การออกแบบระบบเบรกแบบเบรกด้วยลวดสำหรับรถมินิบัสไร้คนขับที่ใช้ ESC

ระบบเบรกด้วยสายแบบ ESC ที่นำมาใช้ในบทความนี้เป็นหนึ่งในวิธีที่ประหยัดและเติบโตเต็มที่ที่สุดในการควบคุมเบรกรถยนต์อย่างชาญฉลาด

ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องและความสมบูรณ์ของเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์ ระบบเบรกด้วยสายจึงเกิดขึ้น เนื่องจากการผสานรวมสูงและรูปแบบที่ง่ายดาย ระบบเบรกต่อสายไฟไม่เพียงแต่สามารถตอบสนองฟังก์ชัน ESC เท่านั้น แต่ยังรองรับ ACC, AEB และฟังก์ชันอื่นๆ อีกด้วย เพื่อตอบสนองความต้องการในการพัฒนาฟังก์ชันการขับขี่อัจฉริยะ ระบบ ESC ของยานยนต์จะควบคุมขนาดและทิศทางของแรงตามยาวของยางและแรงด้านข้างเพื่อให้แน่ใจว่ารถจะวิ่งได้อย่างเสถียรภายใต้การเบรก การขับขี่ การบังคับเลี้ยวที่หักศอก และแม้แต่สภาวะสุดขั้วอื่นๆ และช่วยเพิ่มความปลอดภัยของรถ ระบบ ESC ของยานยนต์เป็นพื้นฐานที่แน่นอนสำหรับการเบรกด้วยสายไฟของรถยนต์โดยทำให้สามารถควบคุมแรงดันกระบอกล้อของแต่ละล้อได้อย่างแม่นยำ

1 การเลือกและโครงสร้างของระบบเบรกด้วยสาย

1.1 การเลือกใช้ระบบเบรกต่อสาย
รถมินิบัสไร้คนขับจำเป็นต้องตระหนักถึงฟังก์ชันการขับขี่ไร้คนขับ L4 ในพื้นที่ปฏิบัติการเฉพาะ เช่น การวางแผนเส้นทางอัตโนมัติและการเลือกจุดจอด ฯลฯ โดยกำหนดให้ความล่าช้าในการตอบสนองเบรกต่อสายต้องน้อยกว่าหรือเท่ากับ {{3} }.5 วิ เนื่องจาก ESC ของยานพาหนะนั้นใช้ระบบเบรกไฮดรอลิกแบบดั้งเดิม จึงมีข้อดีคือ ต้นทุนต่ำ ความล่าช้าระยะสั้น การสำรองข้อมูลความล้มเหลวโดยสิ้นเชิง การควบคุมการเบรกสี่ล้อแบบเรียลไทม์โดยอิสระ ฯลฯ และสามารถใช้เพื่อดำเนินการได้อย่างถูกต้อง คำสั่งเบรกที่ออกโดยตัวควบคุมการขับขี่อัตโนมัติเพื่อให้เกิดการควบคุมการชะลอตัวของรถหรือแรงดันเบรกแบบแอคทีฟ ดังนั้นรถมินิบัสไร้คนขับจึงใช้ระบบเบรกด้วยสายไฟแบบ ESC

1.2 สถาปัตยกรรมระบบเบรกด้วยสาย
สถาปัตยกรรมระบบเบรกด้วยสายไฟแบบ ESC ของรถแสดงอยู่ในรูปที่ 1

รวมทั้ง:

• ถ้วยเก็บน้ำมัน 1,
• ชุดควบคุมไฮดรอลิกอิเล็กทรอนิกส์ (HCU) 2
• เซ็นเซอร์ความดัน 3
• แผงรับแรงดัน 4
• เซ็นเซอร์รวม 5
• คาลิเปอร์เบรก 6
• จานเบรก 7
• ท่อเบรกแข็ง8
• ท่อเบรก 9
• สายยางทนน้ำมัน 10
• ชุดสายไฟ 11
• สามารถส่งสัญญาณ 12 ฯลฯ

โดยที่หน่วยควบคุมไฮดรอลิกแบบอิเล็กทรอนิกส์ (HCU) 2 รวมถึงมอเตอร์, ตัวควบคุม, และวาล์วโซลินอยด์ หน้าที่หลักมีดังนี้:
1) ตอบสนองต่อคำขอการลดความเร็วเป้าหมายที่ส่งโดยตัวควบคุมระดับสูงสุดของยานพาหนะ (นั่นคือ VCU ของยานพาหนะ): ช่วงการลดความเร็วคือ 0-6.0 m/s2 ซึ่งเป็นเวลาตอบสนองของการลดความเร็ว น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.5 วินาที และเวลาสะสมความดันชะลอตัวน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.6 วินาที เวลาตอบสนองหมายถึงเวลาที่ VCU ของรถทั้งคันส่งคำขอเบรกไปจนถึงเวลาที่ความเร็วของรถเริ่มลดลงอย่างรวดเร็ว เวลาเพิ่มแรงดันหมายถึงเวลาที่ VCU ของรถทั้งคันส่งคำขอเบรกไปจนถึงเวลาที่รถถึงการลดความเร็วตามเป้าหมาย
2) บนถนนซีเมนต์หรือยางมะตอยทั่วไป ความแม่นยำของเบรกต่อสายจะต้องสูงสุด (0.2 m/s2, 10%) กล่าวคือ ใช้ค่าสูงสุดระหว่าง 0.2 ม./วินาที2 และ (10%×การชะลอตัวของเป้าหมาย)
 

1.3 สถาปัตยกรรมอัลกอริธึมควบคุมของระบบเบรกด้วยสายไฟ
1.3.1 รุ่นแรงดันเบรก

พื้นฐานของอัลกอริธึมการควบคุมของระบบเบรกด้วยสายแบบ ESC คือแบบจำลองแรงดันเบรก

1) การออกแบบแบบจำลองแรงดันเบรก แบบจำลองแรงดันเบรกได้รับการออกแบบดังนี้ ขั้นแรกให้สร้างแบบจำลองฮาร์ดแวร์ของมอเตอร์และตัวควบคุมต่างๆ ใน ​​HCU ตามคุณลักษณะของ HCU จากนั้นจึงเปรียบเทียบการชะลอตัวเป้าหมายต่างๆ ที่คำนวณตามพารามิเตอร์ของยานพาหนะของรถมินิบัสไร้คนขับกับ จำเป็น กราฟความสัมพันธ์ของแรงดันเบรกถูกนำเข้าไปยังโมเดลฮาร์ดแวร์แรงดันเบรกที่กล่าวถึงข้างต้น และสุดท้าย แรงดันเบรกที่จำเป็นสำหรับการชะลอเป้าหมายที่แตกต่างกันสามารถทำได้ผ่านการออกแบบการจับคู่ของการเปิดมอเตอร์และตัวควบคุมในโมเดล

2) การควบคุมรูปแบบแรงดันเบรก เมื่อ HCU รับสัญญาณเบรก แบบจำลองแรงดันเบรกที่ออกแบบไว้จะดำเนินการควบคุมการป้อนไปข้างหน้า และดำเนินการควบคุมผลป้อนกลับตามสัญญาณแรงดันกระบอกล้อ HCU เลือกคำสั่งควบคุมที่เหมาะสมเพื่อสร้างแรงดันเป้าหมายในการเบรกรถ เพื่อให้รถถึงการชะลอตัวตามเป้าหมาย ขณะเดียวกันก็รับประกันความสม่ำเสมอ ความเสถียร และความราบรื่นของการชะลอความเร็วเบรก

1.3.2 สถาปัตยกรรมอัลกอริทึมการควบคุม

อัลกอริธึมการควบคุมที่ใช้ระบบเบรคด้วยสาย ESC ส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นโมดูลควบคุมการเบรกแบบแอ็คทีฟ (การคำนวณปริมาณสถานะที่เกี่ยวข้องและการตัดสินสภาพการเข้าและออก) โมดูลตัวควบคุมด้านบน (ตัวควบคุมการชะลอตัวของเป้าหมาย) และตัวควบคุมด้านล่าง (ตัวควบคุมความดันเบรกแบบแอ็คทีฟ) ) โมดูลสถาปัตยกรรมแสดงในรูปที่ 2

ตรรกะการควบคุมของตัวควบคุมการชะลอความเร็วเป้าหมายด้านบนและตัวควบคุมแรงดันเบรกแบบแอ็คทีฟส่วนล่างจะแสดงในรูปที่ 3

บทบาทของตัวควบคุมการชะลอตัวของเป้าหมายระดับบนคือการแปลงการชะลอตัวของเป้าหมายให้เป็นความดันเป้าหมาย บทบาทของตัวควบคุมแรงดันเบรกแบบแอคทีฟระดับล่างคือการแก้ไขคำสั่งมอเตอร์และโซลินอยด์วาล์วที่เหมาะสมเพื่อให้ได้แรงดันเป้าหมายที่ร้องขอโดยตัวควบคุมระดับบน

ตรรกะการควบคุมของตัวควบคุมการชะลอตัวของเป้าหมายระดับบน: ตามแบบจำลองไดนามิกตามยาวของยานพาหนะ คำนวณความดันเป้าหมายอ้างอิงที่จำเป็นเพื่อให้บรรลุการชะลอตัวของเป้าหมายเป็นลิงก์ฟีดไปข้างหน้าในกระบวนการควบคุม ตามค่าเบี่ยงเบนระหว่างการชะลอตัวของเป้าหมายและการชะลอตัวที่เกิดขึ้นจริง ความดันเบรกเป้าหมายได้รับการแก้ไขเพื่อให้ได้แรงดันเบรกที่ถูกต้อง ซึ่งใช้เป็นลิงก์ป้อนกลับในกระบวนการควบคุม สุดท้ายจะได้แรงดันเป้าหมายที่ครอบคลุมตามแรงดันเบรกอ้างอิงและแรงดันเบรกที่แก้ไข

ตรรกะการควบคุมของตัวควบคุมแรงดันเบรกแบบแอคทีฟตัวล่าง: ขั้นแรก คำนวณการเปิดพื้นฐานของโซลินอยด์วาล์วแต่ละตัวและการเปิดพื้นฐานของมอเตอร์ตามแบบจำลองแรงดันไปข้างหน้า จากนั้น คำนวณการเปิดที่ถูกต้องของโซลินอยด์วาล์วแต่ละตัวตามค่าป้อนกลับค่าเบี่ยงเบนความดันและการเปิดมอเตอร์ที่ถูกต้อง ในที่สุด การเปิดโซลินอยด์วาล์วและมอเตอร์จะรวมกันได้โดยการซ้อนทับการเปิดพื้นฐานและการเปิดที่ถูกต้อง

2 การเลือกและโครงสร้างของระบบเบรกด้วยสาย

ส่วนประกอบของระบบเบรกต่อสายที่กล่าวถึงข้างต้นถูกประกอบเข้ากับยานพาหนะทั้งคัน และการออกแบบทางทฤษฎีที่กล่าวถึงข้างต้นได้รับการตรวจสอบเพื่อให้การออกแบบขั้นสุดท้ายของระบบเบรกต่อสายของรถยนต์ทั้งคันเสร็จสมบูรณ์

สำหรับรถมินิบัสไร้คนขับดังกล่าว การตรวจสอบแบบไดนามิกของระบบเบรกด้วยสายไฟจะดำเนินการบนพื้นราบที่มีการยึดเกาะสูง และมีอุณหภูมิโดยรอบประมาณ 30 องศา

รายการทดสอบการตรวจสอบนี้เป็นการเปลี่ยนแปลงขั้นตอนการชะลอตัว การทดสอบการเปลี่ยนขั้นตอนการลดความเร็วสะท้อนถึงกระบวนการกดค้างไว้-คลายการบีบอัดโดยทั่วไป และจำลองสภาวะการเบรกและการชะลอความเร็วโดยทั่วไปของยานพาหนะ เมื่อเบรก ความเร็วเริ่มต้นคือประมาณ 15 กม./ชม. และความหน่วงเป้าหมายคือ 1.0-6.0 ม./วินาที2 สำหรับการชะลอเป้าหมายแต่ละครั้ง ให้บันทึกเวลาตอบสนองของการชะลอความเร็ว เวลาสร้างแรงดันในการชะลอความเร็ว และความแม่นยำของเบรกต่อสาย ข้อกำหนดทางเทคนิคและผลการทดสอบของการทดสอบการตรวจสอบแสดงไว้ในตารางที่ 1

การเปรียบเทียบฟังก์ชันหลักใน 1.2 กับข้อกำหนดทางเทคนิคและผลการทดสอบในตารางที่ 1 แสดงให้เห็นว่าระบบสามารถติดตามการชะลอตัวของเป้าหมายได้ทันเวลาและแม่นยำภายใต้การชะลอตัวของเป้าหมายที่แตกต่างกัน และตัวบ่งชี้เวลาทั้งสองยังตรงตามข้อกำหนดทางเทคนิคและบรรลุตามที่คาดหวัง เป้าหมาย .

3 ข้อสรุป

บทความนี้อธิบายกระบวนการออกแบบและพัฒนาระบบเบรกด้วยสายไฟของรถยนต์นั่งขนาดเล็กไร้คนขับขนาด 4 เมตร โดยส่วนใหญ่จะแนะนำสถาปัตยกรรม ฟังก์ชันหลัก ตัวบ่งชี้ทางเทคนิค และสถาปัตยกรรมอัลกอริธึมควบคุมของระบบเบรกด้วยสายไฟที่ใช้ ESC และดำเนินการทดสอบการตรวจสอบ

ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าระบบเบรกต่อสายที่ใช้ ESC ตรงตามข้อกำหนดของเวลาตอบสนองของการเบรกที่น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.5 วินาที และข้อกำหนดด้านเวลาในการสร้างแรงดันภายใต้การไล่ระดับความหน่วงแต่ละครั้ง