基于ABS系统的BAS系统改进Word文档下载推荐.docx
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路面制动力减小,侧向力减小,如果前轮抱死,车辆会失去转向能力,如果后轮抱死,车辆会侧滑甩尾。
[1]
与常规制动系统相比,ABS系统有以下优点:
(1)增加了制动时的的稳定性
汽车在制动时,如果前轮抱死,驾驶员将无法控制汽车的行驶方向,这是很危险的,如果后轮抱死,会出现侧滑、甩尾,甚至使整个汽车掉头翻车等严重事故,ABS系统可以防止车轮制动时完全被抱死,提高驾驶的稳定性。
(2)缩短制动距离
在同样紧急制动的情况下,ABS系统可以讲滑移率控制在20%左右,从而获得最大的纵向制动力,从而缩短制动距离。
(3)改善轮胎的磨损状况
车轮抱死会加剧轮胎磨损,而且轮胎面磨损不均匀,使轮胎磨损消耗费增加,使用ABS系统,消除了在紧急制动过程中轮胎平斑的可能性。
一般来说,车轮抱死造成的轮胎累加磨损费,已经超过一套防抱死制动系统的造价,所以安装ABS系统有一定的经济效益。
(4)使用方便工作可靠
ABS系统与普通制动系统使用几乎没有区别,制动时,只要把脚踏在制动踏板上,ABS系统会根据情况自动进入工作状态,如遇到雨雪天气,驾驶员没必要用一连串的点刹方式制动,abs会使制动状态保持在最佳点。
2ABS系统的组成
通常,汽车ABS系统是在普通制动系统的基础上,加装车轮速度传感器、ABS电控单元、制动压力调节装置以及制动控制电路等组成,如图
(1)所示。
图
(1)ABS系统的组成
2.1轮转速传感器
轮转速传感器主要是检测车轮的速度,并将速度信号输入ABS的中央控制单元ECU中,目前,广泛应用于ABS系统的车轮转速传感器有电磁感应式和霍尔式两种。
(1)电磁感应式车轮转速传感器
如图
(2)所示,齿轮为运动部件,安装在轮毂或轮轴上,和车轮一起旋转,齿数的多少与车型及电控单元有关。
图
(2)电磁感应式车轮转速传感器
齿圈(6)随车轮一起旋转,与永磁体
(2)构成磁路,当轮速变化时,磁通变化,切割线圈(4),产生感应信号,由电缆
(1)输出到电子控制装置。
(2)霍尔式车轮转速传感器
图(3)霍尔式车轮转速传感器
霍尔式车轮转速传感器由传感头和齿圈组成,传感头由永磁体、霍尔元件、电子电路等组成。
如图(3)所示,永磁体磁力线通过霍尔元件通向齿圈,当齿隙正对霍尔元件中心时,穿过霍尔元件的磁力线分散,磁场较弱;
当齿顶正对霍尔元件中心时,磁力线集中,磁场较强。
齿圈转动时,磁场强弱发生交替变化,从而引起霍尔电压的变化。
霍尔式车轮转速传感器的输出信号幅值不受转速影响,频率响应高,抗电磁干扰能力强。
2.2制动压力调节器
制动压力调节器串接在制动主缸与轮缸之间,通过电磁阀直接或间接地控制轮缸的制动压力。
通常,把电磁阀直接控制轮缸制动压力的制动压力调节器称作循环式调节器,把间接控制制动压力的制动压力调节器称作可变容积式调节。
图(4)制动压力调节器
制动压力调节器系统的工作原理如下:
(1)常规制动
常规制动过程中,ABS系统不工作。
电磁线圈中无电流通过,电磁阀处于“升压”位置,此时制动主缸与轮缸直通,由制动主缸来的制动液直接进入轮缸,轮缸压力随主缸压力而增减。
此时回油泵也不需工作。
(2)保压过程
当轮速传感器发出抱死危险信号时,ECU向电磁线圈通入一个较小的保持电流。
(3)减压过程
如果在“保持压力”命令发出后,仍有车轮抱死信号,ECU即向电磁线圈通入一个最大电流,电磁阀处于“减压”位置,此时电磁阀将轮缸与回油通道或储液室接通,轮缸中制动液经电磁阀流入储液室,轮缸压力下降。
(4)增压过程
当压力下降后车轮加速太快时,ECU便切断通往电磁阀的电流,主缸和轮缸再次相通,主缸中的高压制动液再次进入轮缸,使制动压力增加。
于“保压”位置。
此时主缸、轮缸和回油孔相互隔离密封,轮缸中的制动压力保持一定。
2.3中央电控单元ECU
图(5)中央电控单元(ECU)
1.制动踏板2.报警灯3.ECU4.车轮转速传感器5.车轮6.制动分泵
7.制动液压力调节装置8.制动总泵
中央电控单元(ECU)是制动防抱死系统的控制中枢,ECU的主要功能是把各车轮转速传感器传来的信号进行比较,分析和判别,再通过精确计算得出车轮制动时的滑移状况,形成相应指令,控制制动液压力,调节装置,(如副节气门,步进电机等)对制动也压力进行调节,使进入制动分泵中的制动液以最合适的压力值来控制各车轮的转速,将滑移率控制在10%--25%的范围内,以达到最佳制动效果。
[2]
3ABS系统的工作原理
ABS主要依靠装在车轮上的转速传感器以及车上的车速传感器,通过计算机对制动力进行控制,紧急制动时,一旦发现某个车轮抱死,计数机立即指令压力调节器对该轮的制动分泵减压,使车轮恢复转动。
[3]
ABS通过使趋于抱死车轮的制动压力循环往复而将趋于防抱车轮的滑动率控制,在峰值附着系数滑动率的附近范围内,直至汽车速度减小至很低或者制动主缸的常出压力不再使车轮趋于抱死时为止。
在该ABS中对应于每个制动轮缸各有对进液和出液电磁阀,可由电子控制装置分别进行控制,因此,各制动轮缸的制动压力能够被独立地调节,从而使四个车轮都不发生制动抱死现象。
其实整个复杂的工作过程就是抱死--松开--抱死--松开循环的过程,刹车在一秒内可作用60至120次,车辆始终处于临界抱死的间歇滚动状态,可有效控制跑偏甩尾等。
4ABS系统的分类
(1)单通道ABS
就是将ABS装在汽车的两个后轮上。
由于两后轮公用一条制动液压管路和一个控制阀,所以又称做“单通道控制系统”。
这种系统是根据两个后车轮中附着力较小的车轮状态来选定制动压力,这被称为“低选原则”。
也就是说,采用低选原则的ABS车辆的一个后轮有抱死趋势时,系统只能给两个后轮同时泄压。
又由于前轮没有防抱死功能,因而,二轮系统难以达到最佳制动效果,但是由于结构简单,成本低,在轻型载货车上应用广泛。
(2)双通道ABS
两前轮可以根据附着条件进行高选和低选转换,两后轮则按低选原则一同控制。
双由于双通道ABS难以在方向稳定性、转向操纵能力和制动距离等方面得到兼顾,因此目前很少被采用。
(3)三通道ABS
两前轮独立控制,两后轮一同控制(轴控制),按附着力较小车轮不发生抱死为原则进行制动压力调节-低选原则控制;
按附着力较大车轮不发生抱死为原则进行制动压力调节-高选原则控制。
(4)四通道ABS
每个车轮都由独立的液压管路和电磁阀控制,可以对单个车轮实现独立控制。
这种结构能实现良好的防抱死功能,控制精度高,制动时可最大限度地利用每个车轮的附着力以及方向稳定性好。
ABS总体性能与通道数和传感器数目有关,一般而言,传感器和通道数越多,则ABS性能越好。
四传感器四通道ABS系统是最完备的布置方式,由于各个车轮均能任意设定其控制目标,因而可取得最佳效果。
5ABS的正确使用方法
1.要始终踩住制动踏板不放松,这样才能保证足够和持续的制动力,使ABS有效地发挥作用。
2.要保持足够的安全车距。
一般情况下,最小车距不应低于50m,当车速超过50km/h时,最小车距与车速数值相同,如100km/h时最小车距为100m,120km/h时,最小车距为120m。
3.要事先熟悉ABS,使自己对ABS工作时的制动踏板抖动有准备和适应能力。
4.要事先阅读汽车驾驶员手册,从而进一步地理解安装ABS的汽车生产厂提供的各种操作说明。
6BAS系统简介
在很多的紧急情况下,很多驾驶员踩刹车时缺乏果断,这样ABS系统就得不到有效的利用,制动系统的最佳性能不能得到发挥,制动的距离会明显延长,制动辅助系统正是针对这一情况而设计。
它可以从驾驶员踩制动踏板的速度中探测到车辆行驶中遇到的情况,当驾驶员在紧急情况下迅速踩制动踏板,但踩踏力又不足时,此系统便会在很短的时间内把制动力增至最大,缩短紧急制动情况下的刹车距离。
[4]
在正常情况下,大多数驾驶员开始制动时只施加很小的力,然后根据情况增加或调整对制动踏板施加的制动力。
如果必须突然施加大得多的制动力,或驾驶员反应过慢,这种方法会阻碍他们及时施加最大的制动力。
许多驾驶员也对需要施加比较大的制动力没有准备,或者他们反应得太晚。
BAS通过驾驶员踩踏制动踏板的速率来理解它的制动行为,如果它察觉到制动踏板的制动压力恐慌性增加BAS会在几毫秒内启动全部制动力,其速度要比大多数驾驶员移动脚的速度快得多。
驾驶员一旦释放制动踏板,BAS系统就转入待机模式。
由于更早地施加了最大的制动力,紧急制动辅助装置可显著缩短制动距离并有助于防止在停停走走的交通中发生追尾事故。
这个系统可以感应驾驶人对煞车踏板的作动需求程度,当电脑从刹车踏板所侦测到的刹车动作,来判断驾驶人此次刹车的意图,通过持续地比较踩下刹车踏板的速度,系统就会识别出紧急制动情况。
如果驾驶者受惊吓反应踩下制动踏板时速度比在控制单元中储存的正常值要快,那么制动辅助系统就自动起作用,建立最大的制动压力,使刹车减速度很快上升到最大值。
7BAS系统的组成
BAS刹车辅助系统主要由:
车速传感器(测速雷达)、轮速传感器、控制装置(ECU)和执行机构、制动踏板行程传感器和制动压力传感器组成。
和防抱死系统(ABS)一样,制动辅助系统(BAS)也集成在电控车辆稳定行驶系统(ESP)中。
为了调节制动压力,该系统使用了电控车辆稳定行驶系统(ESP)技术,这样就不需要额外的部件了。
一个传感器持续记录刹车踏板被踩下的速度,并把这些数据传送给电子控制单元。
由于防抱死系统(ABS)还一直在精确地计量制动力,并与打滑极限值做着比较,因此在自动辅助紧急制动情况下,车轮也避免了抱死,使汽车可保持在控制之下。
如果驾驶者把脚从制动踏板上移开,那么自动助力装置就立即断开。
8BAS系统的工作过程
BAS是在防抱死制动系统ABS的基础上,增设一只制动踏板行程传感器和制动压力传感器,并在防抱死制动电控单元ABSECU中增设制动力调节软件程序而构成。
该系统利用传感器感应驾驶者对制动踏板踩踏的力度与速度大小,然后通过电脑判断驾驶者此次刹车意图。
如果是属於非常紧急、急迫的刹车,BAS此时将会指示煞车系统产生更高的油压使ABS发挥作用,ABS发挥作用,从而使制动力快速产生,减少制动距离,而对于正常情况刹车,EBA则会通过判断不予启动ABS。
[5]
位移探头负责监视刹车踏板的动作速度,一旦察觉驾驶者做了急刹车动作,就会马上通知刹车辅助装置控制仪,由电脑进行换算,并命令控制电磁阀以某一特定频率进行动作。
结果是:
即使驾驶者没有大力踩下刹车踏板,只是简单做了个急刹车动作,刹车辅助装置也会善解人意地帮助他(她)加大刹车力度。
9对BAS系统的改进研究
BAS系统可以使ABS系统提前工作,有效缩短制动距离,对增强安全性非常有利,但是我们可以更进一步缩短制动时间,更加才充分的利用ABS系统,根据自己的一些实际的驾驶经验,想到了一些可行的改进方法.
改进方案一:
基于判断脚从油门踏板转向刹车踏板的速度
如果我们要刹车,必须把脚从油门踏板移向刹车踏板,在正常的刹车时,脚从油门踏板离开转向刹车踏板的速度是比较慢的,如果脚从油门踏板离开迅速转向刹车踏板,表明有紧急情况,要刹车,当脚从油门踏板转向刹车踏板的速度超过设定的速度,传一个信号给ECU,启动ABS系统提前工作。
具体方案:
增设一个油门踏板到制动踏板的速度传感器,并在防抱死制动电控单元ABSECU中增设制动力调节软件程序而构成。
该系统利用传感器感应驾驶者脚离开油门踏板转向刹车踏板的速度,然后通过电脑判断驾驶者此次刹车意图。
速度传感器探头负责监视脚从油门踏板转向刹车踏板的的动作速度,一旦察觉驾驶者做了急刹车动作,就会马上通知刹车辅助装置控制仪,由电脑进行换算,并命令控制电磁阀以某一特定频率进行动作。
即使驾驶者刚从油门踏板迅速转向刹车踏板,还没有踩下刹车踏板,只是有紧急刹车的意图,简单做了个想要急刹车的动作,刹车辅助装置也会善解人意地帮助他紧急刹车。
改进方案二:
基于判断脚离开油门踏板的速度
我们再超前一步,考虑脚从油门踏板离开的速度,正常情况下,脚从油门离开的速度是比较慢的,如果比较快车会熄灭,但紧急情况下,车主想紧急刹车,脚会快速离开油门踏板,如果脚离开油门踏板的速度超过设定的速度,传一个信号给ECU,启动ABS系统提前工作。
增设一只油门踏板速度传感器,并在防抱死制动电控单元ABSECU中增设制动力调节软件程序而构成。
该系统利用传感器感应驾驶者脚离开油门的速度,然后通过电脑判断驾驶者此次刹车意图。
速度探头负责监视脚从油门踏板离开的动作速度,一旦察觉驾驶者做了急刹车动作,就会马上通知刹车辅助装置控制仪,由电脑进行换算,并命令控制电磁阀以某一特定频率进行动作。
即使驾驶者脚刚迅速离开油门踏板,还没有来得急踩下刹车踏板,只是有紧急刹车的意图,简单做了个想要急刹车的动作,想要急刹车的动作潜意识,刹车辅助装置也会善解人意地帮助他紧急刹车。
改进方案三:
基于判断快速踩下油门踏板的速度
还有另外一种更情况,在面对危险情况时,妇女及高龄驾驶者,或者驾龄比较小的,心里素质比较差的,本来想刹车,但太紧张,一着急反而误踩了油门,车会以更大的马力冲过去,比不刹车造成更严重的事故。
增设油门踏板速度和压力传感器,并在防抱死制动电控单元ABSECU中增设制动力调节软件程序而构成。
该系统利用传感器感应驾驶者脚踩油门踏板的速度以及压力,然后通过电脑判断驾驶者此次刹车意图。
速度和压力探头负责监视脚踩油门踏板的动作速度以力度,一旦察觉驾驶者做了急刹车动作,就会马上通知刹车辅助装置控制仪,由电脑进行换算,并命令控制电磁阀以某一特定频率进行动作。
即使驾驶者在紧急状况下,误踩了油门踏板,但是车不但不会快速冲过去,反而刹车辅助装置明白人的真正意图,启动ABS系统,帮助刹车。
由于不同国家人的有不同的驾驶习惯,男人和女人也有不同的驾驶习惯,不同的人踩油门踏板和刹车踏板的速度以及力量都不同,所以要进行大量的实际统计,得出最优的参数控制方案,包括从油门踏板转向刹车踏板的速度参数、脚离开油门踏板的速度参数以及快速踩下油门踏板的速度参数,尽量减少不必要的误刹。
我们对于以上三种改进方案,也可以进行总体优化,就是说都对我们设定的四个参数,即快速踩下刹车踏板的速度参数、油门踏板转向刹车踏板的速度参数、脚离开油门踏板的速度参数以及快速踩下油门踏板的速度参数,进行逻辑运算,既保证安全性,又减少不必要的误刹带来的麻烦。
第一种:
安全至上原则
即对我们设定的四个参数进行逻辑或运算,如图(6)所示,如果任何一个从传感器传回来的数据大于我们设定的参数,都可以触发ECU启动ABS工作。
在这种情况,即使有一个或两个传感器失效,也可以进行有效的紧急刹车。
最理想的状况是,在遇到紧急情况,脚刚快速离开油门踏板,ECU就启动ABS系统,进行制动,能在最短的时间内刹车,并有最小的刹车距离,在最差的状况下也是刚快速踩下刹车踏板,ECU就启动ABS系统,进行刹车。
但是这种方案同时增加了误刹的可能性。
图(6)逻辑或运算
第二种:
最少误刹至上原则
即对我们设定的四个参数进行混合逻辑运算,如图(7)所示,前三个参数与设定参数比较后的返回值进行逻辑与运算,并与第四个参数返回值进行逻辑或运算,即只有当前三个传感器传回来的数据都大于我们设定的参数,或第四个传感器传回来的数据大于我们设定的参数,才可以触发ECU启动ABS工作,这样就大大的减少了误刹情况的发生,提高了驾驶的乐趣。
但是在这种情况,如果有一个或两个传感器失效,就不能提前进行有效的紧急刹车,这时只有把刹车踏板踩到底,ECU就启动ABS系统,进行有效的制动。
这种方案虽然将误刹减到最小,但是不能在紧急情况发生的第一时间进行高效的制动。
图(7)混合逻辑运算
第三种:
兼顾安全与最少误刹原则
即对我们设定的四个参数进行混合逻辑运算,如图(8)所示,前三个参数
图(8)混合逻辑运算
与设定参数比较后的返回值两两进行逻辑与运算,并与第四个参数返回值进行逻辑或运算,即当前三个传感器任何两个传回来的数据都大于我们设定的参数,或第四个传感器传回来的数据大于我们设定的参数,就可以触发ECU启动ABS工作。
这样就可以即保证了安全,又能保证驾驶的乐趣。
即使有一个传感器失灵也可以进行有效的制动。
10结论
改进后的BAS系统可以综合感应驾驶人对油门踏板以及刹车踏板的作动需求程度,电脑将根据从油门踏板或刹车踏板所侦测到的刹车动作,来判断驾驶人此次刹车的意图,如果是属于非常紧急、急迫的刹车,BAS此时将会指示刹车系统产生更高的油压使ABS系统发挥作用,在最短的时间以及最短的距离内实现制动。
改进后的系统,对于在紧急状况下,来不及踩刹车踏板,或极度恐慌下的误踩油门踏板,都可以在正确判断意图后,在最短时间刹车,如果将改进后的BAS系统和激光雷达系统,以及汽车防撞系统结合起来,可以更好的提高驾驶安全。
参考文献
[1]黄江杭浅谈汽车防抱死系统的组成及工作原理[J].机械工程与自动化.2011(6):
189-190
[2]林宋.光机电一体化技术应用100例子[M].北京.机械工业出版社.2010
[3]李强.汽车ABS系统的重要性及工作原理[J].拖拉机与农用运输车.200734
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10-12
[4]周玉存.汽车制动辅助系统BAS[J].汽车电器.2005(6):
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[5]杜天强.汽车制动辅助系统BAS的应用现状[J]汽车工程师.2011(4):
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