82101026李新柱-汽车线控制动技术的发展及应用.docx
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1、编号淮安信息息职业技技术学院院毕业论文文题 目目汽车线控控制动技技术的发展及应应用学生姓名名李新柱学 号8210010226系 部汽车工程程系专 业汽车检测测与维修修技术班 级8210010指导教师师张彦明讲讲师顾问教师师二一二二年十一一月摘要现代汽车车制动控控制技术术正朝着着线控制制动控制制方向发发展,线线控制动动系统将将取代以以液压或或气压为为主的传传统制动动控制系系统。介介绍了汽汽车线控控制动技技术的研研究现状状,对电电子液压压式制动动系统和和电子机机械式制制动系统统的结构构及工作作原理进进行了介介绍和比比较,阐阐述了电电子液压压式制动动系统的的使用现现状,并并对相关关车型的的ABSS、
2、ASSR、EESP和和SBCC等系统统的故障障进行了了诊断分分析。对对电子机机械式制制动系统统的关键键部件及及其性能能特点进进行了分分析,论论述了线线控制动动系统的的关键技技术及发发展。关键词:线控制制动;EHBB;EMBB;应用;检修目 录录摘要I第一章汽汽车制动动技术概概述11.1制制动控制制系统的的历史111.2制制动系统统的现状状11.3制制动系统统的发展展(线控控制动技技术)331.3.1EHHB系统统简介441.3.2EMMB系统统简介44第二章EEHB系系统结构构特点及及原理662.1EEHB系系统的优优点62.2 EHBB系统的的组成及及工作原原理82.3 EHBB系统的的控制
3、110第三章 EHHB系统统的故障障检修1113.1防防抱制动动控制系系统(AABS)113.1.1ABBS系统统的概述述113.1.2ABBS系统统的故障障检修1113.2加加速防滑滑控制系系统(AASR)133.2.1ASSR系统统的概述述133.2.2ASSR系统统的故障障检修1143.3电电子稳定定系统系系统(EESP)163.3.1ESSP系统统的概述述163.3.2ESSP系统统常见故故障及检检修1773.4测测控一体体化制动动控制系系统(SSBC)203.4.1SBBC系统统的概述述203.4.2SBBC系统统的故障障检修221第四章 EMMB系统统结构原原理及应应用2444.1
4、EEMB系系统的结结构组成成244.2EEMB的的性能特特点2554.3线线控制动动系统的的发展方方向266第五章总总结与展展望2995.1总总结2995.2论论文存在在的不足足和展望望29致谢300参考文献献31第一章汽汽车制动动技术概概述1.1制制动控制制系统的的历史最原始的的制动控控制只是是驾驶员员操纵一一组简单单的机械械装置向向制动器器施加作作用力,这时的的车辆的的质量比比较小,速度比比较低,机械制制动虽已已满足车车辆制动动的需要要,但随随着汽车车自质量量的增加加,助力力装置对对机械制制动器来来说已显显得十分分必要。这时,开始出出现真空空助力装装置。119322年生产产的质量量为288
5、60kkg的凯凯迪拉克克V166车四轮轮采用直直径4119.11mm的的鼓式制制动器,并有制制动踏板板控制的的真空助助力装置置。林肯肯公司也也于19932年年推出VV12轿轿车,该该车采用用通过四四根软索索控制真真空加力力器的鼓鼓式制动动器。随着科学学技术的的发展及及汽车工工业的发发展,尤尤其是军军用车辆辆及军用用技术的的发展,车辆制制动有了了新的突突破,液液压制动动是继机机械制动动后的又又一重大大革新。Duiisennberrg EEighht车率率先使用用了轿车车液压制制动器。克莱斯斯勒的四四轮液压压制动器器于19924年年问世。通用和和福特分分别于119344年和19939年年采用了了液
6、压制制动技术术。到220世纪纪50年年代,液液压助力力制动器器才成为为现实。20世纪纪80年代代后期,随着电电子技术术的发展展,世界界汽车技技术领域域最显著著的成就就就是防防抱制动动系统(ABSS)的实实用和推推广。AABS集集微电子子技术、精密加加工技术术、液压压控制技技术为一一体,是是机电一一体化的的高技术术产品。它的安安装大大大提高了了汽车的的主动安安全性和和操纵性性。防抱抱装置一一般包括括三部分分:传感感器、控控制器(电子计计算机)与压力力调节器器。传感感器接受受运动参参数,如如车轮角角速度、角加速速度、车车速等传传送给控控制装置置,控制制装置进进行计算算并与规规定的数数值进行行比较后
7、后,给压压力调节节器发出出指令。19366年,博博世公司司申请一一项电液液控制的的ABSS装置专专利促进进了防抱抱制动系系统在汽汽车上的的应用。19669年的的福特使使用了真真空助力力的ABBS制动动器;119711年,克克莱斯勒勒车采用用了四轮轮电子控控制的AABS装装置。这这些早期期的ABBS装置置性能有有限,可可靠性不不够理想想,且成成本高。19799年,默默本茨茨推出了了一种性性能可靠靠、带有有独立液液压助力力器的全全数字电电子系统统控制的的ABSS制动装装置。119855年美国国开发出出带有数数字显示示微处理理器、复复合主缸缸、液压压制动助助力器、电磁阀阀及执行行器“一一体化”的AB
8、BS防抱抱装置。随着大大规模集集成电路路和超大大规模集集成电路路技术的的出现,以及电电子信息息处理技技术的高高速发展展,ABBS以成成为性能能可靠、成本日日趋下降降的具有有广泛应应用前景景的成熟熟产品。19992年AABS的的世界年年产量已已超过110000万辆份份,世界界汽车AABS的的装用率率已超过过20%。一些些国家和和地区(如欧洲洲、日本本、美国国等)已已制定法法规,使使ABSS成为汽汽车的标标准设备备。1.2制制动系统统的现状状当考虑基基本的制制动功能能量,液液压操纵纵仍然是是最可靠靠、最经经济的方方法。即即使增加加了防抱抱制动(ABSS)功能能后,传传统的“油液制制动系统统”仍然然
9、占有优优势地位位。但是是就复杂杂性和经经济性而而言,增增加的牵牵引力控控制、车车辆稳定定性控制制和一些些正在考考虑用于于“智能能汽车”的新技技术使基基本的制制动器显显得微不不足道。传统的制制动控制制系统只只做一样样事情,即均匀匀分配油油液压力力。当制制动踏板板踏下时时,主缸缸就将等等量的油油液送到到通往每每个制动动器的管管路,并并通过一一个比例例阀使前前后平衡衡。而AABS或或其他一一种制动动干预系系统则按按照每个个制动器器的需要要时对油油液压力力进行调调节。目前,车车辆防抱抱制动控控制系统统(ABSS)已发发展成为为成熟的的产品,并在各各种车辆辆上得到到了广泛泛的应用用,但是是这些产产品基本
10、本都是基基于车轮轮加、减减速门限限及参考考滑移率率方法设设计的。方法虽虽然简单单实用,但是其其调试比比较困难难,不同同的车辆辆需要不不同的匹匹配技术术,在许许多不同同的道路路上加以以验证;从理论论上来说说,整个个控制过过程车轮轮滑移率率不是保保持在最最佳滑移移率上,并未达达到最佳佳的制动动效果。另外,由由于编制制逻辑门门限ABBS有许许多局限限性,所所以近年年来在AABS的的基础上上发展了了车辆动动力学控控制系统统(VDDC)。结合动动力学控控制的最最佳ABBS是以以滑移率率为控制制目标的的ABSS,它是是以连续续量控制制形式,使制动动过程中中保持最最佳的、稳定的的滑移率率,理论论上是一一种理
11、想想的ABBS控制制系统滑滑移率控控制的难难点在于于确定各各种路况况下的最最佳滑移移率,另另一个难难点是车车辆速度度的测量量问题,它应是是低成本本可靠的的技术,并最终终能发展展成为使使用的产产品。对对以滑移移率为目目标的AABS而而言,控控制精度度并不是是十分突突出的问问题,并并且达到到高精度度的控制制也比较较困难;因为路路面及车车辆运动动状态的的变化很很大,多多种干扰扰影响较较大,所所以重要要的问题题在于控控制的稳稳定性,即系统统鲁棒性性,应保保持在各各种条件件下不失失控。防防抱系统统要求高高可靠性性,否则则会导致致人身伤伤亡及车车辆损坏坏。因此,发发展鲁棒棒性的AABS控控制系统统成为关关
12、键。现现在,多多种鲁棒棒控制系系统应用用到ABBS的控控制逻辑辑中来。除传统统的逻辑辑门限方方法是以以比较为为目的外外,增益益调度PPID控控制、变变结构控控制和模模糊控制制是常用用的鲁棒棒控制系系统,是是目前所所采用的的以滑移移率为目目标的连连续控制制系统。模糊控控制法是是基于经经验规则则的控制制,与系系统的模模型无关关,具有有很好的的鲁棒性性和控制制规则的的灵活性性,但调调整控制制参数比比较困难难,无理理论而言言,基本本上是靠靠试凑的的方法。然而对对大多数数基于目目标值的的控制而而言,控控制规律律有一定定的规律律。另外,也也有采用用其它的的控制方方法,如如基于状状态空门门及线性性反馈理理论
13、的方方法,模模糊神经经网络控控制系统统等。各各种控制制方法并并不是单单独应用用在汽车车上,通通常是几几种控制制方法组组合起来来实施。如可以以将模糊糊控制和和PIDD结合起起来,兼兼顾模糊糊控制的的鲁棒性性和PIID控制制的高精精度,能能达到很很好的控控制效果果。车轮的驱驱动打滑滑与制动动抱死是是很类似似的问题题。在汽汽车起动动或加速速时,因因驱动力力过大而而使驱动动轮高速速旋转、超过摩摩擦极限限而引起起打滑。此时,车轮同同样不具具有足够够的侧向向力来保保持车辆辆的稳定定,车轮轮切向力力也减少少,影响响加速性性能。由由此看出出,防止止车轮打打滑与抱抱死都是是要控制制汽车的的滑移率率,所以以在AB
14、BS的基基础上发发展了驱驱动防滑滑系统(ASRR)。ASR是是ABSS的逻辑辑和功能能扩展。ABSS在增加加了ASSR功能能后,主主要的变变化是在在电子控控制单元元中增加加了驱动动防滑逻逻辑系统统,来监监测驱动动轮的转转速。AASR大大多借用用ABSS的硬件件,两者者共存一一体,发发展成为为ABSS/ASSR系统统。目前,AABS/ASRR已在欧欧洲新载载货车中中普遍使使用,并并且欧共共体法规规EECC/711/3220已强强制性规规定在总总质量大大于3.5t的的某些载载货车上上使用,重型车车是首先先装用的的。然而而ABSS/ASSR只是是解决了了紧急制制动时附附着系数数的利用用,并可可获得较
15、较短的制制动距离离及制动动方向稳稳定性,但是它它不能解解决制动动系统中中的所有有缺陷。因此AABS/ASRR功能,同时可可进行制制动强度度的控制制。ABS只只有在极极端情况况下(车车轮完全全抱死)才会控控制制动动,在部部分制动动时,电电子制动动使可控控制单个个制动缸缸压力,因此反反应时间间缩短,确保在在任一瞬瞬间得到到正确的的制动压压力。近近几年电电子技术术及计算算机控制制技术的的飞速发发展为EEBS的的发展带带来了机机遇。德德国自220世纪纪80年年代以来来率先发发展了AABS/ASRR系统并并投入市市场,在在EBSS的研究究与发展展过程中中走到了了世界的的前列。德国博世世公司在在19993
16、年与与斯堪尼尼公司联联合首次次在Sccaniia牵引引车及挂挂车上装装用了EEBS。然而EEBS是是全新的的系统,它有很很大的潜潜力,必必将给现现在及将将来的制制动系统统带来革革命性的的变革。1.3制制动系统统的发展展(线控控制动技技术)今天,AABS/ASRR已经成成为欧美美和日本本等发达达国家汽汽车的标标准设备备。车辆辆制动控控制系统统的发展展主要是是控制技技术的发发展。一一方面是是扩大控控制范围围、增加加控制功功能;另另一方面面是采用用优化控控制理论论,实施施伺服控控制和高高精度控控制。在第一方方面,AABS功功能的扩扩充除AASR外外,同时时把悬架架和转向向控制扩扩展进来来,使AABS
17、不不仅仅是是防抱死死系统,而成为为更综合合的车辆辆控制系系统。制制动器开开发厂商商还提出出了未来来将ABBS/TTCS和和VDCC与智能能化运输输系统一一体化运运用的构构想。随随着电子子控制传传动、悬悬架系统统及转向向装置的的发展,将产生生电子控控制系统统之间的的联系网网络,从从而产生生一些新新的功能能,如:采用电电子控制制的离合合器可大大大提高高汽车静静止启动动的效率率;在制制动过程程中,通通过输入入一个驱驱动命令令给电子子悬架系系统,能能防止车车辆的俯俯仰。在第二个个方面,一些智智能控制制技术如如神经网网络控制制技术是是现在比比较新的的控制技技术,已已经有人人将其应应用在汽汽车的制制动控制
18、制系统中中。ABBS/AASR并并不能解解决汽车车制动中中的所有有问题。因此由由ABSS/ASSR进一一步发展展演变成成电子控控制制动动系统(EBSS),这这将是控控制系统统发展的的一个重重要的方方向。但但是EBBS要想想在实际际中应用用开来,并不是是一个简简单的问问题。除除技术外外,系统统的成本本和相关关的法规规是其投投入应用用的关键键。线控制动动技术已已成为国国外企业业和研究究机构的的研究热热点。220022年福特特汽车公公司的FFocuus FFCV制制动系统统采用了了制动踏踏板与制制动系统统非机械械方式连连接的线线控制动动。在119999年法兰兰克福车车展上,Bossch公公司展出出了
19、被认认为是电电子机械械制动系系统(EEMB)前身的的电子液液压制动动系统(EHBB)。此此后,BBoscch和Daiimleer-CChryysleer公司司开始研研究用于于商业的的EHBB系统。摩托罗罗拉公司司进行了了嵌入式式软件方方面的研研究。目目前已有有一些厂厂商将EEHB系系统应用用于汽车车的批量量生产中中,如220044奔驰CLK敞篷篷版、SSL5000等。1.3.1EHHB系统统简介EHB系系统是电电子与液液压系统统相结合合所形成成的多用用途、多多形式制制动系统统,由电电子系统统提供柔柔性控制制,液压压系统作作为备用用系统提提供动力力,以确确保当系系统的电电子部分分出现故故障时还还
20、能保证证系统的的制动能能力。EEHB系系统可以以看作是是EMBB系统的的一个先先期产品品,不会会得到长长期应用用,因为为它不具具备完全全电子制制动的优优点,图图1为EHBB系统示示意图。在EHHB系统统中,制制动踏板板和制动动器之间间的液压压连接是是断开的的。带有有踏板感感觉模拟拟器和电电子传感感器的电电子踏板板模块代代替了传传统的制制动踏板板。驾驶驶员的意意图通过过“线”传递到到液压单单元整合的的电子控控制单元元(ECCU),而车轮轮制动与与传统的的制动一一样。EEHB系系统的电电子控制制单元接接收与制制动踏板板连接的的传感器器信号,正常工工作情况况下备用用阀关闭闭,控制制器通过过由液压压泵
21、驱动动的电机机进行制制动。当当控制器器处于故故障模式式时,备备用阀打打开,常常规液压压制动系系统起作作用,进进行制动动。图1-11 EHHB系统统示意1.3.2EMMB系统统简介EMB系系统去除除了油压压系统,由电机机产生制制动力,其值受受电子控控制器的的控制。EMBB系统的的电子控控制器根根据电子子踏板模模块传感感器的位位移和速速度信号号,并且且结合车车速等其其它传感感器信号号,向车车轮制动动模块的的电机发发出信号号,控制制其电流流和转子子转角,进而产产生所需需的制动动力,达达到制动动的目的的。在EEMB系系统中,常规制制动系统统中的液液压系统统(主缸缸、真空空增压装装置、液液压管路路等)均
22、均被图11-2所所示的电电子机械械系统所所代替,而液压压盘和鼓鼓式制动动器的调调节器被被电机驱驱动装置置所代替替。由于于没有备备用的机机械或液液压系统统,EMMB系统统的可靠靠性变得得非常重重要,要要求系统统具有备备用的电电源(在在主电源源失效时时工作)和冗余余的通讯讯链路(连接制制动踏板板的三重重冗余链链路)。EMB系系统原液液压系统统和EHHB系统统相比,它的控控制器采采用了高高可靠度度的总线线协议,控制系系统采用用冗余设设计。为为减小空空间,电电子元件件可以安安装在EEMB调调节器内内。图1-22 EMMB系统统示意从20世世纪900年代开开始,一一些著名名的汽车车电子零零部件厂厂商陆续
23、续进行了了与EMMB相关关的研究究,Booschh、Siiemeens和和Conntinnenttal Tevves等等3家公司司都取得得了各自自的研究究成果,并申请请了一系系列专利利。Coontiinenntall Teevess公司已已经有了了比较成成型的试试验品,推出了了几代电电子机械械式制动动执行器器。TRRW也在在进行线线控制动动控制系系统的研研究。目目前EMMB系统统仍在试试验阶段段,国内内在这方方面的研研究才刚刚刚起步步。第二章 EHBB系统结结构特点点及原理理2.1EEHB系系统的优优点传统制动动系统如如图2-1所示,制动主主缸与制制动轮缸缸通过制制动管路路相连,制动压压力直接
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