轻型车辆线控制动技术研究现状及发展趋势研究

王子龙

摘 要：在当前形势下，新能源汽车，特别是无污染无公害纯电动汽车的发展，不仅对中国的能源安全和环境保护具有重要意义，而且是中国汽车产业改造升级和技术突破的重要方向。本文对轻型车辆线控制动技术研究现状及发展趋势进行分析，以供参考。

关键词：轻型车辆；线控制动技术；发展趋势

引言

大部分现代电动汽车利用电动和真空泵为制动衬片提供真空泵，最终通过液压制动系统提供制动功能，这些系统提供了成熟和先進的控制，但电动真空泵和真空泵作为附加装置安装在车辆制动管路中，增加了制动系统的结构复杂性和可靠性，限制了系统可靠性。直线制动系统、制动装置不定向于制动缸，制动操作人员必须设置为传感器比电机制动更少的制动装置，通过液压控制器进入或进入专用制动装置，以完全通过制动操作，弥补了传统制动系统设计和原理所导致的不足，使制动控制得到最大的自由度。

1系统结构与工作原理

在制动系统中直驱泵的优势在于，传统液压制动系统需要先建立制动主缸压力，再通过管路传递到制动轮缸，直驱泵控制动系统不使用传统液压伺服元件，摒弃了先由主缸升压再传递到轮缸的压力建立模式，使伺服电机驱动的液压泵直接作用于制动轮缸，以此推动活塞和摩擦衬片压紧制动盘来提供制动力。新型泵控直驱式线控制动单元由电控单元、伺服电机、双向齿轮泵、低压蓄能器、压力传感器、制动轮缸等组成，解决方法是用旋转电机的输出轴直接驱动液压泵，液压泵的液出口开口与制动车轮缸相连，即液压泵直接驱动车轮缸活塞，正液进口开口与低压蓄电池相连，以便由于使用了主制动回转缸，右泵直接接触制动轮缸的配置，需要为汽车的每个车轮分别安装制动单元，以便精确调节制动功率。制动时，根据制动功率要求，压力传感器输出控制信号到机组控制伺服电机，电机输出轴直接驱动双向液压泵；双向液压泵的直接液体出口孔与制动轮缸相连，直接液体进口孔与低压蓄电池相连；直驱泵控制动作单元的控制过程如下：过压过程中伺服电动机转动，转矩增大，制动轮缸压力增大，制动轮缸活塞输出力增大；在压实过程中，伺服电动机输出恒定转矩，制动轮缸压力保持不变；在减压过程中，伺服电动机处于自由状态，制动轮缸压力降低；制动结束时，制动轮缸活塞在制动轮缸密封垫圈作用下重新定位。此时制动轮缸活塞的输出力为0。

2线控液压制动系统构架

制动踏板系统将驾驶员的制动意图转换为电信号，并将该电信号处理后通过1发送给整车控制器；电池管理系统将此时动力电池的工作状态通过2发送给整车控制器，其中包括故障信息、电池允许最大充放电功率、电池SOC等；整车控制器在接收到以上信息后首先对制动信号进行解析并得到需求制动扭矩，必须使用电池状态将所需转矩3、4分配给驱动电机和液压制动单元，该状态下的要求转矩可以通过能量回收来访问。然后，驱动电机和液压制动单元根据所需扭矩切换到车辆上。最后一辆车通过6向车辆控制器报告车辆速度状态，该控制器确定制动是否达到预期性能，如果不是预期值，则调整转矩分布，最后允许控制车辆的制动过程。

3被动式制动踏板模拟器

被动式模拟器的结构一旦设定便无法调节，相应的踏板特性也固定不变，其结构可以分为弹簧模拟器和液压式模拟器。弹簧式模拟器使用弹簧来模拟踏板力，弹簧可以有多种类型选择，如圆柱螺旋压缩弹簧、截锥螺旋压缩弹簧和特殊材料弹簧。弹簧式模拟器的发展趋势是将许多弹簧组合起来，以获得制动踏板位移和制动踏板力之间的非线性关系，因为普通弹簧是线性的，因此不适用于制动踏板模拟器。一些电子制动踏板还通过安装阻尼器，改善驾驶员对弹簧式模拟器的感觉。建立电子制动踏板模拟器模型，其模型考虑了真空助力器的结构间隙、弹簧预速度、摩擦力和反作用盘特性。液压式模拟器由整体橡胶弹簧和气缸组成，与弹簧式相比，液压式结构较为复杂，制造成本较高，维护也较为不便，但是其制动踏板力与踏板行程的一致性关系要好很多。设计有此类踏板模拟器，主要特点是将模拟器和主缸集成到一起，并且模拟器直接与制动踏板相连，这样设计的优点是可以保证良好的踏板感觉，减小多余因素的影响，模拟器占用的空间较小，但同时其缺点是：①生产较为复杂繁琐，对加工精度要求较高；②由于橡胶材料的存在，在低温状态下刚度变化大，容易引起踏板感的变化。

4安全控制系统

BBW安全控制系统的相关研究主要集中在可靠性分析和容错控制方面，其最终目的是最小化系统的硬件、最小化网络带宽、最大化容错和最小化维护成本。在系统可靠性分析方面，相关学者提出了故障模式分类、危害性分析模型、风险分析、故障事件树等方法。目前常用的有故障分类模型和故障树分析模型。在容错控制方面，有主动容错控制和被动容错控制，主动容错控制将根据故障模式的不同，改变控制系统的架构和参数，在系统局部功能失效的情况下保证正常运行，而被动容错控制则有着固定的系统架构和参数。湖南大学刘攀针对BBW系统执行器失效的工况，提出了基于贝叶斯网络的故障诊断方法，基于上述故障信息提出了BBW系统的主动容错控制策略并进行了仿真分析，针对七种不同的失效情况，控制车辆的纵向制动力再分配和前轮转角介入补偿。

结束语

综上所述，（1）提出了一种泵控直驱式线控制动单元，建立了伺服电机和液压系统的数学模型，确定了制动单元的压力需求。试制了线控制动单元并搭建试验平台，进行了响应特性和跟随特性仿真和分析试验。（2）试验证明泵控直驱式线控制动单元阶跃响应速度良好，达到稳态后波动和误差较小，能够在一定范围内增压和保压，能够对制动力进行快速调节，验证了方案的可行性。为后续泵控直驱式线控制动系统的控制方法研究奠定了基础。

参考文献：

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