Despite its superior braking performance to conventional vehicles on test tracks, the performance of the ABS-equipped car seems disappointing on real highway. The poor braking performance results from questionable design of the human-machine interface(HMI) of the brake system. Force-displacement relation at the brake pedal has a strong effect on the braking performance. Recently developed brake-by-wire (BBW) system may allow us to tailor the force feel at the brake pedal. This study aims at exploring analytical ways of designing human-machine interface of BBW system. In this paper, mathematical models of brake pedal feel for electro-hydraulic BBW (EH-BBW) system are developed, and the braking motion and the characteristics of the driver's leg action are modeled. Based on the dynamic characteristics of the brake pedal and the driver, two new HMI designs for EH-BBW system are proposed. In the designs, BBW system is modeled as a type of master-slave teleoperator. The effectiveness of the proposed designs is investigated using driving simulation.
In this paper, we represent a nonlinear identification of electronic brake pedal behavior in the brake-by-wire (BBW) system based on hybrid group method of data handling (GMDH) and genetic algorithm (GA). A GMDH is a kind of multi-layer network with a structure that is determined through training and which can express nonlinear dynamics as a mathematical model. The GA is used in the GMDH, enabling each neuron to search for its optimal set of connections with the preceding layer. The results obtained with this hybrid approach were compared with different nonlinear system identification methods. The experimental results showed that the hybrid approach performs better than the other methods in terms of root mean square error (RMSE) and correlation coefficients. The hybrid GMDH/GA approach was effective for modeling and predicting the brake pedal system under random braking conditions.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.20
no.1
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pp.1-7
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2012
The brake-by-wire technology is a new automotive chassis system that allows standard braking operations by electronic components with lighter weights and faster response. The brake-by-wire units such as EMB (Electro-Mechanical Brake) are controlled by electronic sensors and actuators and, thus, the fault diagnosis is essential for implementation. In this study, a model-based fault diagnosis system is developed for the sensors based on the analytical redundancy method. The fault detection algorithm is verified in simulations for various faulty cases. A test bench is built including the EMB unit and the performance of the proposed fault diagnosis system is evaluated through the experiment.
In the near future, drive-by-wire systems will replace mechanical systems of vehicles. Since there would be no mechanical redundancy in the x-by-wire subsystem, it needs to improve the reliability of the system using fault diagnosis of sensors and actuators. This paper proposes a Kalman filter based fault diagnosis method for the vehicle with the drive-by-wire system, which includes steer-by-wire, brake-by-wire and throttle-by-wire systems. We will show that the proposed method is successful in fault detection and isolation for single sensor/actuator faults of the vehicle system.
Hong Daegun;Huh Kunsoo;Kang Hyung-Jin;Yoon Paljoo;Hwang Inyong
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.13
no.3
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pp.102-109
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2005
Wheel-slip control systems are able to control the braking force more accurately and can be adapted to different vehicles more easily than conventional ABS systems. But, in order to achieve the superior braking performance through the wheel-slip control, real-time information such as the tire braking force is required. For example, in the case of EHB (Electro-Hydraulic Brake) systems, the tire braking force cannot be measured directly, but can be approximated based on the characteristics of the brake disk-pad friction. The friction characteristics can change significantly depending on aging of the brake, moisture on the contact area, heat etc. In this paper, a wheel slip The proposed wheel slip control system is composed of two subsystems: braking force monitor and robust slip controller In the brake force monitor subsystem, the tire braking forces as well as the brake disk-pad friction coefficient are estimated considering the friction variation between the brake pad and disk. The robust wheel slip control subsystem is designed based on sliding mode control methods and follows the target wheel-slip using the estimated tire braking forces. The proposed sliding mode controller is robust to the uncertainties in estimating the braking force and brake disk-pad friction. The performance of the proposed wheel-slip control system is evaluated in various simulations.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.15
no.7
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pp.753-759
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2009
As many systems depend on electronics in an intelligent vehicle, concern for fault tolerance is growing rapidly. For example, a car with its braking controlled by electronics and no mechanical linkage from brake pedal to calipers of front tires(brake-by-wire system) should be fault tolerant because a failure can come without any warning and its effect is devastating. In general, fault tolerance is usually designed by placing redundant components that duplicate the functions of the original module. In this way a fault can be isolated, and safe operation is guaranteed by replacing the faulty module with its redundant and normal module within a predefined interval. In order to make in-vehicle network fault tolerant, this paper presents the concept and design methodology of an IEEE 1451 based dual CAN module. In addition, feasibility of the dual CAN network was evaluated by implementing the dual CAN module.
Future on-board vehicle control systems can be further improved through new types of mechatronic systems. In particular, these systems' capacities for interaction enhance safety, comfort and economic viability. The Automotive Engineering Department (fzd) of darmstadt University of Technology is engaged in research of the mechatronic vehicle corner, which consists of three subsystems: sensor tire, electrically actuated wheel brake and smart suspension. By intercommunication of these three systems, the brake controller receives direct, fast and permanent information about dynamic events in the tire contact area provided by the tire sensor as valuable control input. This allows to control operation conditions of each wheel brake. The information provided by the tire sensor for example help to distinguish between staightline driving and cornering as well as to determine $\mu$-split conditions. In conjunction with current information of dynamic wheel loads, tire pressures and friction tyre/road, the ideal brake force distribution can be achieved. Alike through integration of adaptive suspension bushings, elastokinematic behaviour and wheel positions can be adapted to manoeuver-oriented requirements.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.16
no.4
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pp.173-178
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2008
Electro-hydraulic brake system has many advantages. It provides improved braking performance and stability functions. It also removes complex mechanical parts for freedom of design, improves maintenance requirements and reduces unit weight. However, the EHB system should be dependable and have back-up redundancy in case of a failure. In this paper, the model-based fault diagnosis system is developed to monitor the brake status using the analytical redundancy method. The performance of the model-based fault diagnosis system is verified in real-time simulation. It demonstrates the effectiveness of the proposed system in various faulty cases.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2003.06a
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pp.1139-1143
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2003
HILS(Hardware-In-the-Loop Simulation) is a scheme that incorporates hardware components of primary concern in the numerical simulation environment. Due to its advantages over actual vehicle test and pure simulation, HILS is being widely accepted in automotive industries as test benches for vehicle control units. Developed in this study is a HILS system for EHB(Electro-Hydraulic Brake) systems that include a high pressure generator and a valve control system that independently modulates the brake pressures at four wheels. An EHB control logic was tested in the HILS system. Test results under various driving conditions are presented and compared with the VDC logic.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.38
no.3
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pp.315-321
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2014
This paper presents an integrated chassis control system with fail safety using optimum yaw moment distribution for a vehicle with steer-by-wire and brake-by-wire devices. The proposed system has two-level structure: upper- and lower-level controllers. In the upper-level controller, the control yaw moment is computed with sliding mode control theory. In the lower-level controller, the control yaw moment is distributed into the tire forces of active front steering(AFS) and electronic stability control(ESC) with the weighted pseudo-inverse based control allocation(WPCA) method. By setting the variable weights in WPCA, it is possible to take the sensor/actuator failure into account. In this framework, it is necessary to optimize the variables weights in order to enhance the yaw moment distribution. For this purpose, simulation-based tuning is proposed. To show the effectiveness of the proposed method, simulations are conducted on a vehicle simulation package, CarSim.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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