汽车电子液压制动系统跟随特性的实验研究 ----意义与名词解释

1.1.1汽车线控制动技术的研究背景

随着中国汽车工业的飞速发展和人们生活水平的提高，汽车在人们生活中扮演的角色越来越重要，它已经成为人类生活中不可缺少的一部分。人们在享受汽车带来舒适，方便的同时，也开始越来越关注汽车行驶的安全性。汽车安全性能很大程度取决于汽车制动系统，良好的汽车制动系统可以保证车辆的安全行驶。因此如何设计可靠的制动系统，改善汽车的制动性能，始终是汽车研究机构的重要任务。

环顾汽车制动系统的发展历史，汽车制动系统发展之初，实现制动的过程是驾驶员通过操作一组简单的机械系统，将作用力传递给制动器，但要求车辆质量小，低速行驶的情况。随着汽车自重的增加，车速的提高，对于机械制动器来说需要一种助力装置，这时出现了真空助力装置。1923年凯迪拉克公司在其生产的V16车上开始大量装配真空助力器。随后液压制动技术的出现，是继机械制动后的一制动系统的重大突破。通用和福特分别于1934年和1939年采用了液压制动技术。

80年代，随着汽车电子技术的成熟与发展，被称为汽车史上的三大发明之一防抱制动系统ABS（Anti-lock Braking System）开始使用和推广。由于汽车制动时会导致车轮与路面之间产生滑移，而滑移率会影响到汽车制动的效果。ABS系统根据轮速传感器传送的信号实时调节对应车轮的制动力，使制动过程中车轮滑移率控制在合适的范围内，提高车轮侧向附着力，取得了最佳的制动效果。1954年FORD公司开始在林肯轿车装备ABS，到了80年代ABS走向成熟。20世纪80年代中期，BOSCH公司研发了驱动防滑系统ASR（Anti-Skidding Restraint），它可以在起步或弯道中速度发生急剧变化时，将滑转率控制在一定的范围内，改善车轮与地面的附着力，例如，车辆在冰雪路面或湿滑路面行驶时，当汽车加速时驱动轮容易打滑，ASR系统会自动减低发动机马力并制动受影响的车轮，ASR系统挺高了车辆的牵引力和行驶稳定性。1985年VOLOVO汽车公司将这项技术转化为产品，并将其安装在Volvo760 Turbo上。由于车轮的驱动打滑与制动抱死讲的是同一类问题，所以在ABS的基础上，增加了驱动防滑系统ASR来检测采集驱动轮的转速，将两者集成为一体，发展成为ABS/ASR系统。1980年12月Bosch公司第一次将ABS/ASR技术结合应用在Mercedes S级轿车上。随着智能控制技术的发展，国外已经由ABS控制系统发展到TCS（牵引力控制系统），在此基础上发展到VDC（汽车动态控制系统）。VDC系统是把汽车总成的控制系统（制动系统、驱动系统、悬架系统、转向系统、发动机等）集成在一起，大大提高了汽车控制系统的集成度和行驶安全性。九十年代中期出现的ESP（Electronic StabilityProgram）系统，是提高汽车主动安全性的又一重大飞跃。ESP主要是在轮胎与地面处于附着极限工况下，对汽车的行驶状态进行实时监测，如果汽车行驶轨道和驾驶员所期望的轨道不一致时，ESP系统会对制动压力进行调节，或者通过改变发动机输出转矩，实时的对车辆的行驶状态进行调节，使汽车的实际行驶状态更接近驾驶员的驾驶意图，大大提高了汽车的行驶稳定性。

由于传统制动系统主要由制动踏板、真空助力器、主缸、轮缸、制动鼓（或制动盘）及管路等构成。制动系统使用气体或液体作为力的传递介质以液压能的形式施加在各车轮上，对车辆进行直接制动。对于长轴距控制车辆，由于制动管路较长、响应速度慢、易产生滞后现象、安全性降低，并且踏板感觉差、装配维护难度大、成本也较高。

随着汽车电子科技和汽车控制技术的发展，出现了高效节能的线控技术，线控技术（x-by-wire）首先应用于航空航天领域，经过发展成熟后将这种控制方式引入到汽车驾驶上，线控技术利用将传感器获知驾驶员踩制动，换挡，打转向盘等驾驶意图，转化为电信号输入电子控制单元，电子控制单元再发送指令给相应的执行机构完成相关操作。线控技术中（by-wire）可理解为电控方式，这里的"x"类似于方程式中的变量，代表着传统上汽车中由机械或液压控制的各个控制单元，例如线控转向（steer-by-wire）、线控制动（brake -by-wire）系统、线控悬架（suspension-by-wire）系统、线控油门（throttle-by-wire）系统[9]，结合线控技术和汽车制动系统而形成的线控制动系统，将传统液压或气压制动执行元件改为了电驱动元件，提高了可控性和响应速度，同时易实现底盘集成控制。宝马汽车公司在2000年巴黎车展上参展的概念车BMW Z22应用了steer-by-wire技术，并将在2005年以后正式付诸批量生产。在欧洲Daimler-Chrysler，Ford和Volvo等汽车公司联合发起了"Brite-EuRam‘x-by-wire’"计划，进行线控驱动系统的实现以及安全性和可靠性方面的研究。在第届日内瓦国际汽车展览会上，意大利Bertone汽车设计及开发公司展示了新型概念车"FILO"。"FILO"采用了"Drive-By-Wire"系统[11]。随后国外开始将高效、节能、环保的线控技术与车辆制动系统相结合，由此线控制动系统（brake-by-wire）应运而生，成为各大汽车研究机构的研究热点。

1.1.2搭建EHB实验台的意义