汽車制動性能的好壞,主要從以下3方面進(jìn)行評價(jià): 1)制動效能,即制動距離與制動減速度; 2)制動效能的恒定性,即抗熱或水衰退性能;3)制動時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性,即制動時(shí)汽車不發(fā)生跑偏、側(cè)滑以及失去轉(zhuǎn)向能力的性能。 通常,汽車在制動過程中存在著兩種力:一種是制動器摩擦片與制動鼓或制動盤之間產(chǎn)生的摩擦阻力,這種阻力稱為制動系統(tǒng)的阻力,由于它提供制動時(shí)的制動力, 因此也稱為制動系制動力;另一種力是輪胎與道路表面之間產(chǎn)生的摩擦阻力,也稱為輪胎- 道路附著力。如果制動系制動力小于輪胎- 道路附著力,則汽車制動時(shí)會保持穩(wěn)定狀態(tài);反之,如果制動系制動力大于輪胎- 道路附著力,則汽車制動時(shí)會出現(xiàn)車輪抱死。如果前輪抱死,汽車基本上沿直線向前行駛,汽車處于穩(wěn)定狀態(tài),但汽車失去轉(zhuǎn)向控制能力,這樣駕駛員制動過程中躲避障礙物、行人以及在彎道上所應(yīng)采取的必要的轉(zhuǎn)向操縱控制等就無法實(shí)現(xiàn)。如果后輪抱死,汽車的制動方向穩(wěn)定性變差,在很小的側(cè)向干擾力下,汽車就會發(fā)生甩尾,甚至調(diào)頭等危險(xiǎn)現(xiàn)象。尤其是在某些惡劣路況下,諸如路面濕滑或有冰雪,車輪抱死將難以保證汽車的行車安全。另外,由于制動時(shí)車輪抱死,從而導(dǎo)致局部急劇摩擦,將會大大降低輪胎的使用壽命。 1 ABS工作原理 汽車防抱死制動系統(tǒng)ABS (Anti - Lock BrakingSystem)是指在制動過程中,通過控制作用于車輪制動分泵上的制動管路壓力,自動調(diào)節(jié)車輪制動力,防止車輪抱死以取得最佳制動效能的電子裝置,ABS是目前世界上普遍公認(rèn)的提高汽車制動安全性的有效措施之一。 2 基于MC9S12DP256芯片的液壓ABS系統(tǒng) 液壓ABS系統(tǒng)主要應(yīng)用于轎車、微型車與輕型車制動系統(tǒng)。與氣動ABS系統(tǒng)不同,大部分液壓ABS系統(tǒng)的控制器與調(diào)節(jié)器是一個(gè)集成的系統(tǒng),盡管制造難度較大,但由于近年國內(nèi)轎車市場的發(fā)展和對交通安全的要求的提高,液壓ABS系統(tǒng)越來越受到廠家的關(guān)注,許多廠家紛紛開始進(jìn)行液壓ABS系統(tǒng)的開發(fā)。 飛思卡爾半導(dǎo)體公司(原摩托羅拉半導(dǎo)體部)的MC9S12DP256芯片是以速度很高的CPU12內(nèi)核(Star Core)為核心的單片機(jī),總線速度達(dá)9S12DP256單片機(jī)由標(biāo)準(zhǔn)片上外圍設(shè)備組成,包括一個(gè)16 位中央處理器(HCS12CPU) 、256K字節(jié)的Flash, 4K的EEPROM 、12K字節(jié)的RAM。5路CAN總線,溫度適用范圍為- 40~125 ℃,采用5 V供電,主要用于工業(yè)控制,特別適合用在汽車上?;贛C9S12DP256控制的液壓ABS系統(tǒng)配置框圖如圖1所示。 由于MC9S12DP256 芯片的總線內(nèi)置,抗干擾能力特別強(qiáng),使用自動編程/擦除算法,提高了性能,而擴(kuò)展的指令集和尋址模式提高了編碼效率,背景調(diào)試模式模塊(Background DebuggingMode, BDM)能夠允許全速在線仿真。另外,利用CodeWarrior集成開發(fā)環(huán)境(Integrated Development Environment,IDE),通過后臺調(diào)試方式(Background debug mode, BDM) ,下載控制程序和修改相關(guān)參數(shù),在不干擾目標(biāo)程序運(yùn)行情況下,實(shí)時(shí)監(jiān)測各寄存器和存儲器,實(shí)現(xiàn)了控制程序的板上在線調(diào)試,從而提高了集成系統(tǒng)的開發(fā)效率和試驗(yàn)的方便性,可以大大縮短試驗(yàn)周期。 (4)升壓狀態(tài)當(dāng)制動力不足時(shí),輪速傳感器發(fā)出信號, ECU停止向線圈供電,三位電磁閥回到第1種狀態(tài),主缸和輪缸再次相通,主缸中的高壓制動液經(jīng)三位電磁閥進(jìn)入輪缸使制動力迅速上升。 4 仿真試驗(yàn)結(jié)果 文中采用MATLAB /SIMUL INK軟件進(jìn)行仿真研究,仿真采用五階變步長Runge - Kutta法進(jìn)行,最小仿真步長為0. 001 s, 最大仿真步長為0. 01 s。以某型轎車為仿真試驗(yàn)對象,該車的主要參數(shù)為:滿載質(zhì)量1 795 kg;軸距2 800 mm;重心距地面高度 655 mm;重心距前軸距離1 430 mm;重心距后軸距離1370 mm;風(fēng)阻系數(shù)0. 4;風(fēng)阻中心高度965mm;迎風(fēng)面積1 736 × 1 490 mm2 ;制動初速度80 km /h;路面為普通水泥路面。仿真結(jié)果如圖3、圖4所示。 5 結(jié)論 |
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