EMB系統(tǒng)功能安全分析(3)

以下文章來(lái)源于汽車電子研究院，作者ZZ先生志

一、EMB失效控制

EMB 系統(tǒng)失效判斷基于前面所述三路并行的安全機(jī)制，可實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，探測(cè)系統(tǒng)故障，又由于該系統(tǒng)為四輪獨(dú)立制動(dòng)，結(jié)合安全機(jī)制可引入四輪制動(dòng)故障因子 λi來(lái)表征四輪故障狀態(tài)，進(jìn)行失效判斷。故障因子的規(guī)則如式所示。

其中：i 表示不同車輪，即 FL、FR、RL、RR，它們分別表示左前輪、右前輪、左后輪、右后輪；Fi 表示實(shí)際制動(dòng)力；Fe-i 表示期望制動(dòng)力；Fm-i 表示最大制動(dòng)力。當(dāng)車輪可以正常制動(dòng)時(shí) λi = 1，如果有導(dǎo)致制動(dòng)力降低或制動(dòng)過(guò)度的故障發(fā)生，λi 將根據(jù)實(shí)際制動(dòng)力與期望制動(dòng)力的比值確定，此時(shí) λi 范圍為 0 ≤ λi < 1 及 1 <λi ≤ 2。λi 的值對(duì)應(yīng)車輪丟失制動(dòng)力的比例，如 λi = 0.8 時(shí)，意味著丟失了20% 的制動(dòng)力。同理，當(dāng)發(fā)生突發(fā)制動(dòng)時(shí)，λi 的值為 2 加上多出的制動(dòng)力與最大制動(dòng)力之比，λi 范圍為 2 < λi ≤ 3。如當(dāng) λi = 2.2 時(shí)表示發(fā)生了大小為當(dāng)前最大制動(dòng)力的 20% 的非預(yù)期制動(dòng)。

二、EMB失效控制策略

在前文的功能安全分析中，已得出不同的故障模式及對(duì)應(yīng) ASIL 等級(jí)，由于較常見(jiàn)的故障為單輪制動(dòng)力丟失，且 EMB 系統(tǒng)為四輪獨(dú)立制動(dòng)架構(gòu)，于是提出利用其余三輪進(jìn)行整車制動(dòng)力重構(gòu)，以滿足車輛制動(dòng)需求和穩(wěn)定性控制。由于在制動(dòng)過(guò)程中會(huì)發(fā)生載荷轉(zhuǎn)移，所以前輪發(fā)生制動(dòng)異常時(shí)會(huì)導(dǎo)致更為嚴(yán)重的后果，下文以左前輪制動(dòng)力完全丟失為例（λFL = 0）設(shè)計(jì)失效控制策略。制動(dòng)強(qiáng)度為 z 時(shí)，初始制動(dòng)力為：

其中：m 為車輛質(zhì)量；Fe-front 為車輛預(yù)期前軸總制動(dòng)力；Fe-rear 為車輛預(yù)期后軸總制動(dòng)力。當(dāng)左前輪發(fā)生制動(dòng)力丟失時(shí)，為滿足車輛制動(dòng)強(qiáng)度需求和穩(wěn)定性需求，基于四輪制動(dòng)力平衡對(duì)其余三輪進(jìn)行制動(dòng)力重構(gòu)，具體分配規(guī)則為：

根據(jù)式分配規(guī)則，可實(shí)現(xiàn)在總制動(dòng)力不變的同時(shí)，滿足前后軸、左右側(cè)和對(duì)角線車輪的制動(dòng)力均相等，即

在滿足制動(dòng)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，路面峰值附著系數(shù)限制了車輛可實(shí)現(xiàn)的最大減速度 [16]，因此車輪的最大制動(dòng)力需滿足約束條件：

其中：Fm-i 為車輪制動(dòng)力極限值，μ 為地面附著系數(shù)，F(xiàn)i-z為車輪垂向載荷。根據(jù)以上分配規(guī)則及約束條件，即可求得余下三輪的重構(gòu)制動(dòng)力，右前輪、左后輪及右后輪發(fā)生失效后的 EMB 系統(tǒng)失效策略同左前輪失效。此時(shí)滿足總制動(dòng)力需求及制動(dòng)力平衡需求，可避免車輛制動(dòng)能力降低和四輪制動(dòng)力不平衡帶來(lái)的車輛失穩(wěn)，實(shí)際控制效果將繼續(xù)驗(yàn)證。