汽車電子液壓制動系統(tǒng)跟隨特性的實驗研究中的意義與名詞解釋

　隨著中國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展和人們生活水平的提高，汽車在人們生活中扮演的角色越來越重要，它已經(jīng)成為人類生活中不可缺少的一部分。人們在享受汽車帶來舒適，方便的同時，也開始越來越關(guān)注汽車行駛的安全性。汽車安全性能很大程度取決于汽車制動系統(tǒng)，良好的汽車制動系統(tǒng)可以保證車輛的安全行駛。因此如何設(shè)計可靠的制動系統(tǒng)，改善汽車的制動性能，始終是汽車研究機(jī)構(gòu)的重要任務(wù)。
　　環(huán)顧汽車制動系統(tǒng)的發(fā)展歷史，汽車制動系統(tǒng)發(fā)展之初，實現(xiàn)制動的過程是駕駛員通過操作一組簡單的機(jī)械系統(tǒng)，將作用力傳遞給制動器，但要求車輛質(zhì)量小，低速行駛的情況。隨著汽車自重的增加，車速的提高，對于機(jī)械制動器來說需要一種助力裝置，這時出現(xiàn)了真空助力裝置。1923年凱迪拉克公司在其生產(chǎn)的V16車上開始大量裝配真空助力器。隨后液壓制動技術(shù)的出現(xiàn)，是繼機(jī)械制動后的一制動系統(tǒng)的重大突破。通用和福特分別于1934年和1939年采用了液壓制動技術(shù)。
　　80年代，隨著汽車電子技術(shù)的成熟與發(fā)展，被稱為汽車史上的三大發(fā)明之一防抱制動系統(tǒng)ABS（Anti-lock Braking System）開始使用和推廣。由于汽車制動時會導(dǎo)致車輪與路面之間產(chǎn)生滑移，而滑移率會影響到汽車制動的效果。ABS系統(tǒng)根據(jù)輪速傳感器傳送的信號實時調(diào)節(jié)對應(yīng)車輪的制動力，使制動過程中車輪滑移率控制在合適的范圍內(nèi)，提高車輪側(cè)向附著力，取得了最佳的制動效果。1954年FORD公司開始在林肯轎車裝備ABS，到了80年代ABS走向成熟。20世紀(jì)80年代中期，BOSCH公司研發(fā)了驅(qū)動防滑系統(tǒng)ASR（Anti-Skidding Restraint），它可以在起步或彎道中速度發(fā)生急劇變化時，將滑轉(zhuǎn)率控制在一定的范圍內(nèi)，改善車輪與地面的附著力，例如，車輛在冰雪路面或濕滑路面行駛時，當(dāng)汽車加速時驅(qū)動輪容易打滑，ASR系統(tǒng)會自動減低發(fā)動機(jī)馬力并制動受影響的車輪，ASR系統(tǒng)挺高了車輛的牽引力和行駛穩(wěn)定性。1985年VOLOVO汽車公司將這項技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，并將其安裝在Volvo760 Turbo上。由于車輪的驅(qū)動打滑與制動抱死講的是同一類問題，所以在ABS的基礎(chǔ)上，增加了驅(qū)動防滑系統(tǒng)ASR來檢測采集驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速，將兩者集成為一體，發(fā)展成為ABS/ASR系統(tǒng)。1980年12月Bosch公司第一次將ABS/ASR技術(shù)結(jié)合應(yīng)用在Mercedes S級轎車上。隨著智能控制技術(shù)的發(fā)展，國外已經(jīng)由ABS控制系統(tǒng)發(fā)展到TCS（牽引力控制系統(tǒng)），在此基礎(chǔ)上發(fā)展到VDC（汽車動態(tài)控制系統(tǒng)）。VDC系統(tǒng)是把汽車總成的控制系統(tǒng)（制動系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)等）集成在一起，大大提高了汽車控制系統(tǒng)的集成度和行駛安全性。九十年代中期出現(xiàn)的ESP（Electronic StabilityProgram）系統(tǒng)，是提高汽車主動安全性的又一重大飛躍。ESP主要是在輪胎與地面處于附著極限工況下，對汽車的行駛狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，如果汽車行駛軌道和駕駛員所期望的軌道不一致時，ESP系統(tǒng)會對制動壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，或者通過改變發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，實時的對車輛的行駛狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使汽車的實際行駛狀態(tài)更接近駕駛員的駕駛意圖，大大提高了汽車的行駛穩(wěn)定性。
　　由于傳統(tǒng)制動系統(tǒng)主要由制動踏板、真空助力器、主缸、輪缸、制動鼓（或制動盤）及管路等構(gòu)成。制動系統(tǒng)使用氣體或液體作為力的傳遞介質(zhì)以液壓能的形式施加在各車輪上，對車輛進(jìn)行直接制動。對于長軸距控制車輛，由于制動管路較長、響應(yīng)速度慢、易產(chǎn)生滯后現(xiàn)象、安全性降低，并且踏板感覺差、裝配維護(hù)難度大、成本也較高。
　　隨著汽車電子科技和汽車控制技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了高效節(jié)能的線控技術(shù)，線控技術(shù)（x-by-wire）首先應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，經(jīng)過發(fā)展成熟后將這種控制方式引入到汽車駕駛上，線控技術(shù)利用將傳感器獲知駕駛員踩制動，換擋，打轉(zhuǎn)向盤等駕駛意圖，轉(zhuǎn)化為電信號輸入電子控制單元，電子控制單元再發(fā)送指令給相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成相關(guān)操作。線控技術(shù)中（by-wire）可理解為電控方式，這里的“x”類似于方程式中的變量，代表著傳統(tǒng)上汽車中由機(jī)械或液壓控制的各個控制單元，例如線控轉(zhuǎn)向（steer-by-wire）、線控制動（brake -by-wire）系統(tǒng)、線控懸架（suspension-by-wire）系統(tǒng)、線控油門（throttle-by-wire）系統(tǒng)［9］，結(jié)合線控技術(shù)和汽車制動系統(tǒng)而形成的線控制動系統(tǒng)，將傳統(tǒng)液壓或氣壓制動執(zhí)行元件改為了電驅(qū)動元件，提高了可控性和響應(yīng)速度，同時易實現(xiàn)底盤集成控制。寶馬汽車公司在2000年巴黎車展上參展的概念車BMW Z22應(yīng)用了steer-by-wire技術(shù)，并將在2005年以后正式付諸批量生產(chǎn)。在歐洲D(zhuǎn)aimler-Chrysler，F(xiàn)ord和Volvo等汽車公司聯(lián)合發(fā)起了“Brite-EuRam‘x-by-wire’”計劃，進(jìn)行線控驅(qū)動系統(tǒng)的實現(xiàn)以及安全性和可靠性方面的研究。在第屆日內(nèi)瓦國際汽車展覽會上，意大利Bertone汽車設(shè)計及開發(fā)公司展示了新型概念車“FILO”?！癋ILO”采用了“Drive-By-Wire”系統(tǒng)［11］。隨后國外開始將高效、節(jié)能、環(huán)保的線控技術(shù)與車輛制動系統(tǒng)相結(jié)合，由此線控制動系統(tǒng)（brake-by-wire）應(yīng)運(yùn)而生，成為各大汽車研究機(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)。