汽车电子防抱死制动系统结构原理

5
2020/8/14
2.汽车制动时车轮受力分析
Ｖ——车速 ω——车轮旋转角速度 Ｍｊ——惯性力矩 Ｍμ——制动阻力矩 Ｗ——车轮法向载荷 Ｆｚ——地面法向反力 Ｔ——车轴对车轮的推力 Ｆｘ——地面制动力 ｒ——车轮半径 ｒω——车轮切向速度，简称轮 速
6
（1）制动器制动力
• 制动蹄与制动鼓（盘） 压紧时形成的摩擦力 矩Mμ通过车轮作用于 地面的切向力——Fμ （2）地面制动力
• 制动时地面对车轮的 切向反作用力——FX
2020/8来自百度文库14
7
（3）地面制动力FX 、制动器制动力Fμ及附着力Fφ 之间的关系
• 附着力——地面对轮胎切向反作用力的 极限值Fφ。
• 附着力取决于轮胎与路面之间的摩擦作 用及路面的抗剪强度。
2020/8/14
8
地面制动力、制动器制动力及附着力之间的关系
车速 V ＞ 轮速Vω
2020/8/14
12
第三阶段：抱死拖滑，路面印痕粗黑。 轮速Vω = 0
观察车轮的三种运动状态
2020/8/14
13
• 若需增大Fx ，必须增大 F 。F取决于附着系数 φ， φ又受滑移率 s 的 影响。
（2）滑移率S
定义：s=[(V－Vω)/V]×100% =[(V－r.ω)/V]×100%
2020/8/14
14
（3）附着系数φ与滑移率 s 的关系
2020/8/14
15
• 分析结论：
• s ＜ 20%为制动稳定区域； s ＞ 20%为制动非稳定区域； 将车轮滑移率 s 控制在20%左右，便可
获取最大的纵向附着系数和较大的横向附 着系数，是最理想的控制效果。
2020/8/14
16
4.理想的制动控制过程
28
汽车电子系统发展趋势
• 功能多样化（从最初的单一制动发展到如今的各
• 高控制精度要求
动力性、经济性、排放、安全性直接受控制精度影响
• 高可靠性要求
温度变化范围-40℃～125℃ 200km/h高速移动和剧烈震动 DC/DC变换器、电机带来的强烈电磁干扰
• 低成本、高产量要求
市场对价格的敏感性,适合大批量生产
2020/8/14
N
26
ABS系统发展的三个阶段
（1）第一阶段(1965－1980)：部件层次
（1）制动开始时，让制动压力迅速增大， 使S上升至20%所需时间最短，以便获取最 短的制动距离和方向稳定性。 （２）制动过程中：
当S上升稍大于20%时，对制动轮迅速而 适当降低制动压力，使S迅速下降到20%；
当S下降稍小于20%时，对制动轮迅速而 适当增大制动压力，使S迅速上升到20%；
2020/8/14
采用先进的微电子技术，车载网络技术，集成智能功 率器件、智能传感器、大容量EEPROM或者FLASHROM、专用集 成电路等，形成了车上的分布式、网络化的主被动安全控制 系统（Brake-by-Wire) ；整个车被联成一个多ECU、多节点 的有机的整体，使得其安全性能也更加完善。
2020/8/14
2020/8/14
3
• 即汽车以一定的初速度制动到停车所产 生的： ★制动距离 ★制动时间 ★制动减速度
2020/8/14
4
• （2）制动时的方向稳定性——汽车在制动 时仍能按指定方向的轨迹行驶，即不发生 跑偏、侧滑、以及失去转向能力称为制动 时的方向稳定性。
• 车轮抱死时汽车的运行情况
2020/8/14
第八章 汽车电子防抱死制动系统
主讲:
2020/8/14
1
第一节 概述
2020/8/14
2
一、ABS的理论基础
• 1.汽车的制动性
汽车在行驶过程中，强制地减速以至停 车且维持行驶方向稳定性的能力称为汽车 的制动性。 • 评价制动性能的指标主要有： • （1）制动效能——汽车在行驶中，强制减 速以至停车的能力称为制动效能。
17
• 结论： 车轮在制动过程中，以5～10 次/秒 的
频率进行增压、保压、减压的不断切换， 使s稳定在20%是最理想的制动控制过程。
5.ABS的功用
ABS的功用是控制实际制动过程接近 于理想制动过程。
2020/8/14
18
ABS的发展
2020/8/14
19
ABS：汽车主被动安全技术的核心
➢当今世界汽车业正处于技术大变革、产业大调整 时代。这一时代的主题是汽车的安全、节能、环 保。而贯穿这一时代的主线是汽车的电子化、电 气化、电脑化。
分立式半导体元件开始用于ABS部件的开发；
（2）第二阶段(1980－1995)：子系统层次
采用微处理器及单片机用来完成信息的检测和处理， 使得控制系统具有了数字化和智能化的特征。典型的防抱死 制动系统有BOSCH 5.3 BENDIX 9/10 等。
2020/8/14
27
（3）第三阶段(1995-)：集成网络化层次
2020/8/14
9
3.硬路面上附着系数φ与滑移率s的关系 • 观察车轮的三种运动状态
2020/8/14
10
（1）制动过程中车轮的三种运动状态
第一阶段：纯滚动，路面印痕与胎面花纹 基本一致
车速 V = 轮速Vω
2020/8/14
11
第二阶段：边滚边滑，路面印痕可以辨认 出轮胎花纹，但花纹逐渐模糊。
20
汽车的主动安全包括：
防抱死制动； 制动力分配；
牵引力控制； 动力转向控制； 悬架控制，车身动态稳定控制，胎压 控制，自适应巡航控制等。
2020/8/14
21
汽车的被动安全控制包括：
碰撞后保留有足够的生存空间； 减少二次碰撞造成的伤害； 防止成员被抛出车外； 乘员撞后出逃被救； 碰撞吸能前保险杆； 预防碰撞火灾。
2020/8/14
22
汽车防抱制动系统ABS基本单元
轮速传感器
2020/8/14
电控单元
电液执行器
23
R
2020/8/14
24
BOSCH A.BS/EBD/TCS/ESP集成系统
2020/8/14
25
汽车ABS制动系统的难点
• 高实时性要求
制动响应要快 毫秒级响应 (波音747客机1000km/h飞行，33μs飞过9mm)
➢汽车电子是现代汽车技术发展的最主要驱动力。 无论是燃油汽车、燃气汽车、还是电动汽车、智 能汽车，汽车电子都是它们的共性关键技术。
➢汽车工业是使用微处理器最多的工业。汽车电 子占整车成本的比例在90年代已达到25－30％ ，未来将达到 30 ％～ 50 ％。汽车电子的发展有
力促进了信息产业的发展。
2020/8/14