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工程管理前沿【2019年第24期】

  • ID:271572
  • 浏览:8945
  • 学科:工程地质学
  • 更新时间:2020-04-10 11:26:53
  • 期刊: 工程管理前沿
内容简介
《工程管理前沿》杂志是由中国工程院主管,中国工程院、清华大学、高等教育出版社主办的建筑期刊。国际标准刊号:2095-7513,国内统一刊号:CN10-1205/N。《工程管理前沿》的办刊宗旨:依托建设领域高层权威信息背景,旨在做好政府领导决策的重要参谋;成为政策理论探讨的前沿阵地,积极探索和引导建设事业发展方向和改革实践;提供重大事件权威报道,深度阐释焦点话题,纵深调查热点事件,努力追求权威性、建设性、实用性和可读性风格;努力做大媒介传播平台,真诚为建设企事业单位服务,为中国建设事业和城市化发展服务,为广大读者开启一个探求知识的窗口。

汽车电子驻车系统设计

2019/8/9 15:17:00 工程地质学 柳见喜,赵春艳,王肖
资料简介

【摘要】:自动变速器电子驻车系统作为从国外引进的前沿技术,以其优越的可靠性及快速的响应时间优势,电子换挡器和电子驻车已经成为当前发展的潮流趋势。从未来智能化自动驻车及安全性方面考虑,电子驻车势必在汽车领域得到更广泛的应用。电子驻车装置是为顾客提供安全停车的一种安全装置,在自动变速器中有这不可或缺的地位,通过整车及电子驻车的电子控制,自动变速器电子驻车装置可以起到防盗的功能。

汽车电子驻车系统设计

柳见喜 赵春艳 王肖楠

蜂巢传动科技河北有限公司 河北省保定市 071000

【摘要】:自动变速器电子驻车系统作为从国外引进的前沿技术,以其优越的可靠性及快速的响应时间优势,电子换挡器和电子驻车已经成为当前发展的潮流趋势。从未来智能化自动驻车及安全性方面考虑,电子驻车势必在汽车领域得到更广泛的应用。电子驻车装置是为顾客提供安全停车的一种安全装置,在自动变速器中有这不可或缺的地位,通过整车及电子驻车的电子控制,自动变速器电子驻车装置可以起到防盗的功能。

【关键词】:电子驻车系统;自动驻车;自动变速器;防盗。

电子驻车系统应用背景和发展趋势

在汽车系统功能中,其车辆的驻车功能在安全方面至关重要,驻车系统是保障汽车状态安全的重要保障,直接关系着人身财产安全,因此汽车的驻车系统必须具备极高的工作稳定性和高的可靠性。同样在法规标准中对应了强制性要求,明确要求驻车制动应该能保证在无人的情况下在上、下坡可靠制动。各方面体现出该驻车系统的高的设计规格和安全等级。

电子驻车系统和传统驻车系统的区别,在于在车辆的传动机构:电子驻车采用电机方式按照控制逻辑执行驻车或解锁功能,通过线束进行信息传递实现功能,称之为SBW系统,而传统驻车通过驾驶室内部的机械换挡杆拉动软轴(拉锁),带动传动系统中的驻车机构,实现驻车与解锁功能,手动驻车只能依靠驾驶员进行人工手动操作,并施加所需的操作力,才能实现功能,而电子驻车采集驾驶员各方面的操作需求,采集信号并进行安全性判断,做出准确指令进行驱动执行电机,驱动机械结构,大大提升可靠性和稳定性,并实现的了驾驶员的方便性和舒适性,该两种类型的方案如图1所示。

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两种驻车系统的方案

电子驻车系统在整车中的优势特点

对于电子驻车系统的应用和市场的快速推广背景原因是有这几方面的优势,首先通过电子驻车系统的应用实现的换挡杆的科技感设计,电子驻车系统无需过多的机械操作空间和行程,主要采集驾驶员操作按钮信号,进行控制逻辑判断,去掉以往传统的换挡杆的影子,实现了旋钮式换挡、鸡腿挡、按钮式换挡以及拐挡的应用,大大提升了中控台部分的空间,提升整车内饰的科技感,可实现未来科技车辆的感触,作为未来车辆内饰造型,该解决方案属于发展趋势;第二方面对于自动驻车和自动驾驶功能的应用,电子驻车属于必备条件,在车辆需要实现自动切换挡位和驻车功能时,无需人员干预操作换挡动作,自动实现车辆的驾驶性操作;第三方面消除驾驶人员的操作力,对于传统驻车功能而言,驾驶员操纵换挡杆需要更大的力去驻车和解锁,并且该力随着车辆的停止在斜坡角度不同而发生解除P挡的力不同,操作感较差;第四方面消除了中间的机械拉锁设计,无机械连接,电子驻车系统依靠线束进行信号传输和驱动,这样一方面降低了重量和机械故障,另一方面消除了中间噪音的传递途径,提升驾驶室的隔音效果,使得车辆豪华舒适性能提升;第五方面实现锁止变速器传动系统,满足防盗法规要求,具备安全防盗功能,提高车辆的安全性能。综合所有特点和优势,电子驻车系统是当前快速发展的需求,也是未来车辆发展的趋势。

电子驻车系统整体方案设计

电子驻车系统架构需要从安全、可靠性能方面做功课,需要确保可靠准确的信号采集,并且保证安全的策略实现精准的驻车位置的控制,详细架构首先需要采集驾驶员意图,通过换挡器/换挡按钮信号和刹车踏板判断驾驶员的动作,同时监控车辆车速、车门是否关闭、驾驶座椅是否系安全带等信息,经过整车控制器ECU结合车辆的各方面状态进行识别挡位,并显示到仪表对驾驶员进行人机交换,然后ECU通过CAN通讯发送正确指令给电子驻车系统控制器,电子驻车控制器按照当前驻车位置准确控制执行电机动作,实现传动系统的驻车或解锁功能,完成动作并把结果上报给整车ECU同时显示到仪表上进行提示驾驶员。

电子驻车系统实物搭载方案,执行器电机和减速机构通过螺栓固定在变速器壳体外部,执行器经过内部花键插入到壳体内部,变速器内部换挡轴与执行器花键相嵌对配进行穿壳设计,实现与变速器的换挡执行机构刚性连接。

电子驻车系统执行器设计方案

电子驻车执行器空间和系统要求

首先在机械搭载方面,整个变速器在整车空间的搭载极为紧凑,外部空间较小,需要在壳体外部搭载一个高扭矩的电机执行器,则会对该电机执行器有高的扁平设计理念和要求,选取最佳的减速机构方案采用行星齿轮摆线减速机构(Z-X-Y传动类型),可实现极小的扁平空间内做到高的减速比。

该星行齿轮传动设计减速机构(Z-X-Y传动类型)方案最大特点为结构紧凑、体积小、传动比大,适用于短期工作的条件,所需的轴向空间小,结合电子驻车系统的应用工况,完全匹配其减速机构的特点,电子驻车系统的应用属于间歇式工作模式,且每次动作时间要求小于500ms,属于极短时间工作模式。

电子驻车系统电机的设计要求

对于电机方面的要求,一方面要满足安全性,其安全性要求分析多重要素(正常的工作条件和非正常的工作条件),要保证即使这两种条件发生时,也要确保车辆处于安全的状态。当整车电气环境和性能处于正常状态下,是否能够精准执行和停止在预设定位置,也要考虑当整车处于异常情况下也要确保执行机构处于安全状态,例如突然整车电源断电,不能让驻车机构处于非安全位置状态或中间卡滞状态,避免各种非预期的车辆失效风险。在该方面的设计要求需要结合变速器内部结构的特点和电机以及减速机构的选型进行研究,在变速器内部机械机构方面有精确的机械限位棘爪结构,能够在不受外部阻力情况下准确停入设计的谷底,确保驻车系统处于正确位置,这种设计结构有效避免卡滞在中间位置或不确定位置,对应的电机方面需要有极小的反拖力矩,避免因电机内部带有磁性导致反拖力矩过大,使无法把驻车机构吸入谷底。

在当前汽车领域应用的常用电机类型有直流有刷电机、直流无刷电机(BLDC电机)、磁阻电机(SR电机),在这三种电机类型中,均各有优缺点,考虑电子驻车电机的应用条件(反拖力矩小和输出扭矩大),只有磁阻式电机满足需求,磁阻式电机因无磁铁设计,从原理上讲不存在磁滞和反拖力问题。

对电机的选择另一方面需要考虑车辆的防盗功能,使得对电子驻车系统的防盗锁止功能有高的防护性能,避免出现因盗窃轻易实现驻车系统解锁功能,导致车辆可移动。像对于直流有刷电机来说,只要电机执行器两端通入直流电源就实现正反转,同样对应实现解锁功能,防盗性能极差。在SR电机的驻车系统中需要引入专用驱动控制芯片和软件控制,必须按照时序精准控制每相电机定子,方才使得电机实现旋转,提高了防盗性能。

总结

对电子驻车系统的未来发展趋势和应用做了深入的分析,其电子驻车系统的应用无论对车辆的安全性提升、车辆内饰科技感优化以及智能驾驶的需求方面均涉及强相关性。另外从设计角度对电子驻车系统的原理架构、执行器的设计理念、电机执行器类型的选型各个维度,站在整车应用环境因素上进行分解和考虑设计方向,以最佳的方案满足系统需求。

参考文献:

[1] 李建秋,夏群生,等.汽车电子学 Automobile Electrics. 清华大学出版社,2012(12)

[2] Kai Borgeeset . 汽车电子技术. 机械工业出版社,2014(3)