汽车线控制动系统参数优化研究
汽车电子机械制动系统容错控制研究
摘 要 ：随着线控技术的 日渐成熟 ，线控制动 系统 已被广泛应用于汽车制动 中，尤其是 电子机械制动 系统 ，因其具有 结 构 简单、操作容 易、使 用性能 良好等特性而备受青睐。从汽车 电子机械制动 系统的原理、结构等 出发 ，对执行 系统如何 容错控制进行研 究、讨论 ，为后续研发作参考。 关键词 ：汽车 电子机械 ；制动 系统 ；执行 系统 ；容错控制
以保证制动过程的正常运行 。所谓 “ 容错” ，即在使用设备发生 故障时，能够采取相应的措施 ，以保障系统在故障干扰下仍能正 常工作或是略低于正常标准状态工作 ，从而实现基本功能 。 容错控制 （ Ｆ Ｔ Ｃ）的基本 出发点是充分利 用系统 中已有 的 冗余资源对故 障进行 容错。当制动执行系统 的某个零 部件 出现 异常时 ，可利用其他冗余 信息对故障零部件进行重构 ，以保证 制动过程继续执行 。其 主要有被动容错和主动容错之 分 ：被动 容错方式 即在 刚进 行设计时 ，对可能会发生 的故 障加 以屏蔽 ， 这样便可保证 在出现故障时系统仍能继续工作 ；而主动容错方 式则是在 出现 故障后 ，系统通过对控制器参数及结构 的调整应 对 当前情况 ，其可操行具有灵活性 。
３ ． ２ 容错控制研究 针对传感器故 障问题的分析 ， 一般 常用硬件冗余和解析冗余
Ｃ ＾ Ｎ Ｈ
的方式对故障问题进行判断和隔离。 硬件冗余的方式 即利用冗余
传感器装置对同一物理量进行测量 ，与结果 比较得到残差 。通过 比较残差与阈值 ， 从而对故障问题进行分析和定位 ， 可实现对故 障问题 的快速诊断 ，并有效地隔离故障源 ，同时 ，需利用很大的 空间对传感器数据进行备份 ， 并且还需克服一些技术和成本较高 的问题 。解析冗余方式则填补 了硬件冗余 的不足 ，即可通过对物 理系统进行数学建模 ，减少阈值 的检测 ， 其将逐步取代硬件冗余 方式对传感器进行故 障诊断及 自适应重构。 可通过神经网络 系统 建立 Ｅ ＭＢ系统辨识模型 ，将模型所得的输 出与系统本 身的输 出 结果进行 比对 ，进 而对故障问题加 以判断和隔离并重构。 执行机构 的故障问题 ，可通过各 自的控制器装 置将接收到
逻辑门限值式汽车制动防抱死(ABS)的优化控制
限有 很大 的局 限 陛， 因为在高速 、 紧 急制动及 曲线 斜率较小 的情况 下 ， 在 曲线 图 的稳 定区域 ， 车轮 就可 能达到减 速度 门限 ， 而此时 的滑移率 很小 ， 防抱控 制逻辑 在后 续 的控制 中就有 可 能失效 。 如 果 以滑移率 作为 单独 的 防抱控制 门 限时 ， 由 于路 况的 不同 ， 最佳 滑移率 将在０ ． ０ ８ 一Ｏ ． ３ 之间变 化 ， 选 择一种 固 定的滑移 率作 为 门限 ， 就很难在 各种 路况下得 到最佳 的控 制效果 。 因此 ， 需要 将两种 门限结 合 起来， 以辨 识 不同路 况 ， 进行 自适 应控 制 。 般用 加速度传 感器 测定 车速 ， 通过设 定的车辆 制动减 速度值算 出参考 车
留在理 论 或实 验 室 内进 行研 究 ， 尚无 应 用于 实 际 ＡＢ Ｓ 中的报 道 。 这 是 由于 Ａ Ｂ Ｓ ＇ ￣为制 动安 全部件 ， 安 全 可靠将 是第 一位 的 ， 实践证 明基 于传 统逻辑 门 限 的控 制策 略 是安全 可靠 的 。
整个 系统工作 的信号 来源于轮 速传感器 。 信号 经过轮速 处理 装置的滤 波环
文献 标识码 ： Ａ
目前 ， 汽车 安全 行驶 系统 已经 成为 汽车 向 电子化发展 的一 个重 要方面 ， 汽
电源 电路 ， 它能 把蓄 电池提供 的不 稳定 的１ ２ ｖ 电压 变为 可供传 感器 工作 较稳 定
的＋ｌ ２ Ｖ电压及 Ｅ Ｃ Ｕ使用 的高 稳定 ５ Ｖ电压 。 （ ３ ） 轮速信 号 调理 电路
车 防抱 死 制动 系 统（ ＡＳ Ｓ ） 是汽 车 安全 行 驶 的一 个 重要 组成 部 分 。 对于（ ＡＢ Ｓ ） Ｅ ＣＵ 控 制 逻辑 的研 究 ， 其基 本 控制 理论 及控 制逻 辑 国 内外 的研究 大 同小异 ， 基本是 传统 的逻辑 门限的控 制策略 ， 具体 为车轮 加减速 度门 限以及车轮滑 移 率 门限， 设 置 不 同的 门限制 ， 以完成 ＡＢ Ｓ 的 防抱控 制 循环 ， 只是 具体 实 施的 方 法有 些差别 ； 其他 的控制 理论如最 优控 制 、 滑 模变结构 控制 、 鲁棒 控制等 等仅停
新能源汽车智能驾驶线控底盘技术应用研究
NEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车时代汽车 新能源汽车智能驾驶线控底盘技术应用研究刘建铭 刘建勇 张发忠山东天海科技股份有限公司 山东省聊城市 252000摘 要： 新能源汽车智能驾驶线控系统包含了线控转向、线控制动、线控换挡、线控油门几部分构成。
线控底盘技术属于新能源汽车智能驾驶涉及到的关键技术，也是推进智能驾驶不断更新发展的有效支撑，是现阶段新能源汽车研发制造的热点问题。
本文结合笔者实际研究，探讨了新能源汽车智能驾驶线控系统结构及其线控底盘技术的基本原理，对全矢量控制线控底盘技术展开分析。
关键词：新能源 智能驾驶 线控底盘 技术应用1 引言线控底盘技术属于新能源汽车智能驾驶更新发展的关键技术，是未来汽车智能驾驶的必然选择。
线控底盘技术的应用改变了过去那种复杂的机械连接设备和液压、气压等零部件，在很大程度上促进了能量利用效率提升，在很大程度上提高了新能源汽车可支持的续航。
按照国务院2020年正式提出的《新能源汽车产业发展规划（2020-2035）》中的要求，更高级别的智能驾驶汽车在未来必然能够得以推广普及，当前新能源汽车行业的共识便是“无线控，不自动驾驶”，这也很好地说明了线控底盘技术在新能源汽车智能驾驶领域占据的重要位置。
2 新能源汽车线控底盘技术原理现阶段新能源汽车智能驾驶线控底盘系统包含了线控油门、线控转向、线控制动以及线控换挡四个基本模块，下文针对这四个子模块的结构与基本原理展开详细分析。
2.1 线控油门系统结构及原理线控油门系统即电子节气门技术，其基本结构包含了加速踏板传感器、控制器、传递线路和节气门执行器构成。
其中涉及到的传感器除开加速踏板传感器之外，还包含了节气门开度传感器、车速传感器以及氧传感器，详细见下图1。
图1 线控油门系统模块新能源汽车智能驾驶线控油门系统的基本实现流程也能够通过上图1来分析，控制器模块能够直接获取到驾驶人对油门踏板发出的力度，收集整合其他传感器提供的数据信息，进而了解驾驶员的操作意向，再依靠既定程序与参数直接命令执行器执行相关动作，最终实现控制加速[1]。
汽车线控技术介绍
思考
注意观察前后制动块有何不同，为什么？
通风盘式制动器
钻孔通风盘式制动器
法拉利跑车采用的特殊材料的钻孔通风盘
布加迪跑车制动冷却空气流动示意图
布加迪跑车制动冷却空气流动示意图
• 传统轮式车辆制动系统的气体或液体传输管路 长，阀类元件多。对于长轴距或多轴车辆及远 距离控制车辆，由于管路长、速度慢，易产生 制动滞后现象，制动距离增加，安全性降低， 而且制动系统的成本也较高。
汽车线控转向的优势在于：
1. 提高了整车设计自由度， 便于操控系统布置。 例如没有了机械连接，可以很容易把左舵驾 驶换为右舵驾驶。
2. 转动效率高，响应时间短。控制单元接收各 种数据，可以在瞬时转向条件下， 立刻提供 转向动力，转动车轮。
3. 改善驾驶特性， 增强操纵性。基于车速、牵 引力控制以及其它相关参数基础上的转向比 率（转向盘转角和车轮转角的比值）不断变 化。
线控转向系统
线控转向系统在汽车中的布置
线控转向系统由方向盘总成、控制器（ECU）和 转向执行总成3部分以及自动防故障系统、电源 等辅助系统组成。
• 方向盘总成包括方向盘、方向盘转角传感器、 方向盘回正力矩电机等，具功能主要是将驾驶 员的转向意图(通过测量方向盘转角)转换成数 字信号，传递给控制器；同时接收控制器送来 的力矩信号，产生方向盘回正力矩，以提供给 驾驶员相应的路感信息。
• EHB电液制动系统是将电子与液压系统相结合 所形成多用途、多形式的制动系统。EHB由电 子系统提供柔性控制，液压系统提供动力。
• EMB电子机械制动系统则将传统制动系统中的 液压油或空气等传力介质完全由电制动取代， 是制动控制系统的发展方向。
线控制动系统
线控制动系统
线控制动系统主要由3部分组成：
线控汽车底盘控制技术浅析
线控汽车底盘控制技术浅析概要：相当于传统汽车在控制来说，线控汽车具有非常显著的现实意义，同时还具备有效的优势，但是传统汽车完成操纵控制的方法是使用机械系统以及液压系统，这相对于线控技术来说非常的安全、稳定以及成熟。
跟飞机之间存在明显的区别，汽车具有一个非常复杂的行驶环境，所以想要在汽车上有效的使用线控技术那么就需要格外的重视以及关注稳定性以及安全性。
对线控汽车的研究中国还处于一个初级阶段，主要是因为其起步非常的晚，相比国外来说差的距离较大。
在实际工作中，中国各高校研究线控系统还是相对比较早的，但是其大部分是针对线控系统理论的。
同济大学在2004年期间于上海国际工业博览会完成了四轮独立驱动微型电动车春晖三号的展示，其配备线控转向系统[ 2 ]。
一、汽车线控系统原理分析、控制分析（一）线控转向系统分析线控转向系统的使用可以从根本上脱离方向盘跟转向车轮两者之间的机械连接需要，车轮转向由电信号来有效的控制，可以完成汽车转向系角传递特性的实现，同时可以完成汽车转向系力传递特性的实现，可以完成其他大部分传统转向系统功能的有效发挥[ 3 ]。
线控转向系统组成部分主要有以下几个部分：路感模拟系统、线控转向系统控制器、转向执行总成等。
在实际工作中，如果是传统的方向盘，那么就能够使用以下部件代替：开关、操纵杆、按钮等。
相应在实际工作中，最大程度降低驾驶人驾驶装有线控转向系统汽车所产生的不适感，目前很多的线控转向系统，在设置方向盘的过程中，还是按照实际情况的需要适当的完成了方向盘组件的保留。
因为线控转向系统的实现，促使机械连接显得多余，车轮转向发生了本质上的转变，例如：一开始为传统的驾驶人控制转变方向，最后使用该项系统之后，转化成为电或液压驱动系统来完成方向的控制。
在实际工作中，我们重视系统的安全性，所以一部分线控转向系统会拥有两套驱动系统。
例如：我们选择使用电液复合硬件冗余控制系统可以促使两套驱动系统中的一套驱动系统在运行过程中出现问题的时候就可以第一时间对其进行有效的处理干预，处理问题一般是选择使用备份驱动系统，有利于为汽车基本转向功能提供切实的保障。
线控底盘研究课题
线控底盘研究课题
线控底盘研究课题可以包括以下方向：
1. 线控底盘的设计与优化：研究如何设计和优化线控底盘的结构和零部件，以提高其性能和使用寿命，减少能量消耗和排放。
2. 线控底盘的动力系统研究：研究线控底盘的动力系统，包括电机、电控单元、传动系统等，提高动力系统的效率和控制性能。
3. 线控底盘的悬挂系统研究：研究线控底盘的悬挂系统，包括悬挂结构、减震器、悬挂控制算法等，提高悬挂系统的舒适性和操控性能。
4. 线控底盘的制动系统研究：研究线控底盘的制动系统，包括制动器、制动控制单元、刹车盘等，提高制动系统的响应速度和稳定性。
5. 线控底盘的转向系统研究：研究线控底盘的转向系统，包括转向器、转向控制单元等，提高转向系统的灵活性和精准度。
6. 线控底盘的安全性研究：研究线控底盘的安全性能，包括碰撞安全、防滑安全、稳定性控制等，提高线控底盘在各种复杂道路条件下的安全性能。
以上是线控底盘研究课题的一些方向，具体的研究内容可以根据实际需要和研究目标确定。
丰田线控制动系统组成及作用
丰田线控制动系统组成及作用丰田线控制动系统组成及作用_汽车底盘构造、原理与检修.下，汽车行驶与操纵系一、混合制动简介Prius混合动力汽车采纳线控制动系统，也称ECB（Electronic Control Brake，简写为ECB），是控制制动系统的缩写。
ECB系统能按照驾驶员踩制动踏板的程度和所施加的力产生的大小计算所需的制动力。
液压制动力和再生制动力的分配随车速及制动时光的变幻而转变，通过控制液压制动来实现，液压制动和再生制动的总制动力要与驾驶员所需的制动力全都。
假如因为系统故障导致再生制动失效，则制动系统会影响控制，结果驾驶员所需的所有制动力都由液压制动系统提供。
［完成任务］请回答以下问题。
（1）什么是线控制动系统？ ____________________。
（2）ECB是什么的缩写？ ____________________。
ECB和传统的制动系统的区分是什么？____________________。
二、混合动力汽车ECB的功能在紧张制动或在易滑路面制动时，ECB系统中的ABS（防抱死制动系统）能防止车轮抱死。
EBD（电子）利用ABS功能实现前轮和后轮制动力的合理分配。
另外，转向制动时，它还能控制左右车轮的制动力，以保持车辆平稳行驶。
通过电动机的再生制动和液压的摩擦制动实现再生制动与液压制动的联合控制。
ECB中的VSC＋（增加型车辆稳定系统）功能可以防止转向时前轮或后轮急速滑动产生的车辆侧滑，和EPS ECU（电动转向）一起举行联合控制，以便按照车辆的行驶条件提供转向助力。
ECB系统的制动助力有两个功能：一是紧张制动时，假如制动踏板力不足，可以增大制动力；二是需要强大制动力时增大制动力。
三、混合制动系统组成设计上可以取消传统的制动真空助力器，变为采纳VSC车辆稳定控制系统的油泵电动机供能，正常制动时，总泵的双腔串联主缸产生的液压不挺直作用在轮缸上，而是通过制动行程模拟器的帮助，由制动行程和制动传感器转换为液压信号来体现驾驶员的制动意图。
线控制动系统结构原理
线控制动系统结构原理
线控制动系统是一种通过电信号控制汽车制动系统的装置。
它主要由以下几个部分组成：制动踏板、感应器、控制单元、伺服机构和制动器。
制动踏板是驾驶员踩下去进行制动的部分，通过踩下踏板来产生制动的需求信号。
感应器是用来感知制动踏板行程的装置，它可以将踏板行程转化为电信号。
控制单元接收感应器的信号，并进行一系列的处理。
它根据接收到的信号判断驾驶员对制动的需求，并根据需求制定相应的制动策略。
控制单元还与车辆的其他系统进行通信，确保线控制动系统与其他系统的协调工作。
伺服机构是通过电信号来控制制动器的机构。
它接收控制单元的指令，并将信号转化为伺服力，驱动制动器产生相应的制动力。
制动器是用来实际产生制动力的装置。
它可以是液压制动器，电子制动器或其他类型的制动器。
它接收伺服机构产生的力，并将其转化为制动力，使车辆减速或停止。
整个线控制动系统的工作原理是：驾驶员踩下制动踏板产生制动需求信号，感应器将踏板行程转化为电信号，控制单元接收信号并进行处理，伺服机构根据控制单元的指令产生相应的伺服力，驱动制动器产生制动力。
通过这种方式，线控制动系统可以实现对车辆制动的准确控制。
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中 图分 类 号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ９ 文献 标 识 码 ： Ｂ
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第３ ０ 卷 第５ 期
文章编号 ： １ ０ ０ ６ — ９ ３ ４ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ １ ６ ３ — ０ ４
汽 车 线 控 制 动 系 统 参 数 优 化 研 究
于 蕾艳 ， 赵 万忠
（ １ ．中国石油 大学 （ 华东 ） 机电学院 ， 山东 青 岛 ２ ６ ６ ５ ８ ０ ； ２ ．南京航空航天大学能源与动力学院 ， 江苏 南京 ２ １ ０ ０ １ ６） 摘要 ： 研究汽车智能机 电一体化制动系统 ， 汽车线控制动系统 根据制 动意图和制动性要求控制 电机产生制动力矩 ， 制动实时 性和主动安 全性高 ， 同时实现 系统轻量化 。为解决上述问题 ， 研 究了线控制 动系统 的结构和方案设计。然后 ， 建立 了锥齿轮 和行 星齿轮传动组成 的电机二级减速装置的多变量带约束非 线性优化数 学模型 ， 以减速器 体积最小为优化 目标 ， 以锥齿 轮 和行 星齿 轮传动 的齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度条件等为 约束 ， 以齿轮齿数 、 模 数、 齿宽 、 传动 比等 多参数 为优化 变量 。最后 ， 采用带约束多变量优化算法和遗传算法 进行 了减 速器的七个参 数优化。结果表 明， 所 采用优化方 法有效最 小 化减速器体积而保证减速器强度等工作条件 ， 实现线控制 动系统 的轻量化 和最优设计 目标。 关键词 ： 线控制动系统 ； 参数优化 ； 遗传算法 ； 二级减速器 ； 轻量化
２ ．Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｅ ｎ ￣ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ａ ｅ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ａ ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ，Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｊ ｉ ｎｇ ａ ｓ ｕ ２ １ ０ ０ １ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）