集成式电液制动系统及助力控制研究

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节能、安全、智能是未来汽车的发展方向,对汽车制动系统而言,必然向着线控化发展,满足汽车发展需求。集成式电液制动系统(I-EHB)具有结构紧凑、安全冗余度高、制动效果好、智能、易集成等优点,是目前线控制动的主要发展方向。因此本文在分析国内外I-EHB研究现状的基础上,对I-EHB开展研究,建立了I-EHB的AMESim仿真模型,完成I-EHB助力机构控制器软硬件设计,对表贴式永磁同步电机(SPMSM)矢量控制及弱磁控制、制动助力控制、防抱死(ABS)工况下I-EHB与电子车身稳定控制系统(ESC)协调控制等开展研究,主要内容如下:(1)分析I-EHB工作原理,建立制动踏板、SPMSM、I-EHB助力机构、液压回路的数学模型和仿真模型,并用实测数据验证了仿真模型的正确性。(2)按照I-EHB功能需求进行硬件电路设计,完成了MCU最小电路、供电电路、通信电路、信号采样电路、驱动电路设计。介绍了上层应用Simu Link(?)代码生成结合底层代码C语言编写的开发方式,并对软件整体框架和底层控制程序进行设计。(3)SPMSM电流控制采用id=0的控制策略,推导七段式空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法,分析SPMSM弱磁控制原理,针对SPMSM传统弱磁控制d轴电流上升慢造成SPMSM动态性能不佳的问题,提出一种查表结合电压负反馈的SPMSM复合弱磁方法。在对真空助力器助力特性进行分析的基础上,设计目标反馈盘主副面位移差曲线和基于反馈盘主副面位移差控制、电机位置控制、电机电流控制的三闭环控制策略,其中反馈盘主副面位移差采用模糊PI控制。电机台架试验结果表明,复合弱磁方法比传统负d轴弱磁方法动态响应好,抗干扰能力更强。在江淮IEVS4试验车上改装I-EHB助力机构,调试并验证制动助力方法,结果表明能够得到类似真空助力器的助力效果,快踩制动踏板10MPa建压时间为180ms,I-EHB制动响应迅速。(4)分析ABS工况下I-EHB与ESC未协调时存在的问题,提出基于液压力与电流环双闭环的协调控制策略。以反馈盘主副面位移差、主缸液压力、ABS标志位作为输入,设计了助力模块和协调控制模块的切换逻辑,根据当前主缸液压力、反馈盘主副面位移差确定目标主缸液压力。最后在江淮IEVS4试验车上进行验证,结果表明协调控制能够正常切换并且有效减小主缸液压力波动,减小I-EHB的机械负载和电气负载,优化了踏板感。综上,本文搭建了I-EHB仿真模型,完成了I-EHB控制器软硬件设计、改进了SPMSM弱磁方法,开发了制动助力和ABS工况下I-EHB与ESC协调控制功能,为以后I-EHB方案优化和控制策略开发提供了参考。
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