基于电子驻车制动系统的汽车坡道起步控制技术研究

Focusing on the hill-start auto control of the vehicle, the method of hill-start assist by the EPB is provided, three key points are studied, which are the identification of the ramp resistance, the calculation of the driving force, the method and control strategies of the brake force to coordinate with the driving force.The innovation on the identification of the ramp resistance and the control method of the parking brake is put forward. Determine the influence on the angle of the body by the load of the vehicle, the center position of the mass and the angle, through vehicle dynamics modeling and dynamics analysis. Summary the empirical formula or the reference table to calculate the ramp resistance with the angle of the body. Focus on the influence on the engine output torque by the auxiliary appliances of the vehicle, and put forward the method of driving force calculation based on the multi sensors and informations. Determine the ideal goal of braking force control and evaluation standard of hill-start process by the kinetics analysis of the vehicle which starts on the ramp. Propose the control strategies, releasing the parking brake force by the increasing of the driving force, because the releasing of the EPB is slow. Research and put forward the control method of the EPB by simulation study and real vehicle test，on establishing the control model of the EPB system. Finally, achieve the goal of starting the vehicle on the ramp assist by the EPB.

针对汽车坡道起步自动控制问题，提出基于电子驻车制动（EPB）系统辅助汽车坡道起步控制的方法，研究坡道起步自动控制的三个关键问题：坡道起步阻力识别、汽车驱动力获知、EPB协调控制驻车制动力的策略和方法，在坡道阻力识别和制动力控制方法上有创新。通过车体的动力学模型建模和仿真分析，研究汽车载荷、质心位置和坡道角度等对车体倾斜角度的影响，结合实车试验，得出根据车体倾斜角度计算坡道角度的经验公式或参照表，进而对坡道阻力进行计算。研究汽车辅助电器对发动机输出转矩的影响，得出汽车驱动力计算方法。通过汽车坡道起步过程的动力学分析，提出制动力协调控制的理想目标和坡道起步的评价标准。针对EPB系统反应相对迟缓的缺点，提出随驱动力增加逐步释放驻车制动拉力的协调控制策略。建立EPB系统的控制模型，通过仿真研究并结合实车试验，得出EPB系统协调控制驻车制动力的方法,实现EPB系统辅助汽车坡道起步自动控制的目标。

坡道起步控制对驾驶员的驾驶技巧要求较高，操作不当易造成溜车、起步窜车、离合器磨损等问题。针对以上问题，本项目基于电子驻车制动系统（EPB，Electronic Parking Brake）的方案设计和特性研究，结合坡道起步控制的普遍性科学问题，在坡道起步阻力识别、汽车驱动力获知、EPB协调控制制动力的策略和方法等方面展开研究。首先，计算分析了车辆在坡道驻车时重力对车身姿态角的影响，获得了坡道上车身角度静态误差修正值，并通过实车试验进行了验证；提出了基于车辆纵向动力学分析的负载识别方法，分析了纵向加速度对车身姿态角度的影响，并进行了仿真计算，获得了基于角度传感器的坡道动态识别修正系数，并据此对车辆负载进行了动态识别研究。分析了影响驱动转矩判断的相关因素，并且在试验车上对驱动转矩的CAN通讯获取和转矩值修正进行了试验验证。根据车辆在坡道上起步的受力分析，提出了汽车基于EPB的坡道起步过程控制理想目标。设计了气压式EPB的系统方案及电磁阀，分析了电磁阀的响应特性并进行了试验验证。建立了气压式EPB系统的模型，并对模型的准确性进行了实验验证。根据坡道起步的理想控制目标，提出了基于PID的坡道起步控制策略，并对控制策略进行仿真分析。改装了试验车辆，并在试验车上对基于PID的坡道起步控制策略进行了实验验证。试验表明：坡道起步无溜车、窜车等情况，驾驶员操纵简便，改善了离合器的磨损，起步效果良好。本项目的开展为解决汽车坡道起步控制问题，提高坡道起步控制效果提供了理论和试验基础，本项目的科研成果可推广使用，对简化驾驶员劳动强度，提高坡道行车安全具有明显效果。