大型混合动力汽车制动实时机理与机-电-磁集成制动控制方法

Large hybrid vehicle is provided with pneumatic mechanical braking, energy regenerative braking and eddy current braking, the accuracy of braking delay and the compatibility of braking system will seriously affect the running stability of the vehicle. Therefore, the study of braking real-time mechanism and the integrated braking method of mechanical-electrical-magnetic integrated braking method of large hybrid vehicle has important theoretical and realistic significance.Based on the pressure response characteristics of pneumatic braking circuit, equivalent principle, this project puts forward the delay calculation method of pneumatic circuit pressure response, actuator action and researches on the braking performance induced by braking real-time performance. Using Kalman Filtering, Sliding Observation Algorithm and HMM, all kinds of data and braking intention are processed online from in-vehicle network or sensors. D-S evidence theory and neural network method are used to fuse associated information. Considering the braking decay, this project will establish mechanical-electrical-magnetic integrated braking dynamical model of large hybrid vehicle, design braking control strategy and algorithm, and verify the result with vehicle dynamics simulation and hardware in the loop experiment.This project attempts to provide new method for integrated braking accuracy control of large hybrid vehicle and new ideas for automotive active safety technology research in theory and practice.

大型混合动力汽车具有气压机械制动、能量再生制动和电磁缓速制动等制动模式，制动时延的精确性和制动系统的协调性会严重影响车辆行驶稳定性，因而研究其制动实时机理与机-电-磁集成制动方法具有重要的理论和现实意义。本项目基于气压制动回路压力响应特性和等效原理等，提出气动回路压力响应和执行机构动作等的时延计算方法，研究制动实时性对制动性能的影响；利用卡尔曼滤波、滑模观测算法和隐式马尔科夫模型等，在线处理从车载网络或传感器获取的各类数据和驾驶员制动意图，并运用D-S证据理论、神经网络等方法融合关联信息；考虑制动时延，建立大型混合动力汽车机-电-磁集成制动动力学模型，设计制动控制策略及算法，通过车辆动力学仿真和硬件在环实验予以验证。本项目试图为大型混合动力汽车集成制动的精确控制提供一种新方法，在理论和实践上为汽车主动安全技术的研究提供新思路。

本项目以具有气压机械制动、能量再生制动和电磁缓速制动等制动模式的大型混合动力汽车为对象，对制动实时机理与机-电-磁集成制动方法进行了研究。（1）针对气压机械制动过程中气体可压缩性等特点，分析了制动过程的时间特性与时延组成；通过理论推导、仿真模拟和实验测试，提出了气压制动控制阀时延、气压制动管道时延、制动气室压力响应时延和执行机构动作时延等的数学模型和计算方法；建立了制动时延与纵向制动距离偏差、横摆和侧滑之间的关联模型，得到了制动时延对纵向制动距离、横摆角速度、航向角和横向漂移量之间的关系。（2）基于气压制动系统、能量再生制动系统和电磁缓速制动系统的结构分析，获取了大型混合动力汽车机-电-磁集成制动信息；采用无迹卡尔曼滤波，对车速和电池SOC值进行滤波估算处理，根据数学模型和观测器方法，对质心侧偏角和电磁制动力矩进行解析处理，构建联合仿真平台对处理方法进行了验证；采用CAN总线，提出了一种适用于大型混合动力汽车机-电-磁集成制动的总线式网络结构、分层控制结构和应用层协议，构建了集成制动控制网络综合性能硬件在环仿真平台，通过实验测试，满足网络实时性要求。（3）基于制动控制阀PWM控制实验，通过调节阀口开启时间达到控制时延的目的，提出了基于自适应模糊PID的制动时延控制方法；根据气压制动系统、能量再生制动系统和电磁缓速制动系统特性，采用决策树法，设计了大型混合动力汽车机-电-磁集成制动模式；以理想制动力矩分配曲线为基准，面向制动稳定性和能量回收，提出了大型混合动力汽车机-电-磁集成制动控制方法，并验证了方法的适用性。基于项目研究工作，发表学术论文14篇，其中SCI收录6篇，EI 收录7篇；获得发明专利授权4项，实用新型专利授权1项；获得湖北省科技进步二等奖1项，顺利完成了研究目标。