为安全驾驶车辆电子控制系统中的动力学_翻译.doc

为安全驾驶车辆电子控制系统中的动力学译者：概述： 车辆动力控制系统大约分成3 类： 制动，转向和悬挂。 每个种类变得越复杂和专业化，能综合开发这些系统的制造商就越少。日立汽车控制系统有限公司，利用车辆动力控制传动技术，正在研发线控操作技术，以便改进基本的车辆驾驶，转弯和刹车的功能。导言：电子控制制动技术正在稳步发展，并应用于稳定控制系统和制动器。线控操作是在ABS（防抱死制动系统）在基础上发展的，日立公司，一直努力发展电控制动系统，并且希望线控操作制动器能够得到实际应用。电子控制转向，最初只限于速度敏感动力转向系统。现在，SBM （督导逐线）将是未来技术的重点。 至于悬挂系统，半主动式悬挂系统和主动悬架系统已在早期得到实际应用，以提高行驶稳定性和乘坐舒适性。对于未来，我们把发展的重点放在汽车滚动控制系统，电磁悬挂系统，以改善车辆动力学原理和驾驶安全性能。制动系统由于ABS已进入实际应用阶段，在1978年，电子控制制动功能已扩展。最近有很多功能已被用于现在流行的车辆，株式会社日立制作所已开始大规模生产ABS和稳定控制系统等。我们正努力开发高效率和高功能的控制系统，我们期望这些系统将率先应用线控操作。（见图1 ）图1 -形象的显示一个概念车与它的智能运输系统的集成控制。它配备由日立制作所开发线控操作系统，这个车是为了改善车辆动力学而设的布局。稳定控制系统随着新一代的ABS研发，稳定控制系统等也出现了。在未来的底盘技术，这些通过调节每个车轮的制动力来控制汽车动力也是建立在线控操作基础上。自2001年以来，株式会社日立公司开始大规模生产汽车动力控制单元。它已经开发出的主缸压力传感器系统，通过车辆减速和车轮速度，它可以估计流体压力来控制车辆动力。这就降低了稳定控制系统尺寸和制造费用（见图2 ） 。图2为汽车动力学控制单元。稳定控制装置与部分压力传感器系统和组合液压回路部分以及电子控制部分。（质量：1.96kg） 。机电制动系统最近，通常对于HEVs（混合电动汽车）为改善燃料的燃烧效率，在发动机内产生的真空度达不到标准。因为这个原因，采用发动机真空度的传统的制动系统也难满足常规制动控制。为了克服这个问题线控操作的电液制动已经开始在市场上出现。日立集团（株式会社日立制作所和日立电缆有限公司）正协作发展它自己的机电混合刹车系统作为将来的刹车系统。这将和线控操作电液制动有相同的制动功能，这些功能包括常规制动功能和所有刹车控制功能，其中包括ABS的稳定控制系统，刹车辅助器，和自主式智能巡航控制。它也将可能有更多的功能，例如电动停车制动。对于这个新的制动系统还有很多其他的优势：发动机和司机驾驶室需要的空间比较小，它更符合环保原则，因为制动液是没有必要的；它有一个潜在的更好的踏板感觉；它可以通过操纵杆用手来操作 。在日立集团，机电制动系统需要的所有的技术，即传统的盘式制动器技术，电气和电子技术，通信技术，控制技术，和金属丝吊带技术都是可用的（见图3 ）。转向系统有两种类型的动力装置转向系统：电动助力转向系统和液压助力转向系统。目前液压助力转向系统被广泛采用，电动助力转向系统也很快投入使用，主要是用在小型客运车辆。下面，我们详细介绍一下液压动力转向系统和电动助力转向系统。图3机电制动轮尺。这个轮尺规范的制动安装在车轮上的制动盘，通过调整推力作用于制动盘上，通过减速齿轮机制，并在转动直线运动转换机制，通过控制电流的电机定子控制旋转的电机转子。速度敏感动力转向系统液压动力转向系统能够根据车辆行驶速度用电子控制的方式调整导向力，而且主要用于豪华高档车。株式会社日立公司研制生产的SSPS （速度敏感动力转向系统），根据车辆行驶速度通过控制压力控制阀来调整导向力。这需要一个相对简单的阀门结构，并能够快速响应的驾驶操作，因为它转换为液体流动通过一个泵提供一定的压力，有效地控制这个液压油缸。电动助力转向系统目前日立公司正在大规模的生产的齿轮协助型电动助力转向系统由以下几部分组成： （ 1 ）探测导向力的扭矩传感器，（ 2 ）由传感器和电机供应所需的能源电子控制单元计算出信号， （ 3 ）电机通过减速齿轮组传递辅助动力到一个齿轮轴（ 4 ）机架和齿轮式转向器。电子控制单元控制速度敏感动力转向系统所处理的信号，显示出车辆行驶速度和发动机的转速。此外，力矩限制器被放在低速齿轮组里面的塑料齿轮和小齿轮轴之间，而这也保障了塑料齿轮，免受从路面传递的压力（见图4 ）。督导逐线SBM是一个比上文所述的现有的系统更有安全性和舒适性的转向系统。它可以使轮胎自由移动，并按照驾驶操作控制车速，因为转向系统和操纵车轮执行器是分开的。这个系统的目的是通过减少操纵转向次数和简化转向系统的通信结构来提高车辆力学部分涉及的安全性和舒适性。 SBM提供额外的优点是设计在驾驶室内靠近驾驶座，灵活性强。图4电动助力转向系统。这显示出的是为中小型客运车辆设计的EPS结构（电子和动力转向系统），目前正在大规模生产。它由小齿轮轴通过减速齿轮机制传递电机扭矩给转向机。株式会社日立制作所正在为上面提到的制动器调查优化结构，通过双方的控制活动与制动系统结合把SBW演变到的线控操作。这是这些系统的核心，又是为更大的安全性和舒适性开展研发（研究与发展）。悬架悬架系统图5 主要部分为半主动悬架系统。它显示了可调式减震器系统，比例电磁铁和滑阀即转向阻尼力。悬架系统是驾驶安全性和平顺性的关键部件，驾驶稳定性和乘坐舒适性是评估这些系统是否符合要求的准则。一般来说，跑车和豪华车的悬架系统是有所不同的;跑车的要求是驾驶的乐趣而豪华汽车要求的是运行质量，不同的车根据不同的要求安装不同的悬架才能达到更好的效果。在80年代，由于电子控制的可调式减震器系统被投入商业市场，主动悬架系统和半主动悬架系统已被开发和使用，以满足不同的车辆对驾驶乐趣和平顺性的不同要求（见图 5 ）半主动悬架系统图5为日立公司生产的半主动悬架系统的主要部件。控制器从安装在汽车上的加速度传感器侦测到车辆振动信息的基础上，计算出最佳阻尼力，并控制了可调式减震器系统，以防止汽车的震动，取得更好的乘坐质量。此外，该控制器以判断出车辆转弯时的信息为依据对轮角度和车速进行控制，并控制阻尼力，以取得更好的驾驶稳定性。主动悬架系统相比之下，半主动悬架系统并不需要来自外面特定的能量，主动悬架系统帮助减少汽车振动和提高车辆转弯时悬架系统的液压泵在发动机的驱动下正在积极的泵油。在高速公路上行使的车辆突然改变车道会产生5米/平方秒的加速度这时车辆可以保持转弯时的倾斜角使倾斜角几乎为零。主动悬架系统这项功能，要比半主动悬架系统只能控制阻尼力的功能好的多。电磁悬架系统日立公司，目前正在发展的电磁悬架系统采用电磁集成技术，可作为汽车和逆变器控制技术的发展。电磁悬架系统反映快速，并可以提供高频率的控制，这是现行悬架系统所不能做到的。该系统目前在开发利用直流电动机而没有减速齿轮组。这使得它很容易吸收行驶路面路况的影响，从而提高了车辆的运行质量。结论：我们首要的任务是使车辆与常规道路上使用的车辆动力学的电气控制系统相结合，提高有效率和有竞争力的价格。不过，也必须要为这些驱动系统树立新的控制逻辑。日立公司，是开发未来线控操作底盘技术的领路人。无论是规模设施还是想法，都是开发未来线控操作系统的必要基础。一方面，有的供应商放肆的吹嘘“如果提供给我们车辆零件，我们总是能完成一辆车”。 另一方面，他们说，“虽然我们对车辆知道的不是太多，但是我们为整车处理部分零件”。 我们日立承诺的是提供什么车和车上涉及到的动力学应该是车辆制造商立场。参考文献：(1)H.Fujinami， 刹车的前线控制，日本的汽车工程师. 2003年12月. (2)http:/www.bosc h-presse.de / TBWebDB / en-US / PressText.cfmCFID = 870103&CFTOKE=6ed4c51757302769-F631DCBE-9027-CA2D-002B399431DFF355&Search=1&id=1037(3)http:/www.honda.co.jp/factbook/motorshow/2001/auto/05.html(4)M. Noguchi， 关于转向系统技术的未来发展趋势，日本工程