汽车制动防抱死系统(ABS)制动控制过程分析\汽车制动防抱死系统(ABS)制动控制过程分析

汽车制动防抱死系统 (ABS)制动控制过程 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 陈贞健 (福建交通职业技术学院 ,福建 福州 350007) 摘要 :通过对汽车 ABS在各种路面和行驶状态下制动控制过程的分析 ,表明采用逻辑门限值控制方式 , 以车轮减速度、加速度及滑移率为控制参数的 ABS ,具有路面自动选择功能 ,能依据路面附着系数的变 化情况实施不同的控制 ,提高汽车的制动效能和方向稳定性。 关键词 :防抱死 制动 控制 分析 　　现代汽车 ABS 在制动过程中 ,控制装置 ( ECU) 以 10 —12 次Π秒的频率控制制动压力调节器完成“增压 — 保持压力 —减压”的制动压力调节循环 ,实现汽车在制 动过程中使车轮与路面间滑移率控制在纵向附着系数 最大的理想滑移率附近的狭小范围之内 ,提高了汽车 的制动效能和制动时的方向稳定性。为实现这一目 标 ,要针对汽车所行驶的路面状况 ,实施不同的控制过 程。目前 ,ABS广泛采用逻辑门限控制方式 ,即预先规 定控制参数并设定相应的控制门限值 (针对车型 ,在各 种车速和路面条件下 ,通过反复试验获得的数据) ,在 制动时将检测的实际参数与 ECU 内设定的门限值进 行比较并适时地对制动过程进行控制。依据汽车所行 驶的路面状况 ,ABS对制动的控制过程可分为 :汽车在 高附着系数路面、低附着系数路面和由高附着系数路 面突变到低附着系数路面等三种制动控制过程。 1、控制参数及其测定 逻辑门限控制方式的 ABS 的控制参数是 :车轮减 速度 (或角减速度) 、加速度 (或角加速度) 和车轮滑移 率。车轮的减速度和加速度通过轮速传感器输出的信 号由 ECU 经过微分计算确定。车轮的滑移率实用中 多数的 ABS是以制动过程中 ,当车轮的减速度达设定 的控制门限值时的瞬时轮速近似的作为 ABS 实施控 制时的初始车速 ,并按设定的斜率近似的计算确定制 动过程中任一时刻的车速 (参考车速) ,由参考车速和 轮速计算出制动过程中任一时刻的车轮参考滑移率 , 用于 ABS对制动过程的控制。 在 ABS的实际控制中 ,多以车轮加、减速度门限 和滑移率门限多种参数综合进行控制。单独采用其中 任何一种参数门限进行控制都存在较大的局限性。例 如 :仅以车轮加、减速度作为控制门限 ,当汽车在低附 着系数的路面上高速行驶中进行紧急制动时 ,由于制 动时驱动轮的减速度达不到控制门限值 ,ABS 将无法 对车轮进行控制 ,从而将出现抱死现象 ;如果仅以车轮 滑移率作为控制门限时 ,由于汽车行驶的路面情况不 同 ,纵向最大附着系数所对应的滑移率的变化范围较 大 (8 % —30 %) ,因此仅以固定的滑移率门限值作为控 制门限 ,很难保证在各种路面的条件下都能获得最佳 的制动效果。因此 ,ABS一般多采用车轮加、减速度和 滑移率门限值进行综合控制 ,使 ABS 具有较高的自动 适应性控制能力 ,保证在各种行驶状况和不同路面情 况下 ,都能较好地实现制动防抱死控制。 2、高附着系数路面上的制动控制过程 汽车在高附着系数路面上的制动控制过程如图 1 所示 : 在制动的最初阶段 ,随着制动分泵内制动压力的 增大 ,车轮减速度也随之增大。直至车轮的减速度达 到设定的控制门限 - a 时 (第 1 阶段末) ,ABS控制装置 开始计算汽车的参考车速 VRef 和此后任一时刻的车 轮参考滑移率 ,并与设定的滑移率门限值进行比较。 如果车轮的参考滑移率小于门限值 S1 ,说明车轮的滑 83 引进与咨询 2004 年第 1 期 　　　　　　　　　技术咨询 © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 移率偏小 ,则进入制动压力的“保持”阶段 (第 2 阶段) , 以使车轮充分地进行制动 ,当车轮参考滑移率大于门 限值 S1 ,说明车轮已进入不稳定区域 ,ABS即进入制动 压力的“减压”阶段 (第 3 阶段) ,由于制动压力的下降 , 车轮在惯性的作用下开始加速 ,当车轮的减速度小于 控制门限值 - a 时 ,ABS 进入制动压力“保持”阶段 (第 4 阶段) 。此后 ,由于汽车惯性的作用 ,车轮仍然在回 升加速 ,直至超过设定的第一个加速度控制门限值 + a ,为了适应可能出现的路面附着系数突然增大的情 况 ,设定了第二个加速度控制门限值 + A。如果在设 定的压力“保持”时限内车轮的加速度未能超过第一个 加速度控制门限值 + a ,则 ECU 判定路面情况为低附 着系数 ,此时控制过程将按低附着系数路面上的制动 过程进行控制 ;如果车轮的加速度超过第一个加速度 门限值 + a ,则继续“保持”制动压力 ;如果因路面附着 系数突然增大而使车轮加速度超过第二个加速度控制 门限值 + A 时 ,ABS 则再次进入制动压力“增大”阶段 (第 5 阶段) ,使车轮加速度下降 ,直至低于控制门限值 + A ,然后再进入压力“保持阶段”(第 6 阶段) ,一直到 车轮加速度又回落到 + a 以下。这表明车轮与路面间 的滑移率回复到稳定区域且制动压力稍有不足 ,为了 使车轮在更长的时间内处于稳定区域且靠近理想滑移 率附近 ,ABS对制动压力进行“增大”和“保持”的快速 转换 (第 7 阶段) ,使制动压力具有较小的阶梯升高率 , 直至车轮减速度再次超过控制门限值 - a 时 ,又开始 进入制动压力“减压”阶段 (第 8 阶段) ,此时不再考虑 参考滑移率是否超过控制门限 S1 ,ABS便进入下一个 制动压力调节控制循环。 3、低附着系数路面上的制动过程控制 如图 2 所示 :为汽车在低附着系数路面上的制动 控制过程。 　　由图可见 ,其防抱死制动压力调节过程的第 1 和 第 2 阶段与前述的在高附着系数路面上的控制过程的 第 2 和第 3 阶段相同。在进入第 3 阶段后 ,由于路面 附着系数很小 ,车轮的加速过程慢 ,致使在设定的制动 压力保持时限内 (第 3 阶段前段) ,车轮的加速度没能 达到控制门限值 + a ,ECU 由此判定车轮处于低附着系 数路面。此后 ECU 将控制制动压力调节器以较低的 压力减小率“减压”,并经短时间的压力保持后 ,再以同 样的方式减压和压力保持 ,直到车轮的加速度超过控 制门限值 + a ,此后又进入制动压力的保持阶段 (第 4 阶段) ,当车轮的减速度又低于加速度的控制门限 + a 以后 ,制动力就以较低的阶梯升高率增大 (第 5 阶段) , 直到车轮的减速度大于减速度的控制门限值 - a ,ABS 就进入下一个制动压力调节控制循环。由于在第一循 环中系统需要识别路面状况 ,处于高滑移运动状态的 时间较长 ,通过这一状态信息 ,在下一个循环中则采用 直接减压的方式 (第 6 阶段) ,直接到达 + a 控制门限 值 ,这样车轮在高滑移率区域仅旋转一个短暂的时间 , 与第一个循环周期相比 ,车辆的操纵性和稳定性都提 高了。 4、由高附着系数路面突变到低附着系数路面的制 动控制过程 在汽车制动过程中 ,有时会出现车轮由高附着系 数路面突然进入低附着系数路面的情况 ,如图 3 所示。 假设在上一个防抱死制动压力调节循环结束而下 一个循环开始时 (图示阶段 1 末) ,车轮突然由高附着 系数路面进入低附着系数路面 ,由于制动力仍然保持 在与高附着系数相适应的较高水平 ,在制动压力减小 阶段 (第 2 阶段) ,车轮的参考滑移率不仅会超过控制 下门限 S1 ,而且会超过控制上门限值 (下转第 41 页) 93技术咨询 　　　　　　　　　引进与咨询 2004 年第 1 期 © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. (3)两个绕组绕向相反 ,异极性端定为始端 ,则为 “加极性”,若将二次绕组始端 (a) 改作末端 (x) ,则为 “减极性”。 2、变压器的组别 : 2. 1 什么叫变压器的组别 如果把三个单相变压器用到三相电源上去 ,这三 个变压器就组成一个“组”,这时除了极性之外还有 “组”的区别。在一个“组”的三相中 ,每一相两个线圈 的线头有极性的关系 ,而三相的一次线圈和二次线圈 间电压关系由“组”里的三个单相变压器的接线方式来 决定 ,不同的接线有不同的“组”,说明“组”有区别 ,通 常称为三相变压器的组别和接线组别。 2. 2 组别的确定 变压器的组别一般采用时钟来表示 ,时钟上的 12 个字码 ,分成 12 格 ,每各代表 1 小时 ,一个圆周为 360°,每一格 30°,以 12 点为基数 ,角度按顺时针方向计 算 ,每 30°为一点钟 ,用一次线电压的相量代替时钟 的长针 ,用二次线电压的相量代替时钟的短针。当采 用 YΠY接法时 ,两线电压同相的情况为 YΠY- 12 点 (见 图 5) ,若 YΠY- 12 点中二次绕组的 a →b ,b →c ,c →a ,则 变为 YΠY- 4 点 (见图 5) ,同理可得 YΠY - 8 点 (见图 5) ;两线电压反相的情况为 YΠY - 6 点 (见图 5) ,若在 YΠY- 6 点中二次绕组的 a →b ,b →c ,c →a ,则变为 YΠY - 10 点 (见图 5) ,同理可得 YΠY- 2 点 (见图 5) ;F 当采用 YΠ△接法时 ,两线电压同相的情况为 YΠ△ - 11 点 (见图 5) ,若在 YΠ△- 11 点中二次绕组的 a → b ,b →c ,c →a ,则变为 YΠ△- 3 点 (见图 5) ,同理可得 YΠ △- 7 点 (见图 5) ,若在 YΠ△- 5 点中二次绕组的 a → b ,b →c ,c →a ,则变为 YΠ△- 9 点 (见图 5) ,同理可得 YΠ △- 1 点 (见图 5) ; 结论 : (1)三相变压器的组别共分 12 种 ,其中六个 为单数组 ,六个为双数组。 (2)凡是一次线圈和二次线的接法不相同的为单 数组 ,如星形Π三角形 ,凡是一次线圈和二次线的接法 相同的为双数组 ,如星形Π星形、三角Π三角。 图 5 变压器联接组原理接线和向量图 : (上接第 39 页) S2 。在这种情况下 ,当车轮的减速度从 低于控制门限 - a 变化到高于控制门限值 - a 时 , ECU 还要对车轮的参考滑移率是否超过控制上门限进行判 断。如果车轮的参考滑移率大于控制上门限 S2 ,说明 车轮还处于不稳定区域 ,则不进行制动压力保持 ,而是 继续减少制动压力 ,直到车轮的加速度高于控制门限 值 + a (第 3 阶段) 。此后再进入制动压力保持阶段 ,直 到车轮的加速度又低于控制门限值 + a (第 4 阶段) 。 然后制动压力再以较低的阶梯升高率增大 ,直到车轮 的减速度再次低于控制门限值 - a (第 5 阶段) ,随后 ABS便进入下一个制动压力调节控制循环。 综上分析可知 :以车轮减速度、加速度及滑移率为 控制参数 ,采用逻辑门限值控制方式对汽车制动过程 进行多参数综合控制的 ABS ,具有路面状态自动选择 功能 ,具有适应路面附着系数变化的能力 ,能根据车轮 减速度、加速度的变化大小 ,判定车轮处于何种附着系 数的路面上 ,以及高、低附着系数跃变等情况 ,并实施 不同的制动控制。使汽车制动过程中滑移率始终处于 最大纵向附着系数附近的狭小范围内 ,提高了汽车的 制动效能和制动时的方向稳定性。 参考文献 1. 王遂双主编. 汽车电子控制系统的原理与 检修 外浮顶储罐检修方案皮带检修培训教材1变电设备检修规程sf6断路器检修维护检修规程柴油发电机 . 北京 : 北京理工大学出版社. 1998 2. 付百学主编. 汽车电子控制技术. 北京 :机械工业出版 社 . 2000 14技术咨询 　　　　　　　　　引进与咨询 2004 年第 1 期 © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. 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