1. 什么是線控制動系統(tǒng)？

汽車高速行駛失穩(wěn)是交通事故主要原因。高速車輛極易因輪胎-路面附著飽和，發(fā)生縱滑或側滑，且回穩(wěn)操控困難，常引發(fā)交通安全事故，商用車問題尤為嚴重。氣壓線控制動系統(tǒng)因其制動壓力控制精確、響應迅速，是實現(xiàn)動力學穩(wěn)定性控制關鍵執(zhí)行機構；其也因可電控制動的特性，成為了高級駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)和自動駕駛系統(tǒng)的關鍵執(zhí)行部件。

2. 線控制動系統(tǒng)設計

針對商用車對動力學控制及自動駕駛的需求，課題組基于前期在乘用車液壓ESC的研發(fā)經驗與所托瑞安深度合作，正向開發(fā)了集成式和分布式共兩款線控制動系統(tǒng)。其中集成式線控制動系統(tǒng)基于傳統(tǒng)氣壓ABS系統(tǒng)演化而來，通過增加電控比例閥實現(xiàn)ESC、線控制動功能，系統(tǒng)成本低、響應速度快、電路氣路復雜；分布式線控制動系統(tǒng)將制動系統(tǒng)中的繼動閥、電磁閥組等集成于橋模塊內，其成本稍高、響應速度快、電路氣路簡單。

   集成式線控制動系統(tǒng)（IBWS）

分布式線控制動系統(tǒng)（EBS）

針對上述兩款線控制動系統(tǒng)控制策略的大運算量需求，課題組開發(fā)了集成式控制器、分布式橋控、分布式主控共三款控制器，采用32位主芯片，支持AUTOSAR自動代碼生成。

針對線控制動執(zhí)行器調節(jié)頻率高、響應速度快的要求，經多輪迭代特殊設計繼動閥、電磁閥等關鍵部件。

3. 控制算法設計與實車驗證

針對線控制動系統(tǒng)結構及響應特性，基于汽車軟件V型開發(fā)流程，遵循AUTOSAR代碼標準，開發(fā)得到了制動防抱死（ABS）、拖拽扭矩控制（DTC）、驅動防滑（ASR）、橫擺穩(wěn)定性控制（AYC）、防側翻控制（RSC）、電子駐車（EPB）、線控制動（BBW）、線控驅動（DBW）、制動能量回收等策略。開發(fā)過程中遵循模型在環(huán)、代碼在環(huán)、硬件在環(huán)、實車試驗的驗證流程，已先后在高附、低附路面完成4.5T輕卡、6T純電客車及牽引車等多款車輛的驗證。

3.1 橋模塊壓力控制算法

線控制動系統(tǒng)橋模塊壓力控制算法基于前饋+反饋控制策略，大誤差范圍內采用前饋策略實現(xiàn)制動壓力快速響應，小誤差范圍內采用反饋策略減小壓力誤差，并采用歷史控制數據進行參數自標定和診斷，實現(xiàn)對制造誤差、溫度、使用磨損和車型的自動補償。算法可實現(xiàn)0.008MPa的穩(wěn)態(tài)響應誤差和0.05MPa動態(tài)響應誤差。

3.2 線控驅動與線控制動

線控驅制動算法基于前饋+反饋控制策略。在前饋控制策略中，根據車輛歷史制動力矩和制動壓力實現(xiàn)質量估計，并根據期望加速度得到目標制動壓力或發(fā)動機扭矩；在反饋控制策略中，基于輪速信號計算車輛實際加速度，將其與期望加速度的偏差用于計算目標壓力或發(fā)動機扭矩；結合前饋和反饋得到的控制量，用于制動系統(tǒng)或發(fā)動機的控制，實現(xiàn)加速度控制、減速度控制和巡航控制功能。該功能實現(xiàn)0.4m/s2響應誤誤差、300ms響應速度，并保證ABS觸發(fā)時減速度穩(wěn)定可控。

線控制動應用于 ACC\AEB場景

3.3 制動防抱死(ABS)

ABS通過控制制動壓力調節(jié)車輪的抱死程度，其防止因前輪抱死導致的轉向能力不足、因后軸抱死導致的車輛失控，并保證車輛的制動性能。其原理為，ABS通過輪速計算參考車速，進而計算車輛滑移率；當輪減速度大或滑移率大時，表明車輪抱死趨勢強，ABS控制壓力保持或減小；在對開路面上，ABS限制左右側車輪的制動力偏差，防止制動跑偏；ABS根據控制效果，實時調節(jié)控制門限。

 速度

     制動壓力

雪面ABS效果

3.4 拖拽扭矩控制(DTC)

DTC通過輪速計算驅動輪滑移率，通過動力系統(tǒng)主動升扭將滑移率控制在期望值附近，以減少驅動輪抱死。DTC通過發(fā)動機/電機扭矩控制調節(jié)驅動輪滑移率，防止動力系統(tǒng)導致的驅動輪抱死，有效防止低附路面制動能量回收導致的車輛失穩(wěn)，有效防止極低附路面上因動力系統(tǒng)阻力導致的車輪失穩(wěn)。

                                                 DTC關閉效果

                                         DTC啟用效果

DTC控制效果（上:off 下:on）

3.5 驅動防滑( ASR)

ASR用于防止在低附路面因驅動力過大導致的驅動輪過度滑移。其判斷驅動軸制動滑移率，滑移率過大時控制發(fā)動機降扭，或對車輪進行主動制動。ASR基于前饋+反饋控制形式，實現(xiàn)扭矩和制動力快速精準響應，其在均一低附路面下僅控制發(fā)動機降扭，在對開路面下控制發(fā)動機降扭并配合低附側車輪主動制動，保證車輛穩(wěn)定性、對開路面起步和加速性能。

                                      ASR關閉&開啟效果

ASR均一低附控制效果（上:on 下:off）

ASR對開路面控制效果

3.6橫擺穩(wěn)定性控制（AYC）

AYC是保障車輛橫向臨界側滑狀態(tài)穩(wěn)定性的主動安全控制技術之一，與ABS、ASR集中構成汽車電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)。其通過方向盤轉角計算駕駛員期望轉向姿態(tài)，通過橫擺角速度傳感器計算實際轉向姿態(tài)，在車輛失穩(wěn)時通過差動制動實現(xiàn)過多或不足轉向的抑制，保證車輛穩(wěn)定性。

AYC關閉&介入

AYC正弦停滯效果（上:off 下:on）

AYC繞圓效果（上:off 下:on）