【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 制動(dòng)時(shí)、的滑移率的計(jì)算、滑移率和附著系數(shù)之間的關(guān)系及 ABS 的控制算法也有很深的研究。 國(guó)內(nèi)現(xiàn)在生產(chǎn) ABS 的公司不少，但大多數(shù)公司是和國(guó)外著名 ABS 公司合作生產(chǎn)。完全自主生產(chǎn)開發(fā) ABS 的有代表性的國(guó)內(nèi)公司有：廣州市科密汽車制動(dòng)技術(shù)開發(fā)有限公司、重慶聚能汽車技術(shù)有限責(zé)任公司、東風(fēng)科技汽車制動(dòng)系統(tǒng)公司、西安博華機(jī)電股份有限公司等。已開發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品有單通道、三通道、四通道、六通道的氣壓和液壓式的，適用于摩托車、轎車、大中型客車一、重型載貨汽車、掛車的 ABS及相關(guān)零部件。這些 ABS的制動(dòng)性能指標(biāo)達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的水平，部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)優(yōu)于國(guó)外公司同類產(chǎn)品，在國(guó)內(nèi)占有一定的市場(chǎng)。 估計(jì) 2020 年我國(guó)新生產(chǎn)的中、重型載貨汽車，大、中型客車 ABS 的裝車率為 100%，而小、微型客車 ABS 的裝車率 為 20％，轎車 ABS 裝車率為 50%。 國(guó)內(nèi)對(duì) ASR 的研究，大約開始于 20 世紀(jì) 90年代。一些科研單位如清華大學(xué)、吉林工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、上海交通大學(xué)、濟(jì)南重汽技術(shù)中心等對(duì) ASR 技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行跟蹤、研究，并取得了階段性進(jìn)展。目前，我國(guó)科研人員主要針對(duì) ASR 控制系統(tǒng)的控制策略、控制算法、邏輯等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行研究。由于受電控發(fā)動(dòng)機(jī)的限制，我國(guó)目前在 ASR 系統(tǒng)的控制理論方面大多側(cè)重于采用以制動(dòng)控制為主、發(fā)動(dòng)機(jī)控制為輔的控制方法?？偟膩?lái)說(shuō)，距離產(chǎn)品化研究還有一定的差距。因此國(guó)內(nèi)尚無(wú)自主研發(fā)的集 ABS 和 ASR 為一體的 ABS/ASR 防滑控制系統(tǒng)產(chǎn)品出現(xiàn)。 第五節(jié) . ABS/ASR 控制技術(shù)的提高 目前，雖然 ABS/ASR 已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但控制方法還是以邏輯門限值控制為主。該控制方法雖比較簡(jiǎn)單，但邏輯復(fù)雜，所有的門限值都需要大量的實(shí)驗(yàn)來(lái)確定，調(diào)試起來(lái)很困難。而且，采用邏輯門限值控制的 ABS/ASR 系統(tǒng)通用性比較差，需要針對(duì)不同的車型重新開發(fā)。隨著各種現(xiàn)代控制理論不斷發(fā)展和完善，采用優(yōu)化控制理論，可實(shí)現(xiàn)伺服控制和高精度控制。將智能控制技術(shù)如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)應(yīng)用到 ABS/ASR 系統(tǒng)中，可以提高系統(tǒng) 的自適應(yīng)性和可靠性。相對(duì)于目前的基于滑移率的控制算法，基于路面附著系數(shù)的控制算法容易實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制，能適應(yīng)各種路面變化，控制滑移率在最佳滑移率附近，使 ABS/ASR 的控制效果得以改善。 通過(guò)先進(jìn)的測(cè)試手段可進(jìn)一步完善 ABS/ASR 功能。例如， ABS 控制車輪制動(dòng)防滑時(shí)，車速?zèng)]有直接測(cè)量，而是通過(guò)輪速的波動(dòng)情況估取參考車速作為車速，然后計(jì)算滑移率用以控制，所以， ABS 控制時(shí)的滑移率不能保證其準(zhǔn)確性。隨著傳感器制造和集成技術(shù)的發(fā)展，添加車身速度傳感器來(lái)測(cè)量車身速度，可提高ABS/ASR 的控制效果。 線制動(dòng)系統(tǒng) BBW（ BrakebyWire）是制動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向之一。 BBW將傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)中的液壓油或空氣等傳力介質(zhì)完全由電制動(dòng)取代，電能作為能量來(lái)源。制動(dòng)時(shí)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)制動(dòng)鉗塊，整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)沒有液、氣壓管路，可省略許多管路和傳感器，因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷。 BBW 由電線傳遞能量，數(shù)據(jù)線傳遞信號(hào)，制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間縮短，極大地提高了汽車的制動(dòng)安全性，并為將來(lái)的智能汽車控制提供條件。此外，在電子控制系統(tǒng)中設(shè)計(jì)相應(yīng)程序，操縱電控元件來(lái)控制制動(dòng)力的大小及各軸制動(dòng)力分配，可完全實(shí)現(xiàn) ABS 及 ASR 等功能。 BBW 是一種全新的制動(dòng)理念 ，但仍有一些問(wèn)題需要解決：目前車輛的 12 V/24 V 電源系統(tǒng)無(wú)法提供如此大的能量，需采用高品質(zhì)的 42 V 電源；因?yàn)椴淮嬖讵?dú)立的主動(dòng)備用制動(dòng)系統(tǒng)，因此需要一個(gè)備用系統(tǒng)保證制動(dòng)安全；車輛在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)有各種干擾信號(hào)，如何消除這些干擾信號(hào)造成的影響是急需解決的問(wèn)題。 電子制動(dòng)系統(tǒng) EBS[10]（ Electronically ControlledBraking System）是適應(yīng)對(duì)汽車及掛車制動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定性逐步提高的要求，在 ABS/ASR 基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一套綜合電子控制系統(tǒng)。它除了包含 ABS/ASR 的基本 功能外，還具有以下特點(diǎn)：① EBS優(yōu)化了各車輪間、主車與掛車或半掛車間的制動(dòng)力分配。通常，對(duì)于常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)而言，牽引車和掛車之間的制動(dòng)協(xié)調(diào)性不能總是處于理想的匹配狀態(tài)，尤其在與牽引車相配的掛車經(jīng)常更換的情況下。 EBS 會(huì)在任何狀態(tài)下監(jiān)控到主車與掛車的不兼容性，自動(dòng)調(diào)整主車與掛車之間的制動(dòng)力分配，滿足主車和掛車制動(dòng)協(xié)調(diào)性的要求，改善車輛的安全性。前后橋襯片磨損協(xié)調(diào)，總磨損量達(dá)到最小，所有襯片更換間隔一致，縮短了維修時(shí)間，降低運(yùn)行成本。同時(shí)，制動(dòng)力的協(xié)調(diào)還可以增加制動(dòng)舒適性。② EBS 通過(guò)制動(dòng)管理系統(tǒng)將輔助制動(dòng)和行車 制動(dòng)統(tǒng)一管理。它確保在每一次制動(dòng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)無(wú)磨損制動(dòng)（緩速器、發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)承擔(dān)大部分的制動(dòng)工作，因此可以使行車制動(dòng)器的溫度保持在一個(gè)最低的水平，制動(dòng)襯片的磨損降低）。③改善了 ABS/ASR 的功能，改善了制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間和車輛的制動(dòng)反應(yīng)，縮短了制動(dòng)距離，改善制動(dòng)穩(wěn)定性。舒適的制動(dòng)感應(yīng)，幾乎達(dá)到轎車的制動(dòng)感受。④ EBS 具有完善的診斷和自檢測(cè)功能，可提供關(guān)于制動(dòng)系統(tǒng)的即時(shí)信息，任何故障都可以被系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到，并準(zhǔn)確顯示以提示維修。維修專家據(jù)此排除故障。 目前， EBS 在載貨汽車和客車上得到應(yīng)用，是 ABS/ASR 在商用車 領(lǐng)域的替代產(chǎn)品。 ABS/ASR 市場(chǎng)將逐漸減少，因?yàn)?EBS 將考慮用于輕型車。 第五節(jié) .控制功能的擴(kuò)展和集成 1. 和電子制動(dòng)力分配 EBD（ Electric Brake force Distribution）組合 和電子制動(dòng)力分配 EBD（ Electric Brake force Distribution）集成，形成ABS/ASR/EBD 系統(tǒng)，可以明顯改善并提高 ABS 的功效。 EBD 的功能就是在汽車制動(dòng)的瞬間，高速計(jì)算出 4個(gè)輪胎由于附著力不同而 導(dǎo)致的摩擦力數(shù)值，然后調(diào)整制動(dòng)裝置，使其按照設(shè)定的程序在運(yùn)動(dòng)中高速調(diào)整，達(dá)到制動(dòng)力與摩擦力（牽引力）的匹配，以保證車輛的平穩(wěn)和安全。當(dāng)緊急制動(dòng)車輪抱死的情況下， EBD 在ABS 動(dòng)作之前就已經(jīng)平衡了每一個(gè)輪胎的有效地面附著力，可以防止甩尾和側(cè)移，并縮短汽車制動(dòng)距離。 2. 和電子穩(wěn)定性程序 ESP（ Electronic Stability Program）組成 和電子穩(wěn)定性程序 ESP（ Electronic Stability Program）系統(tǒng)集成 [11]，形成ABS/ASR/ ESP 綜合控制系統(tǒng)，可解除汽車制 動(dòng)、起步和轉(zhuǎn)向時(shí)對(duì)駕駛員的高要求。 ESP 又稱汽車動(dòng)態(tài)控制 VDC（ Vehicle Dynamics Control）。 1995 年， BOSCH 推出基于 ABS/ASR 系統(tǒng)開發(fā)出的電子穩(wěn)定性程序 ESP。 ESP 在吸收 ABS/ASR 優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，添加轉(zhuǎn)向傳感器、側(cè)滑傳感器、橫向加速度傳感器和橫擺角速度傳感器等傳感器，具有啟動(dòng)對(duì)制動(dòng)力和汽車行駛方向進(jìn)行修正、補(bǔ)償?shù)墓δ堋?ESP 通過(guò)對(duì)各傳感器傳來(lái)的車輛行駛狀態(tài)信息進(jìn)行分析，使 ABS/ASR 自動(dòng)地向一個(gè)或多個(gè)車輪施加制動(dòng)力，將車輛保持在駕駛者所選定的車道內(nèi)，來(lái)幫助車輛維持動(dòng)態(tài) 平衡。因此，可以使車輛在各種狀況下保持最佳的穩(wěn)定性，在轉(zhuǎn)向過(guò)度或轉(zhuǎn)向不足的情形下效果更加明顯。 ACC（ Adaptive Cruise Control）組成 和汽車巡航自動(dòng)控制 ACC（ Adaptive Cruise Control）系統(tǒng)集成 [12]，形成ABS/ASR/ACC 綜合控制系統(tǒng)，可解除汽車制動(dòng)、起步和保持安全車距方面對(duì)駕駛員的高要求。 ACC 裝置是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)汽車主動(dòng)安全技術(shù)。裝備 ACC 裝置，可自動(dòng)根據(jù)主目標(biāo)車輛與主車車輛的相對(duì)距離、相對(duì)速度和路面狀況參數(shù)，判定主車的理 想安全距離，并實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)主車車速，使之實(shí)際車距不小于理想安全距離，因而，可在較大程度上避免碰撞事故發(fā)生，具有良好的安全行駛效果。由于 ABS/ASR 和 ACC 都要用到相同的輪速采集系統(tǒng)、制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置以及發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)裝置，在汽車 ABS/ASR 集成裝置的硬件基礎(chǔ)上，添加一個(gè)車距傳感器及相應(yīng)的電磁閥即可實(shí)現(xiàn) ACC 功能。因此 ABS/ASR 與 ACC 的集成，不僅可以降低成本，而且可以提高汽車的整體安全行駛性能。 ，提高整體控制性能 隨著汽車電子化程度不斷提高，汽車上 ECU 數(shù)目越來(lái) 越多。為了提高信號(hào)的利用率，要求大量的數(shù)據(jù)信息能在不同的 ECU 中共享，汽車綜合控制系統(tǒng)中大量的控制信號(hào)也需要實(shí)時(shí)交換。傳統(tǒng)的電器系統(tǒng)大多采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單一通訊方式，已遠(yuǎn)不能滿足這種需求。為此，總線技術(shù)被引人到汽車電控系統(tǒng)中。今后， ABS/ASR控制系統(tǒng)的開發(fā)將基于總線技術(shù)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)與其他控制系統(tǒng)的信息共享。例如，利用 CAN 總線和 SAE J1939，可以很容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械式自動(dòng)變速器 AMT（ Automatic Mechanical Transmission）和 ABS/ASR 之間的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)資源共享。 ABS 采集的 汽車輪速信號(hào)，可以通過(guò)變換得到變速器的輸出軸轉(zhuǎn)速為 AMT 所用，可減少傳感器，降低控制系統(tǒng)的成本。同時(shí)，減少了插接件，使 AMT 和 ABS/ASR 系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性提高。 ABS 工作時(shí)，可向 AMT 發(fā)出控制信息，要求 AMT 掛空檔，提高 ABS 的工作性能，使車輛制動(dòng)更平穩(wěn)、更有效。 ASR 工作時(shí)可要求 AMT 向上換檔減少力矩，使 ASR 的控制效果更好。 ASR 可使 AMT 避免在低附著路面起步和加速時(shí)出現(xiàn)反復(fù)換檔現(xiàn)象。因此，信息交換和共享可以使兩個(gè)控制系統(tǒng)的功能比它們單獨(dú)控制的功能更豐富和有效，使每個(gè)控制器的功能都更加完善，便于進(jìn) 行更復(fù)雜的控制，為整車控制奠定基 第四 章 自動(dòng)變速器的應(yīng)用 第一節(jié) .自動(dòng)變速器的概述 變速器作為汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)汽車的動(dòng)力性、駕駛舒適性以及油耗都具有重要的作用。因?yàn)樽詣?dòng)變速器運(yùn)用計(jì)算機(jī)和電子控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)汽車的自動(dòng)變速，能夠消除駕駛員換擋操作技術(shù)的差異，降低駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高行車的安全性，所以自動(dòng)變速器在現(xiàn)代汽車上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛 第二節(jié) .自動(dòng)變速器分類及在汽車上的應(yīng)用 。 目前汽車上使用的自動(dòng)變速器主要有電控機(jī)械自動(dòng)變速器（ AMT）、液力機(jī)械自動(dòng)變速器（ AT）、無(wú)級(jí)自 動(dòng)變速器（ CVT）及雙離合自動(dòng)變速器（ DCT） 4 種類型。 1 電控機(jī)械自動(dòng)變速器（ AMT） 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理 AMT 是在原手動(dòng)變速器（ MT）基礎(chǔ)上，附加了一套電控液壓裝置。工作時(shí)通過(guò)電子控制單元（ ECU）控制液壓裝置，來(lái)操縱有級(jí)機(jī)械變速器的離合器和換 擋桿，使離合器自動(dòng)地進(jìn)行分離與接合，變速器擋位的切換則由 ECU 根據(jù)車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門開度來(lái)自動(dòng)控制，從而實(shí)現(xiàn)了有級(jí)機(jī)械變速器的自動(dòng)離合和自動(dòng)選擋。 優(yōu)點(diǎn) 1）傳動(dòng)效率高，燃料經(jīng)濟(jì)性好。除了在起步過(guò)程中有一定的摩擦能量損失外，其余時(shí) 間能量損失很少，其傳動(dòng)效率要高于手動(dòng)變速器，可高達(dá) 95%以上。 2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和維護(hù)成本低，僅為 AT 的 1/3 ～ 1/4。 3）適用于各種車型。尤其適用于商用車，由于城市公交客車換擋頻繁且要求車輛使用成本低，因此， AMT 也是其最佳的選擇。 不足 1）換擋平穩(wěn)性不高，舒適性較差。與 MT 相同， AMT 所有擋位的切換都要經(jīng)過(guò)空擋，換擋時(shí)動(dòng)力必須中斷（屬于非動(dòng)力換擋）。 2）控制參量太多，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制困難。由于換擋過(guò)程中，離合器和加速踏板必須與選換擋操作協(xié)調(diào)配合才能使換擋時(shí)間最短，換擋平穩(wěn)，所以控