AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计
李建涛 杨继斌 徐晓惠 冉晓珂
西华大学汽车与交通学院 四川省成都市 610065
摘 要： 伴随轻型商用车电动化的发展，用于轻型商用车的线控制动技术得到发展，针对线控制动技术中的集成式电子液压制动系统，提出一种基于模糊PI控制反应盘主副面位移差的制动助力方法。通过实车验证表明：实际反应盘主副面位移差能够快速跟随目标曲线，制动过程平顺，具有实用性。
关键词：轻型商用车 集成式电子液压制动系统 模糊PI 反应盘主副面位移差
随着汽车智能化、电动化的发展，传统的真空制动助力系统已经不满足制动需求，线控制动系统（BBW）由此发展迅速[1]。线控制动系统主要有泵式电子液压制动系统（P-EHB）、集成式电子液压制动系统（I-EHB）和电子机械制动系统（EMB）。EMB制动响应迅速，但电子机械制动器布局空间有限，电机选型小导致刹车力不足[2]；P-EHB系统制动器用于高压储液罐的泵及其驱动电机在未制动时也需频繁工作，使用寿命受到影响[3]；I-EHB系统结构紧凑，助力电机承担着助力和踏板力模拟的功能，保留着传统的液压制动系统，在电机出现故障失效时，依然能保障车辆制动的基本需求[4]，因此I-EHB
系统是现在发展的主流。
因此，针对用于轻型商用车的I-EHB系统，设计一种基于模糊PI控制反应盘主副面位移差的制动助力方法。
东风轻卡1 I-EHB系统运动过程分析
集成式电子液压制动系统结构如图 1所示，电机通过齿轮11、10增加扭矩，齿轮10与丝杆螺母9通过滑槽连接，在电机失效时，允许制动踏板不被电机卡住，带动整个丝杠螺母轴向移动，保障基本的制动需求。丝杠螺母将转动转化为平动，丝杆和反应盘壳体3相连，将会推着反应盘壳体向前移动，压缩
反应盘，推动主缸推头5，进而压缩主缸6实
现增压。
图1 集成式电子液压制动系统结构图
1-踏板 2-踏板回位弹簧 3-反应盘壳体
4-反应盘 5-主缺推头 6-主缸
7-踏板推杆 8-电机丝杠推杆 9-丝杠螺母
10、11-齿轮 12-电机
12
789101112
3456
反应盘4与踏板推杆的静态相对距离为
1.2mm，在较小的电机助力下，踏板推杆很
快经过空行程与反应盘主面接触，此时电机
助力和踏板力在反应盘处耦合，踏板推杆到
反应盘的距离等于反应盘主副面位移差。踏
板推杆与电机丝杠推杆的关系可描述为：
123
+/i/i/i/360
p r m
x x x
= （1）
其中，x
r
为主副面相对位移差；x
p
为踏板
推杆位移；x
m
为电机转动角度；i
1
电机与齿轮
传动比；i
2
齿轮与丝杠螺母齿轮传动比；i
3
丝
杠螺母传动比。
2 助力策略设计
制动助力系统控制算法结构如图 2所
示，通过实际电机位置和反应盘主副面位移
差信号计算出踏板推杆位移。制动状态辨识
以踏板推杆位移信号作为输入，使用逻辑门
限方法辨识出制动、保持、回退三种状态。
根据真空助力器特性，设计目标反应盘主副
面位移差曲线，如图3所示。根据电机制动状
态和踏板推杆位移查表得到反应盘主副面位
移差，与实际值作差得到误差，模糊控制器
根据误差及其变化率调整PI参数，误差经过
PI控制器后得到目标电机位置，最后进行电
机位置跟随控制。
2.1 反应盘主副面位移差模糊PI控制器
设计
模糊控制器以反应盘主副面位移差误差及
其变化率作为输入量，PI控制器的参数、作为
输出量。误差e
xr
论域和误差变化率de
xr
论域采
用7个模糊变量，模糊集为{NB、NM、NS、
ZO、PS、PM、PB}，其中：NB、NM、NS、
ZO、PS、PM、PB分别代表较负大、负中、
负小、零、正小、正中、正大。参数论域和参
数论域采用5个模糊变量，模糊集为{VS、S、
Aiding Strategy Design of Integrated Electronic Hydraulic Brake System for Light Commercial Vehicles
Li Jiantao，Yang Jibin，Xu Xiaohui，Ran Xiaoke
Abstract： W ith the development of electrification of light commercial vehicles, the brake-by-wire technology for light commercial vehicles has been developed. Aiming at the integrated electronic hydraulic brake system in the brake-by-wire technology, a fuzzy PI control reaction plate main and auxiliary is proposed. The actual vehicle verification shows that the displacement difference between the main and secondary surfaces of the actual reaction plate can quickly follow the target curve, and the braking process is smooth and is of practical use.
Key words： l ight commercial vehicle, integrated electronic hydraulic brake system, fuzzy PI, displacement difference between main and sub-surface of reaction disc
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图2 制动助力系统控制算法结构图
机位置
实际电机位置
图4 I-EHB安装与测试方式示意图
东风EV350
代码生成
控制器
CAN 通讯
I-EHB 机构
Simulink
程序
表2 ki模糊规则表
M、B、VB}，其中：VS、S、M、B、VB 分验证控制策略的有效性，进行了（下转第173页）
图5 模糊PI控制下目标反应盘主副面位移差响应曲线
目标反应盘主副面位移差
实际反应盘主副面位移差t/s
0.5
1
1.5
2 2.5
3
3.5
4
32.521.510.50-0.5-1
位移差(mm)图6 PI控制下目标反应盘主副面位移
目标反应盘主副面位移差实际反应盘主副面位移差t/s
0.5
1
1.5
2 2.5
3
3.5
32.521.510.50-0.5-1-1.5
位移差(mm)
图7 I-EHB踏板力与踏板行程的关系曲线
踏板推杆位移/mm
2
4
6
8
10121416182022180160140120100806040
200踏板力(N)
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TRAFFIC AND SAFETY | 交通与安全
时代汽车 wwwautotime
该算法也有自己的局限性，作为一种随机性算法，在同样的环境中可能得到不同的路径，而且随机采样的特性会导致路径不平滑。
4 总结与展望
无人驾驶中的路径规划算法有很多，但是都有自己的局限性，可以结合各自算法优缺点使多种算法相融合。在路径规划中要考虑动态障碍物、道路安全法规、车辆行驶动力学和运动学等问题。车辆运动速度快，也需要考虑算法的复杂程度，减少计算的时间，更快的做出决策。
课题来源：湖北省武汉软件工程职业学院“一专一项”教学改革项目。
参考文献：
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[5]喻环.改进蚁算法在机器人路径规划上的应用研究.[D].
安徽：安徽大学，2017：
作者简介
杨时川： （1991.04—），男，汉，湖北松滋人，
硕士，助教。从事汽车检测与维修技术研究。
胡晓晓： （1991.09—），女，汉，湖北武汉人，
硕士，助教。从事新能源汽车运用与维修研究。
胡汉桥： （1990.06—），男，汉，湖北随州人，
硕士，助教。从事汽车检测与维修技术研究。
11-20.
[6]谭宝成，宋洁.蚁算法在无人驾驶智能车中的应用及改进[J].理论与方法，
2012，31（9）：15-17.
作者简介
李建涛： （1995—），男，汉族，四川省自贡市，
硕士。主要研究方向为汽车线控制动技术。
通信作者：杨继斌： （1989—），男，博士。主要研究方向
为新能源车辆动力系统优化控制。
原车液压制动助力系统制动后半行程踏板力超过了400N，踏板感沉重，I-EHB的踏板力小于180N，制动过程更加轻便舒适。
5 结语
本文对I-EHB系统的运动过程进行分
析，提出一种基于模糊PI控制反应盘主副面位移差的制动助力方法，并在轻型商用车上验证了制动助力控制略的有效性，比原车液压制动助力轻便舒适。该方法不依赖模型参数，控制方式简单，适合工
程运用。
成都市重大科技创新（2019-YF08-
00003-GX），流体及动力机械教育部重点实验室研究基金（szjj2019-015），四川省科技厅重大专项（2019ZDZX0002）。
参考文献：
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[4]余卓平，徐松云，熊璐，等.集成式电子液压制动系统鲁棒性液压力控制[J].机械工程学报，2015，51（16）：22-28.
（上接第108页）
图8 原车液压助力踏板力与踏板行程的关系曲线
踏板推杆位移/mm
5
10
15
20
25
30
35
500400300
2001000
踏板力(N)
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