汽车防抱死制动系统的研究

汽车防抱死系统（ABS）项目交流2020年5月12日交流的内容ABS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ABS产品技术万向ABS开发和试验设备ABS压力调节器技术压力调节器工作原理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ABS系统各部件的安装及注意事项ABS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ABS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ABS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ABS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ABS压力调节器主要技术指标：直流电压12V±25%电磁阀线圈允许温度120℃额定压力14～16MPa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ABS轮速传感器主要技术指标最小电流7mA,最大电流14mA最小工作电压9V，最大工作电压18V气隙高度范围在0.5～1.2mm温度范围在：-40℃～＋125℃最小速度1HZ，最大速度大于2500HZABS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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ABS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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直到1978年ABS系统有了突破性的进展。德国的RobertBosch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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目前汽车新车的ABS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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：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：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：ABSAnti-lockBrakeSystemEBDElectronicBrakeforceDistributionTCSTractionControlSystemAYCActiveYawControl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：更短的制动距离优化的制动和稳定表现优化的踏板感觉在ABS工作时踏板无振动提升碰撞价值(crashworthiness)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EHBABS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：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：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EMBABS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电子驻车制动系统EPBABS产品概况——对ABS的一些认识误区装备ABS后，制动距离一定会缩短ABS可以防止车辆的一切跑偏或甩尾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混合模拟试验台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）减压阀（常闭阀）压力调节器主要零部件介绍ABS产品技术——压力调节器技术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1、隔磁管的加工和装配隔磁管的加工要求是将厚0.3mm的不锈钢板进行深拉深，成型为内径ф7、深25mm的管状零件。由于壁太薄，冲压时极易开裂，报废率很高。由于隔磁管采用挤压装配，因此既要保证动铁与定铁之间的间隙、阀杆与阀座之间的间隙（影响电磁阀的响应时间），又要保证挤压处不出现外漏，是一较难的问题。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2、本体的加工本体是ABS压力调节器的主体，加工面多（六面皆需加工）、加工位置多、加工的孔不仅精度要求高，而且阶梯孔多，孔的深度大，特别是本体上的Φ0.5小孔、Φ3.2长孔的加工上，钻头太细太长，不易夹紧找正，极易折断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3、隔磁片的加工隔磁片太小太薄，壁厚只有0.1mm，很难机加工，目前采用电脉冲加工，效果虽然不错，但成本太高。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4、一些零件的热处理问题有些零件的材料选用和热处理工艺产生了冲突，另外由于零件很小，也给热处理带来了一定的困难，如阀杆球面、阀座锥面的热处理。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5、电磁阀的挤压装配由于电磁阀与本体装配孔的过盈配合精度较高，而且没有导向，因此电磁阀装配时易产生歪斜，将影响ABS压力调节器的密封性能。ABS的法规试验高u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；低u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；由高u驶入低u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；由低u驶入高u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；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：采用C语言编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：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ABS电子控制单元的主要功能主要功能有：采集功能模块：采集各轮的轮速参数计算模块：计算车速、加减速度、滑移率路面识别模块：辨别路面高u、低u等控制算法模块：根据轮速、车速等决定控制方法驱动控制模块：控制电磁阀开关，调节制动压力故障诊断模块：故障报警、恢复常规制动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）自适应辩识路面工况，并实施有效防抱控制制动距离比无ABS的制动距离一般要短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ECU的技术指标ABS基本控制原理•测量车轮速度；