基于线控制动的分布式驱动电动汽车制动俯仰角舒适控制研究

doi:10.3901/JME.2024.10.463

机械工程学报 ›› 2024, Vol. 60 ›› Issue (10): 463-475.doi: 10.3901/JME.2024.10.463

扫码分享

基于线控制动的分布式驱动电动汽车制动俯仰角舒适控制研究

张雷^1,2, 王祺^1,2, 王震坡^1,2, 丁晓林^1,2, 孙逢春^1,2

1. 北京理工大学电动车辆国家工程研究中心北京 100081;
2. 北京电动车辆协同创新中心北京 100081

收稿日期:2023-09-13 修回日期:2024-01-05 出版日期:2024-05-20 发布日期:2024-07-24
作者简介:张雷,男,1987年出生,博士,特别研究员,博士研究生导师。主要研究方向为智能网联新能源汽车安全控制技术。
E-mail:lei_zhang@bit.edu.cn
王祺,男,1998年出生。主要研究方向为线控复合制动系统动力学控制。
E-mail:854894923@qq.com
王震坡(通信作者),男,1976年出生,博士,教授,博士研究生导师。主要研究方向为车辆动力学理论与控制,车用锂离子动力电池成组理论与技术。
E-mail:wangzhenpo@bit.edu.cn
丁晓林,男,1993年出生,博士,博士后。主要研究方向为智能驾驶与车辆动力学控制。
E-mail:dingxiaolin@bit.edu.cn
孙逢春,男,1958年出生,博士,教授,中国工程院院士,博士研究生导师。主要研究方向为电动车辆总体设计理论、系统集成与控制、一体化电驱动与传动、充/换电站基础设施及运行健康管理等。
E-mail:sunfch@bit.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(52272387)和北京市科技新星计划(20230484475)资助项目。

Research on Brake Pitch Comfort Control for Distributed-drive Electric Vehicles Based on Brake-by-wire System

ZHANG Lei^1,2, WANG Qi^1,2, WANG Zhenpo^1,2, DING Xiaolin^1,2, SUN Fengchun^1,2

1. National Engineering Research Center for Electric Vehicles, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081;
2. Collaborative Innovation Center for Electric Vehicles in Beijing, Beijing 100081

Received:2023-09-13 Revised:2024-01-05 Online:2024-05-20 Published:2024-07-24

摘要/Abstract

摘要： 车辆制动时车身俯仰角变化，尤其是停车前的“制动点头”现象，是造成制动舒适性下降的主要原因之一，显著影响车辆乘坐舒适性。以配备线控制动系统的分布式驱动电动汽车为研究对象，提出一种基于线控制动系统的制动俯仰角舒适控制策略。首先根据驾驶员输入与车速参数判断制动意图。然后根据制动意图与车辆参数，设计制动模式切换流程；然后，在舒适制动模式下，设计基于模型预测控制的前后轴制动力控制算法；另外，设计双闭环反馈电液复合制动力平顺切换控制算法；最后，通过Simulink-Carsim联合仿真平台在轻度制动、正弦信号制动等多种工况下进行仿真验证。结果表明，所提出的控制策略能够在保证制动性能的前提下，明显减小制动过程中的车身俯仰角、角速度、角加加速度，且制动距离增加不超过20 cm，显著改善了制动舒适性。

关键词: 线控制动, 制动舒适性, 制动意图, 分布式驱动电动汽车, 复合制动

Abstract: The changes in pitch angle of the vehicle body during braking, especially the “braking nodding” phenomenon before absolute stop, are a significant factor for the compromised ride comfort. In this paper, a comfort control strategy based on brake-by-wire system for distributed drive electric vehicles is proposed. Firstly, the braking intention is determined based on driver input and vehicle speed. Then, the braking mode switching is designed based on the driver's braking intention and vehicle parameters. Under non-emergency braking conditions, a predictive model control method is designed for the front and rear axle braking force distribution. In addition, a smooth switching control algorithm with double closed-loop feedback is presented for smoothing the electro-hydraulic compound braking force. Finally, the proposed strategy is evaluated under various brake scenarios in Simulink-Carsim joint simulation. Finally, the proposed strategy is examined under various brake scenarios in Simulink-Carsim joint simulation. The results show that the proposed scheme can significantly reduce the changes in pitch angle and pitch rate during braking under the premise of ensuring braking performance, only resulting in a braking distance increase of up to 20 cm.

Key words: brake-by-wire, brake comfort, braking intention, distributed drive electric vehicles, compound brake

中图分类号:

TG156

张雷, 王祺, 王震坡, 丁晓林, 孙逢春. 基于线控制动的分布式驱动电动汽车制动俯仰角舒适控制研究[J]. 机械工程学报, 2024, 60(10): 463-475.

ZHANG Lei, WANG Qi, WANG Zhenpo, DING Xiaolin, SUN Fengchun. Research on Brake Pitch Comfort Control for Distributed-drive Electric Vehicles Based on Brake-by-wire System[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2024, 60(10): 463-475.

导出引用管理器 EndNote|Reference Manager|ProCite|BibTeX|RefWorks

链接本文: http://www.cjmenet.com.cn/CN/10.3901/JME.2024.10.463

http://www.cjmenet.com.cn/CN/Y2024/V60/I10/463

参考文献

[1] 余卓平，韩伟，徐松云，等. 电子液压制动系统液压力控制发展现状综述[J]. 机械工程学报，2017，53(14):1-15. YU Zhuoping，HAN Wei，XU Songyun，et al. Review on hydraulic pressure control of electro-hydraulic brake system[J]. Journal of Mechanical Engineering，2017，53(14):1-15.
[2] MENG B，YANG F，LIU J，et al. A survey of brake-by-wire system for intelligent connected electric vehicles[J]. IEEE Access，2020(8):225424-225436.
[3] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会. GB/T 4971-2009汽车平顺性术语和定义[S]. 北京:中国标准出版社，2010. General Administration of Quality Supervision，Inspection and Quarantine of the People's Republic of China，Standardization Administration of the People's Republic of China. GB/T 4971-2009 Terms and definitions for automotive ride comfort[S]. Beijing:Standards Press of China，2010.
[4] 毛芳敏. 减轻晕车发病率的汽车主动悬架与制动联合控制研究[D]. 杭州:浙江工业大学，2019. MAO Fangmin. Research on joint control of active suspension and brake for reducing the incidence of carsickness[D]. Hangzhou:Zhejiang University of Technology，2019.
[5] 霍舒豪. 基于悬架和线控制动联合控制的制动平顺性研究[D]. 北京:清华大学，2015. HUO Shuhao. Research on braking ride comfort based on integrated control of suspension and brake-by-wire system[D]. Beijing:Tsinghua University，2015.
[6] 董德志. 汽车线控制动与半主动悬架制动工况联合控制研究[D]. 吉林:吉林大学，2019. DONG Dezhi. Research on integrated control of brake-by-wire system and semi-active suspension on braking conditions for the vehicle[D]. Jilin:Jilin University，2019.
[7] MORITA T，MATSUKAWA T. Improvement of vehicle dynamics by rear braking force control[J]. Vehicle System Dynamics，1995，24(4-5):401-412.
[8] 闫瑞雷，庄毅胜，杜锡滔. 稳态制动点头影响因素分析[J]. 汽车工程师，2020(12):45-48. YAN Runlei，ZHUANG Yisheng，DU Xitao. Analysis of influencing factors of steady braking pitch angle[J]. Auto Engineer，2020(12):45-48.
[9] 比亚迪汽车官方网站. 汉DM-i参数配置表[EB/OL]. (2023-01-01)[2023-02-22]. https://mall.bydauto.com.cn/pc/carDetail/config?id=67. BYD AUTO Official Website. Specifications Table for BYD HAN Model[EB/OL]. (2023-01-01)[2023-02-22]. https://mall.bydauto.com.cn/pc/carDetail/config?id=67.
[10] YI K，CHUNG J. Nonlinear brake control for vehicle CW/CA systems[J]. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics，2002，6(1):17-25.
[11] 赵伟强，宗长富，郑宏宇，等. 基于制动舒适性的商用车EBS控制策略[J]. 吉林大学学报，2012，42(增刊1):22-26. ZHAO Weiqiang，ZONG Changfu，ZHENG Hongyu，et al. EBS control strategy of commercial vehicle based on braking comfort[J]. Journal of Jilin University，2012，42(Suppl. 1):22-26.
[12] ZONG C，YANG S，ZHENG H. A control strategy of electronic braking system based on brake comfort[C]//Proceedings 2011 International Conference on Transportation，Mechanical，and Electrical Engineering (TMEE). Changchun，China:IEEE，2011:1265-1268.
[13] 马骏. 纯电动公交客车加速及制动舒适性研究[D]. 西安:长安大学，2017. MA Jun. Study on comfort of acceleration and braking of electric bus[D]. Xi'an:Chang'an University，2017.
[14] 刘豪. 电动制动助力器主动建压控制及舒适停车功能开发[D]. 重庆:重庆理工大学，2022. LIU Hao. Active pressure building control of electric brake booster and development of comfort stop function[D]. Chongqing:Chongqing University of Technology，2022.
[15] TAVERNINI D，VELENIS E，LONGO S. Model-based active brake force distribution for pitch angle minimization[C]//201554th IEEE Conference on Decision and Control (CDC). Osaka，Japan:IEEE，2015:197-202.
[16] TAVERNINI D，VELENIS E，LONGO S. Feedback brake distribution control for minimum pitch[J]. Vehicle System Dynamics: International Journal of Vehicle Mechanics and Mobility，2017，55(5/6):902-923.
[17] 王英范，宁国宝，余卓平. 乘用车驾驶员制动意图识别参数的选择[J]. 汽车工程，2011，33(3):213-230. WANG Yingfan，NING Guobao，YU Zhuoping. Parameter selection for the identification of driver's braking intention for passenger car[J]. Automotive Engineering，2011，33(3):213-230.
[18] 张元才，余卓平，徐乐，等. 基于制动意图的电动汽车复合制动系统制动力分配策略研究[J]. 汽车工程，2009，31(3):244-249. ZHANG Yuancai，YU Zhuoping，XU Le，et al. A study on the strategy of braking force distribution for the hybrid braking system in electric vehicles based on braking intention[J]. Automotive Engineering，2009，31(3):244-249.
[19] 许世维，马建，汪贵平，等. 基于制动意图识别的增程式重型商用车复合制动控制策略[J]. 中国公路学报，2017，30(4):140-151. XU Shiwei，MA Jian，WANG Guiping，et al. Composite braking control strategy based on braking intention recognition for range-extended heavy commercial vehicles[J]. China Journal of Highway and Transport，2017，30(4):140-151.
[20] 张雷，刘青松，王震坡. 四轮轮毂电机驱动电动汽车电液复合制动平顺性控制策略[J]. 机械工程学报，2020，56(24):125-134. ZHANG Lei，LIU Qingsong，WANG Zhenpo. Electro-hydraulic brake control for improved ride comfort in four-wheel-independently-actuated electric vehicles[J]. Journal of Mechanical Engineering，2020，56(24):125-134.

基于线控制动的分布式驱动电动汽车制动俯仰角舒适控制研究

Research on Brake Pitch Comfort Control for Distributed-drive Electric Vehicles Based on Brake-by-wire System

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	熊璐, 韩寅锋, 冷搏, 刘铭, 朴文海, 韩伟. 考虑系统不确定性的分布式驱动电动汽车纵向动力学研究[J]. 机械工程学报, 2026, 62(8): 246-258.
[2]	李浩然, 周海超, 王国林, 张荣芸, 赵春来. 基于PMSM无传感器控制的路面附着系数与轮胎侧偏特性参数估计[J]. 机械工程学报, 2026, 62(8): 196-209.
[3]	王法安, 杨全合, 殷国栋, 梁晋豪, 张兆国. 考虑时变状态参数的车辆纵-垂向运动矢量控制[J]. 机械工程学报, 2025, 61(4): 239-248.
[4]	邵东, 尹思维, 李亮, 王翔宇, 魏凌涛, 周道林. 基于神经网络的ESC线控制动压力估计与控制[J]. 机械工程学报, 2025, 61(4): 219-228.
[5]	白鑫, 沈童, 王凡勋, 殷国栋, 王金湘, 方睿祺, 李新修, 梁晋豪. 基于驾驶人操纵稳定域的分布式驱动电动汽车多模态扭矩分配策略研究[J]. 机械工程学报, 2025, 61(14): 166-183.
[6]	张奇祥, 王金湘, 张伊晗, 张荣林, 靳立强, 殷国栋. 智能电动汽车线控制动关键技术与研究进展[J]. 机械工程学报, 2024, 60(10): 339-365.
[7]	林棻, 蔡亦璋, 赵又群, 臧利国, 王少博. 匹配机械弹性车轮的分布式驱动电动汽车稳定性控制[J]. 机械工程学报, 2022, 58(8): 236-243.
[8]	张雷, 刘青松, 王震坡. 基于鲁棒积分滑模的四轮轮毂电机驱动电动汽车电液复合制动防抱死控制研究[J]. 机械工程学报, 2022, 58(24): 243-252.
[9]	刘海超, 刘红旗, 冯明, 李亮, 吴进军, 魏凌涛. 智能汽车集成式线控制动系统传动机构优化设计[J]. 机械工程学报, 2022, 58(20): 399-409.
[10]	张雷, 刘青松, 王震坡. 四轮轮毂电机驱动电动汽车电液复合制动平顺性控制策略[J]. 机械工程学报, 2020, 56(24): 125-134.
[11]	熊璐, 金达, 冷搏, 余卓平, 杨兴. 考虑复杂激励条件的分布式驱动电动汽车路面附着系数自适应估计方法[J]. 机械工程学报, 2020, 56(18): 123-133.
[12]	汪, 殷国栋, 耿可可, 董昊轩, 卢彦博, 张凤娇. 基于NACKF的分布式驱动电动汽车轮胎侧向力与质心侧偏角估计[J]. 机械工程学报, 2019, 55(22): 103-112.
[13]	田萌健, 李伟锋, 孟德乐, 庞博, 庄晔, 高炳钊, 陈虹. 面向机动性与操纵稳定性的轮边集成底盘系统设计[J]. 机械工程学报, 2019, 55(22): 11-20.
[14]	林程, 徐志峰, 王文伟, 曹万科. 基于直接滑动率分配的横摆稳定性控制策略研究[J]. 机械工程学报, 2015, 51(16): 41-49.
[15]	余卓平;冯源. 分布式驱动电动汽车动力学控制发展现状综述[J]. , 2013, 49(8): 105-114.