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科类工科本科生毕业论文汽车主动安全系统之EBD系统综述CaractivesafetysystemreviewedEBDsystem指导教师: 职称副教授一学院:_论文提交日期: 答辩日期: 答辩委员会主任: 汽车主动安全系统之EBD系统综述云南农业大学工程技术学院,昆明黑龙潭650201摘要随着汽车工业的飞速发展和高速公路的迅速延伸,汽车的行驶速度越来越快,对汽车行驶安全性的要求也愈来愈高,改善汽车的制动性能始终是汽车设计、制造部门的重要任务。汽车的制动性能是汽车的主要性能之一,它关系到人的生命安全和财产安全,是汽车行驶的重要保障。汽车的安全性能分为主动安全性能和被动安全性能。汽车电子制动力分配控制系统EBD属于汽车主动安全控制系统的一种。它是在汽车防抱死制动系统ABS的基础上发展起来的。配合ABS很好地提高了汽车的安全性能。因此本文首先从汽车主动安全控制系统着手,对主动安全性能和被动安全性能的区别,主要的主动安全控制系统进行简述。然后对EBD进行详细的介绍。从研究EBD的意义,至0EBD与ABS的关系,再到EBD的组成和工作原理。对EBD的控制策略和控制执行进行了阐述。最后,对EBD对汽车安全的作用有了一定的认识。关键词:汽车主动安全控制系统;EBD;控制策略CaractivesafetysystemreviewedEBDsystemABSTRACTWiththerapiddevelopmentofautoindustryandhighwayquicklyextensions,carofthespeedmoreandmorequickly,therequirementsofvehicledrivingsafetyishigherandhigheralso,improvingautobrakeperformaneeisalwayscardesign,manufacturedepartmentimportanttasks.Theautomobilebrakingperformaneeisoneofthemainperformaneeofthecar,whichisrelatedtopeople'slifesafetyandthepropertysecurity,isanimportantguaranteeofthecar.hesafetyperformaneeofthecarintoactivesafetyperformaneeandpassivesafetyperformanee.CarmanufacturerspowerdistributencontrolsystemwithintheautomotiveactivesafetyEBDcontrolsystemofakind.ItisinthecarABSABSdevelopedonthebasisof.CooperatewithABSisverygoodtoimprovethesafetyperformaneeofthecar.Thereforethispaperfromthecaractivesafetycontrolsystemtobegin,thesafetyperformaneeofactiveandpassivesafetyperformaneedifferenee,themainactivesafetycontrolsystemarebrieflyreviewed.AndthenthedetailedintroductionEBD.FromthemeaningofEBDresearch,andtherelationshipbetweenEBDtoABS,againtoEBDofcomponentandworkprinciple.OntheeontrolstrategyandeontrolEBDexecutionisdiscussedinthispaper.Finally,ontheroleofautosafetyEBDhadthecertainunderstanding.Keywords:Caractivesafetycontrolsystem;EBD;Controlstrategy目录图目录IV1绪论1.1汽车制动的重要性近年来,随着汽车工业的迅速发展,汽车普及率也大幅提高,人们每天都在享受着汽车这一交通工具给人们带来的便利。然而随着汽车保有量的迅速增加,道路行车密度的日益增大,汽车的行驶车速也在逐渐提升,这样便使得交通事故频繁发生,成为了现今社会的公害,给人们的生活蒙上了阴影。在最近几年中,我国的汽车工业更是得到了迅猛的发展,使得我国的交通安全形势变得非常严峻,汽车安全技术的应用也迫在眉睫。因此,现在汽车行业也更加重视对汽车安全性能的研究。汽车的制动性能是汽车的主要性能之一,它关系到人的生命安全和财产安全,是汽车行驶的重要保障。所以,安全因素是当今汽车设计中最为优先考虑的因素。换句话说,汽车的所有性能中制动性能是最基础的,也是评价汽车安全性能的重要指标。重大交通事故往往与制动距离过长,紧急制动时发生侧滑、跑偏等情况有关,尤其是制动过程中车辆前进方向的行驶稳定性和制动距离。有研究显示,在道路交通事故中,约10%的事故是由于车辆在制动瞬间偏离预定轨道或车辆甩尾造成的,因此完善制动性能是减少交通事故和促进汽车工业发展的重要措施。制动性能不好,其它优秀的汽车性能也就无法充分发挥出来。交通状况的恶化已经引起了人们对汽车安全性能的密切关注。这些都促使各个汽车生产厂商和研究机构在汽车制动系统的改进和发展上倾注了大量的人力物力。各国也都从安全要求出发制定了各种对制动装置的强制性标准,概括起来有以下几个方面:制动效能:在良好的路面上,汽车从一定初速制动到停车的制动距离;制动效能的恒定性:在高速或下长坡连续制动时,或制动器进水后,制动效能的保持程度及制动效能下降后的复原能力;制动时汽车的方向稳定性:制动过程中,汽车防止出现行驶跑偏或后轴侧滑甩尾而失去控制行驶方向的能力。制动时操作的轻便性:操作力和操作行程的大小应适当,应便于操作和控制制动强度:工作可靠:部件要有足够的强度和耐疲劳性能,装置的某一部分失效另一部分应保证工作:反应时间应短,应有警告装置,当部分铷动装置出现故障,能及时向驾驶员发出警告:注重环保:制动噪声和排出物对环境的污染鹿尽可能小。综上所述,汽车的制动安全性正向着更加电子化、精确化、综合化的方向发展。对于汽车的安全性能方面,最主要的属于制动性能方面,制动性能的好坏在很大程度上决定了汽车安全性能的高低。最初的关于主动安全控制系统的研究就是从提高制动性能开始的。1.2汽车主动安全控制系统概述1.2.1汽车主动安全控制系统的涵义汽车主动安全控制系统指以提高汽车的主动安全性能为主要目标的控制系统。可理解为“防患于未然”。重点是将车轮悬架、制动和转向的性能达到最好的程度尽量提高汽车行驶的稳定性和舒服性,减少行车时所产生的偏差。比如为了避免汽车紧急制动时车轮抱死发生危险事故而设计的ABS防抱死控制系统。我们要和被动安全控制系统区别开来。1.1.2主动安全控制系统与被动安全控制系统的区别汽车的安全性能分为主动安全性能和被动安全性能。主动安全性能是指车辆防止事故发生的能力,主要依靠车辆底盘性能和相应避免事故发生的装置,例如制动、防滑、防燃、防撞、限速、报警、照明等。被动安全性能是指车辆在事故发生时大幅减低碰撞强度的功能,以最大程度保护乘客,尽可能避免重大伤亡事故。其主要依靠车身的抗变形和相应的安全措施,如车身强度、吸能结构、座椅强度、内部设施强度、安全带、逃逸出口、阻燃防毒内饰、消防设施等。被动安全控制系统提高了汽车的被动安全性能。比如当汽车发生交通事故后安全气囊的自动开启就属于被动安全控制。1.1.3常见的主要主动安全控制系统简介汽车电子技术和计算机技术的深入发展促使主动安全系统越来越多。既有防抱死制动系统ABS、制动辅助系统BAS、驱动防滑装置ASR、电子制动辅助系统EBA、电子稳定程序ESP等传统主动安全系统,也有车辆偏离警告系统、驾驶辅助系统、碰撞规避系统、监测系统、自动驾驶公路系统等智能交通主动安全系统。这些主动安全系统主要采用先进的传感器技术、机器视觉技术、雷达技术、GPS导航与电子地图技术、计算机综合控制技术、车载通信技术等关键性技术。汽车主动安全对策主要涉及汽车的制动性、动力性、操纵稳定性、驾驶舒适性、信息性等方面。1.3研究EBD系统的意义汽车的安全性已成为世界性的课题,引起各国的高度重视。国内外汽车制动安全性的研究和应用已取得重要进展和成果。最早的汽车制动安全控制系统ABS经过多年的完善,在很多国家已成为各类汽车的标准配置。在我国也已在中重型商用车、中高档乘用车等车型中得到普遍应用。现行装车使用的EBD大多是在ABS硬件系统上实现的,在国外EBD的研究文献中,EBD已实现较为完善的控制功能,本文将全面介绍EBD的功能,直观展现了它的优越性。2EBD系统概述2.1EBD的发展过程EBD是ABS的新发展,其全称是电子制动力分配系统。汽车电子制动力分配(EBD)最初是为了提高ABS转弯制动时的安全性而研究的,于1989年NissanMotor公司的Nakazato等人提出的,其思想是通过控制左、右轮制动力的分配来提高转弯制动的稳定性;Matsumoto等人进一步提出了转向角前馈的制动力分配控制策略;同年ITTTEVES公司的Bushman,G等人提出在半制动状态下利用ABS硬件系统,通过改变控制逻辑来实现前、后轮制动力的合理分配,首次将EBD作为ABS或ABS/ASR的附加功能提出。1995年NissanDieselMotor公司的M.NAKAZAZWA等人提出了考虑车轮侧偏角的制动力分配控制方法,该控制方法以最大制动力为控制目标的控制模式和考虑了前、后轴和左右轮重量的转移的制动力分配模式。2.2EBD制动原理汽车制动稳定性直接影响到汽车安全,而制动稳定性与制动时车轮是否抱死以及前后车轮的抱死顺序密切相关。前轮抱死车辆将失去转向能力,后轮抱死则会发生侧滑甚至甩尾,后果更严重。汽车制动时受力情况(图1所示)受多个方面的因素影响。图1制动时汽车受力图Fz1 地面对前轮的法向反作用力Fz2 地面对后轮的法向反作用力叩1 前轮制动器制动力叩2 后轮制动器动力汽车重力a 汽车质心至前轴中心线的距离b 汽车质心至后轴中心线的距离m 汽车质量hg 汽车质心高度根据图1结合物理规律,可以得到前后制动器制动力分配的理想关系式,如式(1)所示根据式(1)可以画出曲线,即为前后轮同时抱死时前后轮制动器制动力的关系曲线,理想的前后轮制动器制动力分配曲线,简称I线(图2所示)。因此,只需制动器制动力按此曲线分配,便可实现前后轮同时抱死。实际上前后桥上的制动力分配是由前后制动器的大小决定的,是一固定常数。常用前制动器制动力与汽车总制动器制动力之比来表示,称为制动器制动力分配系数,符号0表示,即0=叩1/叩。F1-BF|J=Fp1+F|j2 M二卩Fp2卩由上式可画出实际前、后轮制动器制动力分配线,简称0线(图2所示)。图2汽车前后桥制动力分配曲线传统的汽车制动系统通常都通过在前后轴制动管路间增加一个比例阀来限制后轴的制动力,以避免制动时后轮先发生抱死侧滑,液压制动系统施加在每个车轮上的制动力是固定比例的,而且一直增大,然而当车轮锁死滑移,虽然系统施加的制动力不断增大。但是由于这时的车轮附着系数减小,所以实际得到的制动力减小了,不能有效的利
用液压系统给出的制动力。这样造成液压制动能的损失,从而获得如下图所示的制动力分配曲线,但后桥的附着利用率仍然不是最好。其附着损失见图3中阴影部分图3带比例阀的前后桥制动力分配曲线EBD采用电子技术替代传统的比例阀来控制汽车液压制动系统的前后桥制动力分配,其基本思想:尽可能增大后轮制动力,由传感器监测车轮的运动情况,一旦发现后轮有抱死趋势,电子控制器控制液压制动器降低制动压力。由于EBD调节频率高、调节幅度小、控制精确,可使0线始终位于I线下方且无限接近于I线(图4所示)。因此EBD在保证制动稳定性的同时,使后轮获得了最大制动力,从而提高了整车的制动效能。图4带EBD的前后桥制动力分配曲线2.3EBD与ABS的关系及优点汽车制动防抱死系统(ABS)和电子制动力分配系统(EBD)在汽车上的开发成功,使汽车的制动性能得到质的飞跃。ABS的主要作用是防止制动时车轮抱死,提高车辆制动时方向的稳定性和可操纵性,防止制动时产生侧滑和甩尾等危险现象,缩短制动距离,使制动器的效能得到充分发挥。ABS解决了汽车紧急制动时附着系数的利用,并可获得较好的制动方向稳定性及较短的制动距离,然而它不能解决制动系统中的所有缺陷。在车轮滑移率还没有达到ABS的控制范围时,作用在四个车轮上的制动压力同时一致增大,然而前后车轮上的垂直载荷发生了转移,前后车轮达到最佳滑移的时间并不一致,这时ABS系统对地面附着力的利用并没有达到最大。因此ABS就进一步发展衍生出了电子制动力分配系统EBD。EBD是ABS的一种辅助系统,在ABS系统的基础上增加了功能。EBD能够根据由于汽车制动时产生的荷转移不同,而自动调节前、后轴的制动力分配比例,提高制动效能,并配合ABS提高制动的稳定性。当汽车在制动时,四只轮胎附着的地面条件往往不一样。例如,左前轮和左后轮附着在干燥的水泥地面上,而右前轮和右后轮却附着在水中或泥水中,这种情况会导致在汽车制动时四只轮子与地面的摩擦力不一样,制动时容易造成打滑、倾斜甚至发生车辆侧翻的事故。EBD能在汽车制动的瞬间通过电子控制器ECU分别对四只车轮在路面上的附着和滑移情况进行测量和计算,通过控制执行器中的增压电磁阀和减压电磁阀的运作,调节每个分泵中的制动油压,使各个车轮的制动力不断的高速调整。EBD在ABS动作之前就已经平衡了每一个车轮的有效地面抓地力,可以防止出现甩尾和侧滑,并能有效地缩短汽车制动距离,保证车辆更平稳、舒适、安全、可靠的制动,装载有EBD的汽车性能要远高于只有ABS的汽车,见图5。■有ABS+EBD十EDS图5有无EBD时车辆制动性能对比图EBD相对于ABS并没有任何硬件上的附加,而只是控制程序、功能上的优化与增强,甚至可以说EBD是ABS衍生出的辅助功能(图6所示)。通过改进,增强ABS电脑软件控制逻辑,使运算功能更复杂,在一些汽车的产品说明书上就是以“ABS+EBD”来标明。汽车工程师们除了在编著电脑运算程序时需增加一定的控制程序之外,并没有过多的硬件投入。而且,即使ABS失效,EBD也能保证车辆不会出现因甩尾而导致翻车等恶性事件的发生。iff圧应剧鼻元 阳力卜EBD在汽车制动时即开始控制制动力,而ABS则是在车轮有抱死倾向时开始工作。ABS与EBD都是对作用在车轮上的力矩进行控制,能防止车轮相对于路面发生滑动,以充分利用路面的附着系数,防止因左右道路附着系数不同而造成附加转向力矩引起车辆方向失控。虽然ABS能够保证后轮的稳定性,但是ABS作用时的舒适性差。而EBD只采用滑移率,相对ABS来说EBD的滑移率门槛值更低一些(如图7所示),制动压力调节的升压及降压梯度明显低一些,且优先考虑持压。其结果是制动液消耗少,且由于电磁阀工作少,液压泵不工作,因而噪声小,制动舒适性好,故有“高舒适性的后桥ABS”之称。EBD的优点还在于在不同的路面上都可以获得最佳制动效果,缩短制动距离,提高制动灵敏度和协调性。EBD另外一个特性就是它的随动性。当车辆的
载重或乘员数发生变化时,EBD仍能根据各个车轮车速传感器采集的信号,主动、适时、合理地进行制动力的“智能”分配,从而保证制动过程中车辆的直线行驶状态和车身的稳定性,让危险夭折于萌芽状态。ABS「二二-二二一克EBDABS「二二-二二一克EBD图7纵向力及侧向力与滑移率关系曲线图2.4EBD系统的组成EBD系统由转速传感器、电子控制器和液压执行器三部分组成。轮速传感器转速传感器安装在4个车轮上,检测车轮转速。轮速传感器的作用是获取汽车车轮转速信号并将其传送至IJABS中的电子控制单元。目前应用广泛的是电磁式转速传感器,由电磁感应传感头和齿圈两部分组成。电磁感应传感头一般固装在制动底板上,通常由永久性磁芯、感应线圈组成:齿圈一般安装在轮辋上,随车轮一起转动。当齿圈随车轮转动时,齿圈的齿顶和齿隙交替地与传感头磁芯端部相对,使感应线圈中的磁场周期性地变化,在线圈中就会产生类似正弦波的交变电压信号,该交变电压的频率与齿圈的齿数和转速成正比,因此可以准确反映车轮速度的变化。电子控制单元电子控制单元简称ECU,是汽车ABS中的控制中心,由微处理器和其它数字电路组成,其内部电路结构主要由输入放大电路、运算电路、电磁阀控制电路及安全保护电路等组成。ECU的主要功能是接收各轮速传感器输入的信号,经过滤波放大整形处理,可以计算出各车轮轮速、参考车速、加减速度及滑移率,再进行必要的逻辑分析比较,判断车轮运动状态,并以此为根据,输出控制指令,送至制动压力调节器,控制电磁阀,完成制动压力调节任务。ECU的另一个功能是对制动系统进行监测,当ECU监测盈]ABS工作不正常时,会自动停止ABS的工作并点亮ABS报警灯,以免因系统故障造成错误的控制结果。液压执行器主要由控制后桥压力的常开阀,常闭阀和低压蓄能器组成,低压蓄能器的作用是暂存降压时所排出的制动液。对于液压制动系统,电子控制器接收转速信号,根据这些信号计算车辆的参考速度及滑移率,当识别出后轮有抱死趋势即滑移率大于某一个值时,控制器向液压执行器中的电磁阀发信号,使后轮制动力降低,以保证后轮不会抱死。液压调节器根据电子控制单元的控制指令,通过电磁阀常开阀和常闭阀的开关切换,改变制动液的通路,从而形成增压、减压和保压三种压力状态,实现对轮缸制动压力的调节,使车轮保持在最佳制动状态。这种压力调节方式的特点是压力的变化是非连续的,而能够实现连续液压调节的液压伺服阀的成本又过高,因此目前主要使用高速开关阀和脉冲调制控制技术相结合,通过对脉冲频率和宽度的控制,实现对流量的近似连续调节。3EBD系统制动控制的实现3.1EBD控制策略的发展过程在EBD的发展初期,EBD的控制策略主要针对单一工况,适用性差。比如利用滑移率进行控制的方法;利用前后轮滑移率差值进行控制的方法。但这两种算法仅使用滑移率作为控制参数,门限种类单一,适用于轮速传感器不出现故障及车速估计准确的情形,且没有区分EBD的各种工况,算法的功能不完善,不能充分利用地面的附着条件,,不能完全保证制动过程的稳定性。随着技术的发展,出现了转向时基于汽车动力学和轮胎模型的电子制动力分配策略的方法,但这种算法复杂,难以实现,且仅针对转向的工况。后来又提出了一种基于制动减速度和滑移率的综合控制方法,主要采用后轮的滑移率进行控制,使后轮的滑移率跟踪前轮的滑移率,并且始终小于且接近于前轮的滑移率。这种算法主要通过前后轮滑移率的比值对制动过程进行控制,算法计算量大,对滑移率的精度要求高,且没有区分制动系统故障的工况,这种工况下将很难准确控制后轮制动压力。还有针对EBD的控制功能,将其工况分为:轻制动、强制动和ABS故障3种的方法。针对3种工况,采用基于轮加速度和滑移率的控制策略,通过增压、减压和保压调整轮缸制动压力,保证行车稳定性,同时最大限度利用路面附着条件。3.2EBD的控制策略3.2.1基于ABS硬件系统的EBD制策略基于ABS硬件系统的EBD控制策略是利用ABS系统测得的轮速信号通过一定算法获得车辆的参考车速和纵向加速度,从而计算出前、后轴的重量转移,假定前、后轮附着系数相同的情况下,在ABS起作用之前根据前、后轴的重量转移来动态分配前、后轴的制动力。这种EBD的作用就是在均匀的路面上通过分配前、后轴的制动力使前、后轴尽快达到同步附着,从而提高了制动效能。直线制动时,由于车辆产生了一个加速度,车辆有向前俯倾的惯性力,这个力对地面取矩,则可以得到车辆作用在前后车轮上的垂直载荷发生了一个$G的转移,这个力从后轮向前轮转移,如果系统中没有EBD,则后轮先出现滑移,先达到ABS的控制范围。前后轮的滑移情况之间有显著的区别,如果路面附着系数相同,则他们滑移时的最大制动力接近一定的比例值,也即符合如图1的理想制动力分配曲线。如果路面附着系数不相同,将车轮上得到的垂直载荷与附着系数的乘积作为控制对象,平衡每个轮上的制动力,避免高于所需要的制动力(过制动)的情况,这样,制动性能得到提高,既缩短了制动距离也保持了制动时的方向稳定性。转弯制动时,以车辆向左转弯为例,重量向右前轮转移,右前轮上得到的垂直载荷最大,而左后轮上得到的垂直载荷最小,车辆重量的转移使左后轮最容易抱死。根据EBD的原理,在车轮上加上和垂直载荷和附着系数相关的制动力,使四个制动力相对于质心处偏转力矩小于地面提供的侧滑力矩,从而保持车辆的制动稳定性。如图2,将每个轮上的制动力分解为前进方向的制动力及侧向制动力,EBD的调整作用使四个轮上得到的纵向制动力之和尽可能达到最大,以提高制动效率;并且使制动力相对质心的滑转力矩之和小于地面能提供的侧向力矩M,保持车辆制动的稳定性。前促动管路压力P1】一满载时的理想特性;2—空载时的理想特性图8前后制动管路压力分配特性图
图9车辆转弯制动时受制动力图基于ABS硬件系统的EBD控制策略EBD控制运算法则:在实际的控制过程中,安装的制动力分配系统和减速装置,可以获得四个轮轴上的垂直载荷和地面行驶状态。轮速传感器测得的四个车轮速度,由ECU计算出车辆制动行驶时车身的速度和角速度这两个参数,根据他们由EBD调整四个车轮的最佳滑移率,进行制动力的控制。EBD控制是一个连续的制动压力控制。在EBD系统中,液压系统产生的压力得到有效的利用,这样根据加速度进行控制的系统,在达到很好的制动效果的前提下,还同时节省了液压制动能的输出,(举例来说,对于0.8g的减速度,制动压力大概减少13%,就能达到相同的制动效果)。选择安装的车辆液压系统的型号要同制动压力调节器的型号相配合,所选的型号取决于所需达到的压力的大小,这样就可以选择比较小的型号,节省了能源。3.2.2基于车轮加速度和滑移率的EBD控制策略基于车轮加速度和滑移率的EBD控制策略是针对EBD的控制功能,通过分析制动过程中可能出现的工况,将EBD的控制工况分为轻制动、强制动和ABS故障3种。前2种工况制动系统可以正常工作,后者为制动系统故障时对后轮进行制动压力控制的工况。轻制动EBD一般工作于制动强度较ABS低的工况,如滑移率一般控制在10%以下。因此,EBD在ABS之前就已经开始对压力进行控制。轻制动时,制动强度并没有达到ABS的控制要求,此时将完全进行EBD控制,EBD应满足如下控制要求:调整后轮制动压力,保证车辆稳定,在此基础上注重制动舒适性,并且保证较较高的制动效率。(2)制动过程中可能出现各种工况,如路面对接、对开、转向等。针对这些工况,在EBD控制策略中都应具备相应的控制策略。⑶EBD注重制动舒适性,制动强度一般比较弱。当出现紧急情况需要立即制动时,若仍按EBD进行控制,就有悖于驾驶者的意图,此时应通过一定的压力策略,使制动强度尽快达到ABS的要求,进入ABS控制,从而增大制动强度,获得较高的制动效率和较短的制动距离。强制动汽车强制动时,需经过一段时间直到控制器检测到强制动时,ABS才进行控制。当未达到ABS的控制条件时,作用在车轮上的制动力将同时增大,而此时前后轮地面附着力并不相等,前后轮到达最佳滑移率的时间不一致,ABS没有到达地面附着力的最佳利用率。这种工况下,EBD应能根据后轮的地面附着情况和负载情况调整制动压力,在进入ABS控制之前动态地平衡地面附着力和制动力,直到制动强度满足ABS的控制要求而进入ABS控制。ABS故障当ABS控制系统(轮速传感器、电子控制单元、液压控制单元)发生故障时,如果对故障不加区分而完全禁止ABS功能,进行常规制动,前后轮的制动压力将通过制动踏板进行控制。此时,车轮极易抱死,进而使汽车失去转向能力或稳定性。如果对故障进行区分,如轮速传感器故障而执行机构(电磁阀、泵电机)可以正常工作,如果有正确的控制量,仍然可以通过ECU对制动压力进行控制;反之,若执行机构发生故障,ECU将无法对制动压力进行控制,只能进行常规制动。因此,在制动系统发生某些故障时,EBD应能对制动压力进行控制,防止出现甩尾的危险工况,并且保证较高的制动效率较短的制动距离,从而保障行车安全。针对上述3种工况,有人提出了一种基于轮加速度和滑移率的控制策略。滑移率对压力变化的反应滞后,轮加速度对压力的变化更敏感,针对EBD控制对舒适性的要求,选择滑移率作为主要门限,轮加速度作为辅助门限。在控制策略中加入路面识别和车速估计,提供路面附着情况及参考车速。由于控制策略不是单一基于滑移率实现,因此对车速估计的精度要求不高,适用性更强。ECU检测到制动信号后,根据识别出的工况执行相应的控制策略。各种工况的控制策略如下:(1)轻制动工况下,控制后轮制动压力,注重制动舒适性,并且实时检测在轻制动时是否需要紧急制动,当需要紧急制动时,通过一定的压力策略,使后轮制动强度尽快达到ABS控制的要求。
强制动工况下,在进入ABS控制的前期,EBD控制执行机构减缓后轮制动压力上升速率,根据地面附着条件和负载情况调整后轮制动力,使其与地面附着力相匹配。ABS故障时,若执行机构仍然正常,EBD将代替ABS控制后轮制动压力,防止后轮先抱死,同时保证较高的制动效率,减小制动距离。3控制逻辑根据上述基本思想,EBD控制策略的控制逻辑,如图10所示。强制谕就障分类1rEBUfi强制谕就障分类1rEBUfi制控制图10 略流程图产生制动信号后,首先判定制动工况,然后根据制动工况执行相应控制策略。产生制动信号后,首先判定制动(1)制动工况判定控制策略根据制动强度和故障等级,结合路面信息,得到当前的制动工况。①制动强度当前制动的强度(驾驶者的意图)通过滑移率和轮加速度识别。强制动时,主缸压力和轮缸压力快速上升,车轮加速度的绝对值增大,滑移率也迅速增大,很快满足ABS控制的要求,而轻制动时上述参数变化得较慢。因此,根据轮加速度和滑移率的大小及变化率来判定制动强度,当轮加速度和滑移率的值及变化率较大时,判定当前制动为强制动,反之则为轻制动。②故障等级通过ECU的硬件诊断得到。ECU通过诊断管脚对电源、阀、泵及轮速传感器等进行周期性检测,将检测到的故障根据严重程度进行分类。(2)轮缸压力控制策略EBD通过增压、减压和保压过程对轮缸压力进行控制,将滑移率控制在合适的门限值范围内。基本的压力控制过程如下:阶段1滑移率过小,轮缸制动压力偏小,控制策略为增压。阶段2滑移率较小,通过增压和保压对滑移率进行微调,使车轮滑移率达到合适的范围。阶段3车轮滑移率达到合适的范围后,通过保压使滑移率保持在此范围内的时间尽可能长,由于此时轮缸压力较大,轮速的轮加速度保持为负值,轮速继续减小,滑移率最终将大于某一滑移率门限。阶段4滑移率过大,轮速较小,车轮有抱死的趋势,通过减压使轮速恢复。每种工况下进入EBD控制后都按照上述过程控制制动压力,轻制动和强制动时还需要判定是否有其他工况出现。轻制动时,进入EBD后,每一个控制周期根据轮加速度和滑移率判断是否需要立即进行强制动,若识别出需要立即进行强制动,后轮采取一定的压力策略,使制动强度尽快达到ABS制动的要求,执行ABS控制;强制动时,若制动强度达到ABS制动的要求,则退出EBD控制,进入ABS控制。由于EBD控制追求制动的舒适性,因而制动强度较弱,优先考虑保压。因此,轮缸压力调节过程中根据轮加速度和滑移率的值动态调整增压时间和保压时间的比例,以减小增压时间,增大保压时间,使制动过程平稳舒适。控制策略中,为使控制时刻更加准确,根据识别出的路面结果和轮速等信息,对各门限值进行动态修正
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