82101026李新柱-汽车线控制动技术的发展及应用3470.docx
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1、 编号 淮安信息职职业技术学学院毕业论文题 目汽车线控制制动技术的发展及应用用学生姓名李新柱学 号821011026系 部汽车工程系系专 业汽车检测与与维修技术术班 级8210110指导教师张彦明 讲讲师顾问教师二一二年年十一月摘 要现代汽车制制动控制技技术正朝着着线控制动动控制方向向发展,线线控制动系系统将取代代以液压或或气压为主主的传统制制动控制系系统。介绍绍了汽车线线控制动技技术的研究究现状,对对电子液压压式制动系系统和电子子机械式制制动系统的的结构及工工作原理进进行了介绍绍和比较,阐述了电子液压式制动系统的使用现状,并对相关车型的ABS、ASR、ESP和SBC等系统的故障进行了诊断分析
2、。对电子机械式制动系统的关键部件及其性能特点进行了分析,论述了线控制动系统的关键技术及发展。关键词:线线控制动;EHB;EMB;应用;检修修目 录摘 要I第一章 汽车制动动技术概述述11.1制动动控制系统统的历史11.2制动动系统的现现状11.3制动动系统的发发展(线控控制动技术术)31.3.11EHB系统统简介41.3.22EMB系统统简介4第二章 EHB系统统结构特点点及原理62.1 EEHB系统统的优点62.2 EEHB系统统的组成及及工作原理理82.3 EHB系系统的控制制10第三章 EHB系系统的故障障检修113.1防抱抱制动控制制系统(AABS)113.1.1ABSS系统的概概述1
3、13.1.22ABS系统统的故障检检修113.2加速速防滑控制制系统(AASR)133.2.11ASR系系统的概述述133.2.22ASR系统统的故障检检修143.3电子子稳定系统统系统(EESP)163.3.11ESP系统的的概述163.3.22ESP系统统常见故障障及检修173.4测控控一体化制制动控制系系统(SBBC)203.4.11SBC系系统的概述述203.4.22SBC系统统的故障检检修21第四章 EMB系系统结构原原理及应用用244.1 EEMB系统统的结构组组成244.2 EEMB的性性能特点254.3线控控制动系统统的发展方方向26第五章 总结与展展望295.1总结结295.
4、2论文文存在的不不足和展望望29致 谢30参考文献献31第一章 汽车制动动技术概述述1.1制动动控制系统统的历史最原始的制制动控制只只是驾驶员员操纵一组组简单的机机械装置向向制动器施施加作用力力,这时的的车辆的质质量比较小小,速度比比较低,机机械制动虽虽已满足车车辆制动的的需要,但但随着汽车车自质量的的增加,助助力装置对对机械制动动器来说已已显得十分分必要。这这时,开始始出现真空空助力装置置。19332年生产产的质量为为28600kg的凯凯迪拉克VV16车四四轮采用直直径4199.1mmm的鼓式制制动器,并并有制动踏踏板控制的的真空助力力装置。林林肯公司也也于19332年推出出V12轿车车,该
5、车采采用通过四四根软索控控制真空加加力器的鼓鼓式制动器器。随着科学技技术的发展展及汽车工工业的发展展,尤其是是军用车辆辆及军用技技术的发展展,车辆制制动有了新新的突破,液液压制动是是继机械制制动后的又又一重大革革新。Duuisennbergg Eigght车率率先使用了了轿车液压压制动器。克克莱斯勒的的四轮液压压制动器于于19244年问世。通通用和福特特分别于11934年年和19339年采用用了液压制制动技术。到到20世纪纪50年代代,液压助助力制动器器才成为现现实。20世纪880年代后后期,随着着电子技术术的发展,世世界汽车技技术领域最最显著的成成就就是防防抱制动系系统(ABBS)的实实用和
6、推广广。ABSS集微电子子技术、精精密加工技技术、液压压控制技术术为一体,是是机电一体体化的高技技术产品。它它的安装大大大提高了了汽车的主主动安全性性和操纵性性。防抱装装置一般包包括三部分分:传感器器、控制器器(电子计计算机)与与压力调节节器。传感感器接受运运动参数,如如车轮角速速度、角加加速度、车车速等传送送给控制装装置,控制制装置进行行计算并与与规定的数数值进行比比较后,给给压力调节节器发出指指令。1936年年,博世公公司申请一一项电液控控制的ABBS装置专专利促进了了防抱制动动系统在汽汽车上的应应用。19969年的的福特使用用了真空助助力的ABBS制动器器;19771年,克克莱斯勒车车采
7、用了四四轮电子控控制的ABBS装置。这这些早期的的ABS装置置性能有限限,可靠性性不够理想想,且成本本高。1979年年,默本本茨推出了了一种性能能可靠、带带有独立液液压助力器器的全数字字电子系统统控制的AABS制动动装置。11985年年美国开发发出带有数数字显示微微处理器、复复合主缸、液液压制动助助力器、电电磁阀及执执行器“一一体化”的的ABS防防抱装置。随随着大规模模集成电路路和超大规规模集成电电路技术的的出现,以以及电子信信息处理技技术的高速速发展,AABS以成成为性能可可靠、成本本日趋下降降的具有广广泛应用前前景的成熟熟产品。11992年年ABS的的世界年产产量已超过过10000万辆份,
8、世世界汽车AABS的装装用率已超超过20%。一些国国家和地区区(如欧洲洲、日本、美美国等)已已制定法规规,使ABBS成为汽汽车的标准准设备。1.2制动动系统的现现状当考虑基本本的制动功功能量,液液压操纵仍仍然是最可可靠、最经经济的方法法。即使增增加了防抱抱制动(AABS)功功能后,传传统的“油油液制动系系统”仍然然占有优势势地位。但但是就复杂杂性和经济济性而言,增增加的牵引引力控制、车车辆稳定性性控制和一一些正在考考虑用于“智智能汽车”的的新技术使使基本的制制动器显得得微不足道道。传统的制动动控制系统统只做一样样事情,即即均匀分配配油液压力力。当制动动踏板踏下下时,主缸缸就将等量量的油液送送到
9、通往每每个制动器器的管路,并并通过一个个比例阀使使前后平衡衡。而ABBS或其他他一种制动动干预系统统则按照每每个制动器器的需要时时对油液压压力进行调调节。目前,车辆辆防抱制动动控制系统统(ABS)已已发展成为为成熟的产产品,并在在各种车辆辆上得到了了广泛的应应用,但是是这些产品品基本都是是基于车轮轮加、减速速门限及参参考滑移率率方法设计计的。方法法虽然简单单实用,但但是其调试试比较困难难,不同的的车辆需要要不同的匹匹配技术,在在许多不同同的道路上上加以验证证;从理论论上来说,整整个控制过过程车轮滑滑移率不是是保持在最最佳滑移率率上,并未未达到最佳佳的制动效效果。另外,由于于编制逻辑辑门限ABB
10、S有许多多局限性,所所以近年来来在ABSS的基础上上发展了车车辆动力学学控制系统统(VDCC)。结合合动力学控控制的最佳佳ABS是是以滑移率率为控制目目标的ABBS,它是是以连续量量控制形式式,使制动动过程中保保持最佳的的、稳定的的滑移率,理理论上是一一种理想的的ABS控制制系统滑移移率控制的的难点在于于确定各种种路况下的的最佳滑移移率,另一一个难点是是车辆速度度的测量问问题,它应应是低成本本可靠的技技术,并最最终能发展展成为使用用的产品。对对以滑移率率为目标的的ABS而言言,控制精精度并不是是十分突出出的问题,并并且达到高高精度的控控制也比较较困难;因因为路面及及车辆运动动状态的变变化很大,
11、多多种干扰影影响较大,所所以重要的的问题在于于控制的稳稳定性,即即系统鲁棒棒性,应保保持在各种种条件下不不失控。防防抱系统要要求高可靠靠性,否则则会导致人人身伤亡及及车辆损坏坏。因此,发展展鲁棒性的的ABS控制制系统成为为关键。现现在,多种种鲁棒控制制系统应用用到ABSS的控制逻逻辑中来。除除传统的逻逻辑门限方方法是以比比较为目的的外,增益益调度PIID控制、变变结构控制制和模糊控控制是常用用的鲁棒控控制系统,是是目前所采采用的以滑滑移率为目目标的连续续控制系统统。模糊控控制法是基基于经验规规则的控制制,与系统统的模型无无关,具有有很好的鲁鲁棒性和控控制规则的的灵活性,但但调整控制制参数比较较
12、困难,无无理论而言言,基本上上是靠试凑凑的方法。然然而对大多多数基于目目标值的控控制而言,控控制规律有有一定的规规律。另外,也有有采用其它它的控制方方法,如基基于状态空空门及线性性反馈理论论的方法,模模糊神经网网络控制系系统等。各各种控制方方法并不是是单独应用用在汽车上上,通常是是几种控制制方法组合合起来实施施。如可以以将模糊控控制和PIID结合起起来,兼顾顾模糊控制制的鲁棒性性和PIDD控制的高高精度,能能达到很好好的控制效效果。车轮的驱动动打滑与制制动抱死是是很类似的的问题。在在汽车起动动或加速时时,因驱动动力过大而而使驱动轮轮高速旋转转、超过摩摩擦极限而而引起打滑滑。此时,车车轮同样不不
13、具有足够够的侧向力力来保持车车辆的稳定定,车轮切切向力也减减少,影响响加速性能能。由此看看出,防止止车轮打滑滑与抱死都都是要控制制汽车的滑滑移率,所所以在ABBS的基础础上发展了了驱动防滑滑系统(AASR)。ASR是AABS的逻逻辑和功能能扩展。AABS在增增加了ASSR功能后后,主要的的变化是在在电子控制制单元中增增加了驱动动防滑逻辑辑系统,来来监测驱动动轮的转速速。ASRR大多借用用ABS的硬硬件,两者者共存一体体,发展成成为ABSS/ASRR系统。目前,ABBS/ASSR已在欧欧洲新载货货车中普遍遍使用,并并且欧共体体法规EEEC/711/3200已强制性性规定在总总质量大于于3.5tt
14、的某些载载货车上使使用,重型型车是首先先装用的。然然而ABSS/ASRR只是解决决了紧急制制动时附着着系数的利利用,并可可获得较短短的制动距距离及制动动方向稳定定性,但是是它不能解解决制动系系统中的所所有缺陷。因因此ABSS/ASRR功能,同同时可进行行制动强度度的控制。ABS只有有在极端情情况下(车车轮完全抱抱死)才会会控制制动动,在部分分制动时,电电子制动使使可控制单单个制动缸缸压力,因因此反应时时间缩短,确确保在任一一瞬间得到到正确的制制动压力。近近几年电子子技术及计计算机控制制技术的飞飞速发展为为EBS的发发展带来了了机遇。德德国自200世纪800年代以来来率先发展展了ABSS/ASR
15、R系统并投投入市场,在在EBS的研研究与发展展过程中走走到了世界界的前列。德国博世公公司在19993年与与斯堪尼公公司联合首首次在Sccaniaa牵引车及及挂车上装装用了EBBS。然而而EBS是全全新的系统统,它有很很大的潜力力,必将给给现在及将将来的制动动系统带来来革命性的的变革。1.3制动动系统的发发展(线控控制动技术术)今天,ABBS/ASSR已经成成为欧美和和日本等发发达国家汽汽车的标准准设备。车车辆制动控控制系统的的发展主要要是控制技技术的发展展。一方面面是扩大控控制范围、增增加控制功功能;另一一方面是采采用优化控控制理论,实实施伺服控控制和高精精度控制。在第一方面面,ABSS功能的
16、扩扩充除ASSR外,同同时把悬架架和转向控控制扩展进进来,使AABS不仅仅仅是防抱抱死系统,而而成为更综综合的车辆辆控制系统统。制动器器开发厂商商还提出了了未来将AABS/TTCS和VDC与智智能化运输输系统一体体化运用的的构想。随随着电子控控制传动、悬悬架系统及及转向装置置的发展,将将产生电子子控制系统统之间的联联系网络,从从而产生一一些新的功功能,如:采用电子子控制的离离合器可大大大提高汽汽车静止启启动的效率率;在制动动过程中,通通过输入一一个驱动命命令给电子子悬架系统统,能防止止车辆的俯俯仰。在第二个方方面,一些些智能控制制技术如神神经网络控控制技术是是现在比较较新的控制制技术,已已经有
17、人将将其应用在在汽车的制制动控制系系统中。AABS/AASR并不不能解决汽汽车制动中中的所有问问题。因此此由ABSS/ASRR进一步发发展演变成成电子控制制制动系统统(EBSS),这将将是控制系系统发展的的一个重要要的方向。但但是EBSS要想在实实际中应用用开来,并并不是一个个简单的问问题。除技技术外,系系统的成本本和相关的的法规是其其投入应用用的关键。线控制动技技术已成为为国外企业业和研究机机构的研究究热点。22002年年福特汽车车公司的FFocuss FCVV制动系统统采用了制制动踏板与与制动系统统非机械方方式连接的的线控制动动。在19999年法法兰克福车车展上,BBoschh公司展出出了
18、被认为为是电子机机械制动系系统(EMMB)前身身的电子液液压制动系系统(EHHB)。此此后,Boosch和和Daimmler-Chryyslerr公司开始始研究用于于商业的EEHB系统统。摩托罗罗拉公司进进行了嵌入入式软件方方面的研究究。目前已已有一些厂厂商将EHHB系统应应用于汽车车的批量生生产中,如如20044奔驰CLK敞篷版版、SL5500等。1.3.11EHB系系统简介EHB系统统是电子与与液压系统统相结合所所形成的多多用途、多多形式制动动系统,由由电子系统统提供柔性性控制,液液压系统作作为备用系系统提供动动力,以确确保当系统统的电子部部分出现故故障时还能能保证系统统的制动能能力。EH
19、HB系统可可以看作是是EMB系统统的一个先先期产品,不不会得到长长期应用,因因为它不具具备完全电电子制动的的优点,图图1为EHB系统统示意图。在在EHB系统统中,制动动踏板和制制动器之间间的液压连连接是断开开的。带有有踏板感觉觉模拟器和和电子传感感器的电子子踏板模块块代替了传传统的制动动踏板。驾驾驶员的意意图通过“线”传递到液液压单元整合的的电子控制制单元(EECU),而而车轮制动动与传统的的制动一样样。EHBB系统的电电子控制单单元接收与与制动踏板板连接的传传感器信号号,正常工工作情况下下备用阀关关闭,控制制器通过由由液压泵驱驱动的电机机进行制动动。当控制制器处于故故障模式时时,备用阀阀打开
20、,常常规液压制制动系统起起作用,进进行制动。图1-1 EHB系系统示意1.3.22EMB系系统简介EMB系统统去除了油油压系统,由由电机产生生制动力,其其值受电子子控制器的的控制。EEMB系统统的电子控控制器根据据电子踏板板模块传感感器的位移移和速度信信号,并且且结合车速速等其它传传感器信号号,向车轮轮制动模块块的电机发发出信号,控控制其电流流和转子转转角,进而而产生所需需的制动力力,达到制制动的目的的。在EMMB系统中中,常规制制动系统中中的液压系系统(主缸缸、真空增增压装置、液液压管路等等)均被图图1-2所示示的电子机机械系统所所代替,而而液压盘和和鼓式制动动器的调节节器被电机机驱动装置置
21、所代替。由由于没有备备用的机械械或液压系系统,EMMB系统的的可靠性变变得非常重重要,要求求系统具有有备用的电电源(在主主电源失效效时工作)和和冗余的通通讯链路(连连接制动踏踏板的三重重冗余链路路)。EMB系统统原液压系系统和EHHB系统相相比,它的的控制器采采用了高可可靠度的总总线协议,控制系统统采用冗余余设计。为为减小空间间,电子元元件可以安安装在EMMB调节器器内。图1-2 EMB系系统示意从20世纪纪90年代开开始,一些些著名的汽汽车电子零零部件厂商商陆续进行行了与EMMB相关的的研究,BBoschh、Sieemenss和Conttinenntal Tevees等3家公司都都取得了各各
22、自的研究究成果,并并申请了一一系列专利利。Conntineentall Tevves公司司已经有了了比较成型型的试验品品,推出了了几代电子子机械式制制动执行器器。TRWW也在进行行线控制动动控制系统统的研究。目目前EMBB系统仍在在试验阶段段,国内在在这方面的的研究才刚刚刚起步。第二章 EHB系统统结构特点点及原理2.1 EEHB系统统的优点传统制动系系统如图22-1所示,制制动主缸与与制动轮缸缸通过制动动管路相连连,制动压压力直接由由人力通过过制动踏板板输入,而而真空助力力器作为辅辅助动力源源也要受到到发动机真真空度的限限制。这种种结构特点点限制了制制动压力建建立、各轮轮制动力的的分配以及及
23、与其它系系统的集成成控制等,在在进一步提提高制动效效果方面潜潜力有限。图2-1 传统制动动系统图2-2为为EHB系统统的示意图图,EHBB系统由于于改变了压压力建立方方式,踏板板力不再影影响制动力力,弥补了了传统制动动系统设计计和原理所所导致的不不足,具有有许多传统统制动系统统无法比拟拟的优越性性。图2-2 电子液压压制动系统统(EHBB)示意图图1在传统统制动系统统中,在紧紧急制动或或长时间制制动后,系系统部件特特性可能发发生变化,进进而影响制制动性能,采采用EHBB控制系统统,部件机机械特性的的变化可由由控制算法法进行补偿偿,使制动动压力等级级和踏板行行程始终保保持一致。2由于蓄蓄能器压力
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