1、完整版制动系统的发展历史和现状汽车制动系统怎样发展从汽车出生时起，车辆制动系统在车辆的安全方面就饰演着至关重要的角色。 最近几年来，跟着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提升，这类重要性表现得愈来愈显然。 众多的汽车工程师在改良汽车制动性能的研究中倾注了大批的心血。 当前对于汽车制动的研究主要集中在制动控制方面，包含制动控制的理论和方法，以及采纳新的技术。一. 制动控制系统的历史最原始的制动控制不过驾驶员操控一组简单的机械装置向制动器施加作使劲，这时的车辆的质量比较小， 速度比较低，机械制动虽已知足车辆制动的需要， 但跟着汽车自质量的增添， 助力装置对机械制动器来说已显得十分必需。 这时，开始出现
2、真空助力装置。 1932 年生产的质量为 2860kg 的凯迪拉克 V16车四轮采纳直径的鼓式制动器，并有制动踏板控制的真空助力装置。林肯企业也于 1932 年推出 V12 轿车，该车采纳经过四根软索控制真空加力器的鼓式制动器。跟着科学技术的发展及汽车工业的发展， 特别是军用车辆及军用技术的发展， 车辆制动有了新的打破， 液压制动是继机械制动后的又一重要改革。 Duesenberg Eight 车领先使用了轿车液压制动器。克莱斯勒的四轮液压制动器于 1924 年问世。通用和福特分别于 1934 年和 1939 年采纳了液压制动技术。到 20 世纪50年月，液压助力制动器才成为现实。20 世纪
3、80 年月后期，跟着电子技术的发展，世界汽车技术领域最明显的成就就是防抱制动系统 (ABS)的适用和推行。 ABS集微电子技术、精细加工技术、液压控制技术为一体， 是机电一体化的高技术产品。 它的安装大大提升了汽车的主动安全性和操纵性。防抱装置一般包含三部分：传感器、控制器 ( 电子计算机 )与压力调理器。传感器接受运动参数， 如车轮角速度、角加快度、车速等传递给控制装置， 控制装置进行计算并与规定的数值进行比较后，给压力调理器发出指令。1936 年，博世企业申请一项电液控制的 ABS装置专利促使了防抱制动系统在汽车上的应用。 1969 年的福特使用了真空助力的 ABS制动器； 1971 年，
4、克莱斯勒车采纳了四轮电子控制的ABS装置。这些初期的 ABS装置性能有限，靠谱性不够理想，且成本高。1979 年，默本茨推出了一种性能靠谱、带有独立液压助力器的全数字电子系统控制的 ABS制动装置。 1985 年美国开发出带有数字显示微办理器、复合主缸、 液压制动助力器、 电磁阀及履行器“一体化”的 ABS防抱装置。跟着大规模集成电路和超大规模集成电路技术的出现，以及电子信息办理技术的高速发展，ABS以成为性能靠谱、成今日益降落的拥有宽泛应用远景的成熟产品。 1992 年 ABS的世界年产量已超出 1000 万辆份，世界汽车 ABS的装用率已超出 20%。一些国家和地域 ( 如欧洲、日本、美国
5、等 ) 已拟订法例，使 ABS成为汽车的标准设施。二. 制动控制系统的现状当考虑基本的制动功能量， 液压操控仍旧是最靠谱、 最经济的方法。即便增添了防抱制动 (ABS)功能后，传统的“油液制动系统”仍旧据有优势地位。 可是就复杂性和经济性而言， 增添的牵引力控制、车辆稳固性控制和一些正在考虑用于“智能汽车”的新技术使基本的制动器显得不足挂齿。传统的制动控制系统只做相同事情，即平均分派油液压力。当制动踏板踏下时， 主缸就将等量的油液送到通往每个制动器的管路，并经过一个比率阀使前后均衡。 而 ABS或其余一种制动干涉系统则依据每个制动器的需要时对油液压力进行调理。当前，车辆防抱制动控制系统 (AB
6、S)已发展成为成熟的产品，并在各样车辆上获取了宽泛的应用， 可是这些产品基本都是鉴于车轮加、减速门限及参照滑移率方法设计的。 方法固然简单适用，可是其调试比较困难， 不同的车辆需要不同的般配技术， 在很多不同的道路上加以考证； 从理论上来说， 整个控制过程车轮滑移率不是保持在最正确滑移率上，并未达到最正确的制动成效。此外，因为编制逻辑门限 ABS有很多限制性， 所以最近几年来在 ABS 的基础上发展了车辆动力学控制系统 (VDC)。联合动力学控制的最正确 ABS是以滑移率为控制目标的 ABS，它是以连续量控制形式，使制动过程中保持最正确的、稳固的滑移率，理论上是一种理想的 ABS控制系统。滑移
7、率控制的难点在于确立各样路况下的最正确滑移率， 另一个难点是车辆速度的丈量问题， 它应是低成本靠谱的技术， 并最后能发展成为使用的产品。 对以滑移率为目标的 ABS而言，控制精度其实不是十分突出的问题，而且达到高精度的控制也比较困难；因为路面及车辆运动状态的变化很大，多种扰乱影响较大，所以重要的问题在于控制的稳固性， 即系统鲁棒性， 应保持在各样条件下不失控。 防抱系统要求高靠谱性， 不然会致使人身伤亡及车辆破坏。所以，发展鲁棒性的 ABS控制系统成为重点。此刻，多种鲁棒控制系统应用到 ABS的控制逻辑中来。除传统的逻辑门限方法是以比较为目的外， 增益调动 PID 控制、变构造控制和模糊控制是
8、常用的鲁棒控制系统， 是当前所采纳的以滑移率为目标的连续控制系统。模糊控制法是鉴于经验规则的控制， 与系统的模型没关，拥有很好的鲁棒性和控制规则的灵巧性， 但调整控制参数比较困难，无理论而言，基本上是靠试凑的方法。 但是对大部分基于目标值的控制而言，控制规律有必定的规律。此外，也有采纳其余的控制方法， 如鉴于状态空门及线性反应理论的方法， 模糊神经网络控制系统等。 各样控制方法其实不是独自应用在汽车上， 往常是几种控制方法组合起来实行。 如能够将模糊控制和 PID 联合起来，兼备模糊控制的鲁棒性和 PID 控制的高精度，能达到很好的控制成效。车轮的驱动打滑与制动抱死是很近似的问题。 在汽车起动
9、或加快时，因驱动力过大而使驱动轮高速旋转、 超出摩擦极限而惹起打滑。此时，车轮相同不拥有足够的侧向力来保持车辆的稳固，车轮切向力也减少，影响加快性能。由此看出，防备车轮打滑与抱死都是要控制汽车的滑移率， 所以在 ABS的基础上发展了驱动防滑系统 (ASR)。ASR是 ABS的逻辑和功能扩展。 ABS在增添了 ASR功能后，主要的变化是在电子控制单元中增添了驱动防滑逻辑系统， 来监测驱动轮的转速。 ASR大多借用 ABS的硬件，二者共存一体，发展成为 ABS/ASR系统。当前， ABS/ASR已在欧洲新载货车中广泛使用，而且欧共体法例 EEC/71/320 已强迫性规定在总质量大于 3.5t 的
10、某些载货车上使用，重型车是第一装用的。 但是 ABS/ASR不过解决了紧迫制动时附着系数的利用， 并可获取较短的制动距离及制动方向稳固性，可是它不可以解决制动系统中的全部缺点。 所以 ABS/ASR功能，同时可进行制动强度的控制。ABS只有在极端状况下 ( 车轮完整抱死 ) 才会控制制动，在部分制动时，电子制动使可控制单个制动缸压力， 所以反响时间缩短，保证在任一瞬时获取正确的制动压力。 近几年电子技术及计算机控制技术的飞快发展为 EBS的发展带来了机会。德国自 20 世纪 80 年月以来领先发展了 ABS/ASR系统并投入市场，在 EBS 的研究与发展过程中走到了世界的前列。德国博世企业在
11、1993年与斯堪尼企业联合初次在 Scania 牵引车及挂车上装用了 EBS。但是 EBS是崭新的系统，它有很大的潜力，势必给此刻及未来的制动系统带来革命性的改革。三. 制动控制系统的发展今日，ABS/ASR已经成为欧美和日本等发达国家汽车的标准设施。车辆制动控制系统的发展主假如控制技术的发展。 一方面是扩大控制范围、增添控制功能；另一方面是采纳优化控制理论，实行伺服控制和高精度控制。在第一方面， ABS功能的扩大除 ASR外，同时把悬架和转向控制扩展进来， 使 ABS不不过是防抱死系统， 而成为更综合的车辆控制系统。制动器开发厂商还提出了未来将 ABS/TCS和 VDC与智能化运输系一致体化
12、运用的构思。 跟着电子控制传动、 悬架系统及转向装置的发展， 将产生电子控制系统之间的联系网络， 进而产生一些新的功能， 如：采纳电子控制的离合器可大大提升汽车静止启动的效率； 在制动过程中， 经过输入一个驱动命令给电子悬架系统，能防备车辆的俯仰。在第二个方面，一些智能控制技术如神经网络控制技术是此刻比较新的控制技术， 已经有人将其应用在汽车的制动控制系统中。ABS/ASR其实不可以解决汽车制动中的全部问题。 所以由 ABS/ASR 进一步发展演变为电子控制制动系统 (EBS)，这将是控制系统发展的一个重要的方向。 可是 EBS要想在实质中应用开来， 其实不是一个简单的问题。 除技术外，系统的
13、成本和有关的法例是其投入应用的重点。经过了一百多年的发展， 汽车制动系统的形式已经基本固定下来。跟着电子，特别是大规模、超大规模集成电路的发展，汽车制动系统的形式也将发生变化。 如凯西 - 海斯 (K-H) 企业在一辆实验车上安装了一种电 - 液(EH)制动系统，该系统完全改变了制动器的操作机理。经过采纳 4 个比率阀和电力电子控制装置， K-H 企业的 EBM就能考虑到基本制动、 ABS、牵引力控制、巡航控制制动干涉等状况，而不需此外增添任何一种附带装置。 EBM系统潜伏的长处是比标准制动器能更为有效地分派基本制动力， 进而使制动距离缩短 5%。一种完整无油液、完整的电路制动BBW(Brak
14、e-By-Wire) 的开发使传统的液压制动装置成为历史。四. 全电路制动 (BBW)BBW是未来制动控制系统的 L 发展方向。全电制动不同于传统的制动系统，因为其传达的是电，而不是液压油或压缩空气，能够省略很多管路和传感器， 缩短制动反响时间。 全电制动的构造如图 2 所示。其主要包含以下部分：a)电制动器。其构造和液压制动器基本近似， 有盘式和鼓式两种，作动器是电动机；b)电制动控制单元 (ECU)。接收制动踏板发出的信号，控制制动器制动；接收驻车制动信号，控制驻车制动；接收车轮传感器信号，辨别车轮能否抱死、打滑等，控制车轮制动力，实现防抱死和驱动防滑。 因为各样控制系统如卫星定位、导航系
15、统，自动变速系统， 无级转向系统， 悬架系统等的控制系统与制动控制系统高度集成，所以 ECU还得兼备这些系统的控制；c)轮速传感器。正确、靠谱、实时地获取车轮的速度；d)线束。给系统传达能源和电控制信号；e)电源。为整个电制动系统供给能源。与其余系统共用。 能够是各样电源，也包含重生能源。从构造上能够看出这类全电路制动系统拥有其余传统制动控制系统没法比较的长处：a)整个制动系统构造简单， 省去了传统制动系统中的制动油箱、制动主缸、助力装置。液压阀、复杂的管路系统等零件，使整车质量降低；b)制动响应时间短，提升制动性能；c)无制动液，保护简单；d)系统总成制造、 装置、测试简单快捷，制动分总成为
16、模块化构造；e)采纳电线连结，系统持久性能优秀；f)易于改良，略加改良就能够增添各样电控制功能。全电制动控制系统是一个崭新的系统， 给制动控制系统带来了巨大的改革，为未来的车辆智能控制供给条件。可是， 要想全面推行，还有许多问题需要解决：第一是驱动能源问题。 采纳全电路制动控制系统， 需要许多的能源，一个盘式制动器大概需要 1kW 的驱动能量。当前车辆12V电力系统供给不了这么大的能量，所以，未来车辆动力系统采纳高压电，加大能源供给， 能够知足制动能量要求， 同时需要解决高电压带来的安全问题。其次是控制系统无效办理。 全电制动控制系统面对的一个难题是制动无效的办理。 因为不存在独立的主动备用制
17、动系统， 所以需要一个备用系统保证制动安全， 无论是 ECU元件无效，传感器无效仍是制动器自己、线束无效，都能保证制动的基天性能。实现全电制动控制的一个重点技术是系统无效时的信息沟通协议，如 TTP/C。系一致旦出现故障， 立刻发出信息， 保证信息传达切合法例最合适的方法是多重通道分时区 (TDMA)，它能够保证不出现不行展望的信息滞后。 TTP/C 协议是依据 TDMA拟订的。第三是抗扰乱办理。车辆在运转过程中会有各样扰乱信号， 怎样除去这些扰乱信号造成的影响， 当前存在多种抗扰乱控制系统， 基本上分为两种：即对称式和非对称式抗扰乱控制系统。对称式抗扰乱控制系统是用两个相同的 CPU和相同的
18、计算程序办理制动信号。非对称式抗扰乱控制系统是用两个不同的CPU和不相同的计算程序办理制动信号。两种方法各有优弊端。此外，电制动控制系统的软件和硬件怎样实现模块化， 以适应不同种类的车型需要；怎样实现底盘的模块化， 是一个重要的难题。只有将制动、转向、悬架、导航等系统综合考虑进来，从算法上模块化，成立数据总线系统， 才能以最低的成本获取最好的控制系统。电制动控制系统第一用在混淆动力制动系统车辆上， 采纳液压制动和电制动两种制动系统。 这类混淆制动系统是全电制动系统的过渡方案。因为两套制动系统共存， 使构造复杂，成本偏高。跟着技术的进步， 上述的各样问题会逐渐获取解决， 全电制动控制系统会真实取
19、代传统的以液压为主的制动控制系统。图 3 是这类全电制动控制系统的配置方案。五. 结论综上所述，现代汽车制动控制技术正朝着电子制动控制方向发展。全电制动控制因其巨大的优胜性， 将取代传统的以液压为主的传统制动控制系统。 同时，跟着其余汽车电子技术特别是超大规模集成电路的发展，电子元件的成本及尺寸不停降落。汽车电子制动控制系统将与其余汽车电子系统如汽车电子悬架系统、汽车主动式方向摇动稳固系统、电子导航系统、无人驾驶系统等交融在一同成为综合的汽车电子控制系统， 未来的汽车中就不存在孤立的制动控制系统，各样控制单元集中在一个ECU中，并将渐渐取代惯例的控制系统， 实现车辆控制的智能化。可是，汽车制动控制技术的发展受整个汽车工业发展的制约。有一个巨大的汽车现有及潜伏的市场的吸引， 各样先进的电子技术、生物技术、信息技术以及各样智能技术才不停应用到汽车制动控制系统中来。 同时需要各样国际及国内的有关法例的健全，这样装备新的制动技术的汽车就会真实应用到汽车的批量生产中。( 最早公布时间 :2004 年 11 月 08 日 , 根源 : 太平洋汽车网 ,作者: 佚名 )
