汽车防抱死制动系统的研究精讲课件.ppt
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- 汽车 抱死 制动 系统 研究 讲课
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1、汽车防抱死系统(ABS) 项目交流2022年3月25日交流的内容pABS产品概况ABS产品基础ABS的发展概况ABS产品的分类和在整车的布置对ABS的一些认识误区pABS产品技术万向ABS开发和试验设备ABS压力调节器技术u 压力调节器工作原理u 压力调节器的关键技术和工艺难点ABS的法规试验ABS电子控制单元(ECU)技术ABS轮速传感器技术pABS系统各部件的安装及注意事项pABS车辆的实车匹配调试与验收 ABS的实车匹配技术ABS车辆的验收pABS的故障诊断、分析与排除 故障诊断仪的使用ABS的故障闪码ABS的常见故障pABS的使用与维护ABS产品概况ABS产品基础ABS产品构成电子控制
2、单元(ECU)压力调节器电机ABS产品概况ABS产品基础ABS产品各项主要技术指标pABS电子控制单元(ECU)主要技术指标:自适应辩别路面工况,并实施有效防抱制动; 控制过程中车辆具有方向稳定性(各轮不抱死)本系统制动距离不应比无ABS的制动距离长防抱过程无明显抱死或制动不足pABS压力调节器主要技术指标:直流电压 12V25%电磁阀线圈允许温度 120额定压力 1416MPa电磁阀关闭、开启时间 5msABS产品概况ABS产品基础ABS产品各项主要技术指标pABS轮速传感器主要技术指标最小电流7mA,最大电流14 mA最小工作电压9V,最大工作电压18V气隙高度范围在0.51.2mm温度范
3、围在:-40125最小速度1HZ,最大速度大于2500HZpABS总成的主要技术指标达到国标GB13594-2003一类防抱制动装置要求的技术指标具有故障诊断功能,与国际标准接轨p整车匹配的主要技术指标按国标GB13594-2003一类防抱制动装置完成全部性能的道路试验,满足标准要求完成3000公里3000次的ABS车辆道路运行试验,ABS无故障发生ABS产品概况ABS产品基础ABS在整车上的布置ABS的分类和在整车的布置四通道ABS管路有两种布置形式: X型(对角)或H型(前后) 两种布置形式 图(a)是X型,图(b)是H型。三通道ABS管路布置形式ABS的分类和在整车的布置二通道ABS管路
4、布置形式单通道ABS管路布置形式ABS的分类和在整车的布置ABS产品概况ABS发展概况pABS的研究应用始于20世纪三十年代,最初应用于飞机和火车上p国外对汽车ABS的研究应用始于20世纪五十年代,但由于当时的ABS系统存在种种缺陷而未得到广泛的应用p直到1978年ABS系统有了突破性的进展。德国的Robert Bosch公司与奔驰公司合作研制出三通道四轮带数字控制器的ABS系统并批量装于奔驰轿车上p由于微电子处理器的引入,使ABS系统开始具有了智能。从而奠定了现代ABS的基础和基本模式。1980年以后,ABS在技术上得到了很大的发展,许多汽车零部件公司纷纷开始生产ABS产品p目前汽车新车的A
5、BS装车率在美国等西方发达国家已超过90%以上。在发展过程中,ABS体积逐步减小,重量逐步减轻,控制和诊断功能逐步增强。ABS除本身朝着集成化、低价格、大批量的方向发展外,还在原系统基础上进行了扩展p现在的ABS以集成了EBD(电子制动力分配)、EDS(电子差速系统)、ASR(驱动防滑)和ESP(电子稳定性程序),并向更高级的EHB(电液制动)和EMB(电机制动系统)发展ABS的发展概况几项新技术MK60特点和提高:特点和提高:新的泵设计和直流电机设计新一代阀设计核心冗余理念和双芯片ECU兼容主动和被动式轮速传感器紧凑设计同样的外形尺寸下,功能扩展到TCS和ESP舒适性提高MK60是为欧洲市场
6、大体积车型开发的;MK25用于豪华轿车、箱式车和轻卡;MK50用于大型轻卡。重量更轻的MK70仅含ABS功能 可能的功能扩展:可能的功能扩展:漏气检查系统 坡路启动辅助可调整巡航控制 冷启动支持雨天制动支持 制动衰退支持助力器失效支持Teves电子制动系统电子制动系统ABS的发展概况几项新技术ESP,是目前最为先进的主动操纵动力系统,防范驾驶险情于未然ESP是下列功能的综合:是下列功能的综合: ABS Anti-lock Brake System EBD Electronic Brake force Distribution TCS Traction Control System AYC Ac
7、tive Yaw Control 系统不停地评价从轮速传感器、转向轮传感器、偏转速度和横向加速度传感器送来的数据,并且比较驾驶输入和车辆当前实际状态。当发现了不稳定状态比如一个突然的规避动作,系统将在瞬间作出反应,调整不同车轮上的制动力、调整引擎扭矩,稳定车辆。ESP 电子稳定性程序ABS的发展概况几项新技术 EHB提升了液压制动系统的技术潜力:轮缸和踏板之间的液压管路被信号传输线所代替,和传统的制动系统操作相比,踩下EHB踏板,指令即以电信号形式传输给液压单元的电子控制器,控制器计算出最优的制动压力,然后给制动钳以相应的液压 EHB的优点:的优点:更短的制动距离优化的制动和稳定表现优化的踏板
8、感觉在ABS工作时踏板无振动提升碰撞价值(crash worthiness)改进封装,易于安装能实现所有的制动和稳定功能如ABS、EBD、TCS、ESP、BA、ACC等容易和未来的交通管理系统联网EHB部件:ECU;带踏板反力模拟器和驾驶状态传感器的电子踏板模块 电液制动EHB ABS的发展概况几项新技术 朝着纯粹电线驱动制动技术的发展:不再有制动液、不再有液压管路!制动力在各轮上由高性能电马达直接产生。 依靠EMB,我们介入了纯粹电线驱动制动技术,此技术完全抛开制动液和制动管路。制动力在各轮上由高性能电马达直接产生,它们由ECU控制,由一个电子踏板模块发出的信号触发。EMB包含所有制动和稳定
9、功能如ABS、EBD、TCS、ESP、BA和ACC。它几乎不产生噪声,甚至在ABS模态也是如此。EMB部件:部件:四轮制动模块;ECU;带踏板反力模拟器和驾驶状态传感器的电子踏板模块 EMB优点:优点:更短的制动距离和优化的稳定性;可调整的踏板、更加舒适安全;ABS模态无振动;静音;无制动液,更环保;提升碰撞价值;零件更少,节约空间;装配简便;能实现所有的制动和稳定功能如ABS、EBD、TCS、ESP、BA、ACC等;容易和未来的交通管理系统联网;容易添加更多的功能如电子驻车制动 电机制动系统EMB ABS的发展概况几项新技术EPB包含一个电子控制器和一个机电中央促动器,通过Bowden索控制
10、一对伺服制动器或组合卡钳。和传统驻车制动相比,EPB的优点有:提升操作安全性;操作简单;没有手柄或足柄;诊断系统;缩减安装劳动量;调试简单;行车制动失效时作应急制动;通过和ESP相连的行车制动系统实现应急制动功能 EHP相对EPB更节约空间,它集成到制动卡钳里面。由一个能产生压力的电制动系统EBS和一个电操作的组合卡钳构成,该组合卡钳有液压驱动然后由电机系统锁紧。优点:抛弃所以机械传输单元;重量轻,封装优化 额外功能:和电子制动系统组合使用时, EHP和EPB具有下列可选功能:自动松、紧调整;坡路启动辅助;自动保持功能;带距离感应系统时可驻车辅助;车辆(防盗)锁死。 电液驻车系统EHP 电子驻
11、车制动系统EPB ABS产品概况对ABS的一些认识误区p装备ABS后,制动距离一定会缩短pABS可以防止车辆的一切跑偏或甩尾p有ABS保证安全,开车可以随心所欲ABS产品技术试验和检测设备1、PC纯模拟2、PC压力模拟3、PC混合模拟4、单片机硬件模拟5、单片机的混合模拟6、原装产品硬件模拟7、原装产品混合模拟ABS产品技术试验和检测设备ABS车载开发系统IABS车载开发系统IIABS产品技术试验和检测设备ABS压力调节器试验台ABS产品技术压力调节器技术压力调节器总成ABS产品技术压力调节器技术ABS产品技术压力调节器技术增压阀(常开阀)增压阀(常开阀)减压阀(常闭阀)减压阀(常闭阀)压力调
12、节器主要零部件介绍ABS产品技术压力调节器技术回流泵回流泵压力调节器主要零部件介绍ABS产品技术压力调节器技术低压蓄能器低压蓄能器高压阻尼器高压阻尼器压力调节器主要零部件介绍ABS产品技术压力调节器技术原装压力调节器原装压力调节器自制压力调节器自制压力调节器压力调节器整体性能试验对比ABS产品技术压力调节器技术压力调节器关键技术及工艺难点ABS产品技术压力调节器技术压力调节器关键技术及工艺难点ABS产品技术压力调节器技术压力调节器关键技术及工艺难点ABS产品技术压力调节器技术压力调节器关键技术及工艺难点ABS产品技术压力调节器技术压力调节器关键技术及工艺难点ABS的法规试验p高高u路面制动性能
13、:路面制动性能: 分低速(40km/h)、高速度0.8Vmax(112km/h)进行路试,各轮不抱死但允许短暂抱死,汽车任何部分均不许超出3.7宽车道;当车速低于15km/h时允许抱死;p低低u路面制动性能:路面制动性能: 分低速(40km/h)、高速度0.8Vmax(112km/h)进行路试,各轮不抱死但允许短暂抱死,汽车任何部分均不许超出3.7宽车道;当车速低于15km/h时允许抱死;p由高由高u驶入低驶入低u路面制动性能:路面制动性能: 分低速(40km/h)、高速度0.8Vmax(112km/h)进行路试:各轮不抱死但允许短暂抱死,汽车任何部分均不许超出3.7宽车道;当车速低于15km
14、/h时允许抱死;p由低由低u驶入高驶入高u路面制动性能:路面制动性能: 在50km/h进行路试:各轮不抱死但允许短暂抱死,汽车任何部分均不许超出3.7宽车道;当车速低于15km/h时允许抱死;车辆减速度在合适的时间内上升到适当大的值,并且车辆不偏离原来的行驶方向;p对开路面制动性能:对开路面制动性能: 在50km/h进行路试:各轮不抱死但允许短暂抱死,汽车任何部分均不许超出3.7宽车道;当车速低于15km/h时允许抱死;方向盘的转角在最初2秒内不得超过120度,总转角不得超过240度。 ABS电子控制单元(ECU) ABS电子控制单元由软件和硬件两个部分组成。 软件方面:软件方面:采用C语言编
15、写的一套适应各种道路的防抱控制算法,控制器算法经历了可靠性和各种制动工况的检验,结果表明此软件具有很高的可靠性与安全性。 硬件方面:硬件方面:采用国内外成熟的元器件,特别是CPU采用西门子专用于车辆上的单片机(C164-CI),完全可以满足防抱制动系统的各种控制需求。自行研制的控制器在体积和质量上已接近国外同类产品的水平。 ABS电子控制单元的组成电子控制单元的组成ABS电子控制单元的主要功能主要功能有:n采集功能模块:采集各轮的轮速n参数计算模块:计算车速、加减速度、滑移率n路面识别模块:辨别路面高u、低u等n控制算法模块:根据轮速、车速等决定控制方法n驱动控制模块:控制电磁阀开关,调节制动
16、压力n故障诊断模块:故障报警、恢复常规制动n通讯功能模块:用于CAN总线和串口通讯控制过程中车辆具有方向稳定性(各轮不抱死)控制过程中车辆具有方向稳定性(各轮不抱死)自适应辩识路面工况,并实施有效防抱控制自适应辩识路面工况,并实施有效防抱控制制动距离比无制动距离比无ABS的制动距离一般要短的制动距离一般要短防抱过程无明显抱死或制动放松防抱过程无明显抱死或制动放松控制软件算法可靠,无失效发生控制软件算法可靠,无失效发生ECU的技术指标ABS基本控制原理 测量车轮速度; 估算车速和减速度; 计算车轮的滑移率; 估算地面的附着系数及变化; 通过压力调节器调节车轮上的制动压力来控制车轮的滑移率,使之总
17、是处于最佳值,使车辆始终处于临界抱死的间隙滚动状态。ABS基本控制原理图(高u路面)ABS基本控制原理图(低u路面)车辆速度参考速度车轮速度理想的ABS循环控制过程轮速传感器技术传感器类型n磁电式n霍尔式磁电式传感器原理磁电式原理:原理:当齿圈的转速发生变化时,感应电动势的频率也变化。ABS电控单元通过检测感应电动势的频率来检测车轮转速。 优点:优点:电磁式轮速传感器结构简单、成本低;缺点:缺点:一是其输出信号的幅值随转速的变化而变化。若车速过慢,其输出信号低于1V,电控单元就无法检测;二是响应频率不高。当转速过高时,传感器的频率响应跟不上;三是抗电磁波干扰能力差。目前,国内外ABS系统的控制
18、速度范围一般为15160km/h,今后要求控制速度范围扩大到8260km/h以至更大,显然电磁感应式轮速传感器很难适应。 磁电式传感器结构如下图所示,它由永磁体2、极轴5和感应线圈4等组成,极轴头部结构有凿式和柱式两种。磁电式传感器的组成 磁电式传感器结构如下图所示,它由永磁体2、极轴5和感应线圈4等组成,极轴头部结构有凿式和柱式两种。磁电式传感器的组成霍尔式传感器原理n霍尔式:原理:原理:齿轮转动时,使得穿过霍尔元件的磁力线密度发生变化,因而引起霍尔电压的变化,霍尔元件将输出一个毫伏(mV)级的电压信号。此信号还需由电子电路转换成标准的脉冲电压(方波)。 优点:优点:1、是输出信号电压幅值不
19、受转速的影响。 2、是频率响应高。其响应频率高达20kHz,相当于车速为1000km/h时所检测的信号频率; 3、是抗电磁波干扰能力强。因此,霍尔传感器不仅广泛应用于ABS轮速检测,也广泛应用于其控制系统的转速检测。 霍尔式传感器组成n 霍尔轮速传感器也是由传感头和齿圈组成。传感头由永磁体,霍尔元件和电子电路等组成,永磁体的磁力线穿过霍尔元件通向齿轮。自制霍尔式传感器传感器对ABS控制效果的影响n传感器的信号好坏直接影响到ABS的控制,若安装不到位或碰撞,就会导致传感器采集的轮速信号时好时坏或完全没有或有尖波干扰,造成ECU误认为车轮已趋向抱死,立即采取减压调节,导致车辆跑偏或走蛇形。n由于传
20、感器信号不好就会导致压力调节器过早调节,增压阀过早关闭,引起制动踏板很硬,有时还会感觉踩不下,也会导致制动距离很长或没有制动的现象。n目前有80%的故障与传感器有关,所以在安装传感器时要格外仔细,确保精确安装到位。n传感器的安装及注意事项n压力调节器及油管的安装及注意事项n线束的安装及注意事项传感器的安装与注意事项 传感器的安装:n安装前检查前后桥传感器安装位置及孔径大小是否加工正确;n安装时要检查传感器与齿圈的间隙是否在有效范围内,要根据间隙大小(控制在0.8-1.3mm内)相应调整增减垫片;n固定好传感器的线束,每20cm绑扎一次;注意事项:n后轮传感器的头部(感应部分)应垂直对准齿圈,应
21、保证传感器的头部在齿圈的有效切割范围内;n前轮传感器的感应面应切割齿圈;n前后传感器的辨别;自制霍尔式传感器传感器在车轮的安装位置传感器对ABS控制效果的影响n传感器的信号好坏直接影响到ABS的控制,若安装不到位或碰撞,就会导致传感器采集的轮速信号时好时坏或完全没有或有尖波干扰,造成ECU误认为车轮已趋向抱死,立即采取减压调节,导致车辆跑偏或走蛇形。n由于传感器信号不好就会导致压力调节器过早调节,增压阀过早关闭,引起制动踏板很硬,有时还会感觉踩不下,也会导致制动距离很长或没有制动的现象。n目前有80%的故障与传感器有关,所以在安装传感器时要格外仔细,确保精确安装到位。ABS的线束安装ABS线束
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