【文章內(nèi)容簡介】 / h 的車速運(yùn)轉(zhuǎn) ,制動平穩(wěn)、響應(yīng)快速 ,制動減速度分別達(dá)到 317 、 313 m/ s2 ,能夠滿足駐車制動要求 , 20 實驗結(jié)果如圖 10 和圖 11 所示。 邁 騰車電 子 駐 車 制 動 系 統(tǒng)的組成 圖 10 制動初速度 80 km/ h 的實驗結(jié)果 Experimental results for the initialspeed of braking of 80 km/ h 圖 11 制動初速度 30 km/ h 的實驗結(jié)果 Experimental results for the initialspeed of braking of 30 km/ h 21 6 汽車 電子駐車制動系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)要求 6． 1 電子駐車制動系統(tǒng)的基本要求 電子駐車系統(tǒng)的基本要求包括系統(tǒng)安全、可靠性、可維護(hù)性、實用性等幾個方面： (1)安全性：在出現(xiàn)突發(fā)失效的情況下，系統(tǒng)要具備保持正常工作的能力， 而且要保持足夠的駐車制動力； (2)可靠性：線控制動系統(tǒng)至少要能夠 和現(xiàn)有的機(jī)械制動系統(tǒng)具有同樣的可靠性； (3)實用性：具備現(xiàn)有系統(tǒng)的基本功能； (4)可維護(hù)性：維護(hù)周期至少要和目前的系統(tǒng)一樣長； (5)壽命：不低于目前的水平； (6)汽車工程協(xié)會定義的汽車通信系統(tǒng)分為了 A、 B、 C 三類。和安全相關(guān)的通信系統(tǒng)中，采用 C類協(xié)議是必須的； (7)成本：與傳統(tǒng)的系統(tǒng)成本相差不大； (8)車內(nèi)空間：占用空間盡可能小。為了達(dá)到這些基本要求，常用且有效的方法是在線控制動系統(tǒng)中采用冗余技術(shù)。 22 電子駐車制動系統(tǒng)的設(shè)計要求 制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能直 接關(guān)系著車輛和人員的 安全，是汽車重要的安全件，受到普遍重視。在國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn) GBl276． 1999《汽車制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗方法》以及 GB7258． 2021《機(jī)動車運(yùn)行安全條件》中，對制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能都做出了嚴(yán)格的規(guī)定。具體設(shè)計要求如下： (1)行車制動的控制裝置與駐車制動的控制裝置應(yīng)相互獨立； (2)采用彈簧儲能制動裝置做駐車制動時，應(yīng)保證在失效狀態(tài)下能快速解除駐車狀態(tài)；如需使用專用工具，這種工具應(yīng)作為隨車工具； (3)駐車制動應(yīng)能使機(jī)動車即使在沒有駕駛員的情況下，也能停在上、下坡道上。駕駛員必須在座位上就可以實現(xiàn)駐 車制動。對于汽車列車和輪式拖拉機(jī)運(yùn)輸機(jī)組，若掛車與牽引車脫離，掛車 (由輪式拖拉機(jī)牽引的裝載質(zhì)量 3 000 kg 以下的掛車除外 )應(yīng)能產(chǎn)生駐車制動。掛車的駐車制動裝置應(yīng)能夠由站在地面上的人實施操縱。； (4)駐車制動應(yīng)通過純機(jī)械裝置把工作部件鎖止，并且駕駛員施加于操縱裝置上的力：手操縱時，乘用車不應(yīng)大于 400 N，其它機(jī)動車不應(yīng)大于 600 N；腳操縱時，乘用車不應(yīng)大于 500 N，其它機(jī)動車不應(yīng)大于 700 N； (5)駐車制動的控制裝置的安裝位置應(yīng)適當(dāng)，其操縱裝置應(yīng)有足夠的儲備行程(開關(guān)類操作裝置除外 )，一般應(yīng)在 操縱裝置全行程的三分之二以內(nèi)產(chǎn)生規(guī)定的制動效能；駐車制動機(jī)構(gòu)裝有自動調(diào)節(jié)裝置時允許在全行程的四分之三以內(nèi)達(dá)到規(guī)定的制動效能。棘輪式制動操縱裝置應(yīng)保證在達(dá)到規(guī)定駐車制動效能時，操縱桿往復(fù)拉動的次數(shù)不允許超過三次； (6)駐車制動性能的檢驗：在空載狀態(tài)下，駐車制動裝置應(yīng)能保證機(jī)動車在坡度為 20％ (x,J總質(zhì)量為整備質(zhì)量的 1． 2 倍以下的機(jī)動車為 15％ )、輪胎與路面間的附著系數(shù)不小于 0． 7 的坡道上正、反兩個方向保持固定不動，其時間不應(yīng)少于 5min。對于允許掛接掛車的汽車，其駐車制動裝置必須能使汽車列車在滿載狀態(tài) 下時能停在坡度為 12％的坡道 (坡道上輪胎與路面間的附著系數(shù)不應(yīng)小于 0． 7)上； (7)制動襯片 (塊 )磨損小，制動間隙的檢查、調(diào)整和制動襯片 (塊 )的更換應(yīng)方便； 23 汽車 電子駐車制動系統(tǒng)的評價指標(biāo) 汽車的制動性是指強(qiáng)制汽車在短距離內(nèi)減速、停車、控制下坡速度且維持行駛方向的穩(wěn)定性和保證汽車較長時間停放在斜坡上的能力。前者為汽車的行車制動性能，后者為汽車的駐車制動性能。作為汽車制動性能的一部分，駐車制動性和行車制動性一樣都要從制動效能、制動效能的恒定性和制動時汽車的方向穩(wěn)定性三方面來評價。 (1)制動效能：即制 動距離與制動減速度，是指在良好路面上，汽車以一定初速制動到停車的制動距離或制動時汽車的減速度，是制動性能最基本的評價指標(biāo)。制動距離與汽車的行駛安全有直接的關(guān)系，它指的是汽車空檔時以一定初速，從駕駛員踩著制動踏板開始到汽車停止為止所駛過的距離。制動距離與制動踏板力以及路面附著條件有關(guān)。制動減速度反映了地面制動力，因此它與制動器制動力 (車輪滾動時 )及附著力 (車輪抱死拖滑時 )有關(guān)汽車動力性不同，對制動效能的要求也就不同：一般轎車、輕型貨車的行駛速度高，所以要求其制動效能高；而重型貨車行駛速度相對較低，其制動效能的 要求相對稍低。 (2)制動效能的恒定性：制動過程實際上是把汽車行駛的動能通過制動器吸收轉(zhuǎn)化為熱能，汽車在繁重的工作條件下制動 (例如下長坡長時間、連續(xù)制動 )或高速制動時，制動器溫度常在 300℃以上，有時甚至達(dá)到 600． 700*(2，制動器溫度上升后，摩擦力矩會顯著下降，這種現(xiàn)象就稱為制動器的熱衰退。所以制動器溫度升高后，能否保持在冷狀態(tài)時的制動效能已成為設(shè)計制動器時要考慮的一個重要問題。汽車在高速行駛或下長坡連續(xù)制動時制動效能保持的程度，稱為抗熱衰退性能。制動器抗熱衰退性能一般用一系列連續(xù)制動時制動效能的保持 程度來衡量。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)草案 ISO／ DIS6597，要求以一定車速連續(xù)制動 15 次，每次的制動強(qiáng)度為 3MIS2，最后的制動效能應(yīng)不低于規(guī)定的冷試驗制動效能(5． 83MIS2)的 60％ (在制動踏板力相同的條件下 )。制動器抗熱衰退性能與制動器材料和制動器的結(jié)構(gòu)型式有關(guān)。汽車在涉水行駛后，制動器還存在水衰退的問題。當(dāng)汽車涉水時，水進(jìn)入制動器，短時間內(nèi)制動效能的降低稱為水衰退。汽車應(yīng)該在短時間內(nèi)迅速恢復(fù)原有的制動效能。 (3)制動時汽車的方向穩(wěn)定性：即制動時汽車不發(fā)生跑偏、側(cè)滑以及失去轉(zhuǎn)向能力的性能。制動過程中，有時 會出現(xiàn)制動跑偏、后軸側(cè)滑或前輪失去轉(zhuǎn)向能力 24 而使汽車失去控制離開原來的行駛方向，甚至發(fā)生撞入對方車輛行駛軌道、下溝、滑下山坡的危險情況。一般把汽車在制動過程中維持直線行駛或按預(yù)定彎道行駛的能力稱為制動時汽車的方向穩(wěn)定性。在試驗時常規(guī)定一定寬度的試驗通道 (如1． 5 倍車寬或 3． 7m)，制動時方向穩(wěn)定性合格的車輛在試驗過程中不允許產(chǎn)生不可控制的效應(yīng)使它離開這條通道。制動時汽車自動向左或向右偏駛稱為“制動跑偏”。造成汽車制動時跑偏的原因有兩個：一是汽車左、右車輪，特別是前軸左、右車輪 (轉(zhuǎn)向輪 )制動器動力不相等；二是制 動時懸架導(dǎo)向桿系與轉(zhuǎn)向系拉桿在運(yùn)動學(xué)上的不協(xié)調(diào) (互相干涉 )。其中第一個原因是制造、調(diào)整誤差造成的，汽車究竟向左還是向右跑偏，要根據(jù)具體的情況而定：第二個原因是設(shè)計造成的，制動時汽車總是向左 (或向右 )跑偏。 25 汽車 電子駐車制動系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 1） 驅(qū)動能源問題 現(xiàn)在汽車普遍使用 12V 電源系統(tǒng)，即汽車蓄電池電壓是 12V，工作時的電壓約為 14V。線控技術(shù)的應(yīng)用，使得汽車電氣消耗明顯增加。如線控制動系統(tǒng)中的一個電制動器就需要 1000w 左右的功率。由于系統(tǒng)負(fù)擔(dān)的增加，將現(xiàn)有電壓提高3 倍 ，即蓄電池電壓是 36V，汽車工作時的電壓是 42V，加大能源供應(yīng)是比較可行的方案 。 對于特定的功率，電壓越高，電流越小，導(dǎo)線上損失的能量越小，傳輸系統(tǒng)越有效。并且可以使用更細(xì)小的線束。提高電壓值，可以減少電器本身的體積、重量和損耗，有利于控制裝置的小型化，提高集成度。 42V 電壓的峰值電壓是 58V，對于直流電， 60V 是一個安全極限。超過 60V要考慮到系統(tǒng)的安全性，要使用更加昂貴的材料。因此，使用 42V 電壓方案是可取的。盡管 42V 電源系統(tǒng)有很多優(yōu)點，但因為產(chǎn)品需要重新設(shè)計和制造，從 12V系統(tǒng)轉(zhuǎn)變到 42V 系統(tǒng)對汽車 零部件制造業(yè)是個不小的沖擊。 14V和 42V雙電壓方案可以作為 42V單電源系統(tǒng)的過渡。雙電壓方案由 36V 蓄電池產(chǎn)生的 42V 高壓，經(jīng)過 DC／ DC 電源轉(zhuǎn)換模塊，輸出 14V電壓。這是兩個互相隔離的電壓系統(tǒng)。高電壓供給大功率用電設(shè)備 (線控轉(zhuǎn)向，線控制動等 )，低電壓供給小功率用電設(shè)備 (車燈，儀表板，門鎖等 )。要保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，動力電源的性能至關(guān)重要。隨著電子元件及其高功耗零部件的不斷增加，使得汽車的電負(fù)荷成倍增加，若繼續(xù)維持 12V供電系統(tǒng)，就必須通過提高電流來獲得更多的功率，但是過高的電流將給整個系統(tǒng)帶來不安全 隱患，汽車電路上的熱能消耗大大增加，所以汽車供電系統(tǒng)必須提高電壓以滿足現(xiàn)代汽車電氣系統(tǒng)負(fù)荷日益增長的需要。于是， 42V 供電系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。 42V 電源的采用也為發(fā)展全電路制動系統(tǒng) (the Brake． ByWire system，簡稱 BBW 系統(tǒng) )創(chuàng)造了條件，即：電動機(jī)的質(zhì)量可減輕 20％；線束直徑可減小 2／ 3，如此降低了設(shè)計與使用成本，方便安裝；提高了電子元件的集成度等。這些優(yōu)點必將大大推動BBW 系統(tǒng)的發(fā)展。 2） 傳感器技術(shù) 現(xiàn)代汽車技術(shù)發(fā)展的特征之一就是越來越多的部件采用電子控制。汽車電子控制系統(tǒng)的控制效果依賴 于傳感器的信息采集和反饋精度。傳感器技術(shù)的發(fā)展直接關(guān)系著整個汽車電子控制系統(tǒng)的性能。汽車電子駐車制動系統(tǒng) EPB中涉及到的 26 傳感器有：車輪速度傳感器、踏板行程傳感器、駐車坡度傳感器等。 3） 容錯控制技術(shù) 容錯控制技術(shù) 與機(jī)械部件相比，線控系統(tǒng)由于其復(fù)雜性并且影響因素多，可靠性有時較低，而且失效形式各不相同。因此，線控系統(tǒng)必須盡可能地具有容錯能力，使之不會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的失效。一方面可以采用冗余元件，使系統(tǒng)失效時，備份系統(tǒng)能立即接替工作，保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，但這會使整個系統(tǒng)更復(fù)雜，成本更高。此外，還要提高元件和設(shè)備的 可靠性，針對汽車工作的惡劣環(huán)境，選擇高性能的電子元器件；提高系統(tǒng)的集成度，減少元件數(shù)量。增強(qiáng)抗干擾電路，提高系統(tǒng)抵抗電磁干擾能力。這些措施都可以提高線控系統(tǒng)的可靠性?？紤]到汽車安全性和可靠性的要求，線控制動系統(tǒng)必須要采用容錯控制技術(shù)。容錯控制技術(shù)方法包括硬件冗余方法和解析冗余方法兩種： (1)硬件沉余方法是通過對系統(tǒng)重要部件及易發(fā)生故障部件進(jìn)行備份，以提高系統(tǒng)的容錯性能。冗余是容錯控制的基礎(chǔ)，一旦某個部件出現(xiàn)問題，則可以利用冗余關(guān)系，用其它部件代替故障部件，以消除故障； (2)解析冗余方法主要是通過設(shè)計控制器的 軟件來提高整個系統(tǒng)的冗余度，進(jìn)而改善整個系統(tǒng)的容錯性能。 4） 總線技術(shù) 汽車上應(yīng)用的總線技術(shù)都是從工業(yè)現(xiàn)場總線移植過來的。而現(xiàn)場總線是指應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，在微機(jī)化測量控制設(shè)備之間實現(xiàn)雙向串行多節(jié)點數(shù)字通信的系統(tǒng)，是一種開放式、數(shù)字化、多點通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。匯集了計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和自動控制技術(shù) (3c)的現(xiàn)場總線技術(shù)，從 20世紀(jì) 80 年代開始發(fā)展起來，并逐步在制造業(yè)、流程工業(yè)、交通、樓宇等方面的自動化系統(tǒng)中得到了廣泛的重視和應(yīng)用?，F(xiàn)場總線主要有以下幾種類型：基金會現(xiàn)場總線 (FF)、LonWorks、 ProfiBus、 CAN、 HART，而其中 CAN(ControllerArea Network)即控制器局域網(wǎng)因為具有高性能、高可靠性以及獨特的設(shè)計而越來越受到關(guān)注，現(xiàn)已形成國際標(biāo)準(zhǔn)，被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn)場總線之一。 國際上眾多知名汽車公司也是從 20世紀(jì) 80年代就開始積極致力于汽車總線技術(shù)的研究與開發(fā)的。隨著汽車總線技術(shù)的發(fā)展，將會有多種不同的總線技術(shù)用于汽車中，尤其是具有高速實時傳輸特性的一些總線標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，如： CAN、 rrP、Byteflight 和 FlexRay。 CAN 總線網(wǎng)絡(luò)用于各電控單元 ECU之間 的信息交換，車 27 載