CN102233870A - ε=1的滑移率试验方法及直控ε=1的防抱死制动方法 - Google Patents

Abstract

ε＝1的滑移率试验方法及直控ε＝1的防抱死制动方法，首先试验出各种平路ε＝1的滑移率S₀″作滑移率基准值，按设定时间

增减压使S₀″+X-X＝1，又以制动时减速度仪的重块在各种平路的移动距离S₁或S₂……作减速度基准值，再以

时间试增减压，使S₀″+X-X＝1或≠1之差来识别和修正ε≠1的防抱死制动。上下坡时：重块使S值比平路有额外增减，先修正S值的额外增减，再进行≠1的识别和修正。

Description

ε=1的滑移率试验方法及直控ε=1的防抱死制动方法

ε＝1的滑移率试验方法及直控ε＝1的防抱死制动方法，应用于汽车、摩托车、电动车等机动车提高防抱死制动性能和防滑转的ASR组合应用；应用于提高防抱死制动性能的试验水平和效率；应用交通事故自定责的防抱死制动；应用于进一步提高对操作失误或是制动性能欠缺的识别水平。 

现有ABS的附着系数利用率仍处ε≥0.75即合格的水平，其原因有如下技术关键未突破： 

1、低成本的车体减速度的精确测定未突破(现状：多谱勒仪因成本高不实用，加速度仪因上下坡误差大不实用)。 

2、各种路面双1性能的滑移率S₀″自识别自修正未突破。 

3、峰值制动距离S_T″与方向稳定性相互矛盾问题未突破。 

本发明目的：突破上述各点使各种附着系数 

的利用率ε提高到≥0.95为合格的水平和ASR的组合性能；使交通事故能较精确的自定责；提高鉴定质量和效率，减少堵车时间；提高交通事件的人、机责任的识别精度。 

本发明ε＝1的滑移率S₀′的试验方法： 

式中： 

Z′＝0.566/t-现行标准：GB/_T 13594-2003； 

Z′-标准车速段得ε＝1的制动强度； 

S₀′-Z′值同一制动行程测试段的等效等动态的滑移率； 

S_T′-Z′值制动初速度至停车的制动距离； 

-试验标准的车速； 

g-重力加速度； 

′实际效果：制动距离的等效验证  (1-1) 

全路侯ε＝1的滑移率S₀″的试验方法 

式中： 

Z″-S₀″的制动强度； 

S₀″-双1性能的滑移率； 

S_T″-S₀″值的制动距离； 

V-车速； 

K-S₀″随 

增减而增减的峰值系数； 

实际效果：制动距离的验证(2-1) 

S₀″的双1性能定义： 

S₀″是制动距离最短(即ε＝1)，抗侧滑能力＝1的无侧滑(各种路面横向有特定坡度的制动试验：侧滑值b＝0)的双1性能的滑移率。 

峰值系数：不同 

路面有不同的S₀″：低 

的S₀″＜高 

的S₀″；不同车速段有不同的S₀″：低速的S₀″＞高速的S₀″，高 

高速初速度至 近末速度的S₀″：＞0～50％，最优S₀″为5％～30％；低 

初速度至近末速度的S₀″：＞0～20％，冰路的S₀″＞0％～10％。 

路试实际滑移率S₀的定义和计算方法： 

侧滑值b的计算方法： 

$b=\sqrt{c^2-a^2}---\left(4\right)$

ε＝1的S₀″的临界值还可按下式的精试方法来确定S_T″与最优稳定性S₀″的双优关系： 

式中： 

Fmax——路面最大制动力； 

——路面附着力； 

FW——胎周合理磨损量Q的磨损阻力。 

按滑动摩擦定律：车轮纵向产生＞0的微滑率，即证明制动力P＝路面附着力 

能实现ε＝1，但还不能全面实现S_T″，因为：Fmax是附着力(载荷胎面嵌入凹凸不平路面的咬合阻力)十胎周合理匀磨损量Q的磨损阻力的合阻力，Q值和摩擦发热温度随S₀的增加而增加，随摩擦速度增加而增加。所以不同路面，车速有不同Q(FW)的合理值和相对应的S₀″： 

例1：光滑的冰路面：咬合阻力和Q值都很有限，当摩擦温度随 S₀增加到把水面溶化为有水层时， 

即相应降低，方向稳定性变差，制动距离S_T增加，所以S₀″的临界值较低，所以冰路的S₀″应选择略＞0的微滑移率就能实现双1性能的S_T″； 

例2：对于咬合阻力和Q值都较大的路面：摩擦温度需随S₀增加到把胎面磨损物从粉粒状溶化为粘胶状，粘贴在路面上，才能使胎、路接触面的粗糙度降低， 

减少，S_T增加，胎面溶化临界值的S₀″远＞冰面溶化临界值的S₀″，所以S₀″的临界值较高，应选择较高的S₀″来实现双1性能的S_T″； 

例3，较湿的坭土路面：滑移率达到一定值，路面就会稀化成坭浆状的润滑剂，使 

降低，S_T增加，所以S₀″的临界也不同。 

上述3例就是不同路面有不同S₀″峰值的特性实例，任一路面都有它的合理值Q(FW)的相对应的临界值S₀″和S_T″，超过临界值的滑移率越大，方向稳定性就越差，按式(5)方法试验、导出临界值S₀″进行控制，就能全面实现双优性能S₀″和S_T″。 

直控ε＝1的防抱死制动方法和≠1的自识别自修正方法：采用《自记式制动仪》原理的重块移动距离S与减速度成正比的减速度仪，减速度仪固定在车上的适当部位，以平路制动时的减速度仪的重块克服弹力向前移动S为减速度基准值，把不同 

路面制动时成正比的前移距离S₁或S₂……用电或光电信号输入电子控制器，电子控制器即依据实时的S₁或S₂……信号与 

或 

对号入座，按ε＝1设定的减速度斜率计算、控制任一时刻的S₀″，指令压力调节器按S₀″所需调节制动力； 

ε≠1的自识别自修正方法：以各种平路的S₀″作滑移率的基准值1，指令压力调节器按设定时间增压，使S₀″+X值即转为减压-X值，分别试验测定+X-X的时间 

又以 

为时间的基准值，在任一S值变值、定值后分别按设定间隔时间进行 

时间的增减压，使S₀″ 

相应增减X值来识别S定值是否精确，此时： 

如1+X-X＝1(6) 

即证明实时路面是平路、减速度自定值S精确、平路得实际效果ε＝1的防抱死制动即实现； 

如1+X-X≠1(7) 

即说明S自定值偏大或偏小之差＞或＜超±允差，应进行相应增减S来修正，直至1+X-X＝1为止，此止：证明平路ε≠1的自识别自修正S值的防抱死制动即实现； 

如1+X-X＝1但S₀＜或＞S₀″时，说明是制动力偏大或偏小，应进行增减压来修正，直至S₀＝S₀″为止，此止：证明ε≠1的制动力自识别自修正即实现； 

上、下坡路面会作用于S值比平路有额外的减增，使实际滑移率S₀＞或＜S₀″有相应的增减：上坡作用于1+X-X＞1，下坡作用于1+X-X＜1，电子控制器可依据＞或＜之差的大小指令先修正S值的额外增减，再进行1+X-X≠1的识别和修正，直至1+X-X＝1为止。还可先由设定时间增压所产生的S₀＞或＜S₀″的额外大小值粗识别上下坡的坡度大小来相应增减修正S值，再进行1+X-X≠1的精识别和修正，直至1+X-X＝1为止； 

由于上下坡的作用：高 的大坡度可能会作用于ε＞1，低 

的大坡度下坡可能会作用于ε＝0，所以坡度S值的额外增减和修正，应通过试验数据制表作比较量，再进行式(6)(7)的精识别来修正； 

如S值快速反复波动变化，即说明是波浪式路面，当S值的波动频率、幅度高达一定时，还可由电子控制器指令压力调节器转入点刹程序来实现该波浪式路面的点刹防抱死制动；这样各种路面直控ε＝1的S₀″的防抱死制动即能实现。各种基准值1应是法定次数的平均值，也应设定±允差。1+X-X＝1也可改为1-X+X＝1。 

关于上、下坡的附着系数 

和减速度值S的自识别自修正方法和计算方法的进一步说明： 

设：上坡作用于S比平路有额外减少值S_A，S值的额外减少即是A式被除数的额外增加，即是A式的滑移率S₀(商)产生相应的虚增值S_0A，当S_0A＞平路的允差时，即证明是上坡，依据S_0A值的大小即可导出实际上坡的S和 

设：汽车质心与前后轮的轴距相等，上坡到45度为向后翻车的临界值，该临界时的地面反力Z＝0即 

设：试验上坡+i每增加1度的S比平路的S_A为0.2S，相对应S₀的S_0A为0.022； 

设实时路面的S为S₅，S₀″为15％； 

此时：随机按A式计算得S₀为35％，求上坡坡度+i是多少？比平路S值的减少值S_A是多少？减速度S应是多少？该上坡的 

应是多少？ 

$+i=\frac{S_0-{S_0}^{\′\′}}{S_{0A}}---\left(8\right)$

$=\frac{0.35-0.15}{0.022}=\frac{0.20}{0.022}=\frac{20}{2.2}=9.09$

S_A＝+i×0.2S＝9.09×0.2＝S_1.82

S＝S₅+S_1.82＝S_6.82

得：此时上坡坡度是9.09度，减速度值S比平路减少1.82，S应修正为6.82，该上坡度的 

S修正为S_6.82后再按式(6)(7)验证和修正，即可得直控S₀″的高精度识别和修正。 

下坡：使A式的被除数和商比平路有额外的减少，修正值相反，具体计算省略。 

按式(5)(3)结合试验出的S₀″进行控制，就能全面解决缩短制动距离与方向稳定性相互矛盾的历史性难题。 

按式(6)(7)(8)进行自识别自修正，就能低成本突破车体减速度和各种路面实时峰值S₀″的高精度测定和控制难关。 

交通事故自定责方法：依据S₀″值，再增加如下记录显示功能和相应的结构来实现。 

①增加制动初速度V_a定值记录仪或记录显示仪； 

②增加制动距离记录显示和相应运算电路，由电子控制器指令其完成制动始点至事故发生点(碰撞点)的距离S_T按下式计算和定值记录显示； 

S_T＝S_Tm×j×n×S₀″       (9) 

式中：j-车轮转一定角度a°的输出信号； 

S_Tm-车轮转a°纯滚动的行车距离； 

n-S_T距离内j信号(频率)的次数。 

③增加S₀″值显示仪。 

依据①②两项数据的定值记录显示，即能实现事故前是否及时制动、制动始点与碰撞点的距离和制动初速度的自动鉴定，提高交通事故责任鉴定水平和效率。 

依据①②③3项数据的记录和显示，还能为防抱死制动的实际性能与设计性能的差距进行透明的便捷的对比验证，为进一步改进和调整提高提供依据。 

上述记录显示功能在保持一定的时间后或重新起始行车时，应能自动转入储存备查。 

与现有技术对比： 

1、对比现有ABS压变控制车轮角加减速度循环波动周期中，只有t₁时间：用于控制有滑移率；t₂时间：制动力必须＜实时路面附着力用于识别不同 

路面，否则就不能识别。路面实况照片1表明：t₁的比例随车速提高而减小，接近末速度段增加，其中有一个时段t₁≈t₂，平均值t₁＜t₂，如增加t₁的时间比例，就会使制动稳定性降低，如减小t₁的时间比例就会使制动距离增加。t₂时间的作用证明：现有的ABS理论对最优滑移率只能进行暂短时间的控制；t₂时间就是制约ε≥0.75即合格的原因和原理性缺陷的具体所在。 

2、只有通过式(1)(2)(3)(4)或(3)(5)结合试验，才能精确确定和导出各种路面有不同的S₀″值，但现有的试验方法未能精确确定各种路面有不同的相对应的S₀″值。 

3、只有任一时刻以ε＝1的S₀″作比较量，并通过式(6)(7)(8)的自识别自修正，才能低成本突破上下坡的S值的精识别和自修正的技术难关，才能实现ε＝1。现有的任何电子式ABS都具有指令压变控制角加减速度来实现峰值S₀″的功能，也不是缺少该功能或控制、处理能力不足，而是没有条件建立任一时刻以ε＝1的S₀″作比较量的、没有t₂时间制约的、依据式(6)(7)(8)进行自识别自修正直控S₀″的控制理论和程序。 

本发明能控制t₂＝0或接近0，能以较低成本把ε≥0.75即合格提高到≥0.95为合格，还具有交通事故自定责的功能。 

本发明结合如下实施例和实施例附图作进一步说明： 

实施1是车轮纵向实际滑移率S₀路试试验实施例。 

附图1是实施例1前、后轮的滑移率S₀₁、S₀₂测试图。 

车轮纵向滑移率S₀试验和计算方法： 

1、在前后轮胎侧外园周选择一处固定管形点印器，点印器触地点嵌装压缩海棉体，管内分别装不同色有色液，由不同有色液把海棉着色加湿，按试验规定车速V如箭头方向行驶一定距离后紧急制动，路面即可清楚地标印点出如图1车轮转一周的纯滚动和有滑移的距离。 

2、分别测量前后轮纯滚动一周的行驶距离(S_A1)、(S_A2)和制 动过程前后轮有滑移时转一周的行驶距离(S′_A1)、(S′_A2)。 

图1中： 

(◎)是前轮转一周压印在路面上的着色点印标记测点；(●)是后轮转一周压印在路面上的着色点印标记测点；(V)是车速；(A)是制动始点；(B)是制动终点；(S_T)是制动距离。 

滑移率计算公式： 

$S_{01}=\frac{{S^{\′}}_{A1}-S_{A1}}{{S^{\′}}_{A1}}\×100\%,$ $S_{02}=\frac{{S^{\′}}_{A2}-S_{A2}}{{S^{\′}}_{A2}}\×100\%...\left(3\right)$

式中： 

S₀₁-前轮转n周滑移率计算结果取平均值； 

S₀₂-后轮转n周滑移率计算结果取平均值； 

实施例2是车轮侧滑值(b)的试验实施例： 

图2是实施例2侧滑值(b)的测试图。 

图2中： 

箭头是行车方向； 

(L)是制动过程没有侧滑时，任一3个着色标记点的连线是直线；(A′)是侧滑始点；(A″)是侧滑终点；(C)是有侧滑行驶标记线；(a)是(L)直线的延长线；(b)是侧滑值(a)线的直角线。 

侧滑值(b)计算公式： 

$b=\sqrt{c^2-a^2}......\left(4\right)$ 或直接测量(b)值 

独到优点： 

1、如有侧滑，纵、侧滑值即同时产生，由于制动时的前后轮载荷随附着系数变化而变化，车轮的行驶半径也产生相应的变化，本测 试方法能适应这一变化。 

2、同一制动行程能同时测试前后左右各轮的纵、侧滑值。 

3、能较精确试验侧滑始点(A′)与车速、附着系数、滑移率三者的数据关系。 

实施例3是交通事故自定责方法实施例： 

增加数字记录显示仪，电子控制器增加式(5)的相应运算电路，由电子控制器指令制动初速度定值显示；与此同时：电子控制器依据轮速传感器的交流频率j的n次和S₀″的实时值，指令按式(5)进行制动距离的运算定值显示，这样以利用现有结构为主的很低成本的进行事故发生前是否及时制动、制动始点与碰撞点的距离S_T、制动初速度能自动记录的交通事故自定责的防抱死制动即实现。 

实施例4是平路重块移动距离与减速度成正比的应用实例； 

名称：自己式制动仪。 

型号：BT-10P-8。 

产地：日本。 

实施例5是各种路面直控ε＝1的S₀″作进一步说明。 

图3是不同 

路面的 作用产生(S₁)、(S₂)……示意图 

图3中：(1)是减速度仪，(2)是可滑动的质件(m)，(3)是拉簧，(4)弹力调整螺丝，(5)是电子控制器，(6)是压力调节器，(7)是车轮，(8)是轮速传感器，(9)是制动器，箭头(A)是行方向，箭头(B)是路面制动方向，制动时：不同 路面附着力的反作用力 作用于质件(m)前移S₁或S₂……距离，作用于质件(m)向前移动的动力P_m是路面制动力F的反作用力F，即P_m＝F，是方向相反、同时产生、同时增减、同时消失的相互作用力，制动器(9)是路面制动力F的等值转换器，利用P_m＝F的三同条件，按排质件(m)前移的P_m克服拉簧(3)的弹力P_w，产生S₁或S₂……初止点(即P_m＝P_w的初平衡点)信号S′，用电或光电把S₁或S₂……的S′信号输入电子控制器(5)，再由电子控制器(5)指令压力调节器(6)按直控S₀″调节制动力，这样质件(m)前移S₁或S₂……任一初止点S′信号的产生，就是制动器制动力P达到路面附着力 

(即 )车轮开始滑移的始滑移率S₀′信号的产生，车轮开始滑移的即时轮速，就是实时路面得 的减速度初始车速，在得 产生S₀′的基础上，按ε＝1设定的减速度斜率控制任一时刻的S₀″，再按式(6)(7)验证S₀″和进一步修正S，这样各种路面直控ε＝1的S₀″的高精度修正S的防抱死制动即能实现。解除制动：质件(m)在弹力作用下即回到0位。 

Claims (5)

1.ε＝1的滑移率试验方法及直控ε＝1的防抱死制动方法，其特征在于先按式(1)试验收ε＝1的滑移率S₀′，再按式(2)(3)(4)或(5)试验出双1性能的滑移率S₀″，以平路的S₀″作滑移率的基准值1，又以平路制动时不同

的不同减速度作用于减速度仪质件(m)克服弹力前移距离S₁或S₂……作

或

路面的减速度基准值，把S₁或S₂用电或光电信号输入电子控制器，电子控制器依据S₁或S₂……的信号与

或

按ε＝1所设定的减速度斜率，对号入座计算、控制任一时刻的S₀″，指令压力调节器按S₀″所需调节制动力，又以

为时间基准值，指令压力调节器间隔一定时间按

增减压，使S₀″相应增值X值，由1+X-X＝1与1+X-X≠1之差来识别和修正≠1；上、下坡作用于S值有额外减增：应先修正S的额外增减，再进行1+X-X≠1的修正，直至1+X-X＝1的允差为止，这样汽车、摩托车、电动车等机动车高性能低成本直控ε＝1的S₀″的防抱死制动即实现。

2.ε＝1的滑移率试验方法及直控ε＝1的防抱死制动方法，其特征在于有直控ε＝1的滑移率S₀″和式(9)算法的交通事故自定责的方法。

3.ε＝1的滑移率试验方法及直控ε＝1的防抱死制动方法，其特征在于(1)(2)(3)(4)(5)的试验方法，还可应用于防抱死制动性能的试验、检测。

4.按权1所述的ε＝1的滑移率试验方法及直控ε＝1的防抱死制动方法，其特征在于ε＝1的防抱死制动方法还可和ASR进行组合应用。

5.按权1所述的ε＝1的滑移率试验方法及直控ε＝1的防抱死制动方法，其特征在于高

高速的初速度至近末速度的S₀″为＞0～50％，最优S₀″为5％～30％；低

的S₀″为＞0～20％，冰路的S₀″为＞0～10％。

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