汽车底盘电控技术第一章绪论.ppt

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1、第一章 绪论,汽车底盘电控技术,汽车底盘电子控制系统主要包括自动变速器、防滑控制系统（ABS防抱死、EBD电子制动力分配、EDL电子差速器、TCS/ASR驱动防滑系统、ESP车身稳定系统）、电控悬架和转向控制系统等，目的都是为了使汽车的驾驶更为简单方便，乘坐更为舒适安全，例如电子手刹（电子驻车制动系统）。,ABS:制动防抱死系统（antilock brake system）简称ABS。作用就是在汽车制动时，自动控制制动器制动力的大小，使车轮不被抱死，处于边滚边滑（滑移率在20%左右）的状态，以保证车轮与地面的附着力在最大值。 EBD电子制动力分配:其功能就是在汽车制动的瞬间，高速计算出四个轮胎

2、由于附着不同而导致的摩擦力数值，然后调整制动装置，使其按照设定的程序在运动中高速调整，达到制动力与摩擦力(牵引力)的匹配，以保证车辆的平稳和安全。 EDL电子差速锁:它是ABS的一种扩展功能。当电子控制单元判断出某一侧驱动轮打滑时，EDL通过液压控制单元对该车轮进行适当强度的制动，从而提高另一侧驱动轮的附着利用率，提高车辆的通过能力。,TCS/ASR驱动防滑系统：ASR的作用:它的主要目的是防止汽车驱动轮在加速时出现打滑，特别是下雨下雪冰雹路冻等摩擦力较小的特殊路面上，当汽车加速时将滑动率控制在一定的范围内，从而防止驱动轮快速滑动。它的功能一是提高牵引力；二是保持汽车的行驶稳定。 ESP车身稳

3、定系统:该系统实际是一种牵引力控制系统，与其他牵引力控制系统比较，ESP不但控制驱动轮，而且可控制从动轮。如后轮驱动汽车常出现的转向过多情况，此时后轮失控而甩尾，ESP便会刹慢外侧的前轮来稳定车子；在转向过少时，为了校正循迹方向，ESP则会刹慢内后轮，从而校正行驶方向。,电子驻车制动系统(Electrical Park Brake，EPB)是指将行车过程中的临时性制动和停车后的长时性制动功能整合在一起，并且由电子控制方式（AUTO HOLD）实现停车制动的技术。自动驻车功能技术的运用，能够避免车辆不必要的滑行，驻车时，当驾驶者操作电子驻车制动系统电子按钮后，电子控制单元将控制集成在左右制动卡钳

4、中的电动机动作，并带动制动卡钳活塞移动产生机械夹紧力从而完成驻车。,电子驻车制动系统具有以下优点： （1）车厢内取消了驻车制动手柄，为整车内饰造型的设计提供了更大的发挥空间。 （2）停车制动由一个按键替代了驾驶者的用力拉驻车制动手柄，简单省力，降低了驾驶者的操作强度。 （3）随着汽车电子驻车控制技术的不断发展，该系统不仅能够实现静态驻车、静态释放（关闭）、自动释放（关闭）等基本功能，还增加了自动驻车和动态驻车等辅助功能。,一 自动变速器,自动变速器分为电控液力自动变速器（AT）、电控机械式自动变速器（AMT)和无级自动变速器(CVT)等三类,例如A341E为AT，一些大众车型上应用的DSG变速

5、器为AMT。手自一体自动变速器的挡位分为P、R、N、D、（3）、2、1（L）等。自动变速器的引入，大大减轻了汽车的驾驶劳动强度，并提高了驾驶的安全性。,自动变速器使用注意事项： (1)只有排挡杆置于P、N位置时，方可起动发动机。 (2)P挡可作为驻车制动的辅助制动器，但不可替代驻车制动器，例如上坡只使用P档驻车，则起步时P档可能会很难脱出。 (3)车辆被牵引时排挡杆须置于N位置，牵引时车速不可超过50Km/h，牵引距离也不能超过50Km，若需牵引更长的距离，需将驱动车轮升离地面。 (4)自动变速器车无法用牵引或推动起动的方法起动发动机。 (5)在寒冷的冬季，行车前先起动发动机预热1分钟后再挂挡

6、行驶。 (6)高速行驶或下坡时不可挂N挡滑行。,1.液力自动变速器 液力自动变速器的概念：把原有液压控制完成的功能改由微处理完成，实现了由AT向EAT的转变，简化了结构，降低了制造难度和制造成本。 组成：AT传动系统是由液力变矩器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。其中，液力变扭器是AT最具特点的部件，它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成，它直接输入发动机动力，并传递扭矩，同时具有离合作用。由于液力变矩器自动变速变矩范围不够大，因此在涡轮后面再串联几排行星齿轮来提高效率。液压操纵系统会随发动机工作的变化而自行操纵行星齿轮，从而实现自动变速变矩。,自动变速器的手动

7、换挡（手自一体变速器）能满足行驶上的多种需要，例如停泊、后退等，所以还设有干预装置（即手动拨杆），标志P(停泊）、R(后位）、N(空位）、D(前进位），另在前进位中还设有“2”和“1”的附加档位，用以起步或上斜坡之用。,液力自动变速器的工作原理： 传统的液力自动变速器根据汽车的行驶速度和节气门开度的变化，自动变速挡位。电控液力自动变速器是在液力自动变速器基础上增设电子控制系统而形成的。它通过传感器和开关监测汽车和发动机的运行状态，接受驾驶员的指令，并将所获得的信息转换成电信号输入到电控单元。电控单元根据这些信号，通过电磁阀控制液压控制装置的换挡阀，使其打开或关闭通往换挡离合器和制动器的油路，从

8、而控制换挡时刻和挡位的变换，以实现自动变速。,2.电控机械式自动变速器 电控机械式自动变速器的概念：即电子控制的机械式变速器（EMT/AMT）。 电控机械式自动变速器的组成原理： 传动系统是在传统的固定轴式变速器和干式离合器的基础上，应用微电子驾驶和控制理论，以电子控制单元（ECU)为核心，通过电动、液压或气动执行机构对选换档机构、离合器、节气门进行操纵，来实现起步和换档的自动操作。,AMT传动系统的基本控制原理是： ECU根据驾驶员的操纵（节气门踏板、制动踏板、转向盘、选档器的操纵）和车辆的运行状态（车速、发动机转速、变速器输入轴转速）综合判断，确定驾驶员的意图以及路面情况，采用相应的控制规

9、律，发出控制指令，借助于相应的执行机构，对车辆的动力传动系统进行联合操纵。,3.无级自动变速器 无级自动变速器的概念：由电子控制取代液压控制，实现由CVT向ECVT的转变。 无级自动变速器的组成和工作原理：CVT采用传动带和可变槽宽的带轮进行动力传递，即当带轮变化槽宽时，相应地改变驱动轮与从动轮上传动带的接触半径而进行变速，传动带一般有橡胶带、金属带和金属链等。CVT是真正的无级变速，它的优点是重量轻、体积小、零件少。与AT比较，它具有较高的运行效率，油耗也较低。但CVT的缺点也很明显，就是传动带很容易损坏，不能承受过大的载荷，因此在自动变速器中占有率较低。,二 防滑控制系统,1.汽车防抱死制

10、动系统（ABS） ABS的概念： 防抱死制动系统就是在制动过程中通过调节制动轮缸（或制动气室）的制动压力，使作用于车轮的制动力矩受到控制，而将车轮的滑移率控制在较为理想的范围内,即使轮胎处于边滚边滑（滑移率在20%左右）的状态，保证车轮与地面的附着力在最大值。 ABS的分类： ABS装置的控制通道分为四通道式、三通道式、二通道式和一通道式。例如四通道式，就是在通往四个车轮制动分泵的管路中，各设一个制动压力调节器装置，进行独立控制，轿车普遍采用三通道式ABS系统。,ABS的意义： 汽车正常行驶的状态下，轮胎的线速度和车身的速度是一致的，另外两种情况，一是轮胎线速度很大，而车身的速度为零，即轮胎打

11、滑现象；二是轮胎线速度为零而车身的速度不为零，即轮胎抱死的现象。若前轮抱死，汽车将方向失控；若后轮抱死，汽车将发生甩尾，此外，轮胎将发生非正常磨损，大大缩短了轮胎的使用寿命，为了保证制动时的安全，必须控制车轮抱死现象的发生。ABS系统就是为了防止轮胎抱死现象而设计的。,ABS的优点： 当车轮即将到达下一个锁死点时，刹车油的压力使得摩擦块重复作用，如此在一秒钟内可作用60120次，相当于不停地刹车、放松，即相似于自动的“点刹”。因此，ABS防抱死系统，能避免在紧急刹车时方向失控及甩尾，使车轮在刹车时不被锁死，不让轮胎在一个点上与地面摩擦，从而加大摩擦力，缩短制动距离，使刹车效率达到90%以上，同

12、时还能减少刹车消耗，延长刹车轮鼓、碟片和轮胎两倍的使用寿命。装有ABS的车辆，刹车时只需直接踩下刹车踏板即可，无需反复踩下刹车踏板进行“点刹”。,ABS的工作原理： 在制动时，ABS根据每个车轮速度传感器传来的速度信号，可迅速判断出车轮的抱死状态，关闭开始抱死车轮上面的常开输入电磁阀，让制动力不变，如果车轮继续抱死，则打开常闭输出电磁阀，这个车轮上的制动压力由于出现直通制动液贮油箱的管路而迅速下移，防止了因制动力过大而将车轮完全抱死。在让制动状态始终处于最佳点（滑移率为20%），制动效果达到最好，行车最安全。在ABS工作地时候，驾驶员可以感觉到脚上踏板在颤动，听到一些噪音，属于ABS的正常工作

13、状态。,ABS的工作特点： （1）ABS只是汽车的速度超过一定值以后（如5km/h或8km/h），才会对制动过程中趋于抱死的车轮进行防抱死制动压力调节。当汽车速度被制动降低到一定值时，ABS就会自动中止防抱死制动压力调节。 （2）在制动过程中，只有当被控制车轮趋于抱死时，ABS才会对趋于抱死车轮的制动压力进行防抱死调节；在被控制车轮还没有趋于抱死时，制动过程与常规制动系统的制动过程完全相同。 （3） ABS都具有自诊断功能，能够对系统的工作情况进行监测，一旦发现存在影响系统正常工作的故障时将自动地关闭ABS，并将ABS警示灯点亮，向驾驶员发出警示信号，汽车的制动系统仍然可以像常规制动系统一样进

14、行制动。,ABS的局限性： 在松散的砾石路面、松土路面或积雪很深的路面上制动，比不装ABS系统的车辆刹车距离稍长，也就是说在这种路面状况下抱死的车轮反而会缩短制动距离。 ABS的发展方向： 减小质量和体积，降低成本并提高集成度。,2.电控驱动防滑系统（ASR） 电控驱动防滑系统也称为ASR，是继防抱死制动系统之后应用于车轮防滑的电子控制系统。 概念： ASR是为了防止汽车在加速的过程中打滑，特别是防止汽车在非对称路面或转弯时驱动轮的空转，一保持汽车行驶方向的稳定性、操纵性和维持汽车的最佳驱动力以及提高汽车的平顺性。由于驱动防滑转系统是通过调节驱动车轮的牵引力来实现驱动车轮滑转控制的，因此，也被

15、称为牵引力控制系统（TCS）。,举例：在转弯时，如果发生驱动轮打滑会导致整个车辆向一侧偏移，当有ASR时就会使车辆沿着正确的路线转向;驱动轮打滑就会向着打滑的一侧偏移，这在山路上极度危险的，有ASR的车辆一般不会发生这种现象。在驱动轮打滑时ASR通过对比各轮子转速，电子系统判断出驱动轮打滑，自动立刻减少节气门进气量，降低引擎转速，从而减少动力输出，对打滑的驱动轮进行制动，减少打滑并保持轮胎与地面抓地力的最合适的动力输出，这时候无论你怎么给油，在ASR介入下，会输出最适合的动力，实现对车轮牵引力矩的控制，将驱动车轮的滑移率控制在理想的范围内。,3.电子稳定程序(ESP) 电子稳定程序的概念： 通

16、过对不同车轮独立地实施制动，使车辆产生相应的回转力矩，来避免“漂出”和“甩尾”的产生。 电子稳定程序的功能： ESP系统实际是一种牵引力控制系统，与其他牵引力控制系统比较，ESP不但控制驱动轮，而且可控制从动轮。ESP系统是汽车上一个重要的系统，通常是支持ABS及ASR的功能。它通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析，然后向ABS、ASR发出纠偏指令，来帮助车辆维持动态平衡。ESP系统只在一些高档车中有使用，一些代步车中还没有应用，这主要是因为ESP系统价格还是比较昂贵的。,ESP应用举例：如后轮驱动汽车常出现的转向过多情况，此时后轮失控而甩尾，ESP便会刹慢外侧的前轮来稳定车子；在转

17、向过少时，为了校正循迹方向，ESP则会刹慢内后轮，从而校正行驶方向。ESP可以使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性，在转向过度或转向不足的情形下效果更加明显。,电子稳定程序的组成： 1、传感器：转向传感器、车轮传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器、方向盘油门刹车踏板传感器等。这些传感器负责采集车身状态的数据。 2、ESP电脑：将传感器采集到的数据进行计算，算出车身状态然后跟存储器里面预先设定的数据进行比对。当电脑计算数据超出存储器预存的数值，即车身临近失控或者已经失控的时候则命令执行器工作，以保证车身行驶状态能够尽量满足驾驶员的意图。,3、执行器：ESP的执行器就是4个车轮的刹车系统，其实ESP

18、就是帮驾驶员踩刹车。和没有ESP的车不同的是，装备有ESP的车其刹车系统具有蓄压功能。简单的说蓄压就是电脑可以根据需要，在驾驶员没踩刹车的时候替驾驶员向某个车轮的制动油管加压好让这个车轮产生制动力。 4、与驾驶员的沟通：仪表盘上的ESP灯。,ESP的工作过程： 1、当车辆左转出现转向不足的时候（就是速度太快拐不过来了）。ESP各个传感器会把转向不足的信息告诉电脑，然后电脑就控制左后轮制动，产生一个拉力和一个扭力来对抗车头向右推的转向不足趋势。2、还是左转，后轮抓地不足或者后驱车油门踩猛了出现转向过度的时候（就是甩尾）。ESP会控制右前轮制动，同时减小发动机输出的功率。纠正错误的转向姿态。,3、

19、直线刹车由于地面附着力不均匀出现跑偏的时候ESP会控制附着力强的轮子减小制动力，让车按照驾驶员预想的行驶线路前进。同样当一边刹车一边转向的时候ESP也会控制某些车轮增大制动力或者减小制动力让车子按照驾驶员的意图行进。 需要注意的是：ESP是一种辅助行车安全的装置，任何超出ESP阈值的驾驶方式都会使ESP失效，将产生严重的安全隐患。,三 电控悬架系统,电控悬架系统的概念： 电控悬架分为主动悬架和半主动悬架。配备了主动悬架的车辆会根据行驶条件，能够随时对悬架系统的刚度、减震器的阻尼力以及车身的高度和姿势进行调节，使汽车的有关性能始终处于最佳状态，调节方式可以是机械式的，也可以是电子控制式的，其工作

20、过程需要消耗能量；而半主动悬架仅对减震器的阻尼力进行调节，或者对横向稳定器的刚度进行调节，调节方式也是机械式或电子控制式两种，其工作过程不需要消耗能源。,电控悬架的组成： 1.悬架阻尼调节装置（可调式减振器）。 2.空气悬架刚度调节装置（悬架控制执行器）。 3.车身高度控制装置（空气压缩机、排气阀、干燥器、进气阀、储气罐、调压阀、电磁阀、高度传感器、气室及控制单元）。,电控悬架功能简介： 电控悬架系统能够根据车身高度、车速、转向角度及速率、制动等信号，由电子控制单元（ECU）控制悬架执行机构，使悬架系统的刚度、减振器的阻尼力及车身高度等参数得以改变，从而使汽车具有良好的乘坐舒适性和操纵稳定性。

21、 而在日常调节中，空气悬挂会有三个状态。,1、保持状态。当车辆被举升器举起，离开地面时，空气悬挂系统将关闭相关的电磁阀，同时电脑记忆车身高度，使车辆落地后保持原来高度。 2、正常状态，即发动机运转状态。行车过程中，若车身高度变化超过一定范围，空气悬挂系统将每隔一段时间调整车身高度。 3、唤醒状态。当空气悬挂系统被遥控钥匙、车门开关或行李厢盖开关唤醒后，系统将通过车身水平传感器检查车身高度。如果车身高度低于正常高度一定程度，储气罐将提供压力使车身升至正常高度。同时，空气悬挂可以调节减震器软硬度，包括软态、正常及硬态3个状态（也有标注成舒适、普通、运动三个模式等），驾驶者可以通过车内的控制钮进行控

22、制。,电控悬架的应用： 悬架主要影响汽车的垂直振动。传统的汽车悬架是不可调整的，在行车中车身高度的变化取决于弹簧的变形。因此就自然存在了一种现象，当汽车空载和满载的时候，车身的离地间隙是不一样的。尤其是一些轿车采用比较柔软的螺旋弹簧，满载后弹簧的变形行程会比较大，导致汽车空载和满载的时候离地间隙相差有几十毫米，使汽车的通过性受到影响。汽车不同的行驶状态对悬架有不同的要求。,一般行驶时需要柔软一点的悬架以求舒适感，当急转弯及制动时又需要硬一点的悬架以求稳定性，两者之间有矛盾。另外，汽车行驶的不同环境对车身高度的要求也是不一样的。一成不变的悬架无法满足这种矛盾的需求，只能采取折中的方式去解决。在电

23、子技术发展的带动下，工程师设计出一种可以在一定范围内调整的电子控制悬架来满足这种需求，这种悬架称为电控悬架，目前比较常见的是电控空气悬架形式。,以前空气悬架多用于大客车上，停车时悬架下降汽车离地间隙减少，便于乘客上下车，开车时悬架上升便于通行。这种空气悬架系统由空气压缩机、阀门、弹簧、气室（气囊）、减振器所组成。车辆高度直接靠阀门控制气室的空气流进流出来调整。现在轿车用的电控悬架引入空气悬架原理和电子控制技术，将两者结合在一起。电控减振器顶部有一个小型电动机，可通过它转动一个调整量孔大小的控制杆将阻尼分成多级，从而实现控制阻尼的目的。阀门也充当了一个调节气流的作用，通常双气室是连通的，合起来的

24、总容积起着空气弹簧的作用，比较柔软；但当关闭双气室之间的阀门时，则以一个气室的容量来承担空气弹簧的作用，就会变得硬，因此阀门起到控制“弹簧”变软变硬的作用。,电控悬架的工作原理： 图示ECU、压缩机(5)、阀门(3)(4)、空气弹簧元件(1)(2)。电控悬架工作时，阀门的相互作用控制通向空气弹簧元件的气流量。传感器检测出汽车的行驶状态并反馈至ECU，ECU综合这些反馈信息计算并输出指令控制空气弹簧元件的电动机和阀门，从而使电控悬架随行驶及路面状态不同而变化：在一般行驶中，空气弹簧变软、阻尼变弱，获得舒适的乘坐感；在急转弯或者制动时，则迅速转换成硬的空气弹簧和较强的阻尼，以提高车身的稳定性。同时

25、，该系统的电控减振器还能调整汽车高度，可以随车速的增加而降低车身高度（减小离地间隙），减少风阻以节省能源；在车速比较慢时车身高度又可恢复正常。,四 转向控制系统,转向控制系统的概念： 转向控制主要包括动力转向控制和四轮转向控制。采用动力转向系统的目的是使转向操纵轻便，提高响应特性。理想的动力转向系统应在停车状态时能提供足够的助力，使原地转向容易，而随车速的增加，助力逐渐减少，高速时无助力或助力很小，以保证车辆行驶的稳定性。,四轮转向简介： 在转向时，除前轮转向外，再附加后轮转向，附加的后轮转向角是有限的，与前轮转向角有一定比例关系，其目的是改善整车的转向特性和响应特性，低速时改善车辆的机动性，高速时改善车辆的稳定性。 具体来说，转向控制分为三个阶段，低速时前轮转向时，后轮也会随之转动，使汽车获得良好的转向性能；中速时仅前轮转向，保证汽车优良的方向控制性能；高速使后轮也会随着前轮转向，不过是同相的，角度要略小于前轮，保证汽车的直线行驶，有助于汽车行驶的安全性。,作业思考题： 简述汽车底盘电控系统的主要组成部分及其功用。,