82101026李新柱-汽车线控制动技术的发展及应用gaw.docx
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1、 编号 淮安信息职业技术学院毕业论文题 目汽车线控制制动技术术的发展及应用用学生姓名李新柱学 号8210110266系 部汽车工程系系专 业汽车检测与与维修技技术班 级8210110指导教师张彦明 讲讲师顾问教师二一二年年十一月月摘 要现代汽车制制动控制制技术正正朝着线线控制动动控制方方向发展展,线控控制动系系统将取取代以液液压或气气压为主主的传统统制动控控制系统统。介绍绍了汽车车线控制制动技术术的研究究现状,对对电子液液压式制制动系统统和电子子机械式式制动系系统的结结构及工工作原理理进行了了介绍和和比较,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
2、故障进行了诊断分析。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:线线控制动动;EHBB;EMBB;应用;检修目 录摘 要I第一章 汽车制制动技术术概述11.1制动动控制系系统的历历史11.2制动动系统的的现状11.3制动动系统的的发展(线线控制动动技术)31.3.11EHBB系统简简介41.3.22EMBB系统简简介4第二章 EHBB系统结结构特点点及原理理62.1 EEHB系系统的优优点62.2 EEHB系系统的组组成及工工作原理理82.33 EHHB系统统的控制制10第三章 EHBB系统的的故障检检修113.1防抱抱制动控控制系统统(A
3、BBS)113.11.1AABS系系统的概概述113.1.22ABSS系统的的故障检检修113.2加速速防滑控控制系统统(ASSR)133.2.11ASRR系统的的概述133.2.22ASRR系统的的故障检检修143.3电子子稳定系系统系统统(ESSP)163.3.11ESPP系统的的概述163.3.22ESPP系统常常见故障障及检修修173.4测控控一体化化制动控控制系统统(SBBC)203.4.11SBCC系统的的概述203.4.22SBCC系统的的故障检检修21第四章 EMBB系统结结构原理理及应用用244.1 EEMB系系统的结结构组成成244.2 EEMB的的性能特特点254.3线控
4、控制动系系统的发发展方向向26第五章 总结与与展望295.1总结结295.2论文文存在的的不足和和展望29致 谢30参考文文献31第一章 汽车制制动技术术概述1.1制动动控制系系统的历历史最原始的制制动控制制只是驾驾驶员操操纵一组组简单的的机械装装置向制制动器施施加作用用力,这这时的车车辆的质质量比较较小,速速度比较较低,机机械制动动虽已满满足车辆辆制动的的需要,但但随着汽汽车自质质量的增增加,助助力装置置对机械械制动器器来说已已显得十十分必要要。这时时,开始始出现真真空助力力装置。1932年生产的质量为2860kg的凯迪拉克V16车四轮采用直径419.1mm的鼓式制动器,并有制动踏板控制的真
5、空助力装置。林肯公司也于1932年推出V12轿车,该车采用通过四根软索控制真空加力器的鼓式制动器。随着科学技技术的发发展及汽汽车工业业的发展展,尤其其是军用用车辆及及军用技技术的发发展,车车辆制动动有了新新的突破破,液压压制动是是继机械械制动后后的又一一重大革革新。DDuissenbbergg Eiightt车率先先使用了了轿车液液压制动动器。克克莱斯勒勒的四轮轮液压制制动器于于19224年问问世。通通用和福福特分别别于19934年年和19939年年采用了了液压制制动技术术。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880年代代后期,随随着电子子技术的的发展,世世界汽
6、车车技术领领域最显显著的成成就就是是防抱制制动系统统(ABBS)的的实用和和推广。ABS集微电子技术、精密加工技术、液压控制技术为一体,是机电一体化的高技术产品。它的安装大大提高了汽车的主动安全性和操纵性。防抱装置一般包括三部分:传感器、控制器(电子计算机)与压力调节器。传感器接受运动参数,如车轮角速度、角加速度、车速等传送给控制装置,控制装置进行计算并与规定的数值进行比较后,给压力调节器发出指令。1936年年,博世世公司申申请一项项电液控控制的AABS装装置专利利促进了了防抱制制动系统统在汽车车上的应应用。119699年的福福特使用用了真空空助力的的ABSS制动器器;19971年年,克莱莱斯
7、勒车车采用了了四轮电电子控制制的ABBS装置置。这些些早期的的ABSS装置性性能有限限,可靠靠性不够够理想,且且成本高高。1979年年,默本茨推推出了一一种性能能可靠、带带有独立立液压助助力器的的全数字字电子系系统控制制的ABBS制动动装置。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、电电磁阀及及执行器器“一体体化”的的ABSS防抱装装置。随随着大规规模集成成电路和和超大规规模集成成电路技技术的出出现,以以及电子子信息处处理技术术的高速速发展,AABS以以成为性性能可靠靠、成本本日趋下下降的具具有广泛泛应用前前景的成成熟产品品。19992年年ABS
8、S的世界界年产量量已超过过10000万辆辆份,世世界汽车车ABSS的装用用率已超超过200%。一一些国家家和地区区(如欧欧洲、日日本、美美国等)已制定定法规,使使ABSS成为汽汽车的标标准设备备。1.2制动动系统的的现状当考虑基本本的制动动功能量量,液压压操纵仍仍然是最最可靠、最最经济的的方法。即即使增加加了防抱抱制动(ABSS)功能能后,传传统的“油油液制动动系统”仍仍然占有有优势地地位。但但是就复复杂性和和经济性性而言,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”的的新技术术使基本本的制动动器显得得微不足足道。传统的制动动控制系系统只做做一样事事情,即
9、即均匀分分配油液液压力。当当制动踏踏板踏下下时,主主缸就将将等量的的油液送送到通往往每个制制动器的的管路,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,车辆辆防抱制制动控制制系统(ABSS)已发发展成为为成熟的的产品,并并在各种种车辆上上得到了了广泛的的应用,但但是这些些产品基基本都是是基于车车轮加、减减速门限限及参考考滑移率率方法设设计的。方方法虽然然简单实实用,但但是其调调试比较较困难,不不同的车车辆需要要不同的的匹配技技术,在在许多不不同的道道路上加加以验证证;从理理论上来来说,整整个控制制过
10、程车车轮滑移移率不是是保持在在最佳滑滑移率上上,并未未达到最最佳的制制动效果果。另外,由于于编制逻逻辑门限限ABSS有许多多局限性性,所以以近年来来在ABBS的基基础上发发展了车车辆动力力学控制制系统(VDCC)。结结合动力力学控制制的最佳佳ABSS是以滑滑移率为为控制目目标的AABS,它它是以连连续量控控制形式式,使制制动过程程中保持持最佳的的、稳定定的滑移移率,理理论上是是一种理理想的AABS控控制系统统滑移率率控制的的难点在在于确定定各种路路况下的的最佳滑滑移率,另另一个难难点是车车辆速度度的测量量问题,它它应是低低成本可可靠的技技术,并并最终能能发展成成为使用用的产品品。对以以滑移率率
11、为目标标的ABBS而言言,控制制精度并并不是十十分突出出的问题题,并且且达到高高精度的的控制也也比较困困难;因因为路面面及车辆辆运动状状态的变变化很大大,多种种干扰影影响较大大,所以以重要的的问题在在于控制制的稳定定性,即即系统鲁鲁棒性,应应保持在在各种条条件下不不失控。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,发展展鲁棒性性的ABBS控制制系统成成为关键键。现在在,多种种鲁棒控控制系统统应用到到ABSS的控制制逻辑中中来。除除传统的的逻辑门门限方法法是以比比较为目目的外,增增益调度度PIDD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
12、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。模模糊控制制法是基基于经验验规则的的控制,与与系统的的模型无无关,具具有很好好的鲁棒棒性和控控制规则则的灵活活性,但但调整控控制参数数比较困困难,无无理论而而言,基基本上是是靠试凑凑的方法法。然而而对大多多数基于于目标值值的控制制而言,控控制规律律有一定定的规律律。另外,也有有采用其其它的控控制方法法,如基基于状态态空门及及线性反反馈理论论的方法法,模糊糊神经网网络控制制系统等等。各种种控制方方法并不不是单独独应用在在汽车上上,通常常是几种种控制方方法组合合起来实实施。如如可以将将模糊控控制和PPID结结合起来来,兼顾顾模糊控控制的鲁鲁棒性和
13、和PIDD控制的的高精度度,能达达到很好好的控制制效果。车轮的驱动动打滑与与制动抱抱死是很很类似的的问题。在在汽车起起动或加加速时,因因驱动力力过大而而使驱动动轮高速速旋转、超超过摩擦擦极限而而引起打打滑。此此时,车车轮同样样不具有有足够的的侧向力力来保持持车辆的的稳定,车车轮切向向力也减减少,影影响加速速性能。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ABBS的基基础上发发展了驱驱动防滑滑系统(ASRR)。ASR是AABS的的逻辑和和功能扩扩展。AABS在在增加了了ASRR功能后后,主要要的变化化是在电电子控制制单元中中增加了了驱动防防滑逻辑辑系统,来来监
14、测驱驱动轮的的转速。ASR大多借用ABS的硬件,两者共存一体,发展成为ABS/ASR系统。目前,ABBS/AASR已已在欧洲洲新载货货车中普普遍使用用,并且且欧共体体法规EEEC/71/3200已强制制性规定定在总质质量大于于3.55t的某某些载货货车上使使用,重重型车是是首先装装用的。然然而ABBS/AASR只只是解决决了紧急急制动时时附着系系数的利利用,并并可获得得较短的的制动距距离及制制动方向向稳定性性,但是是它不能能解决制制动系统统中的所所有缺陷陷。因此此ABSS/ASSR功能能,同时时可进行行制动强强度的控控制。ABS只有有在极端端情况下下(车轮轮完全抱抱死)才才会控制制制动,在在部
15、分制制动时,电电子制动动使可控控制单个个制动缸缸压力,因因此反应应时间缩缩短,确确保在任任一瞬间间得到正正确的制制动压力力。近几几年电子子技术及及计算机机控制技技术的飞飞速发展展为EBBS的发发展带来来了机遇遇。德国国自200世纪880年代代以来率率先发展展了ABBS/AASR系系统并投投入市场场,在EEBS的的研究与与发展过过程中走走到了世世界的前前列。德国博世公公司在119933年与斯斯堪尼公公司联合合首次在在Scaaniaa牵引车车及挂车车上装用用了EBBS。然然而EBBS是全全新的系系统,它它有很大大的潜力力,必将将给现在在及将来来的制动动系统带带来革命命性的变变革。1.3制动动系统的
16、的发展(线线控制动动技术)今天,ABBS/AASR已已经成为为欧美和和日本等等发达国国家汽车车的标准准设备。车车辆制动动控制系系统的发发展主要要是控制制技术的的发展。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。在第一方面面,ABBS功能能的扩充充除ASSR外,同同时把悬悬架和转转向控制制扩展进进来,使使ABSS不仅仅仅是防抱抱死系统统,而成成为更综综合的车车辆控制制系统。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
17、转向向装置的的发展,将将产生电电子控制制系统之之间的联联系网络络,从而而产生一一些新的的功能,如如:采用用电子控控制的离离合器可可大大提提高汽车车静止启启动的效效率;在在制动过过程中,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。在第二个方方面,一一些智能能控制技技术如神神经网络络控制技技术是现现在比较较新的控控制技术术,已经经有人将将其应用用在汽车车的制动动控制系系统中。ABS/ASR并不能解决汽车制动中的所有问题。因此由ABS/ASR进一步发展演变成电子控制制动系统(EBS),这将是控制系统发展的一个重要的方向。但是EBS要想在实际中应用开来,并不是一个简单的问题
18、。除技术外,系统的成本和相关的法规是其投入应用的关键。线控制动技技术已成成为国外外企业和和研究机机构的研研究热点点。20002年年福特汽汽车公司司的Foocuss FCCV制动动系统采采用了制制动踏板板与制动动系统非非机械方方式连接接的线控控制动。在在19999年法法兰克福福车展上上,Booschh公司展展出了被被认为是是电子机机械制动动系统(EMB)前身的电子液压制动系统(EHB)。此后,Bosch和Daimler-Chrysler公司开始研究用于商业的EHB系统。摩托罗拉公司进行了嵌入式软件方面的研究。目前已有一些厂商将EHB系统应用于汽车的批量生产中,如2004奔驰CLK敞篷版、SL50
19、0等。1.3.11EHBB系统简简介EHB系统统是电子子与液压压系统相相结合所所形成的的多用途途、多形形式制动动系统,由由电子系系统提供供柔性控控制,液液压系统统作为备备用系统统提供动动力,以以确保当当系统的的电子部部分出现现故障时时还能保保证系统统的制动动能力。EHB系统可以看作是EMB系统的一个先期产品,不会得到长期应用,因为它不具备完全电子制动的优点,图1为EHB系统示意图。在EHB系统中,制动踏板和制动器之间的液压连接是断开的。带有踏板感觉模拟器和电子传感器的电子踏板模块代替了传统的制动踏板。驾驶员的意图通过“线”传递到液压单元整合的电子控制单元(ECU),而车轮制动与传统的制动一样。
20、EHB系统的电子控制单元接收与制动踏板连接的传感器信号,正常工作情况下备用阀关闭,控制器通过由液压泵驱动的电机进行制动。当控制器处于故障模式时,备用阀打开,常规液压制动系统起作用,进行制动。图1-1 EHBB系统示示意1.3.22EMBB系统简简介EMB系统统去除了了油压系系统,由由电机产产生制动动力,其其值受电电子控制制器的控控制。EEMB系系统的电电子控制制器根据据电子踏踏板模块块传感器器的位移移和速度度信号,并并且结合合车速等等其它传传感器信信号,向向车轮制制动模块块的电机机发出信信号,控控制其电电流和转转子转角角,进而而产生所所需的制制动力,达达到制动动的目的的。在EEMB系系统中,常
21、常规制动动系统中中的液压压系统(主主缸、真真空增压压装置、液液压管路路等)均均被图11-2所所示的电电子机械械系统所所代替,而而液压盘盘和鼓式式制动器器的调节节器被电电机驱动动装置所所代替。由由于没有有备用的的机械或或液压系系统,EEMB系系统的可可靠性变变得非常常重要,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)和和冗余的的通讯链链路(连连接制动动踏板的的三重冗冗余链路路)。EMB系统统原液压压系统和和EHBB系统相相比,它它的控制制器采用用了高可可靠度的的总线协协议,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1-2 EMBB系
22、统示示意从20世纪纪90年代代开始,一一些著名名的汽车车电子零零部件厂厂商陆续续进行了了与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,并并申请了了一系列列专利。Continental Teves公司已经有了比较成型的试验品,推出了几代电子机械式制动执行器。TRW也在进行线控制动控制系统的研究。目前EMB系统仍在试验阶段,国内在这方面的研究才刚刚起步。第二章 EHBB系统结结构特点点及原理理2.1 EEHB系系统的优优点传统制动系系统如图图2-1所示,制制动主缸缸与制动动轮缸通通过制动动管路相
23、相连,制制动压力力直接由由人力通通过制动动踏板输输入,而而真空助助力器作作为辅助助动力源源也要受受到发动动机真空空度的限限制。这这种结构构特点限限制了制制动压力力建立、各各轮制动动力的分分配以及及与其它它系统的的集成控控制等,在在进一步步提高制制动效果果方面潜潜力有限限。图2-1 传统制制动系统统图2-2为为EHBB系统的的示意图图,EHHB系统统由于改改变了压压力建立立方式,踏踏板力不不再影响响制动力力,弥补补了传统统制动系系统设计计和原理理所导致致的不足足,具有有许多传传统制动动系统无无法比拟拟的优越越性。图2-2 电子液液压制动动系统(EEHB)示示意图1在传统统制动系系统中,在在紧急制
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