前言
對智能新能源汽車而言,傳統的真空助力器+泵控型液壓系統(如ESC、EPBi)不能解決真空源的問題,伴隨壓力控制波動、響應時間慢的缺點無法滿足智能新能源汽車的功能需求。同時考慮到柱塞泵效率的限制,泵控型液壓系統難以長時間工作。英創匯智T-IBC(Onebox)集成式線控制動系統方案完整包含了eBooster與EPBi的全部功能,具有集成度高、制動響應快、控制精度高等優點,契合高級別自動駕駛功能的迫切需求,是智能新能源汽車的核心底盤部件。
一
環境驅動加速線控制動蓬勃發展
我國為推動汽車大國到汽車強國的發展,順應綠色發展的理念,已部署《中國制造2025》行動綱領,其中的智能網聯汽車技術路線圖明確指出,要開發針對特定智能化功能的域控制器,實現多項駕駛輔助功能的集成控制,攻克底盤制動、驅動、轉向等精確、可靠、協調控制關鍵技術。近年,我國又印發了《新能源汽車產業發展規劃(2021—2035年)》,明確提出要攻克汽車線控執行系統核心技術。線控制動系統具有響應速度快、控制精度高、能夠實現更高的能量回收和滿足高級別智能駕駛性能要求等特點,長期被外國企業壟斷,是我國智能新能源汽車的“卡脖子”關鍵問題。市場方面,智能新能源量產車型已邁入L2及以上級別,線控制動產業將迎來集中爆發時機。
二
英創匯智T-IBC系統方案
英創匯智T-IBC系統是將踏板推桿、電機、傳動機構、主缸、液壓模組、冗余EPB等集成于一體的電子液壓式線控制動系統。常規制動時取消了制動踏板和輪缸間的液壓連接,表現出液壓解耦的典型特性,具備獨立的驅動電機作為常規制動源??招妮S電機直驅滾珠絲杠活塞模組的建壓方式使得總成質量約5.3kg、建壓效率超過90%,滿足中、大型乘用車的制動要求。此外,T-IBC還配備一路位移傳感器、兩路壓力傳感器總成用于監測駕駛員制動意圖及液壓模型校驗。傳感器冗余方案能夠提供良好的意圖辨識、功能降級、冗余控制基礎,顯著提升了系統安全性、功能性。
TIBC總成
正常工作模式下,制動輪缸壓力與駕駛員踏板輸入完全解耦,汽車的制動力全部由電機提供。踏板主缸內的液壓油在駕駛員踩下制動踏板時不進入輪缸回路,而是被泵入由活塞彈簧機構組成的腳感模擬器內,該模擬器為駕駛員提供常規制動過程中的模擬腳感與行程反饋。該方案的常規制動過程可總結為:駕駛員踏板輸入→踏板位移傳感器信號→制動意圖辨識→電機動作推動電主缸活塞建壓→制動液通過增壓閥進入輪缸→產生制動力。
液壓原理
三
T-IBC關鍵技術
3.1 冗余式電控架構設計
基于雙MCU及冗余EPB的電控方案(如下圖所示),整個方案采用了雙路獨立外部供電、雙路外部CAN/CANFD通信以及冗余EPB控制。電機驅動單元、電機位置傳感器、電源管理單元、主控MCU也都采用了雙備份的冗余架構。主控MCU采用多核鎖步的32位芯片,同時最高支持ASIL-D功能安全等級。雙MCU都可實現完整的EPB控制及CAN通訊功能,上電初始化后默認分配主、從角色。如果系統發生單點失效,雙MCU根據故障診斷與處理機制判斷是否進行EPB的主從控制切換,必要時從系統切換為主控系統。
ECU架構
3.2 系列化電磁閥設計
T-IBC液壓解耦及輪缸壓力的精確控制依賴于6大類14個高精度電磁閥共同作用,傳統ESC電磁閥難以滿足T-IBC大流量和精準線控的需求,容易導致輪缸壓力波動大、主動制動粗暴、頻繁開閉噪聲大等問題。T-IBC系統性能的好壞本質上取決于系列化電磁閥的設計水平及制造能力,基于ESC百萬級量產的應用經驗,英創匯智歷時兩年開發了契合T-IBC特性的6大類新型電磁閥結構和工藝。
系列化電磁閥
3.3 整車功能設計
由于駕駛員直接制動回路與系統實際建壓回路解耦,T-IBC能夠在整車功能方面給予客戶更大的設計空間。T-IBC系統可根據駕駛員對制動踏板輸入的開度、速率,判定駕駛員制動意圖,通過計算電機的輸出扭矩,從而實現滿足駕駛員意圖的主動/外部建壓功能,此過程中會針對溫度、效率、摩擦進行算法補償。
基礎制動算法
T-IBC系統不僅具備基本的制動控制功能,還融入了智能化駕駛輔助系統,支持多項附加、增值功能。T-IBC可通過先進的傳感器和智能控制算法,實時感知車輛狀態和駕駛者的行為,并作出相應的調整。例如,在車輛發生側滑或失控的情況下,系統可以通過精準的剎車力度和輪缸壓力控制,幫助駕駛者穩定車輛,提高行車安全性。
T-IBC軟件功能定義
四
結語
汽車電動化的發展符合汽車運行過程中環保理念的要求,契合我國能源發展的戰略規劃,新能源車型的產銷量與市場占比正在逐年攀升。集成式線控制動系統所具備的以下特點,使其已經成為當前智能新能源汽車的核心執行單元。
1、機械主缸嵌入閥塊內部并且減少了真空管路和部分制動管路,使得總體質量減輕、體積更小,對于整車空間布置更加有利;
2、增設了踏板感覺模擬器,其腳感模擬部分由內部的彈性阻尼元件實現,動、靜態踏板感可定制化調節,滿足不同客戶踏板感調教需求;
3、實現了制動解耦與回收穩定性控制,可以顯著提升新能源汽車制動能量回收效率;
4、空心軸電機直驅方案減少了傳動效率損失,使得T-IBC系統響應更迅速、控制更精確,并且體積更小、重量更輕;
5、T-IBC系統可增加冗余制動單元,能夠滿足L3級別以上自動駕駛功能的備份制動需求。
相比傳統的制動系統構型,T-IBC需要更加復雜的系統架構和系統冗余來保證車輛的安全性、可靠性和駕駛體驗,因此也具有更高的技術壁壘。國際領先的供應商已經在該領域積累多年,國內的供應商也在積極追趕,相信未來能夠為消費者提供更多安全、可靠、舒適的產品。
審核編輯 :李倩
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原文標題:英創匯智T-IBC(Onebox)集成式線控制動系統,引領智駕新時代!
文章出處:【微信號:trinova-tech,微信公眾號:英創匯智】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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