紧急制动辅助系统方案设计

专业课程设计报告紧急制动辅助系统方案设计摘要：在正常制动的情况下，驾驶员一般都能准确的掌握制动时间和制动力，但在一些紧急制动条件下，有些驾驶员可能因为反应缓慢或因为踩制动踏板力量不够等因素导致发生交通事故。紧急制动辅助系统主要是依靠电子控制系统来判断若是紧急制动，则通过液压式制动辅助系统来增大制动主缸压力，使制动器加快工作，提高制动效率，缩短制动距离。紧急制动辅助系统的电子控制系统是通过制动踏板下的位移传感器和压力传感器等一系列传感器来判断它的制动行为，测量制动参数，再传输到ECU，通过ECU判断是否是紧急制动，如果它确定是紧急制动，液压式制动辅助系统在几毫秒内启动全部制动力，使制动力达到最大。据统计，在紧急情况下有90%的汽车驾驶员踩刹车时缺乏果断，紧急制动辅助系统正是针对这一情况而设计。它可以从驾驶员踩制动踏板的速度中探测到车辆行驶中遇到的情况，当驾驶员在紧急情况下迅速踩制动踏板，但踩踏力又不足时，此系统便会在不到1秒的时间内把制动力增至最大，缩短紧急制动情况下的刹车距离。关键词：紧急制动辅助系统，位移传感器，液压系统，电子控制系统0引言在紧急制动的情况下，由于突发的制动，部分驾驶员反应迟缓者腿部力能不能及时施加到最大（尤其是女性或年老驾驶者，在这方面所占比例较大），从而使制动距离增大，导致不必要的交通事故，如果能研发出一套能在突发制动的情况下及时提供充足的制动力，从而使制动距离缩短，那就可提高车辆的主动安全性。紧急制动辅助系统就是在这种环境下提出。汽车制动存在的问题近年来，中国的汽车消费刺激，在去年，汽车产销都突破一千万辆，汽车保有量越来越多，在国内，一些大城市的交通拥挤及道路交通事故已经成为骑虎难下难题，制动系统的良好是汽车安全行驶的保障。而传统的汽车制动系统智能化程度不高，不够人性化，一些人为的操作因素易引起交通事故。驾驶员在危急情景下对汽车紧急制动时，很多时候会出现因踩踏的力度不够或反应而导致制动距离过长，造成追尾、撞人及其他碰撞事故。造成的危害也不可避免，怎样解决这些问题已成为当务之急。汽车制动问题的解决通过老师的分析及自己的思考，我提出一套紧急制动辅助系统。该系统包括电子控制系统和液压式制动辅助系统，它可以在判断驾驶员的紧急制动，将信息反馈到ECU，通过ECU控制液压制动辅助系统额外的增加主缸的压力使制动轮缸的制动压力迅速增到最大，该液压系统与ABS共同作用，使制动距离减小到最短。紧急制动电子控制系统工作原理在驾驶员行车过程中，当其脚从油门上松开到踩下制动踏板时，原因有两个：一.该车正常的减速刹车；二.该车处于紧急情况下，需要紧急制动。第一种情况驾驶员较容易判断，能够准确把握制动力的大小，而第二种清况，由于驾驶员自身素质的关系，可能部分驾驶员不能果断的处理，在这里主要是解决第二种情况。在紧急制动时，驾驶员不能及时制动，此时通过紧急制动辅助系统能够减少车的制动距离。紧急制动辅助系统中的电子控制系统主要功能是判断是否属于紧急制动，并向液压制动辅助系统发出信号。3.1紧急制动的判断：当驾驶员松开油门，踩下制动踏板时，通过踏板下电位计式位移传感器来测量出在此段时间踏板的移动速率以及踏板达到的位置，把此信息传到ECU，在踏板移动的过程中，踏板附近电阻应变式压力传感器测量出踏板上压力的变化，同样传到ECU。与此同时，制动系统的主缸中的压力传感器测量主缸压力，将此信息传到ECU。通过以上信息的测量，与ECU存储的制动程序作比较，判断此时是不是紧急制动，如图一：ECU工作原理。3.2踏板处电阻应变式压力传感器和电位计式位移传感器的工作原理踏板处电阻应变式压力传感器是利用驾驶所踩得踏板的深度变化引起敏感元件的电阻应变效应将被测量压力的变化转换为相应的电阻的变化，导体材料在受到制动踏板位置变化的作用时产生的机械变形，导致其电阻值发生变化，最后换算为电压的变化，传送到ECU，即变为制动踏板处压力变化信息。电位计式位移传感器的敏感元件是电阻和制动踏板位置变化引起的移动的滑片。当踏板位置变化时，滑片位置也随着改变，引起滑动电阻值的变化，然后转化为电压的变化，同样将此信号传送到ECU，在时间范围内的变化既是踏板处移动速率的变化。紧急制动液压式制动辅助系统工作原理液压式制动辅助系统是以ABS系统为基础的一个附加控制系统。这个系统利用ASR与ESP系统的液压泵为动力源，通过对车轮的转速传感器，制动信号灯开关和制动力传感器的输出信号分析，控制制动压力调节器中的进出液阀的开闭，实现对制动力的增压控制，进而完成制动辅助控制功能，其机构如图二所示：图二：液压式制动辅助系统的组成液压单元中的制动力传感器，转速传感器和制动信号灯的开关向制动辅助系统提供信号，使其能识别紧急情况。车轮制动分缸的压力升高时通过对液压单元中的特点阀门和ABS回液泵的控制来实现的。带有制动辅助系统的制动力要比没有制动辅助系统的上升的快，其压力如图三，带有制动辅助系统的车辆，比没有制动辅助系统的车辆较早进入ABS调节区域，因此制动行程较短。

图三：投入ABS工作时间比较4.1液压式制动辅助系统的工作过程制动辅助系统的工作分为两个阶段，第一阶段是制动辅助系统开始工作阶段，第二阶段是制动辅助系统结束工作阶段。如图四。图四：提高制动力直到ABS控制区域当激发条件被满足时，制动辅助系统提高制动力，通过这种主动式建立压力将很快达到ABS调节区域，液压单元中的开关阀打开，并且高压开关关闭，这样在回液泵时所建立的压力便直接被传送到车轮分缸。⑴第一阶段制动辅助系统开始工作阶段：当制动辅助系统触发条件满足后，制动辅助系统开始工作，采取主动建压方式提高制动力达到ABS开始工作点。制动压力调节器中开关阀打开，高压开关关闭，这时回液阀所建立的压力被直接送到车轮制动轮缸中。图五：第一阶段制动力的变化图五：第一阶段制动力的变化制动辅助系统将制动力提高到ABS开始工作点后，制动力将在ABS系统的控制下不再继续升高，而维持在ABS的控制区段内，即绿色曲线波动段。此刻代表制动主缸压力的红色曲线处在较低水平，换言之，虽然制动踏板制动力较小，但在制动辅助系统的控制下，轮缸制动力任然达到了ABS控制的最大值。ABS系统开始工作后，开关阀重新关闭，高压开关被打开，回液泵的输送量将制动轮缸的制动力控制在ABS阀值以下。⑵第二阶段制动辅助系统结束工作阶段：当驾驶者放松制动踏板后，制动辅助系统触发条件不再满足，制动辅助系统判断紧急制动的状态已经解除，并且立即转换到第二阶段，即解除辅助制动系统状态，如图，这时车轮制动分缸中的制动力，将根据驾驶员的踏板压力来调节。从第一阶段到第二阶段的过渡不是跳跃式的，而是一种令人舒适的过渡，这时制动辅助系统减少他在总制动力中所占的压力份额，以降低踏板力。当它的压力份额最终达到零时，便恢复了正常的制动动能。另外，当车辆行驶速度低于所设定的值时，制动辅助系统也将终止它的制动作用。如图五。丁l「L,图六:第二阶段制动力的变化在上述情况下，将通过液压单元中相应阀门的控制来降低制动力。制动液将回流到蓄压器中，并由回液泵送回到制动液液罐中。紧急制动辅助系统的作用制动辅助系统的作用是帮助驾驶者更加快速有效地制动，当汽车行驶前方突然出现情况时，驾驶者将会采取紧急制动措施，踏下制动踏板。但是由于驾驶技术收敛程度不同，对于缺乏经验的驾驶者可能因为对制动踏板施加的踏力不足而失去有效的制动时间，进而导致事故的发生，而制动辅助系统可以通过车速和制动踏板力大小感知到汽车处于紧急制动的状态时，辅助制动系统经过计算分析判断处制动力不足的情况下，迅速提高制动力，直至达到ABS工作，即是最大制动力，这样使制动距离缩短，制动效果提高到最佳状态。结论本论文主要是解决部分驾驶员在紧急制动时由于自身反应过缓或踩踏力不够，不能及时制动，而有汽车制动辅助系统自主的增大主缸压力，使制动力达到最大，并与ABS一起工作，减小制动距离。该系统主要采用电子控制系统和液压式制动辅助系统，在有电子控制系统判断是紧急制动后，将信号传送到ECU，ECU发送指令控制液压制动辅助系统，增大制动主缸制动压力，使制动力在瞬间达到最大，减