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汽车制动系的发展优化

1 引言
制动系统是汽车上用以使外界(主要是路面)在汽车某些部分(主要是车轮)施加一定的力，从而对其进行一定程度的强制制动的一系列专门装置。从汽车诞生之日起，制动系统在车辆的安全方面就扮演着至关重要的角色。随着科学技术的进步和汽车行驶速度的提高，这种重要性表现得越来越明显。众多的汽车工程师们经过不断地探索、改进和论证，将汽车制动系统的安全性提升到了全新的阶段。
2 ABS防抱死制动系统
2.1 ABS及其功用
ABS是英文Antilock Braking System的缩写，意思是防抱死制动系统，它与传统的制动系统协同工作，是一种安全、有效的制动辅助系统。具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统，现代汽车上大量安装防抱死制动系统，ABS既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏，是目前汽车界能有效减少交通事故，最先进、制动效果最佳的制动装置。
2.2 ABS制动系统的优点
2.2.1 可以加强对车辆的控制
ABS系统主要由传感器、电子控制装置和执行器三个部分组成。装备有ABS的汽车，驾驶员在紧急制动过程中仍能保持着很大程度的操控性，可以及时调整方向，对前面的障碍或险情做出及时、必要的躲避。而未配备ABS的车辆紧急制动时容易产生侧滑、甩尾等意外情况，使驾驶员失去对车辆的控制，增加危险性。
2.2.2 有效减少浮滑现象
没有配备ABS的车辆在潮湿、光滑的道路上紧急制动，车轮抱死后会出现车辆在路面上保持惯性继续向前滑动的情况。而ABS由于减少了车轮抱死的机会，因此也减少了制动过程中出现浮滑的机会。
2.2.3 有效缩短制动距离
在紧急制动状态下，ABS能使车轮处于既滚动又拖动的状况，拖动的比例占20％左右，这时轮胎与地面的摩擦力最大，即所谓的最佳制动点或区域。普通的制动系统无法做到这一点。
2.2.4 减轻轮胎的磨损
使用ABS消除了在紧急制动过程中抱死的车轮使轮胎遭受不能修复的损伤，即在轮胎表面形成平斑的可能性。大家留心就会发现，在道路上留下长长刹车痕迹的是未装备ABS的车辆，而装备了ABS的车辆，只会留下轻微的刹车痕迹，并且是一小段一小段的，明显减少了轮胎和地面的磨损程度。
2.3 ABS制动系统的缺点
当考虑基本的制动功能量，液压操纵仍然是最可靠、最经济的方法。即使增加了防抱制动(ABS)功能后，传统的“油液制动系统”仍然占有优势地位。但是就复杂性和经济性而言，增加的牵引力控制、车辆稳定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微不足道。目前，车辆防抱制动控制系统(ABS)已发展成为成熟的产品，并在各种车辆上得到了广泛的应用，但是这些产品基本都是基于车轮加、减速门限及参考滑移率方法设计的。方法虽然简单实用，但是其调试比较困难，不同的车辆需要不同的匹配技术，在许多不同的道路上加以验证；从理论上来说，整个控制过程车轮滑移率不是保持在最佳滑移率上，并未达到最佳的制动效果。
3 ASR制动系统
3.1 ASR制动系统的功用
ASR是ABS的逻辑和功能扩展。ABS在增加了ASR功能后，主要的变化是在电子控制单元中增加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，两者共存一体，发展成为ABS/ASR系统。驱动防滑系统（ASR）是汽车制动防抱死系统功能的自然扩展，它的作用是维持汽车行驶时的方向稳定性，并尽可能利用车轮—路面间的纵向附着能力，提供最大的驱动力。
3.2 ASR制动系统的控制方式
汽车ASR系统是一种有效的主动安全性的系统,尤其是汽车在低附着系数的道路上行驶,它不仅能提高汽车牵引性能,而且能提高汽车操纵稳定性和安全性.因此,逻辑门限值控制及滑模变结构控制是两种对驱动防滑系统有效的控制方法. ASR制动系统主要有四种控制方式，即制动力控制、发动机调速控制、光滑路面状况显示控制、轴荷转移控制.
3.2.1 制动力控制
采用电子控制的离合器可大大提高汽车静止启动的效率；在制动过程中，通过输入一个驱动命令给电子悬架系统，能防止车辆的俯仰。 当驾驶员在光滑路面上过分踩下油门时，会造成车轮的过分滑转，驱动防滑装置通过自动施加部分制动或减少发动机功率输出的方式可使车轮的滑动率保持在最佳范围内，由此可防止驾驶员过分踩下油门踏板所带来的负效应，获得较好的行驶安全性及良好的起步加速性能。它的另一优点是可减少轮胎及动力传动系统的磨损。
3.2.2 发动机调速控制
若公共汽车的两侧附着状况均不好，例如都是结冰路面，当猛踩加速踏板时，由于地面附着能力不足，两侧驱动轮会同时飞转。在这种情况下，驱动防滑系统通过自动减少发动机功率输出的办法来控制。发动机输出功率和发动机转速的适度降低，可减少驱动轮的过分滑转，一方面提高了车轮—路面间的侧向附着能力，维持了方向稳定性；另一方面增大了纵向附着能力，有利了起步和加速。 ASR系统的这种控制方式称为“发动机调速控制”。
3.2.3 光滑路面状况显示控制
ASR系统进行制动力控制和发动机调速控制时，仪表盘上的ASR指示灯就发光。这样驾驶员就被告知路面的状况，从而可及时采取相应的措施，以改善驱动条件。 ASR系统的这种控制方式称为“光滑路面状况显示控制”。 
3.2.4 轴荷转移控制
　　如果应用气体悬架的汽车在光滑路面上起步或行驶比较困难，可通过ASR控制作用使驱动力获得一定程度的增加，但仍不足以正常行驶，为增加驱动力，改善行驶状况，可通过轴荷转移的方法，增大驱动桥的附着载荷，增大驱动力。轴荷转移是通过部分释放驱动桥气体悬架中压力气体，造成悬挂质量向驱动桥一边倾斜，整车质心位置的改变来实现。压力气体释放的多少取决于驱动轮的滑转程度。ASR系统这种控制方式称为“轴荷转移控制”。 
4 VDC、BBW制动系统及其前瞻性
4.1 汽车现代制动系统的发展前景
对以滑移率为目标的ABS而言，控制精度并不是十分突出的问题，并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，多种干扰影响较大，所以重要的问题在于控制的稳定性，即系统鲁棒性，应保持在各种条件下不失控。防抱系统要求高可靠性，否则会导致人身伤亡及车辆损坏。 因此，发展鲁棒性的ABS控制系统成为关键。现在，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，增益调度PID控制、变结构控制和模糊控制是常用的鲁棒控制系统，是目前所采用的以滑移率为目标的连续控制系统。模糊控制法是基于经验规则的控制，与系统的模型无关，具有很好的鲁棒性和控制规则的灵活性，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。然而对大多数基于目标值的控制而言，控制规律有一定的规律。 另外，也有采用其它的控制方法，如基于状态空门及线性反馈理论的方法，模糊神经网络控制系统等。各种控制方法并不是单独应用在汽车上，通常是几种控制方法组合起来实施。如可以将模糊控制和PID结合起来，兼顾模糊控制的鲁棒性和PID控制的高精度，能达到很好的控制效果。
4.2 VDC系统的研究发展
ABS／ASR系统成功地解决了汽车在制动和驱动时的方向稳定性问题，但不能解决汽车转向行驶时的方向稳定性问题。为解决此问题，最近汽车工业发达国家又在ABS／ASR系统的基础上发展成汽车动态控制系统(英文名称为Vehicle Dynamics Control，简称VDC)。这个系统把汽车的制动、驱动、悬架、转向、发动机等各主要总成的控制系统在功能上、结构上有机的综合在一起，可使汽车在各种恶劣工况下，如冰雪路面上、对开路面上、弯道路面上以及采取规避动作移线、制动、加速和下坡等工况行驶时，对不同承载、不同轮胎气压和不同程度的轮胎磨损都有良好的方向稳定性，表现出最佳的行驶性能。VDC的应用，在制动、加速和转向方面完全解脱对驾驶员的高要求，在汽车的主动安全行驶方面竖立了一个新的里程碑。
4.3 BBW制动系统的研究发展
凯西-海斯(K-H)公司在一辆实验车上安装了一种电-液(EH)制动系统，该系统彻底改变了制动器的操作机理。通过采用4个比例阀和电力电子控制装置，K-H公司的EBM就能考虑到基本制动、ABS、牵引力控制、巡航控制制动干预等情况，而不需另外增加任何一种附加装置。EBM系统潜在的优点是比标准制动器能更加有效地分配基本制动力，从而使制动距离缩短5%。一种完全无油液、完全的电路制动BBW(Brake-By-Wire)的开发使传统的液压制动装置成为历史 。全电制动不同于传统的制动系统，因为其传递的是电，而不是液压油或压缩空气，可以省略许多管路和传感器，有效地缩短制动反应的时间。因此被有关人士认为是未来汽车制动系统优化发展的最具潜力成果。
5总结
传统的制动系统形式分为鼓式和碟式两种形式。然而由于科学的不断进步与探索，通过种种实际案例，由理论推向实践，大胆改革，将缩短制动距离，加强“以人为本”理念减少驾驶员风险，减轻轮胎摩擦，降低经济成本，减少污染，提高零部件寿命等有利于发展生产实践的技术得以发扬和推广。通过查阅书籍和互联网，对现代汽车生产、研发和安全技术的科学严谨深感钦佩，当然也有诸多不尽人意之处需要我们去钻研、探索。

参考文献：
【1】百度知道：
【2】百度百科：
【3】读秀学术搜索： ；
【4】 北京万方期刊数据库：http://192.168.80.253:90/index.html；
【5】书生数字图书馆：http://192.168.80.253:9988/stat/logindex.vm；
【6】《汽车制动器的台架试验及摩擦材料的性能分析》哈尔滨理工大学：徐雳 杨绪滨 著，2006.5.1；
【7】《全电路制动系统BBW的结构及其发展浅谈》江苏技术师范学院：蒋科军，来源于《农业装备与车辆工程》2007年第3期，江苏常州；
【8】《汽车电制动系统的现状和前景》同济大学：熊璐 余卓平 张立军，来源于《上海汽车》2002年06期；
【9】《高档客车ABS及ASR制动系统》广州骏威客车有限公司，《客车技术与研究》2005年02期；
【10】海峡汽车网-奇瑞车友会：.
【11】《防抱死制动系统 ABS》BOSCH公司：http://rb-.

致 谢

时光荏苒，春梦秋云，聚散容易。
离校日期已日趋临近，课程设计的完成也随之进入了尾声了。从开始进入课题到设计的顺利完成，一直都离不开老师、同学、朋友给我热情的帮助，在这里请接受我最诚挚的谢意!
作为一名大学生，能在自己喜欢热爱的汽车行业里做出自己的贡献和力量，甚而至于说尽管自己的所学是微不足道的，但是我会以年轻的心去尝试，去努力奋斗。当然还要感谢我们2007级汽车检测与维修技术二班620宿舍的朋友们，杜耀建、李赟、赵笑乐、彭宽楼、何延磊，还有即将赴安徽芜湖奇瑞汽车有限公司实习的李磊、刘豪杰，他们给了我思路，帮助原本计算机技术和专业知识并不精湛的我重拾信心，满怀激情与勇气做完本次课程设计，并圆满完成。
本论文是在我的指导老师于秀涛老师的亲切关怀与悉心指导下完成的，我在此深表感谢与敬意。
很庆幸这些年来我遇到了许多恩师益友，无论在学习上、生活上还是工作上都给予了我无私的帮助和热心的照顾，让我在诸多方面都有所成长。感恩之情难以用语言量度，谨以最朴实的话语致以最崇高的敬意。
谢谢你们！

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