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技術:英創匯智公司電動助力制動系統T-Booster
作者: 劉博士 來源: 網友推薦 日期: 2018年10月25日

面向下一代智能汽車的線控制動系統解決方案:T-Booster與ESC深度耦合制動系統

1,下一代智能汽車技術變革
當前,以萬物互聯、大數據和人工智能等為代表技術的新一輪科技變革方興未艾,正在引領全球制造業的全面轉型升級,并引發產業格局和生態的重構。世界各工業強國面對這一變局均制定了相應的應對策略,將汽車產業作為制造業轉型升級的突破口,加大科技創新力度,推動前沿技術發展。全球汽車技術進入了加速進步和融合發展的新時期,并呈現出低碳化、信息化、智能化三大發展趨勢。
 

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未來汽車技術發展方向
 
智能網聯汽車、新能源汽車及自動駕駛汽車的核心是線控底盤技術,即線控驅動、線控轉向及線控制動。線控驅動方案已經非常成熟,目前絕大部分汽車發動機或電機均提供控制接口,通過總線發送扭矩或轉速控制指令即可實現線控驅動;線控轉向也相對比較成熟,目前寶馬及英菲尼迪某些量產車型上也已經安裝使用了線控轉向系統;而線控制動是底盤線控化的最大障礙,目前市場上沒有成熟可靠的量產解決方案。
 
2T-Booster系統
智能汽車對制動系統提出的主要需求包括:電動助力、主動制動、線控制動及失效備份等功能。為此,天津英創匯智汽車技術有限公司(以下簡稱“英創匯智”)研發了一款不依賴于真空源的主被動一體化電動助力制動系統(T-Booster),為新能源汽車、ADAS、自動駕駛技術等提供模塊化、可擴展的制動系統解決方案,其外觀如下圖所示。
 
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T-Booster三維模型
 
T-Booster利用電機及傳動機構代替真空助力器來實現制動助力功能,通過電機來推動制動主缸活塞,可迅速建立所需的制動壓力并對其進行精確調節,實現主動制動功能。與典型的ESC系統相比,T-Booster建立制動壓力的速度更快,系統工作壽命更長,滿足連續下長坡等需要制動系統長時間工作的工況。
 
2-1電動助力性能
下圖為人工駕駛的緊急制動工況下主缸液壓的響應特性及制動推桿的行程曲線,在主缸內建立10MPa壓力耗時150ms。
 
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主缸壓力-推桿行程曲線
 
下圖為不同助力比對應的主缸壓力—踏板力特性,可根據不同車型及駕駛員主觀意愿調整助力比,以調整制動踏板腳感。
 
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T-Booster助力特性
 
T-Booster可以通過助力控制提供接近于真空助力制動系統的踏板感覺,下圖為與原車真空助力制動系統的對比。
 
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主缸壓力-踏板力曲線
 
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主缸壓力-推桿行程曲線
 
2-2主動制動性能
T-Booster的瞬態響應特性影響著車輛的制動安全性能,下圖為T-Booster主動增壓的制動主缸壓力響應曲線。主缸壓力從0建立至10MPa所需要的時間大約為0.2s,壓力穩態跟蹤誤差小于0.1MPa。
 
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主缸壓力階躍信號響應曲線
 
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主缸壓力階梯信號響應曲線
 
2-3線控制動性能
T-Booster控制器接收目標主缸壓力后,解算并發送電機控制命令,實現目標制動壓力的跟隨控制。下圖為線控制動過程中的推桿行程獲取以及制動壓力的跟隨控制效果。在整個制動過程中,主缸實際壓力始終較好的跟隨理想制動壓力變化。
 
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推桿行程估計
 
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制動壓力跟隨控制
 
2-4 T-Booster與同類產品的對比
圖11為英創匯智自研T-Booster與博世iBooster、日立e-ACT及大陸MK C1的產品對比圖。T-Booster整體性能與其他產品相當,但成本更低,具有更大的產業化發展前景。
 
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T-Booster與同類產品對比圖
 
3,T-Booster與ESC耦合制動系統
3-1耦合制動系統
英創匯智是目前國內為數不多的具備ESC產業化能力的完全自主零部件企業,自研產品T-Booster與ESC深度耦合的線控制動系統具備更高的響應速度和控制精度,匹配費用與博世相比大幅下降。當T-Booster系統發生故障或車載電源不能滿負載運行時,ESC系統可以迅速提供制動實現第一道安全失效備份;當車載電源失效時,T-Booster系統依然可以通過純機械方式建立制動壓力,實現第二道安全失效備份。圖12為耦合制動系統的結構圖,T-Booster可以單獨實現電動助力制動及主動制動功能,T-Booster和ESC結合可以實現線控制動、制動能量回收及雙安全備份制動功能。
 
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T-Booster與ESC耦合制動系統結構圖
 
3-2制動能量回收
純電動汽車或混合動力汽車在回饋制動過程中,主缸制動液暫時儲存在蓄能器內,此時液壓制動不介入,控制器根據踏板行程信號向電機發送相應的制動扭矩請求,實現主缸與輪缸的解耦,利用電機制動實現能量回收。若再生制動力不足以產生駕駛員所期望的制動減速度,低壓蓄能器內的液壓制動液將被推至制動輪缸內,此時系統工作于機電復合制動模式,并在整個制動過程中傳遞一致的制動踏板感覺,實現制動力的深度解耦。為了保證回收效率,將對電機制動與機械制動力矩進行解耦,實現機電復合制動的雙向協調控制,如圖13所示。
 
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制動能量回收控制原理
 
圖14為T-Booster與ESC耦合制動系統制動能量回收試驗曲線。圖中紫色線是踏板力,當踏板力較小時,單獨由電機進行回饋制動。當踏板力大于一定程度時,表示駕駛員期望制動力矩較大,電機再生制動力矩無法滿足需求,此時液壓制動介入。
 
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制動能量回收試驗曲線

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(轉載請注明來源: 汽車制動網/chebrake.com 責任編輯:sara)

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