汽车驱动防滑系统控制.ppt

汽车电子控制技术 第9章驱动防滑系统控制 9 1ASR系统的基本原理和方法 9 2ASR系统的基本组成和原理 9 3ABS ASR综合控制系统 9 4ABS ASR典型系统分析 9 5集中控制系统框架下的底盘控制 功能 ASR系统是防止汽车在驱动过程中车轮滑转 9 1ASR系统的基本原理和方法 驱动防滑控制系统或加速防滑控制系统 AccelerationSlipRegulation 简称ASR 制动防抱死系统 AntilockBrakingSystem 简称ABS 功能 ABS是防止汽车在制动过程中车轮被抱死 因ASR主要是通过牵引力控制来实现防驱动车轮滑转控制 又称为牵引力控制系统 TractionControlSystem 简称TCS 式中 Mn 驱动轮转矩 N m r 驱动车半径 m 9 1 1ASR基本原理 按照汽车行驶理论分析 主动车轮正常驱动的条件为 Ft F F FZ 式中 Ft 驱动轮驱动力 N F 附着力 N Ft Mn r 式中 FZ 驱动轮对地面正压力 N 驱动轮与地面的附着系数 3 附着系数 只有车轮滑移率处于特定的数值范围时才处于最大值 数值第8章分析 2 附着力F 的大小取决于驱动轮对地面的附着系数 1 车轮正常驱动时 驱动力Ft的最大值不仅与驱动轮转矩有关 取决于附着力F 的大小 车轮驱动力超过轮胎与路面间的附着极限 即Ft F 则驱动轮产生过度滑转 1 车轮正常驱动条件分析 1 驱动轮与地面的附着条件未变发动机功率突然加大 驱动轮转矩Mn随之增大 发动机功率突然变小且仍处于驱动状况 传动系统仍然连接 发动机对车轮有制动影响 2 驱动轮产生滑转现象原因 2 驱动轮转矩Mn未变发动机维持正常的动力 但驱动轮与地面的附着系数 突然变小 驱动轮与地面的附着系数为极小时 以上条件使得驱动条件Ft Mn r FZ 打破 必然产生驱动轮滑转现象 1 汽车在起步时 再加速情况下驱动轮滑转 降低汽车驱动力 损失发动机的转矩 3 驱动轮滑转对汽车行驶的影响 2 汽车转向时 在非线性路面驱动轮滑转 破坏车辆的稳定和操纵性 产生交通隐患 3 后轮驱动滑转的汽车将可能甩尾 4 前轮驱动滑转的汽车则容易方向失控 导致汽车向一侧偏移 1 提高地面附着力的利用率 提供最大的驱动力 2 提高汽车加速性能 3 降低汽车能耗 1 保持汽车行驶时的方向稳定性 操纵稳定性2 提高汽车的平顺性 3 减小轮胎的磨损 4 ASR系统的功用 改善驱动性能 提高行车的安全性 舒适性 5 ASR与ABS的比较 ASR是防止汽车在驱动过程中车轮滑转 ABS是防止汽车在制动过程中车轮被抱死 ASR和ABS根据地面附着系数和车轮滑移率的关系 把车轮滑移率控制在一定范围内 提高车轮与地面附着力的利用率 改善驱动或制动性能 ASR的控制对象主要是驱动车轮 ABS的控制对象是所有车轮 ABS与ASR都是通过控制作用于车轮上的转矩而实现滑移率控制 根据正常驱动的条件Ft Mn r F 车辆的ASR基本控制方法有 1 降低驱动轮转矩Mn 2 提高驱动轮与地面的附着力F 9 1 2ASR系统基本控制方法 ASR与ABS技术上有十分密切的联系 部分软 硬件可以共用 ABS的传感器和压力调节器均可为ASR所利用 ABS的电子控制装置只需要在功能上进行相应的扩展即可用于ASR装置 通常把二者有机地结合起来 形成汽车ABS ASR控制系统 调节发动机的输出转矩从而降低驱动轮的转矩 以满足Ft Mn r F 具体措施有 1 调整点火时刻 减小点火提前角 2 调节燃油供给量 降低燃油供给量 3 调节进气量 减小节气门开度 1 发动机输出转矩控制 对出现滑转趋势的驱动轮直接实施制动 降低车轮的驱动力以满足Ft Mn r F 2 驱动轮制动控制 当某一驱动轮出现全滑转状况是 系统自动运行锁止驱动轮差速器 强迫处于附着状况较好的驱动轮提供牵引力 使车辆摆脱困境 3 差速锁控制 差速器 传递推进轴的回转动力至后左右轮所需之差异的旋转速度 使汽车能够自由转弯行驶的一种齿轮装置 轮间差速器 装在同一驱动桥两侧驱动轮之间的差速器 轴间差速器 装在在多轴驱动汽车的各驱动桥之间的差速器 ABS传感系统提供的减速度 轮速等运动状况的信息亦可作为ASRECU的输入信息 但ASR传感系统必须向ECU提供车轮是处于制动状况或驱动状况的信息 9 2ASR系统的基本组成和原理 1 ABS与ASR可各自采用单独的ECU 2 对采用集成控制系统的车辆ABS与ASR可共用一个ECU 或采用单独的ECU实行并行单独处理 通过ECU间通讯互相应证 9 2 1传感系统 9 2 2电子控制单元 ASR控制模式出现故障时 ECU能自动转为常规人工控制模式 主要采用的方法是进气量控制 具体手段是在发动机主节气门的前面设置一个副节气门 正常工作状况或制动状况时 副节气门全开 防滑转状况时 调节副节气门的开度 9 2 3执行系统 1 发动机转矩控制执行系统 在ABS压力调节装置上增设ASR控制系统的控制通道 实现对驱动轮的制动控制 ABS工作时 ASR自动退出工作 2 驱动轮控制执行系统 3 差速器锁止控制 ABS与ASR都是通过控制作用于车轮上的转矩而实现滑移率控制 现代车辆ABS ASR系统将ABS与ASR控制实现资源共享 互为补充 形成ABS ASR综合控制系统 9 3ABS ASR综合控制系统 ABS与ASR都需要确定车轮运行工况 包括 正常工况判断 轮速 制动工况判断 制动踏板 滑转工况的判断 加速踏板 9 3 1确定车轮运行工况 发动机转矩控制 ABS压力调节装置控制 ABS与ASR工作状况的转换 9 3 2驱动轮防滑控制 1 各车轮的转速信号 2 节气门的位置信号 3 制动踏板的制动信号 4 发动机转速信号 9 4ABS ASR典型系统分析 下面以Bosch公司ABS ASR2U系统为典型进行分析 9 4 1基本功能分析 1 传感系统的输入信号 ABS ASR的ECU获得的传感信号有 5 变速器档位信号 6 驻车信号 7 ASR工作状态选择信号 8 巡航车速信号 如环境温度 发动机水温 制动液 变速器润滑液等信号 辅助信号 1 ABS压力调节装置控制 四通道压力调节装置 2 发动机转矩控制 调节副节气门的开度 3 节气门松弛装置 该装置与巡航系统共用 2 执行系统 以车辆速度为判断条件 ABS ASR确定不同的控制 1 ASR控制车速 80km 仅采用发动机转矩控制 2 ABS控制控制过程基本同上 9 4 2控制过程分析 现代汽车控制技术正朝着集中综合控制方向发展 通过中央底盘控制器 将制动 悬架 转向 动力传动等控制系统通过总线进行连接 形成一体化底盘控制系统 9 5集中控制系统框架下的底盘控制 传统控制的子系统 亦称为基础功能层 主要有 1 发动机控制系统 EFI DLI EGR等 2 ABS ASR控制系统 3 主动悬架控制系统 A SUS 4 动力转向控制系统 PAS 9 5 1底盘集中控制系统的基本结构与原理 对传统控制的子系统进行协调 以获得车辆的动力性 舒适性 安全性 稳定性 排放性综合最佳 1 基础控制硬件层 2 性能控制层 协调车辆控制系统的处理结果与环境的关系 包括 气候条件 道路条件 环保条件等 最高层次协调 将人 车 环境达到完美的结合与匹配 最高层次协调具有再向上扩展的功能 如汽车智能化技术 智能交通系统 ITS 将电子控制 卫星定位 卫星导航等多个交叉学科相结合 3 环境协调层 4 总体协调层 1 基础控制硬件层在性能控制层的管理下 获得子系统