첫째, 브레이크 제어 시스템의 역사
가장 원시적인 제동 제어는 운전자가 간단한 기계 장치 세트를 제어하여 브레이크에 힘을 가하는 것이다. 이 시점에서 차량 품질은 상대적으로 작고 속도는 상대적으로 낮습니다. 기계적 제동은 이미 차량 제동의 요구를 충족시켰지만, 차량의 자중이 증가함에 따라 보조장치는 기계 제동에 이미 매우 필요하게 되었다. (윌리엄 셰익스피어, 자중, 자중, 자중, 자중, 자중, 자중) 이때 진공 부스터가 나타나기 시작했다. 캐딜락 V 16, 1932 생산, 품질 2860kg, 4 개의 바퀴는 드럼 브레이크, 지름 4 19. 1mm 링컨은 또한 1932 에서 V 12 자동차를 출시했는데, 드럼 브레이크를 사용하여 4 개의 소프트 케이블을 통해 진공 부스터를 제어합니다.
과학기술과 자동차 공업의 발전, 특히 군용 차량과 군사 기술의 발전으로 차량 제동에 새로운 돌파구가 생겼고, 유압 제동은 기계 제동에 이어 또 하나의 중대한 혁신이다. DuesenbergEight 는 먼저 자동차 유압 브레이크를 사용했다. 크라이슬러의 4 륜 유압 브레이크는 1924 입니다. 일반과 포드는 각각 1934 와 1939 에 유압 제동 기술을 채택했습니다. 1950 년대까지 유압 보조 제동이 현실이 되었다.
1980 년대 후반, 전자기술이 발달하면서 세계 자동차 기술 분야에서 가장 두드러진 업적은 안티 록 브레이크 시스템 (ABS) 의 응용과 보급이었다. ABS 는 마이크로전자 기술, 정밀 가공 기술, 유압 제어 기술을 하나로 통합한 메카트로닉스 하이테크 제품입니다. 그것의 설치는 자동차의 능동적인 안전과 기동성을 크게 높였다. 안티 록 장치는 일반적으로 센서, 컨트롤러 (전자 컴퓨터) 및 압력 조절기의 세 부분으로 구성됩니다. 센서는 휠 각속도, 각 가속도 및 속도와 같은 동작 매개변수를 수신하여 제어 장치로 전송합니다. 장치 계산을 제어하고 지정된 값과 비교한 후 압력 조절기에 명령을 보냅니다.
1936 년, 보세는 전기유압식 ABS 장치 특허를 신청해 안티 록 브레이크 시스템을 자동차에 적용했다. 1969 년 포드는 진공보조 ABS 브레이크를 사용했습니다. 197 1, 크라이슬러는 4 륜 전기 제어 ABS 장치를 사용합니다. 이러한 초기 ABS 장치는 성능이 제한적이고, 안정성이 떨어지며, 비용이 많이 들었습니다.
1979, 안정적인 성능의 ABS 제동 장치, 모든 디지털 전자 시스템 제어, 독립형 유압 보조기 포함. 65438 에서 0985 까지 미국은 디지털 마이크로프로세서, 복합 마스터 실린더, 유압 브레이크 부스터, 솔레노이드 밸브 및 액추에이터를 갖춘 ABS 안티 록 장치를 개발했습니다. 초대형 집적 회로 및 초대형 집적 회로 기술의 출현과 전자 정보 처리 기술의 급속한 발전으로 ABS 는 광범위한 애플리케이션 전망을 가진 안정적이고 비용 절감이 가능한 완성도 높은 제품이 되었습니다. 1992 년 전 세계 ABS 연간 생산량이 10000 을 초과했고, 전 세계 ABS 적재율이 20% 를 넘었다. 일부 국가 및 지역 (예: 유럽, 일본, 미국 등). ) ABS 를 자동차의 표준 장비로 만드는 법규를 제정했다.
둘째, 제동 제어 시스템의 현황
기본 제동 기능을 고려할 때 유압 제어는 여전히 가장 안정적이고 경제적인 방법이다. 안티 록 브레이크 (ABS) 기능을 추가해도 전통적인' 유압 브레이크 시스템' 이 여전히 주도적인 위치를 차지하고 있다. 그러나 복잡성과 경제적 측면에서 볼 때 증가된 견인력 제어 시스템, 차량 안정성 제어 시스템 및' 스마트 자동차' 를 고려하고 있는 신기술은 기본 제동 시스템을 하찮게 보이게 한다.
전통적인 제동 제어 시스템은 유압을 고르게 분배하는 한 가지 일만 한다. 브레이크 페달을 밟을 때, 주독은 각 브레이크로 통하는 파이프에 같은 양의 기름을 공급하고 비례 밸브를 통해 앞뒤로 균형을 잡는다. ABS 또는 기타 브레이크 개입 시스템은 각 브레이크의 요구에 따라 유압을 조절한다.
현재, 자동차 안티 록 브레이크 제어 시스템 (ABS) 성숙한 제품으로 개발 하 고 다양 한 차량에 널리 사용 하지만, 이러한 제품은 기본적으로 바퀴의 가속 및 감속 임계값 및 참조 슬립 속도 방법을 기반으로 설계 되었습니다. 방법은 간단하고 실용적이지만 디버깅은 비교적 어렵습니다. 차량마다 서로 다른 일치 기술이 필요합니다. 여러 도로에서 검증해야 합니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언) 이론적으로, 전체 제어 과정에서, 휠 슬립 비율은 최적의 슬립 비율로 유지 되지 않으며, 최적의 제동 효과를 달성 하지 않습니다.
또한 프로그래밍 논리 문 제한 ABS 의 많은 제한으로 인해 최근 몇 년 동안 ABS 를 기반으로 차량 역학 제어 시스템 (VDC) 이 개발되었습니다. 동적 제어와 결합된 최적의 ABS 는 슬립 속도를 제어 대상으로 하는 ABS 입니다. 이론적으로는 이상적인 ABS 제어 시스템으로, 제동 과정에서 연속적인 제어로 최적의 안정된 슬립 속도를 유지합니다.
슬립 속도 제어의 어려움은 다양한 도로 상황에서 최적의 슬립 속도를 결정하는 것이고, 또 다른 어려움은 차량 속도 측정입니다. 이는 저렴하고 신뢰할 수 있는 기술이어야 하며, 결국 제품으로 개발되어야 합니다. 슬립률을 목표로 하는 ABS 의 경우 제어 정밀도는 그다지 두드러지지 않으며 고정밀 제어를 달성하기 어렵습니다. 도로와 차량의 운동 상태가 크게 변하기 때문에 다양한 간섭의 영향이 크며, 중요한 문제는 통제의 안정성, 즉 시스템의 노봉이 각종 조건 하에서 유지되어야 한다는 것이다. 안티 록 브레이크 시스템은 높은 신뢰성을 요구합니다. 그렇지 않으면 개인 상해 및 차량 손상을 초래할 수 있습니다.
따라서 강력한 ABS 제어 시스템을 개발하는 것이 관건이다. 이제 다양한 루봉 제어 시스템이 ABS 의 제어 논리에 적용됩니다. 비교를 목표로 하는 기존의 논리적 임계값 방법 외에도 게인 일정 PID 제어, 가변 구조 제어 및 블러 제어는 일반적으로 사용되는 루봉 제어 시스템으로, 슬라이딩 속도를 목표로 하는 연속 제어 시스템입니다. 퍼지 제어 방법은 경험적 규칙을 기반으로 하며 시스템 모델과 관련이 없습니다. 견고성과 제어 규칙의 유연성이 우수하지만 제어 매개변수를 조정하기가 어렵습니다. 이론이 없으면, 기본적으로 시행착오법이다. 그러나 대부분의 목표 값 기반 제어에는 제어 규칙에 대한 규칙이 있습니다.
또한 상태 공백과 선형 피드백 이론에 기반한 방법, 흐릿한 신경망 제어 시스템 등 몇 가지 다른 제어 방법이 사용됩니다. 다양한 제어 방법은 자동차에 개별적으로 적용되는 것이 아니라 일반적으로 여러 제어 방법을 결합하여 구현됩니다. 퍼지 제어와 PID 를 결합하여 퍼지 제어의 견고성과 PID 제어의 높은 정확도를 모두 고려하면 좋은 제어 효과를 얻을 수 있습니다.
바퀴의 구동 미끄러짐은 브레이크 잠금과 매우 비슷하다. 자동차가 시작되거나 가속될 때, 구동력이 너무 커서 구동바퀴가 고속으로 회전하여 마찰 한계를 초과하여 미끄러진다. 이때 바퀴도 차량의 안정성을 유지하기에 충분한 측면력이 없으며 바퀴의 접선력도 줄어들어 가속 성능에 영향을 줍니다. 이는 바퀴가 미끄러지는 것을 막는 것이 차량의 미끄러짐률을 조절하는 것이기 때문에 구동 가속 슬립 조정 (ASR) 은 ABS 를 기초로 발전했다는 것을 알 수 있다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언)
ASR 은 ABS 의 논리와 기능 확장입니다. ABS 가 ASR 기능을 추가 한 후 주요 변경 사항은 전기 제어 장치에 미끄럼 방지 논리 시스템을 추가하여 구동 휠의 회전 속도를 모니터링하는 것입니다. ASR 은 대부분 ABS 의 하드웨어를 차용하는데, 이 두 가지를 하나로 합쳐 ABS/ASR 시스템으로 발전한다.
현재 ABS/ASR 은 유럽의 새 트럭에서 널리 사용되고 있으며, 유럽 규정 EEC/7 1/320 은 총 품질이 3.5t 를 넘는 일부 트럭에서 사용하도록 강제되었으며, 중형 트럭은 이번이 처음이다. ABS/ASR 은 비상 제동시 부착 계수의 활용을 해결하여 제동 거리와 제동 방향 안정성을 더 짧게 얻을 수 있지만 제동 시스템의 모든 결함을 해결할 수는 없습니다. 따라서 ABS/ASR 기능과 제동 강도를 모두 제어할 수 있습니다.
ABS 는 극단적인 상황에서만 제동을 통제한다. 부분 제동시 전자 제동은 단일 브레이크 실린더의 압력을 제어하여 반응 시간을 단축하고 언제든지 정확한 브레이크 압력을 보장합니다. 최근 몇 년 동안 전자 기술과 컴퓨터 제어 기술의 급속한 발전은 전자 제동 시스템의 발전에 기회를 가져왔다. 1980 년대 이후 독일은 ABS/ASR 시스템을 개발해 시장에 진출해 EBS 의 R&D 분야에서 세계 선두를 달리고 있다.
1993 년 독일 보세사와 스칸니아가 처음으로 스칸니아 견인차와 트레일러에 EBS 를 공동 설치했다. 그러나 EBS 는 현재와 미래의 제동 시스템에 혁명적인 변화를 가져올 수 있는 새로운 시스템이다.
셋. 브레이크 제어 시스템 개발
오늘날 ABS/ASR 은 유럽과 미국 등 선진국 자동차의 표준장비가 되었다.
자동차 제동 제어 시스템의 발전은 주로 제어 기술의 발전이다. 한편으로는 제어 범위를 확대하고 제어 기능을 늘리는 것입니다. 반면 최적의 제어 이론을 사용하여 서보 제어와 고정밀 제어를 구현합니다.
한편, ABS 기능의 확장에는 ASR 외에도 서스펜션과 스티어링 제어가 포함되어 있어 ABS 는 안티 록 브레이크 시스템일 뿐만 아니라 더욱 포괄적인 차량 제어 시스템입니다. 브레이크 공급업체도 앞으로 ABS/TCS, VDC 및 지능형 교통 시스템을 통합할 비전을 제시했다. 전기 변속기, 서스펜션 시스템 및 스티어링 장치가 발전함에 따라 전기 제어 시스템 간의 접촉 네트워크가 생성되어 전기 제어 클러치를 사용하면 자동차의 정적 시작 효율성이 크게 향상될 수 있습니다. 제동 중에 전자 서스펜션 시스템에 구동 명령을 입력하여 차량의 피치를 방지할 수 있습니다.
둘째, 신경망 제어 기술과 같은 지능형 제어 기술은 자동차의 제동 제어 시스템에 적용된 비교적 새로운 제어 기술입니다. ABS/ASR 은 자동차 제동의 모든 문제를 해결하지 못한다. 따라서 ABS/ASR 에서 전자 제어 제동 시스템 (EBS) 으로의 발전은 제어 시스템 개발의 중요한 방향이 될 것입니다. 그러나 EBS 는 실제 응용에서 단순한 문제가 아니다. 기술 외에 시스템의 비용과 관련 규정이 그 응용의 관건이다.
백여 년의 발전을 거쳐 자동차 제동 시스템의 형식은 이미 기본적으로 정형화되었다. 전자학의 발전, 특히 대규모 및 초대형 집적 회로의 발전에 따라 자동차 제동 시스템의 형태도 바뀔 것이다. 예를 들어, K-H 회사는 실험차에 전기 유압 (EH) 제동 시스템을 설치하여 브레이크의 작동 메커니즘을 완전히 바꾸었다. K-H 의 EBM 은 4 개의 비례 밸브와 전력 전자 제어 장치를 사용하여 기본 제동, ABS, 견인력 제어 및 순항 제어 제동 간섭을 병행할 수 있으며 추가 장치는 추가하지 않습니다. EBM 시스템의 잠재적 장점은 표준 제동보다 기본 제동력을 더 효율적으로 할당하여 제동 거리를 5% 줄일 수 있다는 것입니다. BBW(Brake-By-Wire) 는 완전히 기름이 없는 완전 회로 브레이크로, 기존의 유압 브레이크를 역사로 만들었다.
4. 전체 회로 브레이크 (BBW)
BBW 는 미래의 제동 제어 시스템의 발전 방향이다. 전전 제동은 유압유나 압축 공기가 아닌 전기를 전송하기 때문에 많은 파이프와 센서를 생략하고 제동 반응 시간을 단축시킬 수 있기 때문에 전통적인 제동 시스템과 다르다. 완전 전기 제동의 구조는 주로 다음 부분으로 구성됩니다.
A) 전기 브레이크. 그 구조는 디스크 및 드럼을 포함한 유압 브레이크와 거의 유사하며, 액추에이터는 모터입니다.
B) 전자 브레이크 제어 장치 (ECU). 브레이크를 제어하기 위해 브레이크 페달에서 신호를 수신합니다. 주차 브레이크 신호를 받고 주차 브레이크를 제어하십시오. 바퀴 센서의 신호를 받고, 바퀴가 안기거나 미끄러지는지 식별하고, 바퀴의 제동력을 제어하여, 안아죽고 미끄러지지 않도록 한다. 위성 위치 확인 네비게이션 시스템, 자동 변속 시스템, 무단 스티어링 시스템, 서스펜션 시스템 등 다양한 제어 시스템의 제어 시스템 때문입니다. 브레이크 제어 시스템과 고도로 통합되므로 ECU 는 이러한 시스템의 제어를 고려해야 합니다.
C) 휠 속도 센서. 휠 속도를 정확하고 신뢰할 수 있으며 적시에 얻을 수 있습니다.
D) 하네스. 시스템에 에너지 및 전기 제어 신호를 전송합니다.
E) 전원 공급 장치. 전체 전기 제동 시스템에 에너지를 공급하다. 다른 시스템에 사용됩니다. 재생 가능 에너지를 포함한 다양한 에너지원이 될 수 있습니다.
구조적으로 볼 수 있듯이, 이 전체 회로 제동 시스템은 다른 전통적인 제동 제어 시스템과 비교할 수 없는 장점을 가지고 있습니다.
A) 전체 제동 시스템은 구조가 간단하여 기존 제동 시스템의 브레이크 연료 탱크, 브레이크 총 펌프 및 부스터를 절약할 수 있습니다. 유압 밸브, 복잡한 배관 시스템 등의 부품은 차량의 품질을 떨어뜨린다.
B) 제동 성능을 향상시키기 위해 짧은 제동 응답 시간;
C) 브레이크 액 없음, 간단한 유지 보수;
D) 시스템 구성 요소의 제조, 조립 및 테스트는 간단하고 빠르며 제동 구성 요소는 모듈식 구조가 됩니다.
E) 시스템이 전선으로 연결되어 있어 내구성이 뛰어납니다.
F) 쉽게 개선할 수 있고, 약간의 개선으로 각종 전자제어 기능을 추가할 수 있다.
전전 제동 제어 시스템은 제동 제어 시스템에 큰 변화를 가져오고 미래 차량의 지능 제어를 위한 조건을 제공하는 새로운 시스템입니다. 그러나 전면적인 보급을 위해서는 해결해야 할 많은 문제들이 있다.
첫 번째는 에너지를 구동하는 문제입니다. 전체 루프 브레이크 제어 시스템을 사용하려면 더 많은 에너지가 필요하며 디스크 브레이크에는 약 1kW 의 구동 에너지가 필요합니다. 현재 차량 12V 동력 시스템은 이렇게 큰 에너지를 제공할 수 없다. 따라서 미래의 차량 동력 시스템은 고압전기를 사용하여 에너지 공급을 증가시켜 제동 에너지 수요를 충족시키고 고전압으로 인한 안전 문제를 해결할 것이다.
둘째, 제어 시스템 문제 해결 전전 제동 제어 시스템이 직면한 문제 중 하나는 제동 고장의 처리이다. 별도의 액티브 백업 브레이크 시스템이 없기 때문에 ECU 부품 고장, 센서 고장, 브레이크 자체 고장, 하네스 고장 등 기본적인 제동 성능을 보장하는 백업 시스템이 필요합니다. 전전 제동 제어를 실현하는 핵심 기술 중 하나는 시스템 장애 시 TTP/C 와 같은 정보 교환 프로토콜입니다.
시스템 장애 발생 시 즉시 메시지를 보내고, 규정 준수를 보장하는 가장 적합한 방법은 예측할 수 없는 정보 지연이 발생하지 않도록 하는 다중 채널 TDMA (TDMA) 입니다. TTP/C 프로토콜은 TDMA 를 기반으로 합니다. 셋째, 간섭 방지 처리. 차량은 주행 중에 각종 간섭 신호가 나타난다. 현재 간섭 방지 제어 시스템은 매우 많은데, 기본적으로 대칭과 비대칭 간섭 방지 제어 시스템으로 나뉜다.
대칭 간섭 방지 제어 시스템은 두 개의 동일한 CPU 와 동일한 계산 프로그램을 사용하여 제동 신호를 처리합니다. 비대칭 간섭 방지 제어 시스템은 두 개의 다른 CPU 와 다른 계산 프로그램을 사용하여 제동 신호를 처리합니다. 두 방법 모두 각각 장단점이 있다. 또한 다양한 유형의 차량의 요구를 충족하기 위해 전기 브레이크 제어 시스템의 하드웨어 및 소프트웨어를 모듈화하는 방법도 있습니다. 섀시의 모듈화를 실현하는 방법은 중요한 문제입니다. 제동, 회전, 매달림, 내비게이션을 고려하고, 알고리즘을 모듈화하고, 데이터 버스 시스템을 구축해야 최소한의 비용으로 최고의 제어 시스템을 얻을 수 있다.
전기 제동 제어 시스템은 먼저 하이브리드 제동 시스템의 차량에 사용되며 유압 제동과 전기 제동 두 가지 제동 시스템을 사용합니다. 이런 혼합 제동 시스템은 전전 제동 시스템의 전환 방안이다. 두 세트의 제동 시스템의 존재로 인해 구조가 복잡하고 비용이 많이 든다.
기술이 발전함에 따라, 상술한 문제는 점차 해결될 것이며, 전전 제동 제어 시스템은 진정으로 전통적인 유압 제동 제어 시스템을 대체할 것이다. 그림 3 은 이 전체 전기 브레이크 제어 시스템의 구성입니다.
동사 (verb 의 약어) 결론
요약하자면, 현대차 제동 제어 기술은 전자제동 제어 방향으로 발전하고 있다. 전전 제동 제어는 그 큰 우세로 인해 기존의 유압 제동 제어 시스템을 대체할 것이다. 한편, 다른 자동차 전자 기술, 특히 VLSI 의 발전에 따라 전자 부품의 비용과 크기가 모두 하락하고 있다.
자동차 전자 제동 제어 시스템은 자동차 전자 서스펜션 시스템, 자동차 액티브 스윙 안정 시스템, 전자 항법 시스템, 무인 시스템 등 다른 자동차 전자 시스템과 통합됩니다. 앞으로 자동차 내에는 더 이상 고립된 제동 제어 시스템이 없을 것이며, 다양한 제어 장치가 하나의 ECU 에 집중되어 기존의 제어 시스템을 점진적으로 대체하여 차량 제어의 지능을 실현할 것이다.
그러나, 자동차 제동 제어 기술의 발전은 전체 자동차 공업 발전의 제약을 받는다. 거대한 기존 및 잠재 자동차 시장의 매력으로 다양한 첨단 전자 기술, 생명 공학, 정보 기술 및 다양한 지능형 기술이 자동차 제동 제어 시스템에 지속적으로 적용되고 있습니다. 이와 함께 국제국내의 각종 관련 법규를 보완해 새로운 제동 기술을 탑재한 자동차가 실제로 자동차의 대량 생산에 적용되도록 해야 한다.