu University, 2009.
11 陈迪峰,冯曙,姜凤春 . 汽车智能化技术分析[J]. 汽车电器,2011(7):5-8.
11 Chen Di-feng , Feng Shu , Jiang Feng-chun . Analysis of automotive intelligence[J]. Auto Electric Parts,2011(7):5-8.
12 Inoue G , Ishida Y . Development of crawl control[C]∥SAE Paper,2008-01-1227.
13 韩云武 . 坡道工况下混合动力汽车安全辅助控制[D]. 北京:清华大学汽车工程学院,2014.
13 Han Yun-wu . Assistant safety control of HEV during downhill driving[D]. Beijing: Department of Automotive Engineering,Tsinghua University, 2014.
14 韩云武,罗禹贡,李克强 . 基于驾驶员意图和行车安全的下坡辅助制动退出方法[J]. 汽车工程, 2015,37(10):1144-1149.
14 Han Yun-wu , Luo Yu-gong , Li Ke-qiang . A retreat scheme for downhill assist braking based on driver’s intent and driving safety[J]. Automotive Engineering, 2015,37(10):1144-1149.
15 Kappelmann P . Rechnergestützte auslegung von pkw-bremsanlagen unter berücksichtigung des pedalgefühls[D]. Stuttgart:University of Stuttgart,2005.
16 Adamowicz A , Grzes P . Analysis of disc brake temperature distribution during single braking under non-axisymmetric load[J]. Applied Thermal Engineering,2011,31(6/7):1003-1012.
17 余强 .汽车下坡持续制动性能研究[D]. 西安:长安大学汽车学院,2000.
17 Yu Qiang . Study on downhill continuous braking performance of automobile[D]. Xi’an: School of Automobile, Chang’an University,2000.
18 于雅静 . 商用车制动防抱死系统气室压力及车轮制动转矩识别研究[D]. 长春:吉林大学汽车工程学院,2017.
18 Yu Ya-jing . Research on the anti-lock braking system chamber pressure and wheel brake torque identification of commercial vehicle[D]. Changchun:College of Automotive Engineering, Jilin University, 2017.
[1] 马芳武,倪利伟,吴量,聂家弘,徐广健. 轮腿式全地形移动机器人位姿闭环控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(6): 1745-1755.
[2] 陈鑫,阮新建,李铭,王宁,王佳宁,潘凯旋. 基于大涡模拟的离散格式改进方法及应用[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(6): 1756-1763.
[3] 何仁,涂琨. 基于温度补偿气隙宽度的电磁制动器[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(6): 1777-1785.
[4] 李杰, 郭文翠, 赵旗, 谷盛丰. 基于车辆响应的路面不平度识别方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(6): 1810-1817.
[5] 管欣,金号,段春光,卢萍萍. 汽车行驶道路侧向坡度估计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(6): 1802-1809.
[6] 王杨,宋占帅,郭孔辉,庄晔. 转动惯量试验台的惯性参数测量[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(6): 1795-1801.
[7] 刘巧斌,史文库,陈志勇,骆联盟,苏志勇,黄开军. 混合可靠性模型参数的核密度和引力搜索估计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(6): 1818-1825.
[8] 庄蔚敏,刘洋,王鹏跃,施宏达,徐纪栓. 钢铝异质自冲铆接头剥离失效仿真[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(6): 1826-1835.
[9] 陈百超,邹猛,党兆龙,黄晗,贾阳,石睿杨,李建桥. CE-3月球车筛网轮月面沉陷行为试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(6): 1836-1843.
[10] 马芳武,韩露,周阳,王世英,蒲永锋. 采用聚乳酸复合材料的汽车零件多材料优化设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(5): 1385-1391.
[11] 高振海,孙天骏,何磊. 汽车纵向自动驾驶的因果推理型决策[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(5): 1392-1404.
[12] 张博,张建伟,郭孔辉,丁海涛,褚洪庆. 路感模拟用永磁同步电机电流控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(5): 1405-1413.
[13] 王鹏宇,赵世杰,马天飞,熊晓勇,程馨. 基于联合概率数据关联的车用多传感器目标跟踪融合算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(5): 1420-1427.
[14] 胡兴军,惠政,郭鹏,张扬辉,张靖龙,王靖宇,刘飞. 基于流固耦合的汽车气动特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(5): 1414-1419.
[15] 韩小健,赵伟强,陈立军,郑宏宇,刘阳,宗长富. 基于区域采样随机树的客车局部路径规划算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(5): 1428-1440.
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  Shared   
  Discussed   
[1] 张会平,江中浩,刘先黎,连建设,侯旭峰,李光玉 . 玻璃表面化学镀纳米铜膜[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(01): 11 -16 .
[2] 刘金山,郭英男,谭满志,黄为钧,杨立平,高原. 乙醇燃料内燃机均质压燃的工作区域[J]. 吉林大学学报(工学版), 2006, 36(03): 327 -0330 .
[3] 张友安;范作娥;糜玉林 . 反舰导弹航路规划与威胁规避算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2008, 38(03): 746 -0752 .
[4] 沈玉龙,裴庆祺,马建峰 . 一种能量高效的传感器网络CBC策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(06): 1364 -1369 .
[5] 葛凤华,刘巽俊,刘晔,王月志 . 地下停车库的空气污染与自然通风[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(03): 696 -0700 .
[6] 管欣,王鹏,詹军,吴振昕 . 用于车辆动力学实时仿真的转向力输入模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2008, 38(06): 1257 -1261 .
[7] 李敬财,王太勇,何改云,郑慧江,范胜波 . 基于加工方法和啮合理论的螺旋锥齿轮精确实体造型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2008, 38(06): 1315 -1319 .
[8] 郑海红,曾平,王义峰 . 基于极性调制的鲁棒水印算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2007, 37(03): 681 -0685 .
[9] 王荣本;李琳辉;郭烈;金立生;张明恒 . 基于立体视觉的越野环境感知技术[J]. 吉林大学学报(工学版), 2008, 38(03): 520 -0524 .
[10] 张文彬, 张中兆, 王孝 . 提高ad hoc网络中TCP吞吐量的新定时方案[J]. 吉林大学学报(工学版), 2008, 38(01): 233 -238 .