汽车防抱制动系统ABS.ppt
汽车防抱制动系统（ABS）的研制,2000 年 1 月 2001 年 12 月,第一部分：,项目总结报告,一、项目研究考核目标,ABS电子控制单元ECU的技术经济指标：自适应辩识路面工况，并实施有效防抱控制具有故障诊断功能，与国际标准接轨控制软件算法可靠，无失效发生ABS压力调节器主要技术经济指标额定压力 1416MPa电磁阀关闭、开启时间 5ms,ABS系统的主要技术经济指标达到欧洲ECE R13与国标GB13594-92要求的指标整体技术水平达到国外90年代中后期同类产品水平整车匹配的主要技术指标按国标GB13594-92完成全部性能的道路试验，满足标准要求完成20000公里车辆道路试验（装车一辆），ABS无故障发生完成ABS系统批量生产的技术准备工作。,二、各阶段所完成的工作,2000年度进行了ABS技术、市场的调研工作 确定了项目的研究目标、研究内容及研究方案 完成了MK20I型ABS压力调节器的解剖、测绘，完成了压力调节器的全套试制图纸的设计完成了ABS集成开发系统的研制，为研制高性能ABS系统打下了基础研制了ABS控制器（ECU)完成了压力调节器的试制，制定了压力调节器的加工工艺2001年度研制了以PC机为基础的、集ABS控制和采集为一体的车载ABS系统进行了大量的道路试验，研究了实车上的ABS控制规律，进一步完善了控制系统的软、硬件 利用ABS集成开发系统，对自制、原装压力调节器进行了性能对比测试及研究完成了ABS实车夏季和冬季道路试验制订了Q330181.T66.1528-2001汽车防抱制动控制单元企业标准进行了20000公里ABS系统的道路试验,第二部分,ABS压力调节器的开发与研制技术报告,ABS压力调节器的开发与研制,ABS压力调节器开发研制思路及计划 MK20I型ABS压力调节器的解剖测绘 MK20I ABS压力调节器的试制 自制 ABS压力调节器的测试,ABS压力调节器开发研制思路及计划,思路解剖ABS压力调节器；进行三维造型，校核测绘图纸，进行ABS压力调节器的设计；开展ABS压力调节器加工工艺方面的探索；进行ABS压力调节器的试制；建立ABS集成开发试验系统，进行相关试验及性能对比测试。,计划2000年4月2000年7月，国外先进ABS压力调节器的测绘，包括：压力调节器的解剖；各元器件的测量及绘图；各元器件的材料分析；反求设计；解剖测绘报告；,10,2000年7月-2000年12月，ABS压力调节器的试制及ABS压力调节器的性能测试、对比，包括：增减压电磁阀的试制；阀体、回油泵、低压蓄能器、高压阻尼器的试制；组装；ABS压力调节器的性能测试、对比。,ABS压力调节器的解剖测绘,选型解剖分析的样品采用的是Teves公司MK20I型ABS压力调节器。MK20I型ABS压力调节器是目前世界上比较先进的一种ABS产品，它由世界著名的ITT Teves公司开发，1995年在美国面世，1996年推向欧洲市场，其系列产品适用于整备质量3.5吨以下，采用液压制动的各种汽车。目前国内桑塔纳轿车上采用的都是MK20I型ABS系统。,MK20I 基本组成MK20I采用整体式模块结构设计，可分为三大块，即电子控制单元，压力调节器和泵电动机；外观形状图：,MK20I ABS的外观紧凑。ECU用螺栓固定在本体右端，电机用螺栓固定在本体左端。结构图：,MK20I ABS压力调节器ABS压力调节器由1个本体、2个回流泵、2个低压蓄能器、2个高压阻尼器、4个增压电磁阀、4个减压电磁阀等组成。,回流泵回流泵是往复式柱塞泵，由电机驱动，将油液从蓄能器泵向阻尼器。,增压阀剖面图,增压阀（1）装配结构 增压阀位于本体上部。四个增压阀是常开阀，分别控制四个轮缸的油压。经过精心设计，增压阀变得更加紧凑。(2)、工作过程 既有电磁动态过程，又有机械动态过程。,减压阀减压阀是常闭阀，基本结构原理与增压阀相一致,低压蓄能器,高压阻尼器,ITT MK20I的特点,1995年美国面世，1996年推向欧洲市场，适用于整备质量3.5吨以下，采用液压制动的各种汽车整体式模块结构设计材料变形技术进行挤压装配电磁阀线圈集成于电子控制器内大功率集成电路直接驱动电磁阀及回流泵电机,MK20I 压力调节器工作原理,工作原理：每个车轮由ABS压力调节器两个2位2道通断式电磁阀控制，正常制动情况下增压阀常开，减压阀常闭。ABS阀不通电时，制动压力直接由制动主缸经过增压阀进入制动分泵，在ABS工作的情况下，分下面三种压力工作方式，即压力增加、压力减少和压力保持。压力保持增压阀、减压阀关闭。压力减少增压阀关闭，减压阀打开。压力增加增压阀打开，减压阀关闭。,自制 ABS压力调节器的试制,工艺技术分析及确定压力调节器试制方案 压力调节器作为ABS系统的执行元件，要求具有很高的可靠性及灵敏度，这就对压力调节器的零部件的选材及精度提出了很高的要求。,自制压力调节器,自制 ABS压力调节器的测试,用ITT电磁线圈,用自制线圈,从测试结果可以看出，Bosch5.3和ITT MK20I的电磁阀响应时间均小于或等于4ms，且各增压阀及减压阀的响应时间很一致。对比样品，自制增压阀响应时间在47 ms，减压阀响应时间在58 ms，响应时间上略有差距，但比较一致，达到了形成ABS工作循环的响应时间要求；通过电磁阀的测试，自制的电磁阀完全能够达到我们的要求。,第三部分,ABS集成开发系统、电控单元 ECU的研制与实车道路实验研究,项目工作执行情况汇报,汇报内容提要1 车辆动力学建模2 集成开发系统软硬件设计3 ABS控制器ECU的设计4 ABS实车道路匹配实验研究,1 车辆动力学建模,1 车辆动力学建模,一、整车车辆模型,1 车辆动力学建模,二、车轮轮胎模型,1 车辆动力学建模,三、制动系统模型,1 车辆动力学建模,四、驱动系统模型,2 ABS集成开发系统软硬件设计,一、ABS集成开发系统设计目的 集成开发系统主要是为ABS系统电子控制单元ECU的开发而研制的。本系统采用PC微机作为主机，可通过插在PC机扩展槽中的采集卡、单片机仿真器与ECU相连，可以构成多种ABS模拟仿真系统。在这一系统上就可以进行ABS控制器软、硬件的调试。最后再用实际车辆代替车辆数学模型系统，用实车道路试验来验证控制器的软、硬件。这样可以缩短开发时间，提高开发效率。,2 ABS集成开发系统软硬件设计,二、集成开发系统的设计原理1）纯数学模型系统2）实时硬件闭环模拟,3）实时硬件闭环混合模拟 4）采用PC机作为ABS控制器,2 ABS集成开发系统软硬件设计,2 ABS集成开发系统软硬件设计,5）采用单片机作为ABS控制器 这一系统将单片机作为ABS控制器，使用自制ABS控制器作为ECU进行开发，其运行条件与实际车辆上基本相同，通过模拟调试运行可以比较容易地形成最终的ECU产品。6）BOSCH ABS作为ABS控制器,2 ABS集成开发系统软硬件设计,三、集成开发系统硬件设计1）ABS集成开发系统模拟试验台,2 ABS集成开发系统软硬件设计,2）计算机板卡系统概貌计算机采用Advantech（研华）工控机，板卡主要采用研华的PCL836和PCI1711，还有自制的脉冲控制卡。在开发系统中使用PCL836的数字输入输出（DIN&DOUT）功能；PCI1711主要使用模拟量输入（A/D）功能；脉冲控制卡主要作用就是发生模拟车辆轮速信号，传给BOSCH 5.3 ECU及自行开发的ECU。,2 ABS集成开发系统软硬件设计,3）信号处理及驱动单元,2 ABS集成开发系统软硬件设计,四、ABS集成开发系统软件设计 1）车辆参数设置模块,2 ABS集成开发系统软硬件设计,2）模拟计算及显示数据模块,2 ABS集成开发系统软硬件设计,五、软件实现的功能1）动态特性测试：2）轿车模拟：A、PC纯模拟,2 ABS集成开发系统软硬件设计,B、PC压力模拟,2 ABS集成开发系统软硬件设计,C、PC混合模拟 D、单片机硬件模拟,2 ABS集成开发系统软硬件设计,E、单片机混合模拟,2 ABS集成开发系统软硬件设计,F、BOSCH ABS硬件模拟,2 ABS集成开发系统软硬件设计,G、BOSCH ABS混合模拟,3 ABS控制器ECU的设计,一、控制器硬件设计原理基于亿恒科技（西门子公司）的C164CI单片机，它包括输入、输出、诊断、通讯网络、系统电源管理五个大的模块及辅助模块。C164CI是亿恒科技的一款高性能价格比的16位单片机，具有丰富的资源可供用户使用。C164CI内部具有2KRAM，64K OTPROM，8路10-bit A/D转换器，16x16乘法仅需要500ns（20MHz），8路16-Bit输入捕捉口，总共59个I/O口，可以满足ABS复杂控制逻辑的需要。,3 ABS控制器ECU的设计,二、ECU硬件结构,3 ABS控制器ECU的设计,三、ECU样品照片,3 ABS控制器ECU的设计,四、ECU控制软件设计 采用C语言编程，在ABS计算机集成开发系统上通过自行设计的单片机仿真器进行调试运行，获得初步调试通过，更完善的ECU控制软件有待实车路试时反复调试完成。,4 ABS实车道路实验研究,一、概述 经过项目组全体成员的共同努力，ABS系统已开发研制成功。为检验本ABS系统是否满足国标GB13594-92”汽车防抱制动系统性能要求和试验方法“和 欧州ECE R13汽车制动法规的要求，对自行开发的ABS系统进行了道路试验研究。,4 ABS实车道路实验研究,二、试验样车：神龙富康988EXC1型轿车,4 ABS实车道路实验研究,三、ABS车载开发与测试系统,4 ABS实车道路实验研究,非接触式车速测试系统（光学五轮仪）,4 ABS实车道路实验研究,1）初步道路试验 2001年4月6月(视频）,4 ABS实车道路实验研究,2）夏季道路试验 2001年8月,4 ABS实车道路实验研究,3）ABS改进道路试验 2001年9月11月,4 ABS实车道路实验研究,4）ABS冬季道路试验 2001年12月A、试验条件、车辆及设备 试验是在哈尔滨市哈尔滨飞机工业集团公司厂区内部的柏油路面和附近的湖面上进行的。A）高附着系数路面为柏油路面，附着系数约在0.70.8之间；B）低附着系数为湖面上的冰路面以及哈飞附近公路上压实的 雪路面，低附着系数路面的附着系数约在0.05左右。C）为进行ABS弯道制动试验，在冰路面清扫出的一段弯道，转 弯半径约在50米左右。D）为进行ABS的对接和对开路面道路试验，我们在公路上很容 易地找到了对接路面和对开路面。,4 ABS实车道路实验研究,试验场地,4 ABS实车道路实验研究,试验场地,4 ABS实车道路实验研究,自制ABS产品在试验车上的安装,4 ABS实车道路实验研究,B、试验依据、项目及大纲A）试验依据 GB/T 12534-90 汽车道路试验方法通则 GB 7258-1997 机动车运行安全技术条件 GB 13594-92 汽车防抱制动系统性能要求和试验方法 GB12676-1999 汽车制动系统结构、性能和试验方法 ECE R13 联合国欧洲经济委员会汽车制动法规,4 ABS实车道路实验研究,B）试验项目 防抱系统特征校核试验 附着系数利用率（）试验 对开路面上的适应性试验 对接路面上的适应性试验 转弯制动试验 制动距离试验 与BOSCH ABS产品的性能对比试验C）试验大纲 性能要求 试验方法,4 ABS实车道路实验研究,2、试验结果及分析1）适应性特征试验 A 高附着系数路面,4 ABS实车道路实验研究,B 低附着系数路面,4 ABS实车道路实验研究,C 对开、对接路面,4 ABS实车道路实验研究,2）对比试验 为更好地评价自制ABS系统，在各种试验条件下测试了自制ABS和Bosch ABS系统，下面为此次试验对比的结果。A、高附着系数路面对比试验,4 ABS实车道路实验研究,制动距离对比结果 单位：米,4 ABS实车道路实验研究,3）附着系数利用率试验（道路试验视频）,4 ABS实车道路实验研究,六、结论经过对自制ABS系统进行以上项目的试验，证明自制ABS系统完全能够达到GB 13594-92的国家标准的要求,同时也满足欧洲ECE R13的标准。通过与国外先进的ABS产品进行性能对比试验表明自制ABS产品性能与国外先进的ABS产品性能接近，已经达到了国际九十年代中后期水平。,谢谢 光临指导!,
