认证主体：孙**（实名认证）
IP属地：山东
下载本文档
第一章绪论1.1智能车辆与线控底盘1.2底盘技术的演进1.3底盘域协调控制1.4线控底盘的功能安全问题本章内容车辆底盘技术的演进路线底盘域协调控制的必要性底盘系统的功能安全问题学习重点车辆底盘技术面临的挑战智能化电动化1.1智能车辆与线控底盘线控、电驱动、域协调控制
技术变革智能系统共享和自主控制——主动控制底盘系统高可靠和功能安全——冗余动力学最优控制和失效时的安全状态——集成协调控制转向技术的演进路线1.2底盘技术的演进机械转向助力转向线控转向线控转向——Steer-by-Wire(SBW)1.2底盘技术的演进取消转向盘与转向器间的机械连接操纵指令为电信号,总线传递指令电机驱动转向器、推动车轮转向改善主被动安全模块化结构有利于装配适应左舵和右舵车型支持主动转向、人机共享转向控制、变传动比和动力学稳定性控制改善驾驶员路感降低重量、节省空间，设计自由度大线控转向的技术路线1.2底盘技术的演进机械备份无机械备份独立驱动&转向制动技术的演进路线1.2底盘技术的演进机械制动电子控制制动线控制动线控制动——Brake-by-Wire(BBW)1.2底盘技术的演进取消踏板与制动器间的直接液压/气压连接操纵指令为电信号,总线传递指令电机等驱动动主缸建压或驱动制动器产生制动力降低延迟灵活制动能量回馈助力精准、灵活制动力精准、响应速度快Electro-HydraulicBrake，EHBElectro-MechanicalBrake，EMBElectronicBrakeSystem，EBS线控制动的技术路线电驱动技术的演进路线1.2底盘技术的演进纯电动&混动雏形混动&纯电动集中驱动纯电动分布驱动传动、行驶系结构发生变化，与动力总成融为一体车轮扭矩精准、灵活分配提高底盘安全可用性设计自由度大被内燃机取代环保、石油危机储能技术进步悬架技术的演进路线1.2底盘技术的演进被动悬架半主动悬架主动悬架半主动悬架：阻尼调节主动悬架：阻尼、刚度和高度调节改善平顺性姿态控制高度控制影响转向特性改善操稳性各向动力学间相互作用、耦合，各底盘子系统间存在冲突、干涉1.3底盘域协调控制消除各子系统间的冲突；改善车辆性能；通过信息共享减少传感器；通过整合简化系统结构，降低系统复杂性；实现动力学控制冗余。协调控制各向动力学间相互作用、耦合，各底盘子系统间存在冲突、干涉1.3底盘域协调控制消除各子系统间的冲突；改善车辆性能；通过信息共享减少传感器；降低系统复杂性；实现动力学控制冗余。协调控制
ESP制动主动稳定系统主动差速系统主动转向系统后轮转向系统水平调节系统主动阻尼调节主动车身控制ESP制动／-3-2-2-3-1-2-3主动稳定系统+2／-10-1000主动差速系统+10／0-100-2主动转向系统+2+10／-30-1-1后轮转向系统/+20+2+2／0-1-1水平调节系统+1000+2／00主动阻尼调节+1+1+2+1+10／-1主动车身控制+30+3+200+1／新一代底盘域控制系统1.3底盘域协调控制自适应性，具有处理各种操作和环境场景的能力；容错性，具有在发生故障时提供安全行为的能力；动态可重构性。车辆运行过程中软切换的特性；模块化，无需重新设计整个体系结构即可方便插入或删除子系统，对不同供应商的开放性线控底盘功能失效、非预期的执行以及不正确的执行将对车辆乘员及道路使用者产生严重危害，功能安全是线控底盘系统设计需要重点考虑的问题1.4线控底盘的功能安全问题道路车辆功能安全规范ISO26262严重度（Severity）暴露度（Exposure）可控性（Controllability）整车功能安全的汽车安全完整性等级（AutomotiveSafetyIntegrityLevel，ASIL）1.4线控底盘的功能安全问题严重度暴露度可控性S0无伤害E1很低概率C0完全可控S1轻度、有限伤害E2低概率（<1%）C1简单可控（>99%驾驶员）S2严重伤害E3中度概率（1-10%）C2正常可控（>90%驾驶员）S3致命伤害E4高概率（>10%）C3难控制或不可控（<90%驾驶员）严重度、暴露度和可控性等级ASIL分级表严重度暴露度可控性C1C2C3S1E1QMQMQME2QMQMQME3QMQMAE4QMABS2E1QMQMQME2QMQMAE3QMABE4ABCS3E1QMQMAE2QMABE3ABCE4BCD1.4线控底盘的功能安全问题从产品功能的可用性要求出发考虑产品的功能失效问题失效安全（Failsafe）
失效静默（Failsilent）失效运行（Failoperational）失效降级（Faildegraded）L2及以下L3L3及以上第二章线控转向系统2.1线控转向系统结构及原理2.2线控转向控制2.3线控转向电控系统2.4线控转向系统的失效与容错控制本章内容线控转向系统的结构类型、工作原理线控转向的两个基本控制问题线控转向电控系统结构与BLDC驱动控制线控转向系统的冗余设计及故障诊断学习重点几种典型结构与特点2.1线控转向系统结构及原理结构形式代表产品/装备车型特点双电机前轮转向英菲尼迪Q50冗余性好，单个电机功率要求较小后轮主动转向ZFAKC控制自由度增加，转向能力增强四轮独立转向舍弗勒e-Corner控制自由度最大，机动能力更强单电机前轮转向采埃孚ReAX结构简单，易于布置双电机独立前轮转向斯坦福大学X1无转向器，控制自由度和空间利用高双电机前轮转向2.1线控转向系统结构及原理两个电机共同驱动一根蜗杆轴两个电机分别驱动两个小齿轮轴转向驱动力耦合方式人机接口路感反馈机构磁流变制动器位置传感器电磁驱动的机械备份离合器后轮主动转向2.1线控转向系统结构及原理车辆的机动性能平顺性操纵稳定性分离路面的制动稳定性无路感反馈无冗余备份名称装备车型特点RearAxleSteering保时捷911等ZF公司AKC上改进而来，最大转向角3°DAWS动态全轮转向系统奥迪A6，A8等低速时相对前轮反向转动5°，减少转弯半径，高速时，前后轮同向转向约2°IntegralActiveSteering整合式主动转向系统BMW7系，X5等后轮最大转向角为3°RearWheelSteeringBenzS、C、GLC等低速下相对前轮反向转动10°，高速时最大同向转向1.7°RAS主动式后轮转向凯迪拉克CT6英菲尼迪FX50后轮最大转向角大3.5°后轮主动转向2.1线控转向系统结构及原理单电机后轮主动转向双电机后轮主动转向四轮独立转向2.1线控转向系统结构及原理取消了左右车轮转向的机械约束关系执行器数量多于车辆平面运动自由度具有多种转向模式四轮独立转向2.1线控转向系统结构及原理转向主销位于摆臂上转向主销位于车架上线控转向控制：路感反馈控制、转向控制2.2线控转向控制路感反馈控制——根据驾驶员的驾驶意图、车辆动力学状态与路面附着状况，过滤来自路面的冲击和振动，实时输出反馈力矩作用在转向盘上，使驾驶员获得实时的路面作用力反馈转向控制——根据当前路况和车辆状态，结合控制目标（驾驶员或智能驾驶系统发出的转角指令、目标轨迹等）、优化目标（操纵性、稳定性等）和约束边界等确定期望转向角，并由电动驱动转向机构跟踪期望转向指令转向控制器结构2.2线控转向控制上层——对输入转向指令的修正获得期望转向角下层——控制电机驱动转向器以跟踪期望转向角变传动比控制——理想传动比，满足低速灵活、高速稳定的转向性能要求车辆稳定性控制——满足车辆侧向动力学不失稳、具有参考模型的转向特性转向控制——变传动比控制2.2线控转向控制转向系统的传动比——转向盘到车轮转向角的速比
理想转向特性：轮胎线性区内转向时的稳态横摆角速度增益不随车速和转向盘转角改变≠转向控制——变传动比控制2.2线控转向控制理想传动比的主要问题低速时总传动比小，小角度转向输入下，车轮转向也可能到达极限，与现有转向操作习惯不适配横摆角速度增益不变时，车辆侧向加速度与车速成正比。高速时过大转向灵敏度增加驾驶员精神压力，影响驾驶安全
转向控制——车辆稳定控制2.2线控转向控制稳定状态——横摆角速度、质心侧偏角
以二自由度线性模型为参考转向控制——车辆稳定控制2.2线控转向控制路面附着限制
参考横摆角速度
参考侧偏角
转向控制——车辆稳定控制2.2线控转向控制
PI控制器二自由度模型模糊控制器
整车
侧偏误差为PI控制器输入侧偏和横摆误差为模糊逻辑输入，修正PI控制参数，自适应PI多跟踪目标对象非线性计算效率转向控制——转向角跟踪控制2.2线控转向控制机构间隙、摩擦、变形非线性负载助力解决控制器快速、准确、稳定高效率、低成本实现位置环地面反力矩转矩环期望车轮转向角转矩控制器位置控制器转向机构模型电机模型车轮转向角期望转矩输出转矩
转向控制——转向角跟踪控制2.2线控转向控制转矩内环模型
电机模型
转向控制——转向角跟踪控制2.2线控转向控制0，1，2，3…….转矩内环的模型阶次？1阶系统前向通道传递函数
转矩内环控制器采用PI控制应为积分环节
齿条力转向器响应转向控制——转向角跟踪控制2.2线控转向控制转向执行机构模型忽略内外侧车轮转角的差异；车轮转角与齿条位移成正比；忽略传动系统中的间隙及传动机构的弹性变形；转向机构中的摩擦力用粘滞摩擦和库伦摩擦近似描述
转向控制——转向角跟踪控制2.2线控转向控制
转向控制——转向角跟踪控制2.2线控转向控制
基于LDO的干扰力矩观测
状态方程可观转向控制——转向角跟踪控制2.2线控转向控制
转向控制——转向角跟踪控制2.2线控转向控制
位置控制器转矩内环模型转向机构模型干扰观测器1/k干扰转矩输入期望转角输入实际转角输出－＋转向控制——转向角跟踪控制2.2线控转向控制位置控制器——经干扰力补偿后，系统近似为线性定常系统LQR（Linearquadraticregulator）位置控制器设计偏差
指标泛函控制率路感反馈2.2线控转向控制目的——模拟转向过程中的回正力和地面摩擦力，使驾驶员对转向过程中的路面反力和车辆状态具有灵敏的感知能力确定反馈力矩，即路感设计路感电机准确地输出反馈力反馈力矩设计为车速、转向盘角度和角速度、侧向加速度等参数的函数表达式基于车辆动力学模型，估计转向过程中的总回正力矩和摩擦力通过观测转向器齿条推力等获得转向过程中的回正力、摩擦力转向阻力估计路感反馈——路感补偿2.2线控转向控制部分转向反力施加到方向盘上驾驶员操作转向盘时具有与助力转向相近的负载特性；转向盘系统具有足够的阻尼，避免撒手时转向盘振荡转向阻力矩估计车速、转向角横摆角速度齿条推力路感补偿阻力/回正车速转向盘转角转向盘角速度转向盘转矩
路感反馈——路感补偿2.2线控转向控制
高速回正力矩大，低速回正力矩小。为使高速时转向盘回正稳定，低速时转向盘较快速回到中位，采用变阻尼方法策略路感反馈——反馈力跟踪控制2.2线控转向控制SMC（SlidingModeControl）力矩跟踪控制器设计
路感反馈——反馈力跟踪控制2.2线控转向控制滑模面
路感反馈——转向盘回正控制2.2线控转向控制M
回正时转向盘运动微分方程
电控系统结构2.3线控转向电控系统集中式分布式转向盘单元转向执行单元电机驱动2.3线控转向电控系统PMSMBLDCMU/V/W三相绕组，每个时刻有两相绕组导通，共有UV、UW、VU、VW、WU、WV等六种组合，对应六个感应磁场方向。驱动器通过位置传感器检测转子位置，产生正确的感应磁场方向，驱动转子旋转电机驱动——BLDCM控制原理2.3线控转向电控系统两两导通方式，即在任意时刻只有两相绕组导通，另一相绕组悬空电机驱动——BLDCM控制原理2.3线控转向电控系统在两相导通下，BLDCM有六种导通状态对应六个电压空间矢量。电机驱动——BLDCM控制方法2.3线控转向电控系统双闭环控制：以转速/位置为外环，根据转速/位置反馈误差，计算目标电流，在电流内环的控制下跟踪目标电流磁场定向控制：将定子电流矢量分解为励磁电流和转矩电流分量，分别产生磁场和转矩，实现两者的解耦控制直接转矩控制：转矩为被控参数，通过改变定子、转子磁链间的夹角实现转矩大小调节电机驱动——基于DTC的BLDCM控制2.3线控转向电控系统
电机驱动——基于DTC的BLDCM控制2.3线控转向电控系统VI扇区，施加矢量V1（100001），定子磁链逆时针旋转，使电磁转矩增加
故障危害分析（HazardAnalysisandRiskAssessment，HARA）2.4线控转向系统的失效与容错控制将线控转向系统中可能存在的危险识别出来，并根据危险程度对危害事件进行分类，对不同的风险设置不同的功能安全目标场景分析行驶环境道路类型高速公路、城市公路、乡村公路、路口、非铺装路面、停车场路面条件水泥/沥青/沙石路面、干燥/湿滑路面、斜坡、路宽其他侧风、车流、行人、事故场景等驾驶场景驾驶操作倒车、直行、转弯、变道车辆状态巡航、车速、加减速、驻车等其他车辆特性点火开关状态、重载、维护等失效模式2.4线控转向系统的失效与容错控制分为传感、控制、执行、电源和通信等五个功能模块，对其进行失效模式与后果分析（FaultModeandEffectAnalysis，FMEA）。分析潜在失效后果导致的潜在危险，得出有害的潜在失效后果失去转向能力：驾驶员（或智能驾驶系统）无法控制车轮转向；非驾驶员预期转向：转向角与驾驶员（或智能驾驶系统）的意图不一致，如转向角相反、突然转向等；转向角过大、过小或滞后：虽然能够按照驾驶员意图转向，但转向幅值不一致，响应明显滞后；手感异常：转向盘抖动，转向盘手力过大或过小。ASIL等级2.4线控转向系统的失效与容错控制结合运行场景，对失效后果导致的危害事件的严重度、暴露度和可控性进行评估，确定失效模式引起危害事件在特定运行场景下的ASIL等级冗余设计2.4线控转向系统的失效与容错控制对于L3级以下智能驾驶，线控转向系统应提供失效安全和失效静默的安全状态，对于L3及以上的智能驾驶，线控转向系统应够提供完整或降级功能的安全状态，即失效运行或失效降级的安全状态。e驾驶员反馈电机TAS电磁离合器转向电机齿轮齿条TAS机械冗余供电冗余冗余设计2.4线控转向系统的失效与容错控制控制器冗余传感器1传感器2主通道从通道1oo2D执行器1执行器2诊断监视模块名称ASIL等级MCUASILB（D）FlexRay收发器ASILB（D）CAN收发器ASILB（D）驱动桥ASILB（D）SBCASILB（D）SPIASILB（D）ASIL功能安全目标分解2.4线控转向系统的失效与容错控制ABCD
A+
B+
C+
C-
A-BDAFCED+F-E+D-F+B-E-BEDAFC
冗余设计2.4线控转向系统的失效与容错控制电机冗余两个电机联共同驱动转向器，一个电机失效后，另一电机在性能降级情况下实现基本转向能力电机绕组冗余，如双绕组冗余，出现若干个绕组失效时，电机仍能在剩余绕组驱动下输出动力故障诊断与容错控制2.4线控转向系统的失效与容错控制基于信号的方法：对信号的幅值、变化速率、频率和统计特征等进行分析比较，通过信号异常检测故障基于模型的方法：建立对象的动力学方程或拟合模型来预测输出，分析模型预测输出与实际测量之间的残差，根据残差判断是否失效基于数据驱动的方法：构建人工智能预测模型，采用实测数据对模型进行训练，使模型能够准确表达系统的非线性特性，直接进行失效分类或预测输出故障诊断与容错控制——电机驱动系统故障诊断2.4线控转向系统的失效与容错控制驱动桥故障、电机本体绕组故障、转子位置传感器故障驱动桥故障：桥臂开路故障、短路故障和基极驱动电源故障故障诊断与容错控制——电机驱动系统故障诊断2.4线控转向系统的失效与容错控制电机绕组故障：绕组短路、绕组开路绕组开路故障时，对应相电流为零，母线电流为零，检测母线电流判断绕组是否发生开路故障。短路故障分匝间短路和相间短路，短路相的电流急速上升
数十微秒内检出短路故障
H1H2H3发生故障检出故障111故障诊断与容错控制——转子位置传感器故障诊断2.4线控转向系统的失效与容错控制000&111异常组合故障诊断与容错控制——角度传感器故障诊断2.4线控转向系统的失效与容错控制主要故障形式有卡死、漂移、噪声故障以及漂移和噪声组成的复合故障基于车轮转向角估计的角度传感器故障诊断方法
故障诊断与容错控制——角度传感器故障诊断2.4线控转向系统的失效与容错控制
故障位置1110000角度传感器11000110角度传感器20101101横摆角速度传感器0011011侧向加速度传感器0111111横摆与侧向加速度传感器计算测量/估计值间的残差，根据残差超阈值情况判断故障位置故障诊断与容错控制——MCU故障诊断与容错2.4线控转向系统的失效与容错控制锁步（Lockstep）、奇偶校验、ECC校验、看门狗、内存保护、时钟监控、安全管理锁步技术相同、冗余硬件组件在同一时间内执行相同指令，发现任何CPU执行错误，在不间断处理和不损失数据的情况下恢复正常运行第三章线控制动系统3.1线控制动系统结构及原理3.2线控制动控制3.3线控制动电控系统3.4线控制动系统的失效与容错控制本章内容线控制动系统的结构类型和工作原理线控液压制动与线控机械制动的基本控制问题线控制动系统的冗余设计线控制动系统的故障诊断学习重点3.1线控制动系统结构及原理线控液压制动：电子液压制动基础上，采用电动助力或主动增压产生制动压力。应用于乘用车、小型客货车以及部分重载车辆线控机械制动：取消了制动系统的液压或气压传动回路，电机经减速增矩后直接推动制动摩擦片进行制动线控气压制动：采用电控比例阀或高速开关阀产生制动气压。应用于中大型客货车以及采用客货车底盘的特种车辆等3.1线控制动系统结构及原理线控液压制动电机推动制动主缸活塞产生压力电动助力型并联主缸/泵产生制动压力完全解耦型电动助力型EHBiBooster一代iBooster二代3.1线控制动系统结构及原理电动助力型EHB——iBooster
踏板推杆助力回位弹簧电机小齿轮滚珠丝杠踏板复位弹簧主缸顶杆助力板反应盘助力阀体主缸活塞滚珠螺母推杆连接杆永磁同步电机驱动电机
减速机构
滚珠丝杠
助力阀体踏板推杆反应盘助力板
主缸顶杆
活塞助力板反应盘助力阀体踏板推杆主面副面
主面副面3.1线控制动系统结构及原理电动助力型EHB——iBooster助力阀与踏板推杆的位移相同时，主面和副面的接触压力相同，助力增益等于副面与主面的面积比；助力阀位移超前踏板推杆时，副面接触压力大于主面，助力增益比自然状态时大助力阀位移滞后踏板推杆时，副面接触压力小于主面，助力增益比自然状态时小3.1线控制动系统结构及原理电动助力型EHB——iBooster踏板力主缸压力常规型运动型舒适型始动力跳增值助力比=Fout/Fin最大助力点滞回特性特征影响因素调节措施始动力复位弹簧刚度及预紧力无跳增值反应盘与踏板推杆间间隙跳增阶段主、副面位移差和输入推杆位移的关系曲线助力比反应盘主、副面的面积比反应盘主、副面的位移差最大助力电机力矩限制电机最大电流滞回液压系统及橡胶反应盘的迟滞控制去、回程中位移差与输入推杆位移关系曲线的偏差3.1线控制动系统结构及原理电动助力型EHB——iBooster+ESPTwoBox后轴调节：后轴液压大于分配的制动压力时，PCR阀打开，制动液回储液罐；后轴液压小于分配的制动压力时，PCR阀关闭，电子泵将制动液从储液罐泵回到后轴高压回路。前轴调节：前轴液压大于分配的制动压力时，前轮轮缸的制动液经减压阀流入蓄能器RVR；当前轴压力小于分配的制动压力时，电子泵将蓄能器的制动液泵回前轴高压回路3.1线控制动系统结构及原理电动助力型EHB——再生制动
F弹簧F液压F助力F踏板液压制动F弹簧F液压F助力F踏板再生+液压制动F踏板F助力F弹簧F液压储液罐TMC
电机
制动时踏板力和电机助力耦合共同克服回位弹簧阻力和液压反力。再生制动模式时，由于制动压力下降，电机助力减小以保持不变的踏板力特性3.1线控制动系统结构及原理完全解耦EHB独立主动建压单元早期产品——高压蓄能型电机功率不够——>蓄能问题：高压高负荷
成本高，失效风险、可靠性不高
发生过大规模召回已弃用3.1线控制动系统结构及原理完全解耦EHB——直接建压型驾驶员接口模块、主动建压模块、ESPALLinONE——One-BoxSU
1PUUnUP
45
3ABS/ESP/TCS单元制动器主动建压模块驾驶员接口模块3.1线控制动系统结构及原理完全解耦EHB——直接建压型吉林大学四腔eBooster3.1线控制动系统结构及原理线控机械制动EMBEMB的响应时间约90毫秒，比iBooster的120毫秒更短，缩短制动距离；无液压系统，没有液压泄漏，降低维护成本优势挑战无备份系统，可靠性要求极高，尤其是电源和通信系统的容错能力；制动力不足，EMB系统安装在轮毂中，轮毂的空间限制了电机的体积和功率；恶劣的工作环境，如高温和振动等，对电机、功率半导体器件性能和可靠性都是严峻挑战技术路线线性增力型、非线性自增力型3.1线控制动系统结构及原理线控机械制动EMB——线性增力型大陆两级减速EMB西门子杠杆增力EMB3.1线控制动系统结构及原理线控机械制动EMB——线性增力型电磁离合器2通电，1不通电，传动比小，迅速消除间隙两个电磁离合器都通电，传动比大，减速增矩电磁离合器2不通电，1通电，无需电机反转实现制动盘与制动片的分离两个电磁离合器不通电，锁死，驻车博世双行星减速3.1线控制动系统结构及原理线控机械制动EMB——线性增力型西门子eBrake
3.1线控制动系统结构及原理线控机械制动EMB——非线性自增力型清华大学磁流变楔形自增力无促动电机自供电通过调节磁流变执行器线圈电流控制制动力3.1线控制动系统结构及原理线控气压制动制动踏板信号获取驾驶员制动意图，利用电信号控制气阀产生制动压力，达到改善制动响应速度、丰富控制功能的目的3.1线控制动系统结构及原理线控气压制动——主要部件制动脚阀3.1线控制动系统结构及原理线控气压制动——主要部件比例继动阀3.1线控制动系统结构及原理线控气压制动——主要部件轴调节器3.2线控制动控制线控液压制动控制——制动意图识别、制动踏板力反馈、助力特性、压力控制制动意图：制动状态、制动强度需求制动状态分类依据踏板行程持续增加，应用状态；踏板行程保持不变，保持状态；踏板行程持续减小，释放状态制动状态——应用、保持和释放，确定基本助力特性制动强度——驾驶员对制动减速度的需求，识别制动强度需求是制动力分配前提3.2线控制动控制踏板推杆位移准确和实时反映制动强度需求踏板速度反映驾驶员制动需求的紧急程度模糊推理线控液压制动控制——制动意图识别制动强度需求3.2线控制动控制线控液压制动控制——制动踏板力反馈助力型EHB的踏板力反馈电动助力型EHB，控制助力阀与踏板推杆间的位移差完全解耦型EHB系统，踏板模拟器提供踏板反馈力
&
3.2线控制动控制线控液压制动控制——制动踏板力反馈踏板模拟器3.2线控制动控制线控液压制动控制——制动踏板力反馈踏板模拟器
3.2线控制动控制线控液压制动控制——IBooster助力特性IBooster是助力控制型，通过控制助力，实现制动压力控制3.2线控制动控制线控液压制动控制——IBooster助力特性3.2线控制动控制线控液压制动控制——IBooster助力特性3.2线控制动控制线控液压制动控制——IBooster助力特性试验标定得到各种助力风格下的主面凸起量—推杆位移控制率舒适型具有更大的主面凸起量，从而提高制动操纵舒适性运动型要求更大踏板力输入，最小凸起量静止时，小推杆行程时，主面凸起量为0，减小电机助力输出，当推杆行程进一步增加时，意味真实的制动意图，主面凸起量随推杆行程增加而迅速增加，电机助力增大，从而降低静止时的制动操作负荷3.2线控制动控制线控液压制动控制——解耦型线控制动的压力控制
电机转子运动方程制动轮缸活塞运动方程3.2线控制动控制线控液压制动控制——解耦型线控制动的压力控制
制动轮缸内的压力变化率液压系统微分方程
控制阀节流特性
3.2线控制动控制线控液压制动控制——解耦型线控制动的压力控制电液制动系统状态方程取电机角速度、角位移，伺服缸压力和轮缸压力为状态变量，输出为伺服主缸压力和轮缸压力，输入为电机力矩
3.2线控制动控制线控液压制动控制——解耦型线控制动的压力控制电液制动系统状态方程
唯一非线性项3.2线控制动控制线控液压制动控制——解耦型线控制动的压力控制压力闭环控制器——压力-速度-电流三闭环串级PID控制器
3.2线控制动控制线控液压制动控制——解耦型线控制动的压力控制压力闭环控制器——压力死区控制策略
到达死区前采用线性位置PID控制器3.2线控制动控制线控机械制动控制——夹紧力估计与控制夹紧力估计——直接测量，间接估计夹紧力响应特性3.2线控制动控制线控机械制动控制——夹紧力估计与控制卸载过程卸载响应则近似平行
3.2线控制动控制线控机械制动控制——夹紧力估计与控制加载过程
3.2线控制动控制线控机械制动控制——夹紧力估计与控制夹紧力跟踪控制——PID控制器3.2线控制动控制线控气压制动控制——制动压力跟踪控制EBS比例继动阀控制比例继动阀的滞回特性3.2线控制动控制线控气压制动控制——制动压力跟踪控制EBS比例继动阀迟滞特性补偿初始间隙是控制死区，导致响应延迟和抖动，策略：当驾驶员开始踩下制动踏板，对比例阀施加消除初始间隙的电流，使继动活塞移动到与阀座即将接触的位置比例继动阀的滞环特性进行前馈补偿，即根据增、降压状态和目标制动压力，确定驱动电流的前馈补偿量。3.2线控制动控制线控气压制动控制——制动压力跟踪控制EBS比例继动阀制动压力闭环控制控制区间分为若干子区间，为每个子区间标定一组PID参数，实现在全压力区间的稳定、准确的压力控制3.2线控制动控制线控气压制动控制——制动压力跟踪控制EBS轴调节器控制轴调节器增压响应和增压速率控制轴调节器降压响应和降压速率控制3.2线控制动控制线控气压制动控制——制动压力跟踪控制EBS轴调节器压力闭环控制门限逻辑算法门限逻辑和PID联合控制当输出压力大于目标压力上限时，开启减压阀，关闭增压阀；当输出压力小于目标压力下限时，开启增压阀，关闭减压阀实际压力在目标压力的上下限区间之外时，采取门限逻辑控制，通过快速增压/减压；实际压力在目标压力的上下限区间内时，采用PID控制，通过调节PWM的周期和占空比，实现分段式慢增/减压3.3线控制动电控系统EHB电控系统3.3线控制动电控系统EBS电控系统3.4线控制动系统的失效与容错控制危害分析与风险评估失去制动能力——不能响应驾驶员的制动请求并产生制动力；非预期制动——制动力与驾驶员的意图不一致，如在无制动请求下产生制动力；制动力过大、过小或滞后，虽然能够按照驾驶员意图制动，但制动力幅值与期望值不一致；运行场景失效后果危害事件严重度暴露度可控性ASIL车辆行驶失去制动与其他交通参与者、道路设施碰撞S3E4C3D高速行驶制动力过小与其他交通参与者、道路设施碰撞S2E4C3C高速行驶制动力过大引起后车追尾、车辆失稳S1E4C2A车辆行驶非预期制动引起后车追尾、车辆失稳S2E4C2B踏板行程传感器失效的ASIL等级3.4线控制动系统的失效与容错控制危害分析与风险评估线控制动系统各失效模式引起危害事件的ASIL等级失效模式ASIL等级安全目标主缸压力传感器失效D避免失去制动、非预期制动，制动力过大/小幅度在容限内电机位置传感器失效D同上制动压力传感器失效D避免失去制动，制动力过大/小幅度在容限内控制器输出错误或无输出D避免失去制动、非预期制动，制动力过大/小幅度在容限内电机失效D避免失去制动，制动力过小幅度在容限内阀失效D避免失去制动、非预期制动，制动力过大/小幅度在容限内节点故障和链路故障D避免失去制动、非预期制动电源失效D避免失去制动3.4线控制动系统的失效与容错控制冗余设计机械备份、制动单元冗余、供电冗余、传感器冗余电机（阀）冗余和控制器冗余不常见机械备份3.4线控制动系统的失效与容错控制冗余设计——制动单元冗余3.4线控制动系统的失效与容错控制冗余设计——制动单元冗余3.4线控制动系统的失效与容错控制冗余设计——应急制动冗余EPB和驱动电机作为线控制动双点失效（主制动和冗余备份失效）的应急制动EPB的响应速度相对较低，EPB（安装在前轮）可实现5m/s2以上的制动减速度驱动电机具有扭矩响应快和控制精度高的优点，高速时驱动电机再生制动提供较低的减速度冗余设计——电源冗余3.4线控制动系统的失效与容错控制故障诊断——传感器故障诊断踏板行程和主缸压力传感器故障诊断踏板行程与主缸压力间存在非线性正相关性，踏板行程与主缸压力间存在简单、完备的冗余信息
序号残差评价函数状态传感器故障状态1无传感器故障2主通道故障3副通道故障4主缸压力传感器故障5两个及以上传感器故障一个传感器故障时，利用冗余信息仍可以正确获取驾驶员意图，线控制动系统正常工作，发出错误报警；两个及以上传感器故障时，线控制动无法正常工作，转为机械备份状态，发出错误报警。3.4线控制动系统的失效与容错控制故障诊断——传感器故障诊断伺服主缸压力传感器故障诊断两种冗余关系（即扭矩平衡、压力位置关系）检查信号一致性实现伺服缸压力传感器故障检测
3.4线控制动系统的失效与容错控制故障诊断——传感器故障诊断
最小二乘估计辨识
3.4线控制动系统的失效与容错控制故障诊断——传感器故障诊断阀故障诊断线圈失效、铁芯卡滞和复位弹簧断裂
第四章线控驱动4.1线控驱动系统构型4.2线控驱动控制4.3电驱动电控系统4.4线控驱动系统的失效与容错控制本章内容线控驱动的构型及其特点驱动力的轴间分配与转矩矢量控制问题电机控制器功能全架构学习重点4.1线控驱动系统构型底盘的结构形式发生重要变化，电驱动总成与行驶系集成，成为车桥或车轮的一部分；电驱动系统灵活、快速、准确的扭矩控制能力使得电驱动成为影响车辆动力学性能的重要执行器之一集中式——左右车轮由一个电机驱动，通过机械差速器输出分布式——由两个或多个电机独立驱动车轮，取消差速机构，缩短传动链，降低对单个电机的功率和转矩需求，有利于系统集成化、轻量化和模块化设计，发展的方向4.1线控驱动系统构型集中式驱动电池电机减速器差速器电池电机减速器差速器电机减速器差速器单电机单轴驱动双电机双轴驱动减速器/两档变速器差速器半轴4.1线控驱动系统构型分布式驱动中央双电机轮边电驱桥4.1线控驱动系统构型分布式驱动轮毂电机构型——动力、传动和制动装置集成在车轮内部，取消半轴、万向节、差速器和减速器等传动部件，提高了空间利用率、传动效率4.2线控驱动控制驱动力矩控制能量回馈制动轴间的驱动力分配轮间的驱动力分配问题电子差速控制转矩矢量控制4.2线控驱动控制驱动力矩控制——加速踏板控制4.2线控驱动控制驱动力矩控制——蠕行工况驾驶员松开制动踏板且加速踏板未踩下，车辆由静止状态加速到低速蠕行的过程上坡蠕行时，电机输出力矩应保证车辆不出现严重溜车；下坡蠕行时，电机输出较小或不输出力矩；平路蠕行时，电机输出力矩平缓，不产生明显的冲击4.2线控驱动控制能量回馈制动滑行和踩下制动踏板期间可通过控制驱动系统工作在制动模式实现能量回收车辆行驶状态。车速较低时，电机提供的制动力矩大；车速过低时，电机转速达不到能量回馈的最低转速要求；转速较高时，受功率限制，制动力矩减小；外界环境。路面附着系数低时，制动易发生失稳。环境温度较低时，电池充电效率过低，难以实现高效的制动能量回收；驱动电机特性。电机的外特性决定各转速下最大的能量回馈制动力动力电池特性与状态。电池温度过低、过高时，均对充电电流产生限制；电池荷电状态＞95%时，限制能量回收驱动构型4.2线控驱动控制能量回馈制动——滑行期间的能量回馈影响驾驶习惯、舒适性、低附着路面的方向稳定性不同驾驶模式采取不同滑行能量回收策略过高的滑行能量回馈制动可能改变驾驶员的肌肉记忆4.2线控驱动控制能量回馈制动——踩下制动踏板期间的能量回馈制动轴间制动力力分配电机制动与机械制动间的制动力分配并联模式串联模式4.2线控驱动控制驱动力轴间分配——稳定性为目标的分配策略
前后轴同时达到附着力极限
4.2线控驱动控制驱动力轴间分配——效率为目标的分配策略
4.2线控驱动控制驱动力轴间分配——轴间驱动力分配策略切换效率为目标的分配策略可延长车辆的续驶里程，稳定性为目标的分配策略可改善车辆在低附着或强牵引力需求工况下的稳定性驾驶员需求的驱动力大于0.6倍路面所能提供的纵向附着力；爬坡工况（坡度＞5%）；低附着（＜0.2）路面工况；驱动防滑激活。切换到以稳定性为目标的分配策略的条件4.2线控驱动控制电子差速控制分布式驱动取消了左右半轴间的差速器，需要通过控制左右轮驱动电机输出的力矩/转速，实现转向时的电子差速4.2线控驱动控制电子差速控制将车轮滑移率、质心侧偏角、横摆角速度的误差分别、部分或全部作为被控变量，通过调节驱动电机的电枢电流以抑制外部扰动
内外侧车轮路面附着相等为目标来分配驱动力：内外侧驱动力之比等于垂向载荷之比4.2线控驱动控制分布式驱动的转矩矢量控制不改变车辆总驱动力前提下，通过分配左右轮的驱动力，产生附加的横摆力矩，从而改善车辆的操纵稳定性和过弯机动性基本控制量：横摆角速度、质心侧偏角横摆角速度通过陀螺仪直接测量质心侧偏角车辆动力学响应间接估计附加横摆力矩使车辆侧向响应处于稳定区间，并跟踪参考控制量（线性二自由度模型）4.2线控驱动控制分布式驱动的转矩矢量控制——质心侧偏角估计质心侧偏角估计——卡尔曼滤波基本方法：扩展卡尔曼滤波三自由度车辆动力学微分方程
观测的变量采用可直接测量的信息：横摆角速度、纵向/侧向加速度、轮速和车轮驱动力
4.2线控驱动控制分布式驱动的转矩矢量控制——附加横摆力矩质心侧偏角估计——卡尔曼滤波二自由度线性车辆动力学模型MPC控制器的设计附加横摆力矩控制的目的是使车辆的侧偏角响应和横摆角速度响应跟踪目标参考值
4.2线控驱动控制分布式驱动的转矩矢量控制——附加横摆力矩质心侧偏角估计——卡尔曼滤波
4.2线控驱动控制分布式驱动的转矩矢量控制——附加横摆力矩质心侧偏角估计——卡尔曼滤波
4.2线控驱动控制分布式驱动的转矩矢量控制——附加横摆力矩质心侧偏角估计——卡尔曼滤波目的：减小质心侧偏角和横摆角速度跟踪误差，并减小控制量——附加横摆力矩以及控制增量
二次约束规划问题（QP）
4.2线控驱动控制分布式驱动的转矩矢量控制——车轮驱动力分配质心侧偏角估计——卡尔曼滤波目标：满足轴间分配的基础上实现附加的横摆力矩简单策略：按轴间比例分配前后轴应输出的附加横摆力矩，然后计算左右轮驱动力
问题：期望的附着力可能超出轮胎摩擦圆合理分配策略——满足摩擦圆限制的前提下分配车轮驱动力，并使车轮实际利用的附着系数最低（也即附着裕度最大）4.2线控驱动控制分布式驱动的转矩矢量控制——车轮驱动力分配质心侧偏角估计——卡尔曼滤波驱动力分配优化问题的目标函数
驱动力约束
附加横摆力矩约束
附着力饱和约束
4.2线控驱动控制分布式驱动的转矩矢量控制——车轮驱动力分配质心侧偏角估计——卡尔曼滤波二次约束规划问题
问题：约束条件内可能无解
4.3电驱动电控系统电机、电机控制器、整车控制器、高压配电器主要电机类型：永磁同步电机、交流异步电机、开关磁阻电机PMSM功率密度高、高效区间宽、质量轻异步电机具有成本低、坚固可靠4.3电驱动电控系统PMSM电机控制器质心侧偏角估计——卡尔曼滤波功率驱动模块IGBT或SiC等组成三相逆变桥控制模块MCU及外围电路、信号采样调理、旋变编码器调理、通信电路、桥预驱动电路、驱动桥保护电路、电源4.3电驱动电控系统PMSM电机矢量控制质心侧偏角估计——卡尔曼滤波
三相绕组电压方程三相绕组的磁链方程
4.3电驱动电控系统PMSM电机矢量控制质心侧偏角估计——卡尔曼滤波
电磁转矩方程
4.3电驱动电控系统PMSM电机矢量控制质心侧偏角估计——卡尔曼滤波4.4线控驱动系统的失效与容错控制质心侧偏角估计——卡尔曼滤波危害分析与风险评估失去驱动能力，驾驶员无法控制车辆加速；失去能量回馈制动能力，制动强度达不到驾驶员预期；非驾驶员意愿的驱动输出，即输出力矩方向与期望方向相反，如制动时突然驱动加速；驱动力过大、过小或滞后，虽然能够按照驾驶员意图输出驱动力，但驱动力幅值不一致，响应明显滞后，使加减速达不到驾驶员预期。4.4线控驱动系统的失效与容错控制质心侧偏角估计——卡尔曼滤波控制器失效的ASIL等级运行场景失效后果危害事件严重度暴露度可控性ASIL与后方或侧方车辆相对速度较高失去驱动力与后方或侧方车辆发生碰撞S3E2C2A人员密集处低速行驶驱动力过大与行人发生碰撞S3E4C2C十字路口转向时，对向有来车驱动力过小与对向车辆发生碰撞S3E3C0QM高速超车非预期输出制动力车辆失稳或与其他车辆发生碰撞S3E4C2C车辆中高速滑行非预期输出驱动力车辆失稳或与其他车辆发生碰撞S3E4C2C车辆再生制动强度大于0.3g失去制动能力与前方车辆发生碰撞S2E4C1A高速湿滑路面制动制动力过大车辆失稳S3E3C3C车辆减速通过路口制动力过小与其他车辆发生碰撞S3E4C0QM车辆静止，后方有行人和车辆非预期输出制动力（倒车）与后方行人、车辆发生碰撞S3E4C2C4.4线控驱动系统的失效与容错控制质心侧偏角估计——卡尔曼滤波电驱动系统各失效模式引起危害事件的ASIL等级失效模式ASIL安全目标转子位置传感器失效C避免失去驱动和能量回馈制动能力，驱/制动力过大/小幅度在容限内电机、逆变器温度传感器失效A避免失去驱动和能量回馈制动能力，驱/制动力过小幅度在容限内电流传感器失效C避免失去驱动和能量回馈制动能力，驱/制动力过大/小幅度在容限内控制器失效C避免失去驱动和能量回馈制动能力、非预期驱/制动，驱/制动力过大/小幅度在容限内电机失效A避免失去驱动和能量回馈制动能力，驱制动力过小幅度在容限内节点故障和链路故障C避免失去驱动和能量回馈制动能力、非预期驱动，驱制动力过大/小幅度在容限内电源失效A避免失去驱动和能量回馈制动能力，驱动力过小幅度在容限内4.4线控驱动系统的失效与容错控制电机控制器功能安全架构质心侧偏角估计——卡尔曼滤波EGAS（StandardizedE-GasMonitoringConceptforGasolineandDieselEngineControlUnits）内燃机时代广泛使用的安全架构，在电驱动三电系统、智能驾驶域控中广泛使用控制系统分层功能层（Level1）功能监控层（Level2）处理器监控层（Level3）功能监控层和处理器监控层按ASILC设计，其他部分按QM设计ASILC=QM（C）+ASILC（C）4.4线控驱动系统的失效与容错控制电机控制器功能安全架构——单核锁步MCU的安全架构质心侧偏角估计——卡尔曼滤波阴影部分需要按ASILC（C）设计电流、电压和旋变信号采用双路送入控制器，一路用于电机控制，另一路用于对输出转矩进行监控和诊断系统基础芯片（SystemBasicChip，SBC）对电源、MCU进行监控Level1和Level2共享芯片内部资源，确保两个层次软件在空间和程序流上独立的难度大，存在相互干扰的问题，从而易导致失效4.4线控驱动系统的失效与容错控制电机控制器功能安全架构——多核锁步MCU的安全架构质心侧偏角估计——卡尔曼滤波阴影部分需要按ASILC（C）设计一个为普通核（QM），一个为锁步核（ASILC）系统基础芯片（SystemBasicChip，SBC）对电源、MCU进行监控解决了单核处理器方案中Level1和Level2共享芯片内部资源、相互干扰的问题4.4线控驱动系统的失效与容错控制电机控制器功能安全架构——双MCU的安全架构质心侧偏角估计——卡尔曼滤波阴影部分需要按ASILC（C）设计个为普通MCU（QM），另一个为安全MCU（ASILC）在安全MCU、系统基础芯片SBC对电源、MCU进行监控MCU硬件资源和软件代码完全独立4.4线控驱动系统的失效与容错控制电机转矩诊断与安全状态质心侧偏角估计——卡尔曼滤波功能安全目标：“避免非预期驱动/制动”和“驱动力过大/小幅度在容限内”估计电机当前输出转矩根据d-q轴坐标系下电机输出方程实时估计电机的输出转矩；根据电机功率平衡方程估计电机输出转矩。
电机转矩故障的安全状态电机转速小于基速时，关闭三相桥臂，进入空转模式（FreeWheeling，FW），电机输出转矩为零；电机转速大于基速时，使上桥臂或下桥臂导通，对电机三相绕组主动短路（ActiveShortCircuit，ASC），使电机的输出转矩接近零第五章线控悬架系统5.1线控悬架系统结构及原理5.2线控悬架控制5.3线控悬架电控系统5.4线控悬架系统的失效与容错控制本章内容主动悬架的结构特点和工作原理平顺控制和车身高度控制主动悬架电控系统的基本构成悬架传感器与执行器的故障诊断方法学习重点5.1线控悬架系统结构及原理根据行驶工况和操作者需求，从外部向作动器输入能量，在车身与车轮间主动产生作用力，从而实时调整悬架刚度、阻尼特性和高度主动作动器类型：主动油气弹簧悬架、主动空气弹簧悬架、主动电磁悬架响应带宽有限带宽主动悬架慢主动悬架，主动作动器与被动或半主动弹性、阻尼元件结合使用，作动器响应带宽＜6Hz。作动器与弹簧串联使用，当激励频率高于带宽时，由弹簧吸收冲击宽带宽悬架全主动悬架，作动器的带宽达100Hz。作动器取代被动悬架中的弹性和阻尼元件实现传力和减振为降低能耗，通常将弹簧与作动器并联安装，由弹簧承载车身静载荷5.1线控悬架系统结构及原理5.1线控悬架系统结构及原理主动油气弹簧悬架增加一个可控作用力的作动器及控制系统，由液压泵、液压阀、悬架行程传感器、车身加速度传感器和控制器等构成5.1线控悬架系统结构及原理主动油气弹簧悬架A类由高速响应阀控制双作用液压缸作动力输出，能耗高、输出作动力大、控制灵活度高B类由流量控制阀将液压油输入到单作用缸和蓄能器中，实现作动力控制，能耗略低于A类C类采用压力控制阀驱动带有节流孔的差动液压缸，布置小型蓄能器，吸收部分振动，液压系统的主动阻尼和被动阻尼实现振动控制，具有最低能耗，主动控制能力也较弱5.1线控悬架系统结构及原理主动油气弹簧悬架A类作动构型的实例上下两个腔，控制两个腔室液压油的进出，推动活塞上下运动，调整减振器高度两个高压气囊，气囊的体积随压力增减而变化，起减振作用电动液压泵输入控制能量，双向液压泵连接液压缸上下腔，通过控制油液流向推动活塞上下运动5.1线控悬架系统结构及原理主动油气弹簧悬架工作模式5.1线控悬架系统结构及原理主动油气弹簧悬架工作模式5.1线控悬架系统结构及原理主动空气弹簧悬架通过控制气室体积实现悬架高度和刚度的调节，具有更低的自然频率和更理想的非线性特性空气弹簧、减振器、充放气电磁阀、空压机、储气罐、车身高度和加速度传感器、控制系统等构成5.1线控悬架系统结构及原理主动空气弹簧悬架通过控制气室体积实现悬架高度和刚度的调节，具有更低的自然频率和更理想的非线性特性空气弹簧、减振器、充放气电磁阀、空压机、储气罐、车身高度和加速度传感器、控制系统等构成高度控制
刚度阻尼控制5.1线控悬架系统结构及原理主动空气弹簧悬架刚度控制要求：起伏路面需要降低悬架瞬时刚度以有效吸收路面冲击，平整路面需要提高悬架瞬时刚度以改善车身稳定改变气室容积，连续对空气弹簧进行充气和排气主副气室连通，容积增大，刚度减小主副气室断开，容积减小，刚度增加气室压缩过程，容积减小，内部压力增加，对空气弹簧适当放气，瞬时刚度下降，内部压力相对保持不变，吸收压缩的势能；气室膨胀过程，容积变大，内部压力减小，对空气弹簧适当充气，反向瞬时刚度下降，吸收膨胀势能5.1线控悬架系统结构及原理主动空气弹簧悬架集成单腔空气弹簧和减振器的空气弹簧控制压力小时，PDC阀开度增大，阻尼降低控制压力增大时，PDC阀开度减小，阻尼增大气动阻尼控制PneumaticDampingControl，PDC5.1线控悬架系统结构及原理电磁主动悬架直线式主动模式：向定子绕组输入电流使定子、转子间产生电磁力以抑制车身振动馈能模式：定子绕组切割磁场产生感应电势，经逆变桥整流滤波后向蓄电池充电，实现能量回收旋转式5.2线控悬架控制平顺控制、高度控制、姿态控制、预瞄主动车身控制平顺控制——在一般速度范围内，使乘员不会因车身振动而引起不舒服和疲劳的感觉车身加速度、车轮动载荷、悬架动挠度双层控制结构外层：车身、悬架状态及优化目标，确定作动器的主动控制力内层：作动力伺服闭环控制5.2线控悬架控制平顺控制液压缸的输出力
1/4主动油气悬架线性振动方程
5.2线控悬架控制平顺控制
平顺性三个主要性能指标构建评价函数
5.2线控悬架控制车身高度控制车身高度控制原理5.2线控悬架控制车身高度控制平稳行驶车高H3、越野车高H4、高速车高H、启停车高H15.2线控悬架控制车身高度控制根据高度差和垂向速度将工作区间分为A\B\CA区间停止充放气；B区间放气；C区间充气区间A：高差小，变化速率低；高差偏高，但正快速下降；高差偏低，但正快速上升。区间B：高差过高，仍在上升；高差过高，正在下降；高差偏低，正快速上升。区间C：高差过低，仍在下降；高差过低，正在上升；高差偏高，正在快速下降。5.2线控悬架控制姿态控制侧倾：不平路面激励和高速转向时的离心力产生俯仰：不平路面激励和加减速操作时的纵向惯性力产生车身姿态是全部悬架共同响应的结果，控制对象是整车悬架，控制系统复杂性高于平顺控制侧倾与俯仰独立控制忽略了各自由度间的耦合，采用低阶模型描述对象和设计控制器，以降低系统的维度，从而简化控制器设计，复杂工况下各控制目标的协调困难侧倾和俯仰集成控制采用整车模型描述对象和设计控制器，以统一的优化目标协调全部作动器的输出，综合性能较前者更优，系统维度远高于前者5.2线控悬架控制侧倾控制侧倾动力学方程
定义滑模面
滑模面的收敛速率为指数趋近率
5.2线控悬架控制预瞄主动车身控制提前获得路面的轮廓信息，主动、独立地控制车辆各悬架的作动力和位移，补偿路面的起伏，使车身保持平稳路面高程估计、车速修正、主动悬架闭环控制5.2线控悬架控制预瞄主动车身控制——高程估计
每个光斑在车辆局部坐标系的位置
5.2线控悬架控制预瞄主动车身控制——速度修正ABS轮速传感器获得的速度信号含有未知的车轮滑移率、车轮半径变化等引入的误差解决办法：对两个连续的路面高程序列相关分析，利用获得的车身速度修正轮速传感器的误差预瞄主动车身控制——主动悬架闭环控制七自由度模型
5.2线控悬架控制预瞄主动车身控制——主动悬架闭环控制
扰动量的状态转移方程
5.2线控悬架控制预瞄主动车身控制——主动悬架闭环控制观测的路面扰动增广到状态变量中
5.3线控悬架电控系统主动油气悬架电控系统三个车身加速度传感器布置在左前、右前及右后部位，测量垂向加速度；四个车身高度传感器布置在四个悬架支柱位置，测量车身高度；四个柱塞行程传感器安装在悬架支柱上，提供液压缸活塞的位置反馈；压力传感器检测液压泵输出压力；油温传感器用于液压系统的状态反馈5.3线控悬架电控系统主动油气悬架电控系统5.3线控悬架电控系统主动空气悬架电控系统四个车身水平高度传感器布置在悬架支柱位置；三个车身加速度传感器安装在前左、前右和后右支柱位置；车门、后舱门开关信号用于停车高度控制；压缩机温度传感器用于反馈空压机的运行状态；压力传感器用于反馈调节阀内管道压力。5.3线控悬架电控系统主动空气悬架电控系统5.4线控悬架系统的失效与容错控制危害分析与风险评估失去阻尼控制，过度/不足阻尼控制，意外的阻尼控制；失去水平高度控制，过高/过低的水平高度控制，意外的水平高度控制；失去刚度控制，过度/不足的刚度控制，意外的刚度控制；失去侧倾/俯仰控制，过度/不足的侧倾/俯仰控制，意外的侧倾/俯仰控制。运行场景失效后果危害事件严重度暴露度可控性ASIL高速转弯意外阻尼控制稳定性问题、增加制动距离，碰撞或车辆失稳S3E2C2A高速转弯高度控制不正确或意外控制车辆发生偏航、侧倾，引发碰撞或侧翻S4E3C2C高速转弯车轮刚度控制不正确或意外产生稳定性问题、增加制动距离、偏航、侧倾，S4E3C2C高速转弯侧倾控制不正确或意外产生稳定性问题、增加制动距离、偏航、侧倾，S4E3C2C高度传感器失效的ASIL等级5.4线控悬架系统的失效与容错控制危害分析与风险评估失效模式ASIL等级安全目标车身水平高度传感器失效C避免意外的阻尼/刚度/高度/姿态控制，过大/小幅度在容限内车身加速度传感器失效C避免意外的阻尼/刚度控制，过大/小幅度在容限内纵侧向加速度传感器失效C避免意外的侧倾/俯仰控制，过大/小幅度在容限内压力传感器失效C刚度/侧倾/俯仰控制的过大/小幅度在容限内控制器输出错误信号或无输出C避免意外阻尼/刚度/高度/姿态控制，过大/小幅度在容限内电机失效QM
阀失效C避免意外的阻尼/高度/刚度/姿态控制节点/链路故障QM
主动悬架系统各失效模式引起危害事件的ASIL等级5.4线控悬架系统的失效与容错控制故障诊断与容错控制——传感器故障诊断与容错控制车身水平高度传感器、车身加速度传感器、作动器行程传感器、气/液压力传感器
互为冗余
5.4线控悬架系统的失效与容错控制故障诊断与容错控制——传感器故障诊断与容错控制
簧上质量的垂向加速度的两种表达形式
弹簧力=作动力
柱塞运动加速度
5.4线控悬架系统的失效与容错控制故障诊断与容错控制——传感器故障诊断与容错控制
失效传感器残差车身加速度传感器+/-+/-00作动器行程传感器0+/-+/-+/-车身高度传感器+/-+/-0+/-流量Q+/-0+/-+/-压力传感器+/-00+/-5.4线控悬架系统的失效与容错控制故障诊断与容错控制——执行器故障诊断与容错控制
整个
0/150
联系客服
本站为文档C2C交易模式，即用户上传的文档直接被用户下载，本站只是中间服务平台，本站所有文档下载所得的收益归上传人(含作者)所有。人人文库仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对上载内容本身不做任何修改或编辑。若文档所含内容侵犯了您的版权或隐私，请立即通知人人文库网，我们立即给予删除！