ABS系统课程设计--ABS电控系统线路设计与分析.doc

汽车电器与电子技术课程设计说明书题目：华夏HX7160轿车电器与电子设备线路设计模块四ABS电控系统线路设计与分析学院：交通与车辆工程学院 班级：交通运输1002 学号：1011022047 姓名：董鹏举 指导老师：邵金菊 二0一三年七月十八日华夏HX7160 ABS系统线路设计与分析1、 ABS电控系统的组成、类型特点1、 系统组成与结构ABS电控系统主要由电子控制装置、执行器、传感器三部分组成。2、 系统功能ABS系统具有防抱死控制（ABS）、电子控制制动力分配（EBV）和故障自诊断等功能。ABS系统正常工作时，电控单元根据各车轮转速传感器的检测信号控制液压单元调节各轮缸的制动液压，避免车轮抱死；当ABS系统不起工作时，对后桥制动液压进行电子制动力分配控制，避免后轮抱死现象；当ABS系统出现故障时，电控单元中止控制功能，制动系按照常规方式工作，同时ABS报警灯点亮，向驾驶员发出警告信号，并将故障内容自动储存在电控单元的专用储存器内以便于检修。2、 主要传感器、电控单元、执行单元的作用及工作原理1、电子控制装置ABS系统电子控制部分可分为电子控制器（ECU）、ABS控制模块、ABS计算机等，以下简称ECU。作为系统的控制中心，它实际上是一个微型计算机，所以又常称为ABS(ECU)电脑。ABS ECU由输入电路、数字控制器、输出电路和警告电路组成。作用与工作原理： 图1 ECU工作原理电控单元与压力调节器组装在一起，形成整体式模块控制结构，该系统采用三通道控制模式，每个前轮使用一个通道进行独立控制；两个后轮共用一个通道，电控单元根据前后轮滑移率的变化情况，根据低选原则，对后轮进行一同控制。ECU主要任务是连续监测接受4个车轮转速传感器送来的脉冲信号，并进行测量比较、分析放大和判别处理，计算出车轮转速、车轮减速度以及制动滑移率，再进行逻辑比较分析4个车轮的制动情况，一旦判断出车轮将要抱死，它立刻进入防抱死控制状态，通过电子控制单元向液压单元发出指令，以控制制动轮缸油路上电磁阀的通断和液压泵的工作来调节制动压力，防止车轮抱死。ABS ECU还不断地对自身工作进行监控。由于ABS ECU中有两个完全相同的微处理器，它们按照同样的程序对输入信号进行处理，并将其产生的中间结果与最终结果进行比较，一旦发现结果不一致，即判定自身存在故障，它会自动关闭ABS系统。此外ABS ECU还不断监视ABS系统中其他部件的工作情况，一旦ABS系统出现故障，如车轮速度信号消失，液压压力降低等，ABS ECU会发出指令而关闭ABS系统，并使常规制动系统工作，同时将故障信息存储记忆，并将仪表板上的ABS故障灯点亮，向驾驶员发出警示信号，此时应及时检查修理。当点火开关接通时，ABS ECU就开始进行自检程序，对系统进行自检，此时ABS故障灯点亮。如果自检以后发现ABS系统存在影响其正常工作的故障，它将关闭ABS系统，恢复常规制动系统，仪表板上ABS故障灯一直点亮，警告驾驶员ABS系统存在故障。自检结束后，ABS故障灯就熄灭，表明系统工作正常。由于自检过程大约需要2s，因此在正常情况下，当点火开关接通时，ABS故障灯点亮2s，然后再自动熄灭，是正常的。反之如果点火开关接通时，ABS故障灯不亮，说明ABS故障灯或其线路存在故障，应对其进行检修。图2 ABS故障指示灯2、执行器（液压控制单元） ABS液压控制单元由阀体、电动液压泵、低压储液罐和电磁阀等部件组成。 （1）作用液压控制单元主要任务是转换执行ABS ECU的指令，自动调节制动器中的液压压力。 低压储液罐与电动液压泵合为一体装于液压控制单元上。 1）低压储油罐的作用是用于暂时存储从轮缸中流出的制动液，以缓和制动液从制动轮缸中流出时产生的脉动。2） 电动液压泵的作用是将在制动压力阶段流入低压储液罐中的制动液及时送至制动主缸，同时在施加压力阶段，从低压储液罐中吸取剩余制动力，泵入制动循环系统，给液压系统以压力支持,增加制动效能。电动液压泵的运转是由电子控制单元控制的。 阀体内包括4个电磁阀。在通向每一车轮制动轮缸的制动管路中，各设置一个电磁阀（三位三通常开电磁阀）于制动主缸压力腔与制动轮缸之间的管路中。每对电磁阀实现压力升高、压力保持和压力降低的功能，防止车轮抱死。 （2）工作原理 液压控制单元的工作过程包括建立油压、保持油压、减少油压和增加油压的连续不断的循环过程，其工作原理如下： 1）建立油压 开始制动时，所有电磁阀及电动液泵均不通电，驾驶员踩制动踏板，制动压力由制动主缸产生，经过常开的不带电压的进油阀作用到车轮制动轮缸上，此时，不带电压的出油阀依然关闭，ABS系统没有参与控制，整个过程和常规液压制动系统相同，制动压力不断上升，如下图3所示。图3 建立油压 2）保持油压当驾驶员继续踩制动踏板，油压继续升高到车轮出现抱死趋势时，ABS电子控制单元发出指令使进油阀通电并关闭阀门，出油阀依然不带电压仍保持关闭，系统油压保持不变，如下图4所示。图4 保持油压3）降低油压若制动压力保持不变，车轮有抱死趋势时，ABS ECU给出油阀通电打开出油阀，系统油压通过低压储液罐降低油压，此时进油阀继续通电保持关闭状态，有抱死趋势的车轮被释放，车轮转速开始上升。与此同时，电动液压泵开始起动，将制动液由低压储液罐送至制动主缸，如下图5所示。图5 降低油压 4）油压增加 为了使制动最优化，当车轮转速增加到一定值后，电子控制单元给出油阀断电，关闭此阀门，进油阀同样也不带电而打开，电动液压泵继续工作从低压储液罐中吸取制动液泵入液压制动系统，如下图6所示。图6 油压增加 随着制动压力的增加，车轮滑移率又增大，于是重复“保持油压、减少油压和增加油压”的循环过程，循环过程的工作频率为56次/s，将车轮的滑移率始终控制在15%20%左右。如果ABS系统出现故障，进油阀始终常开，出油阀始终常闭，使常规液压制动系统继续工作而ABS系统不工作，直到ABS系统故障排除为止。3、主要传感器（车轮速度传感器） （1）作用车速转速传感器的作用是检测车轮的转速信号并输入电控单元。 （2）工作原理传感器由电磁感应式传感头和磁性齿圈组成。传感头由永久磁芯和感应线圈组成，齿圈由铁磁性材料制成。当齿圈旋转时，齿顶与齿隙轮流交替对向磁芯，当齿圈转到齿顶与传感头磁芯相对时，传感头磁芯与齿圈之间的间隙最小，由永久磁芯产生的磁力线就容易通过齿圈，感应线圈周围的磁场就强，如下图7（a）所示；而当齿圈转动到齿隙与传感磁芯相对时，传感头磁芯与齿圈之间的间隙最大，由永久磁芯产生的磁力线就不容易通过齿圈，感应线圈周围的磁场就弱，如下图7（b）所示。此时，磁通迅速交替变化，在感应线圈中就会产生交变电压，交变电压的频率将随车轮转速成正比例变化。电子控制单元可以通过转速传感器输入的电压脉冲频率进行处理来确定车轮的转速、汽车的参考速度等。图7 (a)齿圈齿顶与传感器磁芯相对时 (b)齿圈齿隙与传感器磁芯相对时1-齿圈 2-磁芯端部齿 3-感应线圈端子 4-感应线圈 5-磁芯套 6-磁力线 7-磁场 8-磁芯 9-齿顶三、分析电控系统的电路S178、S179为保护ABS控制单元的熔断丝，最大允许电流分别为40A和25A。F为制动灯开关，当踩下制动器时，制动开关闭合，相应的制动灯亮。G44G47为车轮转速传感器，把各个车轮的转速信号及时输送给ABS电控单元（ECU），ABS ECU根据设定的控制逻辑对4个转速传感器输入的信号进行处理，计算汽车的参考车速、各车轮转速和减速度，确定各车轮的滑移率。通过N99N102、N133N136四个电磁阀，自动调节制动器中的液压压力。V64为电动液压泵，用来把液压油从低压储存罐送至液压制动系统（或制动主缸）。当点火开关接通时，若制动系统在正常工作范围内，则指示灯会在短暂的亮一会儿后熄灭，若出现故障，则一直亮着。右后G44、右前G45、左后G46、左前G47四个车轮转速传感器分别通过8个端子向电子控制单元输入各个车轮的转速信号，当驾驶员踩下制动踏板时，制动开关闭合，同时K118灯亮，电子控制单元进入制动过程，电控单元会根据车轮的制动情况，向液压单元发出指令，以控制制动轮缸油路上电磁阀的通断和液压泵的工作来调节制动压力，防止车轮