電動汽車線控制動同步機理及控制策略研究

《電動汽車線控制動同步機理及控制策略研究》是依託湖南大學，由彭曉燕擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：電動汽車線控制動同步機理及控制策略研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：彭曉燕
• 依託單位：湖南大學

中文摘要

線控制動這種網路環境下分散式制動方式，給汽車制動性能帶來了根本性變革，在現代汽車尤其是電動汽車領域具有技術引領作用。然而，制約線控制動技術發展的核心問題之一是同步控制性能。本項目以提高電動汽車制動安全性、發展線控制動核心技術為目標，從影響同步性最重要的三個方面研究線控制動同步機理及控制策略。一是建立融合汽車制動性與控制同步性的理論模型，構建線控制動耦合控制架構，提出多電機同步耦合智慧型控制策略，確保電機制動器輸出回響的同步性；二是構建分散式制動FlexRay網路平台，提出網路時延控制和訊息調度策略，確保網路傳輸的同步性；三是利用線控制動固有冗餘，研究三輪協同制動力最優分配策略，實現因某一車輪制動失效造成制動不同步時的制動控制安全重構，確保這類極端情況下車輛穩定性。本項目從多特徵耦合機理與動態協同控制角度，解決電動汽車線控制動同步的關鍵科學問題，為自主開發高性能制動穩定性技術奠定理論基礎。

結題摘要

線控制動技術可極大地提高汽車的安全性、可靠性和穩定性，在新能源汽車上有著廣泛的套用前景，提高線控制動的同步控制性能對保證車輪制動的協調一致性、制動力控制決策的準確性以及車輛安全性至關重要，因此本基金從影響同步性能最重要的三個方面（車載網路時延控制方法及訊息調度策略、線控制動系統同步制動控制及三輪協同制動力分配策略）對電動汽車線控制動同步機理和控制策略進行了研究。在車載網路時延控制方法及訊息調度策略方面，首先提出了一種採用減少靜態段協定附載入荷的方法來求解最優負載長度的靜態段參數最佳化模型，能夠有效提高FlexRay匯流排靜態段的頻寬利用率；其次提出了一種最優負載長度和最少時隙個數的訊息封裝算法，通過將幀封裝的非線性整數規劃問題轉變成為箱子尺寸和個數都確定的裝箱問題，提高了幀封裝效率；然後提出了一種基於可靠性目標的FlexRay匯流排靜態段訊息重傳調度策略，通過全局可靠性目標及訊息的時隙復用有效減小了靜態段報文重傳對頻寬的占用，並實現了訊息傳輸時延的最小化；最後搭建了基於FlexRay匯流排的線控制動通信實驗平台，根據訊息重傳調度策略所得的最最佳化調度結果，對通信系統進行了全系統仿真、半實物仿真及系統集成測試。線上控制動系統同步制動控制方面，首先初選電子機械制動（Electro-mechanical Brake, EMB）執行器的結構型式，對相關機電部件選型設計和性能校核。其次，開展對EMB執行器控制系統的設計工作，實現對單輪EMB執行器的精確控制。在此基礎上，從整車制動系統出發，研究基於EMB執行器的四輪獨立制動系統控制技術，採用基於滑移率和基於制動壓力的兩種策略實現對汽車制動系統的控制。針對EMB系統的同步制動問題，提出基於輪速偏差補償的制動力耦合控制策略，能夠有效保證汽車制動時的穩定性。在三輪協同制動力分配策略方面，以單輪制動失效下制動力重構為研究重點，提出了單輪制動失效下三輪協同制動力最佳化分配控制策略：以最大程度滿足駕駛員制動期望為目標，充分利用地面附著係數，初始分配剩餘三輪制動力；為防止車輛因制動力重構產生橫擺或跑偏，以橫擺角速度和質心側偏角為控制目標，採用滑模控制方法設計線控前輪轉向控制器；考慮前輪轉向對輪胎縱向力的影響，建立基於魔術公式的輪胎側向力數學模型，以輪胎負載率為目標，基於二次規劃方法實時最佳化輪胎在側偏縱滑工況下的制動力。