面向智能车辆的EMB系统功能安全分析及应用设计

为提高电子机械制动(EMB)系统的可靠性,基于ISO26262标准,开展EMB系统功能安全分析及设计。面向智能驾驶车辆,进行相关项定义;应用危害分析和风险评估(HARA)方法论,得到汽车安全完整性等级(ASIL)和系统安全目标,并建立系统安全机制,通过故障树(FTA)模型进行安全验证,实现安全目标的逐层分解;基于EMB系统安全机制搭建失效控制模块,设计制动力重构算法并利用联合仿真模型进行系统验证。结果表明:该系统设计方案同时满足应用于智能车辆的EMB系统的功能需求和安全需求。

基于积分滑模的电子机械制动系统ABS控制

为解决传统制动系统逻辑门限控制存在逻辑复杂且难以充分利用路面附着的问题,以及ABS存在的非线性、不确定性问题,提出了一种基于路面识别的ABS控制策略应用在电子机械制动系统。首先,通过Simulink建立1/4车辆制动模型;其次,分析附着系数在不同路面存在的差异性以及附着系数和车轮角减速度的变化规律,设计了一种高效且准确的路面识别算法来估算当前路面的最佳滑移率;最后,设计了基于积分滑模控制的ABS控制策略跟踪最佳滑移率。仿真结果表明:路面识别算法识别响应快、识别准确度高;所设计的ABS控制策略能够稳定跟踪最佳滑移率,对不同路面工况具有较强的适应性。与基于逻辑门限控制的传统制动系统相比,在单路面条件下制动时间减少了11.89%,制动距离缩短了12.7%;在变路面条件下制动时间减少了17.8%,制动距离缩短了19.9%。

新型电子机械制动夹钳的设计

为了满足车辆制动可靠性要求,在对制动功能进行分析的基础上,设计了一种新型电子机械制动夹钳。介绍了电子机械制动夹钳的结构和工作原理,对电子机械制动夹钳进行了数值模拟分析。结果表明,电子机械制动夹钳的动作响应时间短于250ms,系统稳态误差为-0.3~0.3kN,最大输出力为29.4kN,具备磨损间隙自动补偿、输出力自动补偿等功能。

基于FPGA的汽车EMB系统设计

本文介绍一种以FPGA为核心控制处理器的汽车EMB系统的设计方案,主要包括对系统的软、硬件设计及仿真实验3部分。首先介绍了EMB系统的总体结构,之后详细介绍了其硬件电路的设计,接下来对其软件部分的软件流程图与主程序算法控制流程图进行阐述。最后对各主要子模块进行仿真验证。实验结果表明,此系统的软、硬件设计稳定可靠,能够有效提高系统输入信号的速度,消除系统中一定偏差,提高EMB系统的控制精度。

基于EMB与EBD的电动汽车制动能量回收系统研究

为了提高电动汽车制动能量回收效率,对电动汽车制动能量再生系统及机电制动力分配控制策略进行了研究。以制动强度为依据划分制动模式,提出了以电子制动力分配(Electronic Brake force Distribution,EBD)来分配前、后轴制动力的电动机制动与机械制动的协调控制策略方法,建立了相应的再生制动系统前、后轴制动力分配控制策略模型,并且对控制模型进行了仿真分析。仿真结果表明,提出的控制策略方法不仅可以提高制动能量回收的效率,还可以有效防止车轮在低附着路面上抱死,保证了车辆的稳定性与安全性。

基于Modelsim的EMB系统算法分析

论文介绍了一种汽车EMB系统算法与其仿真验证结果,对其中的主要模块如反馈控制模块、前馈控制模块与模糊PID控制模块分别进行了阐述。之后将各模块在Modelsim中进行仿真验证,证明此算法能够有效提高系统输入信号的相应速度,消除系统中一定偏差,从而提高系统的稳态控制精度。

电动机械制动(EMB)系统

电动机械制动(EMB)系统采用电机-机械制动装置,能快速精确的提供车轮所需的制动力。结构设计是电动机械制动器设计的关键。本文提出了5种可能的电动机械制动器结构,并分析了它们的优缺点,包括直流电机-行星齿轮减速器-滚珠丝杠结构;盘式力矩电机-行星齿轮减速器-滚珠丝杠结构;步进电机-行星齿轮减速器-滚珠丝杠结构;直流力矩电机-行星齿轮减速器-滚珠丝杠结构;直流力矩电机-差动螺纹结构。

EMB夹紧力控制与传感器故障诊断研究进展

电子机械制动系统(electro-mechanical brake system,EMB)采用电控纯机械制动技术,可实现多种主动安全控制功能,具有结构精简、响应迅速,能够对车轮制动力矩进行独立精确控制等优势。为全面梳理EMB系统的发展现状,明确其未来技术走向,本文首先介绍了EMB的组成架构,分析了EMB典型结构型式的优缺点并确定了相关内容的主要研究方向。然后从夹紧力控制和传感器故障诊断两个层面分别对国内外的研究进展展开综述;分析了夹紧力控制算法的发展历程及未来研究重点,对比了3种典型夹紧力控制算法的试验效果;接着介绍了传感器故障诊断的具体类型及作用,通过定量化的指标分析不同故障诊断算法的实际控制效果。最后对EMB系统所面临的问题及未来发展趋势进行了分析和展望,指明了进一步的研究可以集中在夹紧力控制和传感器故障诊断等算法准确性和鲁棒性的提高、EMB与线控底盘集成控制技术的协调控制以及EMB对整车稳定性和舒适性的影响等方面。

纯电动城市客车EMB执行机构驱动电机制动性能分析

传统气压制动系统存在压缩机、制动油箱和空气管路,占据较大空间,而采用电子机械制动(EMB)系统代替,不但可以减小空间,还能实现对夹紧力的快速响应和精确控制。以纯电动城市客车为目标车型,讨论了EMB执行机构方案,根据传统气压盘式制动器最大夹紧力推导出电机的堵转转矩和空载转速。据此设计了永磁无刷直流驱动电机,堵转转矩为10 N·m,空载转速为370 r/min。在Maxwell 2D中搭建驱动电机有限元模型,分析电机在消除间隙阶段和夹紧力增加阶段的制动性能。结果表明所设计的驱动电机制动性能可满足要求。

电子机械制动器的建模、仿真和实验研究

为了解决目前车辆普遍装配液压制动系统存在的响应滞后问题,以实验室某目标车型为例,对其匹配的电子机械制动器(EMB)进行了设计建模、仿真分析和实验研究。首先,根据车型参数确定制动间隙与最大制动力并完成了制动效能的校核工作,采用“电机+行星齿轮减速器+滚珠丝杠”的选型进行了组合设计,使用CATIA对EMB各部件进行了三维建模,利用ANSYS/Workbench对制动钳钳体进行了力学性能仿真分析;然后,根据EMB各部件间力学与几何关系分别建立了对应的数学模型,在MATLAB/Simulink中建立EMB整体仿真模型后完成了对电机转速特性、堵转转矩特性及EMB最大夹紧力的仿真;最后,搭建了实验平台,结合实验结果对仿真结果进行了验证。研究结果表明:EMB工作时的最大应力为安全极限的34.87%,制动间隙消除速度提高了42.31%,达到最大制动夹紧力的时间降低了45.82%,显著提升了目标车型的制动性能。

基于自抗扰控制的电控机械式制动器弯道制动力控制策略研究

针对搭载电控机械式制动器(EMB)的车辆制定了一种弯道制动力控制策略,首先根据驾驶员的期望减速度得到所需的制动力,以垂直载荷估计值为依据对制动力进行初始分配,其次,利用基于自抗扰控制(ADRC)算法设计的附加横摆力矩控制模块得到提升车辆操纵稳定性所需的附加横摆力矩,最后通过制动力调节模块对初始分配的制动力进行调节,利用Simulink与CarSim开展联合仿真并与比例分配方案进行对比。结果表明,使用所提出的控制策略时车辆在弯道制动条件下四轮不易抱死,横摆角速度与质心侧偏角也更接近理想值,有效提升了车辆弯道制动安全性。

汽车线控制动技术及发展

现代汽车制动控制技术正朝着线控制动控制方向发展,线控制动系统将取代以液压或气压为主的传统制动控制系统。介绍了汽车线控制动技术的研究现状,对电子液压式制动系统和电子机械式制动系统的结构及工作原理进行了介绍和比较,并对电子机械式制动系统的关键部件及其性能特点进行了分析,论述了线控制动系统的关键技术及发展。

电子机械制动器间隙调整控制策略研究

为了解决现有电子机械制动器(EMB)的间隙调整需要附加机械调节机构或传感检测装置,导致制动器体积增大、成本提高等问题,通过对制动器及制动过程的建模,分析电机电流与制动过程的对应关系,提出基于电流信号识别制动过程临界点的间隙调整控制策略.该策略通过电机电流对时间的微分信息,分别识别出摩擦片与制动盘接触和分离的两个临界点.通过控制电机转速,令制动时制动片与制动盘迅速接触,并在缓解后留下固定的制动间隙.理论分析和实验结果表明,该策略可以准确地控制制动器的制动间隙,消除制动片磨损对制动间隙的不利影响,制动力输出响应时间明显缩短,为电子机械制动器的间隙调整提供一种低成本解决方案.

不同热解炭结构的炭/炭复合材料的摩擦特性

在MM-1000型摩擦磨损试验机上,对具有光滑层和粗糙层热解炭结构的2种炭/炭复合材料进行了模拟飞机正常着陆和中止起飞条件下的摩擦磨损性能试验,用扫描电子显微镜对其磨损表面形貌进行了观察分析.结果表明:具有粗糙层热解炭结构的炭/炭复合材料在不同能载条件下具有较高的摩擦系数,刹车力矩曲线较为平稳,磨损表面形成较为连续、致密的磨屑层;具有光滑层热解炭结构的炭/炭复合材料在正常着陆条件下刹车力矩曲线波动很大,磨损较小,摩损表面形成较为粗糙的磨屑层;随着能载水平的增加(中止起飞条件),摩擦系数显著下降,氧化磨损质量损失明显增大,温升较高,磨损表面氧化严重.具有粗糙层热解炭结构的炭/炭复合材料的摩擦性能较优,尤其是其高能摩擦特性更优,适宜用作飞机刹车材料.

基于ADAMS的汽车电子机械制动系统刚柔耦合分析

基于提高汽车电子机械制动系统性能的目的,以"电机+行星齿轮减速器+螺旋变向"制动执行器结构为研究对象,采用刚柔耦合多体动力学理论进行了汽车制动的多柔体运动学和动力学分析,得到了多柔体的运动学和动力学模型;运用ADAMS仿真方法分析了系统的刚柔耦合动力学仿真模型,得到了制动夹紧力和制动距离等仿真结果。研究表明,采用"电机+行程齿轮减速器+螺旋变向"的制动执行器进行电控制动具有较高的可靠性,满足制动法规要求。研究表明,该制动执行器提高了电控制动的可靠性和可行性,具有重要的研究意义。

基于SQP算法的汽车电子机械制动系统性能优化

为了进一步优化汽车电子机械制动系统制动力分配方案,在充分考虑空满载使用频率因素的情况下,以电动汽车制动模型为研究对象,基于SQP算法对电子机械制动系统进行性能优化分析.以理想制动力分配曲线为出发点,建立了目标函数和约束函数,以80km/h初速度制动工况为对象,选取SQP算法进行不等式约束问题研究,从而得到了空满载工况下的同步附着系数、最大制动减速度、制动距离等一系列相关参数,并进行了优化前后的制动力分配和利用附着系数对比实验.实验结果表明,优化后的制动工况较优化前更为稳定,地面附着条件利用更好.

基于PID控制的汽车电子机械制动系统设计

本文基于PID控制设计汽车电子机械制动系统。首先设计系统总框架,其次进行系统硬件与软件设计,最后通过系统动态化测试验证系统可行性与稳定性。测试结果表明,此系统可实现常规制动与电子驻车制动多元化功能,运行稳定性与可靠性良好。制动距离与减速度时,可基于负载与电机功率增加,满足汽车行车制动与驻车制动指标,且与四轮新型电制动系统试验台有机配合,可为四轮防抱死制动系统与车辆控制系统稳定性、可靠性奠定坚实的基础。

铁路机车车辆用制动动力试验台的特点及分析

本文对机械模拟和机械模拟+电惯量模拟铁路机车车辆用1∶1制动动力试验台的工作原理、特点进行了分析。机械模拟+电惯量模拟试验台采用电机实时补偿试验所需能量和系统固有阻力的方法,能实现转动惯量的精确匹配和更高的试验精度,便于优化配置试验台机电参数并充分发挥其性能,优越性明显。

电子机械式制动执行器硬件在环仿真

电子机械制动技术是一种全新的制动理念,极大的提高了汽车的制动安全性。文中介绍了电子机械制动系统的发展、组成及工作原理;搭建了电子机械式制动执行器原理机硬件在环仿真试验平台。以1/4车辆模型为研究对象,对基于模糊控制方法的车辆防抱死制动特性的Matlab/Simulink仿真结果和硬件在环仿真结果进行比较分析。验证了电子机械式制动执行器的合理性和可行性。

汽车电子机械制动系统动力学仿真分析

研究汽车电子机械制动系统制动性能是新能源电动汽车面临的新课题,以特定车型满载运行工况为对象,基于simulink软件建立了整车、轮胎和制动系统的动力学模型,完成了制动性能分析,验证了抱死拖滑的制动效果及其影响,得到了制动减速度变化、制动距离和附着系数值等制动效能参数;分析结果表明,该制动系统性能稳定。