汽车线控底盘与智能控制课件：调研分析线控制动系统

线控制动系统调试调研分析线控制动系统汽车线控底盘与智能控制1任务引入Tasktointroduce2000年12月，德国Continental集团证明,一辆以100km/h速度行驶的紧凑型轿车在30m的距离内停下来是可能的，而当时采用传统制动系统车辆最好的成绩是37~42m。2001年秋，一辆概念车在接近现实的情况下获得了成功，它应用了多种当时正处于研发阶段的技术，比如线控制动技术中的电子液压制动系统EHB(EIctro-HvdraulicBrake)。随着制动行业的进步，线控制动技术正在引领汽车线控技术的发展，率先大批量多车型应用于新能源汽车领域。作为一名测试工程师，你准备向新入职的员工讲述线控制动系统的结构、工作原理与发展趋势。03线控制动系统技术参数02线控制动系统分类与工作原理01线控制动系统发展历程与定义目录CONTENTS04线控制动系统优缺点新

授NewTeaching线控制动系统发展历程与定义01汽车制动技术的发展历程主要为：摩擦片制动鼓式以及盘式制动机械以及电子ABS制动线控制动系统(BrakebyWire，BBW)发展历程汽车线控制动技术，作为一种新型的制动技术，能够将驾驶员的操作转变为电信号，并通过传感器、电缆等设施，将信号直接传送给执行结构，最终实施操作。在系统结构上，制动踏板仅仅只连接一个制动踏板模拟器，踏板与制动系统之间没有任何刚性连接或液压连接。线控制动系统如图所示。01线控制动系统发展历程与定义发展历程01线控制动系统发展历程与定义汽车线控系统最早出现于20世纪90年代末期,这一系统结合了机车电子技术和网络信息技术，它的应用推动了汽车全自动化水平的提升。此后多家公司对线控制动技术进行了研究，如下表为各公司的线控制动系统产品。年份公司产品应用车型1997爱德克斯ECB丰田Prius2001博世SBC奔驰CLS跑车、SL跑车和E级车2009天合SBC福特的Fusion和MercuryMilan2013博世iBooster特斯拉全系2014布雷博BremboBBWF1赛车2016大陆集团MKC1阿尔法罗密欧Giulia线控制动系统发展历程与定义01其中，2013年德国博世公司成功开发出Booster系统，集成多种主动安全配置，提升了车辆安全性，是目前市场占有率最高的线控制动产品。下图左是第1代产品，完成度不高，在国内也没有使用；下图右是第2代产品，体积大幅缩小，控制精度也有所提高。发展历程德国大陆集团的电子液压制动系统MKC1，可实现100%的制动能量回收。2016年，在法兰克福工厂实现量产，主要面向欧洲市场;2019年，在美国北卡罗来纳州的Morganton工厂量产，为美国市场供货。大陆集团的线控制动系统如图所示。线控制动系统发展历程与定义01发展历程线控制动系统目前分为两种类型：一种为电子液压制动系统EHB(Electro-HydraulicBrake)另一种为电子机械制动系统EMB(Electro-MechanicalBrake)。如图为线控制动系统分类。线控制动系统分类与工作原理021.汽车线控制动系统的分类EHB电液制动系统是将电子与液压系统相结合所形成多用途、多形式的制动系统。EHB由电子系统提供柔性控制，液压系统提供动力。EMB电子机械制动系统则将传统制动系统中的液压油或空气等传力介质完全由电制动取代,是制动控制系统的发展方向。02线控制动系统分类与工作原理1.汽车线控制动系统的分类线控制动系统用一个模拟发生器替代原有的制动踏板，通过该踏板模拟器接收驾驶员的制动意图，产生制动电控信号并传递给控制系统和执行机构，再根据一定的算法模拟踩踏感觉反馈给驾驶员。线控制动系统基本工作原理如下图所示。线控制动系统分类与工作原理022.汽车线控制动系统的作原理（1）电子制动系统（EHB）组成典型的EHB制动系统由制动踏板传感器、电子控制单元ECU、执行器机构(备用阀、液压泵制动器)等部分构成。EHB系统的组成原理如图所示。线控制动系统分类与工作原理022.汽车线控制动系统的作原理工作原理正常工作时，制动踏板与制动器之间的液压连接断开，备用阀处于关闭状态。电子踏板配有踏板感觉模拟器和电子传感器，ECU可以通过传感器信号判断驾驶员的制动意图，并通过电动机驱动液压泵进行制动。电子系统发生故障时，备用阀打开，EHB系统变为传统的液压系统。备用系统增加了制动系统的安全性，使车辆在线控制动系统失效时还可以进行制动，但是由于备用系统中仍然包含复杂的制动液传输管路，使得EHB并不完全包含线控制动系统产品的优点。EHB系统也因此被视为BBW系统的先期产品。线控制动系统分类与工作原理022.汽车线控制动系统的作原理（2）电子机械制动系统（EMB）组成EMB制动系统由制动踏板传感器、电子控制单元ECU、执行器机构(车轮制动模块)组成。在EMB系统中，所有的液压装置，包括主缸、液压管路、助力装置等均被电子机械系统替代，液压盘和鼓式制动器的调节器也被电机驱动装置取代。所以EMB系统是名副其实的线控制动系统。EMB系统的组成原理如图所示。线控制动系统分类与工作原理022.汽车线控制动系统的作原理工作原理EMB系统的主控制器ECU通过接收踏板位移传感器的位移信号，以及整车其他ECU发出的车速信号，分析后再控制四个独立的控制器向对应的电机发出制动信号，电机通过减速机构将电机扭矩转化为所需的制动力，进行制动。线控制动系统分类与工作原理022.汽车线控制动系统的作原理（1）制动踏板制动踏板就是限制动力的踏板，即脚刹(行车制动器)的踏板，制动踏板用于减速停车。（2）刹车泵总成刹车泵总成的主要作用是推动制动液(或气体)传输至各个制动分泵之中推动活塞。02线控制动系统分类与工作原理3.线控制动系统的结构(以EHB为例)刹车泵总成工作过程如下表所示线控制动系统分类与工作原理022.汽车线控制动系统的作原理工况内容制动踏板被踩下总泵活塞前移，旁通孔关闭，活塞前面建立油压，然后通过管路将油压输送到制动分泵。制动踏板被松开总泵活塞在油压和回位弹簧的作用下回位，制动系统压力下降，多余的油回到油壶。两脚制动（第一脚刹车制动力不足，补踩一脚）两脚制动时，油壶的油从补偿孔进到活塞前面，使活塞前面的油增多，然后制动时制动力增加。（3）制动油管制动油管的作用是将从主缸取得的制动液传递到各个车轮制动器。管路泄漏会使得制动系统出现故障，因此，制动管路是系统中相当重要的部件，必须注意检查和维护。（4）制动钳与刹车盘制动钳与刹车盘是产生制动力矩、用以阻碍车辆运动或运动趋势的部件。在车辆行进时，制动盘也是转动的，制动卡钳夹住刹车盘可以产生制动力。踩刹车时就是它夹住刹车盘起到减速或者停车的作用。02线控制动系统分类与工作原理3.线控制动系统的结构(以EHB为例)线控制动系统技术参数03制动距离是衡量汽车制动性能的重要参数之一，它指的是人们在车辆处于某一时速的情况下,从开始制动到汽车完全静止时，车辆所驶过的路程。我国对汽车(空载时》制动距离的要求如下表所示：1.制动距离车型速度参考距离不超过九座的载客汽车初速度50Km/h时≤19m其它总质量不超过4.5t的汽车初速度50Km/h≤21m其它汽车，汽车列车初速度30Km/h时≤9m线控制动系统技术参数03制动减速度反映了地面制动力，因此它与制动器制动力（车轮滚动时）及附着力（车轮抱死拖滑时）有关。由于各种汽车动力性不同，对制动效能的要求也就不同：一般轿车、轻型货车的行驶速度高，所以要求其制动效能也高；重型货车行驶速度相对较低，其制动效能的要求也就稍低一些。制动减速度用以下式表示:2.制动减速度3.制动时间制动时间是指行驶中的汽车从开始刹车到汽车完全停下来所用的时间。影响制动时间的因素有很多，如车速、轮胎的磨损程度、路面的粗糙程度以及天气状况等。4.抗热衰退性能抗热衰退性能是指汽车高速行驶或下长坡连续制动时制动效能保持的程度。汽车制动器如果长时间工作或连续紧急制动就会因为摩擦过热，导致摩擦系数降低，这样就会影响刹车效果。03线控制动系统技术参数线控制动系统技术参数03制动稳定性是指汽车在制动过程中维持直线行驶的能力或按预定弯道行驶的能力。（1）制动跑偏制动时汽车自动向左或向右偏驶称为制动跑偏。主要由于两个原因：汽车左、右车轮，特别是前轴左、右车轮制动器制动力不等;制动时悬架导向杆系与转向系拉杆发生运动干涉。制动跑偏程度的评价指标有：横向位移，横向位移是指汽车制动后车身最大的横向移动量；航向角，航向角是指汽车制动后纵轴线与原定行驶方向的夹角。5.制动稳定性线控制动系统技术参数03（2）制动侧偏制动时汽车的某一轴或两轴发生横向移动称为侧滑。在制动过程中，随滑移率(滑移率是指在车轮运动中滑动成分所占的比例，用S表示)的增加，侧向附着系数逐渐减小。当s=100%时，车轮处于抱死拖滑状态(侧向附着系数几乎等于零，汽车将失去抵抗侧向力的能力)。这时如果受到侧向力的作用，将使车轮沿侧向力作用方向移动。（3）前轮失去转向能力汽车在弯道上制动时，转动方向盘也无法使汽车沿预定弯道制动停车的现象。产生原因：前轮抱死或前轮先抱死时，因侧向附着系数几乎等于零。5.制动稳定性线控制动系统优缺点041.汽车线控制动系统的优点相比于传统制动系统，线控制动用电线取代部分或全部制动管路，可省去制动系统的很多阀,使得制动系统结构更加简单紧凑。基于线控制动系统，不仅可以实现更高品质的汽车防抱死制动系统、汽车电子稳定控制系统、电子驻车系统等高级安全功能控制，而且可以满足先进汽车智能系统对自适应巡航、自动紧急制动、自动泊车、自动无人驾驶等的要求。线控制动系统优缺点042.EHB的优缺点（1）优点结构紧凑，改善了制动效能。控制方便可靠，制动噪声显著减小。不需要真空装置，有效减轻了制动踏板的打脚，提供了更好的踏板感觉。由于模块化程度的提高，在车辆设计过程中又提高了设计的灵活性，减少了制动系统的零部件数量，节省了车内制动系统的布置空间。线控制动系统优缺点042.EHB的优缺点（2）缺点相对来讲，EHB制造成本较高，EHB以液压为制动能量源，液压的产生和电控化相对来说比较困难，不容易做到和其他电控系统的整合，而且液压系统的重量对轻量化不利。EHB工作的可靠性相对于传统的制动系统来说，还有待进一步提高。EHB要比传统的机械制动更容易受到电磁干扰。线控制动系统优缺点043.EMB的优缺点（1）优点机械连接少，没有制动管路，结构简洁，体积小。载荷传递平稳、柔和，制动性能稳定。采用机械和电气连接，信号传递迅速，反应灵敏，“路感”好。传动效率高，节省能源。线控制动系统优缺点043.EMB的优缺点（1）优点电子智能控制功能强大，可以通过修改ECU中的软件，配置相关的参数来改进制动性能易于实现防抱死制动系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS)、电子稳定性控制程序(ESP)、自适应巡航(ACC)等功能。模块式结构更加整体化，装配简单，维修方便。利于环保，没有液压制动管路和制动液，不存在液压油泄漏的问题，系统没