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宋健:新型汽车防抱死制动系统的研发开发计产业化
时间:2006年11月21日15:17 我来说两句  

 
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来源:搜狐汽车】 【作者:综合报道

  下一位发言人是宋健教授,他是清华大学汽车工程学院常务副院长,宋健先生对于新一代的ABS系统进行了研发。

  宋健:我讲演的题目是“新型汽车防抱死制动系统的研发开发计产业化。”

  首先对这个项目做一个简单的介绍。
ABS产品当然就是装在汽车上,在刹车的时候防止车轮抱死的这样一个装置,使得汽车在制动的时候既可以保证比较高的制动效能,同时又比较好的稳定性。

  那个图基本上就是ABS的组成,有轮速传感器,有一个电子控制单元,同时还有一个压力控制单元,这样三个部分组成的系统。

  总之,这样一个系统当然在国外来讲基本上已经属于成熟的产品,当然在中国目前实际上销售的产品基本上都是国外的公司做的,而我们自己民族品牌的ABS产品基本上还是没有的,所以今天谈到我们中国汽车工业的自主研发品牌的时候特别把这个产品来说一说。

  这个当然就是,从这个图片里边有这么两个录像,实际上就是要说一下有还是没有ABS这个汽车在制动的时候的一个动作。我们左手这边实际上是没有ABS的车子的制动情况,右边是有ABS的情况,这个当然是在冰面上做的制动。

  有ABS产品还是有优点的,这个优点大家可能有知道,我稍微的介绍一下,第一可以提高路面的附着利用,缩短制动距离,提高制动的稳定性。一般可以减少这个事故的30%—40%,同时在发生事故的情况下还可以减少损失达到24%左右,同时还可以降低行人和自行车的伤害27%左右,就是说还是在市场上有很好作用的主动安全性的产品。

  从ABS我们国内目前的研究情况是这样的,因为一年现在我们国内差不多生产有600万辆车,有300万装上了ABS,基本上是国外品质的,而我们国内品牌的ABS是比较少的,基本上是这样一个背景,正是这样一种情况下我们国内对ABS的需求很多,而自己又没有,在这种情况下我是从十几年前开始研发ABS这个产品的。

  经过十年左右的努力,基本上这个ABS产品是经过14年左右开始小批量的生产,并且在当年大体上销售出去8千套左右,到05年

  大体上是2万套左右的产量,今年大体上有4万套左右的产量。

  我做ABS项目首先是从国家拿来的项目,在96年国家有一个国家科技攻关的项目,我从国家拿了两个国际攻关的项目开始研究,同时从国家科技自然基金为拿到了基金的项目,同时也得到了企业的合作支持。目前为止只有浙江亚太这样一个企业把合格的ABS产品造出来了,很多其他企业到现在为止还做不出来这样的产品。尽管有了技术但是做不出来,实际上这也是我们国内很多这方面存在的一系列的问题。

  我们这个产品从04年产业化,到去年基本上装了2万辆,基本上装在北京吉普250这样的车上。从去年开始到今年为止这个产品已经装在多种车上,现在已经有五六个小的品牌车在装这样一个ABS的产品。当然这也是我们国内自主品牌ABS产品的第一次在国内车上批量应用,因为在这之前样机还是做的相对比较多的。首先当然就是介绍这么一个背景。

  首先介绍一下在ABS方面的工作,一个是ABS的控制的研究,基本上采用新的方法,当然除此之外ABS其他的硬件,比如像电子控制单元的软硬件,等等这些东西的开发也都是必不可少的。

  除此之外还有ABS在制造过程中的攻关,还有ABS的整车使用方面和匹配方面的研究,主要是针对这些方面。

  当然从ABS控制的基本原理来讲,从传统原理来讲基本上都是基于这样的控制原理,一般轮胎对地面的附着有纵向,还有侧向,当一个轮胎抱死的时候附着系数很低,这时候稳定性很低。我们按照这样一个理论实际上也推导出这样一个很实用的,叫做逻辑门限值的方法,这个方法基本上在上个世纪80年代中期就出来了。这个方法在实际使用过程中也还是一个比较好的方法,但是他所需要的还是一个经验,这个逻辑门限值的方法还是你的经验怎么样。这个方法和整车匹配需要一年半到两年的时间,并且需要大量的经验。由于我们起步比较晚,实际上缺的就是这方面的经验,同时我们国内的很多企业在匹配ABS的时候也希望我们能够缩短这个时间,希望把这个时间压缩一点儿,我们正是基于这样的需求,所以只好做我们创新的一些东西。我因为是96年起步开始研究ABS的,实际上比国外已经晚了几十年的时间,为了尽快的能够赶上国外的研究水平,首先就是在方法上做了这样一个创新。当然像这个图标的,一个汽车的制动过程实际上是把车的制动通过制动器和轮胎路面之间的摩擦,转化为热能耗散掉的过程。

  假如一个汽车在制动的时候,轮胎完全抱死了,说实在的这个能量耗散只能靠轮胎和路面之间的摩擦耗散掉,这种情况下我就想了,怎么样尽可能的提高制动器的摩擦做工的能力。假如制动器的能力发挥轮胎就没有抱死了,因为总是在转动的情况下才能做工,抱死了制动器就静止了就不会做工了。我有了一些想法,然后就开始做一系列的验证工作,最后验证的效果实际上还是很满意的,当然我最开始也就是做这样一些仿真计算,这个画面当中,像左边是路面的附着系数,是各种各样的,我在这里面选用了四种典型的路面附着系数,这个右边应该就是制动器耗散功率。

  通过这两个图的对比就可以看到,第一,制动器耗散功率最大这点,和我的峰值附着系数这点是很向前推进的。第二,在制动器耗散功率最大的一点,这个路面的附着系数基本上可以达到峰值附着系数的10%以上。第四个特点,我的耗散功率最大这一点,曲线变化会更抖,实际上控制变量变化特征更加明显,因此在控制的时候实质上采用它作为特征量进行控制实际上是更加容易控制的,所以在这样的情况下实际上既然有了这样一个特点我们就尝试着这样制动器耗散功率的法子来做ABS的控制。

  我们在有了这样一个原理的验证以后,实际上我们就得出来这样一些结论,就是制动器耗散功率这个法子可以得到更加好的控制效果。并且由于我的制动器耗散功率这样一个特征比起自动附着系数更加容易。我的制动功率的情况下,只要一脚踩死,实际上整个过程就有了,而我的ABS匹配的时候最主要的就是得到峰值附着系数附近轮速和轮减速的特征。采用耗散功率的方法,我就拿到耗散功率最大的轮速和轮减速的特征,这样实际上标定匹配也会变得非常方便,这就使得标定匹配的时间大大的缩短,工作量可以大大的压缩。通过采用这样的方法,就可以把国际上通常的ABS匹配标点从两个冬季的实验缩短到一个冬季的实验,基本上一年到半年的时间就可以了,而传统的方法基本上要一年半到两年的时间。

  下面就来介绍一下电子控制单元软硬件的开发,当然我们这个电子控制单元的硬件基本上采用了双CPU的方案,这主要还是为了安全性。另一个,当然就是在我们轮速识别的环境也都做了一些我们的工作,因为在轮速识别是我们ABS里边最重要的一个环节,因为传感器在ABS里边只有轮速传感器没有采用其他的传感器,假如不能很准确的识别轮速,这个ABS开发常常是不成功的。

  这是我们开发这样一些产品的图象,这个也都是跟国际上通常的ABS是同样大小的。

  除了做了硬件以外就是在做软件,这是我软件的系统框图,这是系统框图的状况。

  这块当然就是我的液压控制单元的开发,液压控制单元实际上在一个ABS里面的作用就是调节制动压力的这样一个装置。我们所做的工作主要就是首先以一些软件搭建了做液压控制单元分析的平台,建立了这样的HCU的数学模型,并且开发了实时仿真的软件,并且采用两维、三维的这样一些工具,真正开发了HCU的产品。

  这个图片基本上就是一些我们所做的研究开发的成果,像上面一些图片基本上就是我们的增压阀和减压阀的结构,上面这些基本上做压力和电池阀仿真的结果。

  这个是我们开发出来的ABS控制单元的产品。

  做完HCU的研发以后实际上针对它我们还做了很多的实验,首先是一些性能方面的实验,同时还做了很多耐久性的实验。在完成了研发工作以后,实际上我刚才前面已经介绍了,跟我一起做研发的单位实际上有那么四五家,最后到目前为止是亚太一家做成了,现在还有一家武汉元封很快已经做出来了,因为开发工作是我做的,产品制造还是得企业造出来。前面有四五家企业实际上已经干了五六年了,到目前为止还是没有干出合格的产品出来。这种产品样品可以做得很好,但是稍稍有一些少批量马上性能就不行了,耐久性就暴露出来了,现在只有一家企业差不多各种性能过关了,耐久性也能够过关了。所以这些工艺和产业化的攻关也是非常重要的。

  实际上我们针对ABS的加工做了一大堆工艺的、装配的、检测标准的、检测方法一系列的攻关工作,制定了大量的文件,就是属于工艺和生产方面的文件,并且最后还开发了ABS的生产线,毕竟我们ABS的工厂生产规模还比较小,还筹集不了很多资金到国外采购比较大、比较好的装配线,当时是在加拿大引进了一条装配线一年十万套基本上一千200万欧元左右,自己开发了一条大体上花了500万欧元,基本上相差的700万欧元的差值。

  这个是我们一些加工装配线的状况。(幻灯片)

  最后经过五年的攻关终于做出了ABS的产品。(幻灯片)

  这是我们在研究过程当中做了一系列的标准文件的清单。(幻灯片)

  这个是我们研制开发的一些ABS的装配或者检测的生产线的一些状况。(幻灯片)

  最后一块的工作当然就是ABS与整车的标定匹配的工作,因为我们必须得根据整车的参数,调整ABS里边很多控制参数,最后使得ABS和整车能够控制的很好,使得发挥比较好的作用。从传统的ABS来讲我们首先要得到路面附着等一些信息,最后完成标定匹配功率,主要就是能够缩短一些时间,减少一些工作量。当然缩短时间和减少工作量并不是偷懒,实际上是把该做的工作都做了的情况下,从原理上使得他能够节省时间,减少工作量。

  这些就是我们整个ABS标定匹配的流程(幻灯片),我们做了很多标定匹配的实际工作。

  这是我们做冬季实验的情况(幻灯片),我们在冰面做的一线实验的状况。

  除了做这些冬季实验以外,实际上我们还做了很多验证性的实验,这里边每一个都是录像。

  这是在海南实验厂低附着路面的一个ABS的实验。(幻灯片)

  这是对接路面的ABS实验。(幻灯片)

  这个是对开路面,就是一边是高附着,一边是低附着,这样来做的实验。(幻灯片)

  这是我们在海南实验厂做的低附着路面一线的实验,就是能够变换车道。(幻灯片)

  这是一个高附着路面一线的实验,这个速度相对来讲也可以高一点。(幻灯片)

  这个就是在山区很多上下坡道做的实验,也是ABS可靠性实验的一种。(幻灯片)

  这是一些河滩路、沙石路上做的ABS实验的工作。(幻灯片)

  这是卵石路,实际上就是比河滩路的石头大一点儿,更加不平的路面。(幻灯片)

  这是在四川的天宝山做的不平的山路的实验,因为不平的又是爬上下坡的情况下,有的时候ABS参与工作以后会使制动距离大大延长,误动作的情况下也是有的。(幻灯片)

  我就介绍这些,谢谢大家!  

(责任编辑:王伟杰)


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