商用车EBS控制器及制动力控制策略设计

作     者：刘今朝 

作者单位：北京林业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：唐亮

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：商用车EBS控制器 车辆状态估算 制动力控制 卡尔曼滤波 制动能量回收 

摘      要：为更好地分配混合动力商用车制动力,获得更准确、稳定的车辆制动力并提高能量回收效率,本文提出一种基于电控制动系统(EBS)的混合动力公交车(HEB)制动力控制策略,设计EBS控制器硬件及驱动软件,实现对各相关执行机构的控制与检测。在制动力控制策略方面,首先,通过采集轮速、电机与发动机输出扭矩及制动阀内压力等相关信息,使用扩展卡尔曼滤波器(EKF)和递归最小二乘法(RLS)的混合算法分别实时估算道路坡度和车辆质量。其次,通过滑模控制(SMC)方法由期望制动强度结合估算得出的车辆质量和道路坡度,来计算制动所需的总制动力。另外,在实现驾驶员的制动意图并满足商用车辆和挂车制动系统技术要求法规的前提下,根据电机状态对制动力进行再生制动和气压制动的分配,以提高制动能量的回收量。在控制器硬件设计方面,本文分析制动踏板信号、相关电磁阀控制信号等核心信号的处理与安全保护,并选用相关汽车级芯片设计带有安全冗余的EBS硬件电子控制器,在硬件设计上实现一定的安全功能。同时,设计相关驱动软件与硬件相配合,保证相关安全功能的实现。最后,利用Matlab/Simulink来构建车辆仿真模型,通过运行设计算法进行仿真验证控制策略的合理性,同时获取相关的制动力及电磁阀压力控制参数。通过在设计的硬件在环测试平台中进行实验,测试控制阀体内的压力。结果表明,本文的状态估计算法提高了质量估计的准确性,与传统EKF算法相比误差减少2%,通过精确控制与分配制动力可以提高制动过程中的稳定性及缩短制动距离,从而有效提高制动性能,并在制动过程中更好的回收制动能量,在相同路况及车速控制条件下,可节约大约6%的电池能量。