Abstracto
El sistema de freno por cable basado en ESC presentado en este artículo es uno de los métodos más económicos y maduros para realizar el control inteligente de los frenos de los automóviles.
Con el continuo desarrollo y madurez de la tecnología electrónica automotriz, surgió el sistema de freno por cable. Debido a su alta integración y fácil diseño, el sistema de freno por cable no solo puede cumplir con la función ESC, sino también realizar ACC, AEB y otras funciones, para satisfacer las necesidades del desarrollo de funciones de conducción inteligente. El ESC automotriz controla el tamaño y la dirección de la fuerza longitudinal y lateral de los neumáticos para garantizar que el automóvil funcione de manera estable al frenar, conducir, girar bruscamente e incluso en otras condiciones extremas, y mejora la seguridad del automóvil. El ESC para automóviles proporciona una cierta base para el freno electrónico del automóvil al realizar un control preciso de la presión del cilindro de cada rueda.
1, selección y estructura del sistema de freno por cable.
1.1 Selección del sistema de freno por cable.
El minibús no tripulado necesita realizar funciones de conducción no tripulada L4 en un área operativa específica, como la planificación autónoma de rutas y selección de paradas, etc., lo que requiere que su retraso de respuesta de freno por cable sea menor o igual a {{3} }.5 s. Dado que el ESC del vehículo se basa en el sistema de frenado hidráulico tradicional, tiene las ventajas de bajo costo, retraso corto, redundancia completa de fallas, control independiente en tiempo real del frenado en las cuatro ruedas, etc., y puede usarse para ejecutar con precisión el Comando de frenado emitido por el controlador de conducción automática para realizar el control activo de la desaceleración del vehículo o la presión de los frenos. Por lo tanto, el minibús sin conductor utiliza un sistema de freno por cable basado en ESC.
1.2 Arquitectura del sistema de freno por cable
La arquitectura del sistema de freno por cable basado en ESC del automóvil se muestra en la Figura 1.
incluido:
- taza de almacenamiento de aceite 1,
- unidad de control hidráulico electrónico (HCU) 2
- sensor de presión 3
- tablero de adquisición de presión 4
- sensor combinado 5
- pinzas de freno 6
- Disco de freno 7
- tubo duro de freno 8
- manguera de freno 9
- manguera resistente al aceite 10
- mazo de cables 11
- Señal CAN 12, etc.
En el que la unidad de control hidráulico electrónico (HCU) 2 incluye un motor, un controlador y una válvula solenoide. Sus funciones principales son las siguientes:
1) Responda a la solicitud de desaceleración objetivo enviada por el controlador de nivel superior del vehículo (es decir, la VCU del vehículo): el rango de desaceleración es 0-6.0 m/s2, el tiempo de respuesta de desaceleración es menor o igual a 0.5 s, y el tiempo de acumulación de presión de desaceleración es menor o igual a 0.6 s. El tiempo de respuesta se refiere al tiempo desde que la VCU de todo el vehículo envía una solicitud de frenado hasta que la velocidad del vehículo comienza a disminuir precipitadamente; el tiempo de acumulación de presión se refiere al tiempo desde que la VCU de todo el vehículo envía una solicitud de frenado hasta que el vehículo alcanza la desaceleración objetivo.
2) En carreteras normales de cemento o asfalto, se requiere que la precisión del freno por cable sea máxima (0.2 m/s2, 10%), es decir, tomar el valor máximo entre 0,2 m/s2 y (10%×desaceleración objetivo)
1.3 Arquitectura del algoritmo de control del sistema de freno por cable
1.3.1 Modelo de presión de freno
La base del algoritmo de control del sistema de freno por cable basado en ESC es el modelo de presión de frenado.
1) Diseño del modelo de presión de freno. El modelo de presión de freno está diseñado de la siguiente manera: primero construya el modelo de hardware del motor y varios controladores en la HCU en función de las características de la HCU, y luego compare las diferentes desaceleraciones objetivo calculadas de acuerdo con los parámetros del vehículo del minibús no tripulado con el requerida La curva de relación de la presión de freno se importa al modelo de hardware de presión de freno mencionado anteriormente y, finalmente, la presión de freno requerida para diferentes desaceleraciones objetivo se puede lograr mediante el diseño coincidente de la apertura del motor y el controlador en el modelo.
2) Control del modelo de presión de freno. Cuando la HCU recibe la señal de frenado, el modelo de presión de frenado diseñado realiza un control de avance y realiza un control de retroalimentación de acuerdo con la señal de presión del cilindro de la rueda. La HCU selecciona el comando de control apropiado para generar la presión objetivo para frenar el vehículo de modo que el vehículo alcance la desaceleración objetivo, al tiempo que garantiza la consistencia, estabilidad y suavidad de la desaceleración del frenado.
1.3.2 Arquitectura del algoritmo de control
El algoritmo de control basado en el sistema de freno por cable ESC se divide principalmente en un módulo de control de frenado activo (cálculo de la cantidad de estado relevante y evaluación de las condiciones de entrada y salida), un módulo de controlador superior (controlador de desaceleración objetivo) y un controlador inferior (controlador de presión de freno activo). ), su arquitectura se muestra en la Figura 2.
Entre ellos, la lógica de control del controlador de desaceleración objetivo superior y el controlador de presión de frenado activo inferior se muestran en la Figura 3.
La función del controlador de desaceleración objetivo de nivel superior es convertir la desaceleración objetivo en una presión objetivo; La función del controlador de presión de freno activo de nivel inferior es resolver los comandos apropiados del motor y la válvula solenoide para lograr la presión objetivo solicitada por el controlador de nivel superior.
La lógica de control del controlador de desaceleración objetivo de nivel superior: de acuerdo con el modelo de dinámica longitudinal del vehículo, calcule la presión objetivo de referencia requerida para lograr la desaceleración objetivo como vínculo de avance en el proceso de control; de acuerdo con la desviación entre la desaceleración objetivo y la desaceleración real, la presión de frenado objetivo se corrige para obtener la presión de frenado corregida, que se utiliza como vínculo de retroalimentación en el proceso de control; finalmente, la presión objetivo integral se obtiene según la presión de frenado de referencia y la presión de frenado corregida.
La lógica de control del controlador de presión de freno activo inferior: primero, calcule la apertura básica de cada válvula solenoide y la apertura básica del motor de acuerdo con el modelo de presión directa; luego calcular la apertura corregida de cada electroválvula de acuerdo con la retroalimentación de desviación de presión y la apertura corregida del motor; finalmente, la apertura combinada de la electroválvula y del motor se obtiene superponiendo la apertura básica y la apertura corregida.
2,Selección y estructura del sistema de freno por cable.
Los componentes del sistema de freno por cable mencionado anteriormente se ensamblan en todo el vehículo y el diseño teórico mencionado anteriormente se verifica para completar el diseño final del sistema de freno por cable de todo el vehículo.
Para el minibús no tripulado antes mencionado, la verificación dinámica del sistema de freno por cable se realiza sobre un pavimento plano y de alta adherencia, y la temperatura ambiente es de unos 30 grados.
Este elemento de prueba de verificación es el cambio de paso de desaceleración. La prueba de cambio de paso de desaceleración refleja el proceso típico de presurización-mantenimiento-descompresión y simula las condiciones típicas de frenado y desaceleración del vehículo. Al frenar, la velocidad inicial es de aproximadamente 15 km/h y la desaceleración objetivo es 1,0-6.0 m/s2. Para cada desaceleración objetivo, registre el tiempo de respuesta de desaceleración, el tiempo de acumulación de presión de desaceleración y la precisión del freno por cable. Los requisitos técnicos y los resultados de la prueba de verificación se muestran en la Tabla 1.
| Desaceleración objetivo/（ms-2） | Tiempo de respuesta de desaceleración/s | Tiempo de acumulación de desaceleración/s | Precisión de freno por cable/（ms-2） |
| 1.0 | Menor o igual a {{0}}.5/0,13 | Menor o igual a {{0}}.6/0,48 | ±0.2/0.025 |
| 2.0 | Menor o igual a {{0}}.5/0,12 | Menor o igual a {{0}}.6/0,52 | ±0.2/0 |
| 3.0 | Menor o igual a {{0}}.5/0,12 | Menor o igual a {{0}}.6/0,49 | ±0.3/0.023 |
| 4.0 | Menor o igual a {{0}}.5/0,14 | Menor o igual a {{0}}.6/0,52 | ±0.4/0.16 |
| 5.0 | Menor o igual a {{0}}.5/0,12 | Menor o igual a {{0}}.6/0,53 | ±0.5/0.17 |
| 6.0 | Menor o igual a {{0}}.5/0,1 | Menor o igual a {{0}}.6/0,52 | ±0.6/0.32 |
La comparación de las funciones principales en 1.2 y los requisitos técnicos y los resultados de las pruebas en la Tabla 1 muestra que el sistema puede seguir la desaceleración objetivo en el tiempo y con precisión bajo diferentes desaceleraciones objetivo, y los dos indicadores de tiempo también cumplen con los requisitos técnicos y logran lo esperado. meta .
3, conclusión
Este artículo expone el proceso de diseño y desarrollo del sistema de freno por cable de un pequeño automóvil de pasajeros no tripulado de 4 m, presenta principalmente la arquitectura, las funciones principales, los indicadores técnicos y la arquitectura del algoritmo de control del sistema de freno por cable basado en ESC. y realiza pruebas de verificación.
Los resultados muestran que el sistema de freno por cable basado en ESC cumple completamente con los requisitos del tiempo de respuesta de frenado menor o igual a 0.5 s y los requisitos de tiempo de creación de presión bajo cada gradiente de desaceleración.