CN104670237B - 一种基于制动力改善汽车起步颤振异响的控制***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于制动力改善汽车起步颤振异响的控制***及方法，安装在汽车制动***上，所述的制动***包括制动踏板、与制动踏板连接的制动主缸、安装在车轮上的制动盘和与制动盘配套设置的制动钳，该控制***包括悬架姿态控制单元、制动压力执行器、设置在车轮上的轮速传感器和设置在制动主缸液压输出端的液压传感器，所述的悬架姿态控制单元分别与轮速传感器和液压传感器连接，所述的制动压力执行器分别与制动主缸和制动钳连接。与现有技术相比，本发明具有效果显著、构造简单、适用性广、延长制动零件寿命等优点。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制动***振动噪声控制技术领域，尤其是涉及一种基于制动力改善汽车起步颤振异响的控制***及方法。
背景技术
随着社会经济的发展，居民生活水平的提高，汽车被越来越多的用户所需要。而用户对于汽车性能的要求也逐渐提高，在满足基本使用的基础上，越来越看重汽车的振动噪声舒适性。汽车低速起步颤振问题是出现在自动变速箱汽车制动***的一种振动噪声问题，其出现的根本原因是因为制动器摩擦材料静摩擦系数大于动摩擦系数。影响汽车低速起步颤振异响的因素包括了：摩擦材料的摩擦特性、制动器的振动特性、悬架***的振动特性、前后悬架的K&C特性、起步初始时悬架的姿态以及驱动力矩的大小。如果改变摩擦材料的摩擦特性，则会大幅改变车辆的制动性能；如果改变制动器或悬架***的振动特性，则会影响到制动***其他振动噪声性能；如果改变了前后悬架的K&C特性，则会影响到车辆的操稳性。
如图2所示，一辆汽车在制动过程中，前后轮所受到的切向力和法向力都发生改变，在悬架***K&C作用的影响下，其轴距减小，类似张紧的弓，故称其为“弓形效应”。
当制动过程结束，前后轮受到的法向力恢复到初始状态，车轮趋向于回到松弛状态，但是由于前后轮均制动锁止，车轮无法克服地面摩擦力而运动，阻止轴距回到原始的大小，所以在前后轮之间形成一对大小相等、方向相反的力，并在悬架***K&C特性的影响下导致悬架姿态改变。
大量理论与试验分析表明，这对力的存在会大幅恶化自动变速箱汽车低速起步颤振异响问题，所以希望能在汽车再次起步前，短暂去除某一轴的制动力，使得悬架能回到如图2实线所示的松弛状态。
为了在不过多影响汽车制动性能、操稳性能及其他振动噪声性能的前提下，尽可能改善汽车低速起步颤振异响问题，因此提出通过改变汽车起步初始时悬架的姿态来改善汽车低速起步颤振异响的主动控制方法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种效果显著、构造简单、适用性广、延长制动零件寿命的基于制动力改善汽车起步颤振异响的控制***及方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于制动力改善汽车起步颤振异响的控制***，安装在汽车制动***上，所述的制动***包括制动踏板、与制动踏板连接的制动主缸、安装在车轮上的制动盘和与制动盘配套设置的制动钳，该控制***包括悬架姿态控制单元、制动压力执行器、设置在车轮上的轮速传感器和设置在制动主缸液压输出端的液压传感器，所述的悬架姿态控制单元分别与轮速传感器和液压传感器连接，所述的制动压力执行器分别与制动主缸和制动钳连接；
汽车在制动后启动的过程中，所述的悬架姿态控制单元获取轮速传感器和液压传感器的信号，进行判断后，发送信号到制动压力执行器中来控制制动钳的动作，通过先卸载后加载制动力的方式改善汽车起步颤振异响。
所述的悬架姿态控制单元包括信号采集模块，数据处理模块和执行模块，所述的信号采集模块分别与数据处理模块、轮速传感器和液压传感器连接，所述的执行模块分别与数据处理模块和制动压力执行器连接。
所述的制动压力执行器内部为液压泵，所述的液压泵前端与制动主缸连接，后端与制动钳连接。
该控制***集成于汽车制动防抱死***或车身电子稳定***中。
一种基于制动力改善汽车起步颤振异响的控制方法，包括以下步骤：
1)悬架姿态控制单元获取液压传感器产生的制动压力信号，并判断制动主缸建立的制动液压是否高于上限值P1，若是，则悬架姿态控制单元确认车辆处于制动状态，进行步骤2)，若否，则返回步骤1)；
2)轮速传感器获得车轮的轮速信号，并发送至悬架姿态控制单元，悬架姿态控制单元判断轮速信号是否小于限值e，若是，则车辆处于静止状态，发送指令打开制动压力执行器内部的液压泵，控制制动压力执行器卸载非驱动轴的制动压力至0，并进行步骤3)，若否，则返回步骤2)；
3)经过一段预设的时间后，悬架姿态控制单元发送指令控制制动压力执行器内部的液压泵关闭，非驱动轴再次建立制动压力；
4)车辆起步。
在步骤2)的判断轮速的过程中，若液压传感器检测到制动主缸建立的制动液压低于下限值P2，则自动解除悬架姿态控制单元的悬架姿态调整过程，控制制动压力执行器输出的制动液压等于制动主缸建立的制动液压，并返回步骤1)。
所述的限值e为轮速传感器的最低测量转速，所述的P1为使车辆产生0.2g制动减速度下制动主缸产生的油压，P2为P1取值的1％-2％。
所述的步骤3)中的一段预设的时间范围为0.8-1.2s。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、效果显著：本发明通过在汽车制动时卸载非驱动轴上的制动力，消除了前后轮之间的一对大小相等、方向相反的力，使得在制动过程中处于弓形效应的悬架恢复到松弛状态，在下次汽车启动时显著降低了起步异响。
二、构造简单、适用性广：本发明中的控制***采用了市场上能够方便获得的构件，并且可以方便地集成于现有的制动防抱死***(ABS)或车身电子稳定***(ESP)等可以实现制动力控制的***之中。
三、延长制动零件寿命：在车辆静止时，释放悬架内应力，有效保护底盘***与制动***，提升相关零部件的疲劳寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为悬架制动的弓形效应示意图。
图3为本发明实施例集总参数模型示意图。
图4为本发明实施例的制动加载工况。
图5为本发明实施例打开***前后的车速对比效果图。
图6为本发明实施例打开***前后的振动加速度对比效果图。
其中，1、制动踏板，2、制动主缸，3、制动盘，4、制动钳，5、悬架姿态控制单元，6、制动压力执行器，7、轮速传感器，8、液压传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
如图1所示，一种基于制动力改善汽车起步颤振异响的控制***，安装在汽车制动***上，制动***包括制动踏板1、与制动踏板1连接的制动主缸2、安装在车轮上的制动盘3和与制动盘3配套设置的制动钳4，该控制***包括悬架姿态控制单元5、制动压力执行器6、设置在车轮上的轮速传感器7和设置在制动主缸液压输出端的液压传感器8，悬架姿态控制单元5分别与轮速传感器7和液压传感器8连接，制动压力执行器6分别与制动主缸2和制动钳4连接。
悬架姿态控制单元5包括信号采集模块，数据处理模块和执行模块，信号采集模块分别与数据处理模块、轮速传感器7和液压传感器8连接，执行模块分别与数据处理模块和制动压力执行器6连接，制动压力执行器6为液压泵，液压泵前端与制动主缸连接，后端与制动钳4连接，该控制***集成于汽车制动防抱死***或车身电子稳定***中。
一种基于制动力改善汽车起步颤振异响的控制方法，包括以下步骤：
1)悬架姿态控制单元获取液压传感器产生的制动压力信号，并判断制动主缸建立的制动液压是否高于上限值P1，P1为使车辆产生0.2g制动减速度下制动主缸产生的油压，若是，则悬架姿态控制单元确认车辆处于制动状态，车辆悬架处于弓起的状态，并进行步骤2)，若否，则返回步骤1)；
2)轮速传感器获得车轮的轮速信号，并发送至悬架姿态控制单元，悬架姿态控制单元判断轮速信号是否小于限值e，限值e为轮速传感器的最低测量转速，若是，则车辆处于静止状态，车辆悬架仍处于弓起的状态，发送指令打开制动压力执行器内部的液压泵，控制制动压力执行器卸载非驱动轴的制动压力至0，后轮拥有自由滚动的能力，使车辆悬架处于松弛的状态，并进行步骤3)，若否，则返回步骤2)；
若液压传感器检测到制动主缸建立的制动液压低于下限值P2，P2为P1取值的1％，则自动解除悬架姿态控制单元的悬架姿态调整过程，控制制动压力执行器输出的制动液压等于制动主缸建立的制动液压，并返回步骤1)；
3)经过0.8秒的时间后，悬架姿态控制单元认为悬架姿态已经处于松弛状态，前后轴之间的一对大小相等、方向相反的力已经消失，悬架姿态控制单元发送指令控制制动压力执行器内部的液压泵关闭，非驱动轴再次建立制动压力，确保车辆的安全，并等待车辆起步，由于此时悬架姿态已经处于松弛状态，所以，当车辆再起启动时，其颤振异响现象能够得到大幅改善。
4)车辆起步。
实施例2：
一种基于制动力改善汽车起步颤振异响的控制方法，步骤2)中P2为P1取值的1.5％。
步骤3)中，在经过1秒的时间后，悬架姿态控制单元认为悬架姿态已经处于松弛状态，前后轴之间的一对大小相等、方向相反的力已经消失，悬架姿态控制单元发送指令控制制动压力执行器内部的液压泵关闭，非驱动轴再次建立制动压力，确保车辆的安全，并等待车辆起步，由于此时悬架姿态已经处于松弛状态，所以，当车辆再起启动时，其颤振异响现象能够得到大幅改善。
本实施例中的其他步骤均与实施例1相同。
实施例3：
一种基于制动力改善汽车起步颤振异响的控制方法，步骤2)中P2为P1取值的2％。
步骤3)中，在经过1.2秒的时间后，悬架姿态控制单元认为悬架姿态已经处于松弛状态，前后轴之间的一对大小相等、方向相反的力已经消失，悬架姿态控制单元发送指令控制制动压力执行器内部的液压泵关闭，非驱动轴再次建立制动压力，确保车辆的安全，并等待车辆起步，由于此时悬架姿态已经处于松弛状态，所以，当车辆再起启动时，其颤振异响现象能够得到大幅改善。
本实施例中的其他步骤均与实施例1相同。
下面进一步阐述本发明的工作过程及作用机理。应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
为了在不过多影响汽车制动性能、操稳性能及振动噪声性能的前提下，尽可能改善汽车低速起步颤振异响问题，因此提出通过改变制动压力加载历程的方式改变汽车起步初始时悬架的姿态来改善汽车低速起步颤振异响的主动控制方法。一辆汽车在制动过程中，前后轮所受到的切向力和法向力都发生改变。在悬架***K&C作用的影响下，其轴距减小，类似张紧的弓，故称其为“弓形效应”(如图2虚线所示)。
当制动过程结束，前后轮受到的法向力恢复到初始状态，车轮趋向于回到松弛状态。但是由于前后轮均制动锁止，车轮无法克服地面摩擦力而运动，阻止轴距回到原始的大小，所以在前后轮之间形成一对大小相等、方向相反的力，并在悬架***K&C特性的影响下导致悬架姿态改变。
大量理论与试验分析表明，这对力的存在会大幅恶化自动变速箱汽车低速起步颤振异响问题，所以希望能在汽车再次起步前，短暂去除某一轴的制动力，使得悬架能回到如图1实线所示的松弛状态。
如图3所示，对该控制***进行仿真分析，该模型为集总参数模型，车辆处于怠速状态的自动变速箱汽车，若制动力为0时，车辆能够持续前进。通过控制制动力，可以控制车速。仿真分析中，加载如图4所示制动工况，总制动力以制动力分配系数0.75的状态分配给前后轴制动器，摩擦副属性为静摩擦系数0.45，动摩擦系数0.35。
制动***从5s开始加载制动力，制动压力高于限值P1＝20kN，从12.2s开始，轮速低于限值e＝1r/min，认定车辆处于静止状态；于是根据步骤2)，发送指令打开制动压力执行器(6)内部的液压泵，控制制动压力执行器卸载非驱动轴(后轴)的制动压力至0，并执行步骤3)；
15.2s时，制动压力卸载累积时常达到预设值t0＝3s，悬架姿态控制单元发送指令控制制动压力执行器内部的液压泵关闭，非驱动轴再次建立制动压力，并转入步骤4)；
当车辆处于176s时，轮速传感器检测到轮速大于1r/min，认定车辆完成起步，发动机转速恢复到初始值，算法返回步骤1)，等待下一次制动。
图5和图6为***打开前后，起步时起步颤振现象对比图，选取xv的速度与xbf的加速度，代表车速与制动器的振动加速度。可以发现打开***以后，174s之前的三次制动颤振的脉冲被完全消除，这三次制动颤振即为弓形效应引起的制动颤振现象，说明该***能够消除制动过程中的弓形效应，对制动颤振现象有改善作用。
Claims (8)
1.一种基于制动力改善汽车起步颤振异响的控制***，安装在汽车制动***上，所述的制动***包括制动踏板(1)、与制动踏板(1)连接的制动主缸(2)、安装在车轮上的制动盘(3)和与制动盘(3)配套设置的制动钳(4)，其特征在于，该控制***包括悬架姿态控制单元(5)、制动压力执行器(6)、设置在车轮上的轮速传感器(7)和设置在制动主缸液压输出端的液压传感器(8)，所述的悬架姿态控制单元(5)分别与轮速传感器(7)和液压传感器(8)连接，所述的制动压力执行器(6)分别与制动主缸(2)和制动钳(4)连接；
汽车在制动后启动的过程中，所述的悬架姿态控制单元(5)获取轮速传感器(7)和液压传感器(8)的信号，进行判断后，发送信号到制动压力执行器(6)中来控制制动钳(4)的动作，通过先卸载后加载制动力的方式改善汽车起步颤振异响。
2.根据权利要求1所述的一种基于制动力改善汽车起步颤振异响的控制***，其特征在于，所述的悬架姿态控制单元(5)包括信号采集模块、数据处理模块和执行模块，所述的信号采集模块分别与数据处理模块、轮速传感器(7)和液压传感器(8)连接，所述的执行模块分别与数据处理模块和制动压力执行器(6)连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于制动力改善汽车起步颤振异响的控制***，其特征在于，所述的制动压力执行器(6)为液压泵，所述的液压泵前端与制动主缸连接，后端与制动钳(4)连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于制动力改善汽车起步颤振异响的控制***，其特征在于，该控制***集成于汽车制动防抱死***或车身电子稳定***中。
5.一种应用于如权利要求1所述的基于制动力改善汽车起步颤振异响的控制***的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)悬架姿态控制单元获取液压传感器产生的制动压力信号，并判断制动主缸建立的制动液压是否高于上限值P1，若是，则悬架姿态控制单元确认车辆处于制动状态，进行步骤2)，若否，则返回步骤1)；
2)轮速传感器获得车轮的轮速信号，并发送至悬架姿态控制单元，悬架姿态控制单元判断轮速信号是否小于限值e，若是，则车辆处于静止状态，发送指令打开制动压力执行器内部的液压泵，控制制动压力执行器卸载非驱动轴的制动压力至0，并进行步骤3)，若否，则返回步骤2)；
3)经过一段预设的时间后，悬架姿态控制单元发送指令控制制动压力执行器内部的液压泵关闭，非驱动轴再次建立制动压力；
4)车辆起步。
6.根据权利要求5所述的一种基于制动力改善汽车起步颤振异响的控制方法，其特征在于，在步骤2)的判断轮速的过程中，若液压传感器检测到制动主缸建立的制动液压低于下限值P2，则自动解除悬架姿态控制单元的悬架姿态调整过程，控制制动压力执行器输出的制动液压等于制动主缸建立的制动液压，并返回步骤1)。
7.根据权利要求6所述的一种基于制动力改善汽车起步颤振异响的控制方法，其特征在于，所述的限值e为轮速传感器的最低测量转速，所述的P1为使车辆产生0.2g制动减速度下制动主缸产生的油压，P2为P1取值的1％-2％。
8.根据权利要求5所述的一种基于制动力改善汽车起步颤振异响的控制方法，其特征在于，所述的步骤3)中的一段预设的时间范围为0.8-1.2s。
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