汽车行驶与安全控制系统

汽车电子控制技术第11章行驶与平安控制系统11.1电控悬架系统(ECSS)11.2巡航控制(CCS)与导航控制11.3平安气囊(SRS)11.4防撞控制系统11.6电控转向系统(EPS)

11.7汽车电子稳定程序系统(ESP)

11.5电控中央门锁与防盗系统汽车悬架系统简介汽车悬架是汽车的一个重要组成部分，1.悬架的功用1)抑制、缓和由不平路面引起的振动和冲击；2)传送汽车垂直力以外，还传送其他各方向的力和力矩；3)保证车轮和车身(或车架)之间有确定的运动关系，使汽车具有良好的驾驶性能。2.悬架的组成1〕弹性元件：起缓冲作用，接受垂直载荷，缓和及抑制不平路面对车体的冲击，2〕减振器：起减振作用，衰减车身的振动是悬架机构中最精细和复杂的机械件。3〕传力〔导向〕安装：起力的传送作用，保证车轮相对于车架(或车身)有确定的相对运动规律。汽车悬架系统表示图1〕弹性元件1钢板弹簧特点：既有弹性元件的作用，又可起到导向和减振作用。2螺旋弹簧特点：质量轻，但没有减振作用，须另加减震器；也必需加推力杆。膜式空气弹簧囊式空气弹簧油气不分隔式弹簧油气分隔式弹簧2〕减振器2、原理：油液经过窄小孔隙构成阻尼,将振动能量转化为热能.2.纵向推力杆1.弹性元件、减振器3.横向稳定杆、横向推力杆3〕传力〔导向〕安装3.

悬架的类型1〕构造上分：分成独立悬架和非独立悬架。2〕反响性能上分：分成被动悬架、半自动悬架和自动悬架。3〕减振资料上分：分成液力悬架、空气悬架和电磁悬架。构造较简单，承载力大，商用车、皮卡、越野车部分轿车的后悬架采用这种型式。(a)非独立悬架(b)独立悬架每个车轮能独立上下跳动而互不影响。轿车多采用这种型式。11.1电控悬架系统

电子控制悬架系统

Electronic

Controlled

Suspension

System—ECSS1.普通行驶时需求柔软一点的悬架以求温馨感；2.急转弯及制动时又需求硬一点的悬架以求稳定性；3.不同行驶环境对车身高度的要求也是不一样的。传统的被动悬架无法满足这种矛盾的需求，只能采取折中的方式去处理。电子控制悬架〔自动/半自动悬架〕可以在一定范围内调整悬架的性能来满足上述需求。汽车不同的行驶形状对悬架有不同的要求，汽车在1〕车高调整功能车辆的负载变化，坚持一定的车高；车辆在差的路面行驶，提高车高；车辆高速行驶，降低车高。1.电控悬架的功能2〕衰减力控制功能在车辆急转弯、急加速和紧急制动的情况下，可抑制车辆的姿态变化，防止车辆后坐、侧倾、点头等。3〕弹簧刚度弹性系数的控制功能利用控制弹簧刚度的方法控制车辆起步不同形状时的姿态。根据路面的鼓励和车辆的呼应，对悬架的阻尼系数进展调整，使车身的振动被控制在一定的范围内。2.电控悬架的类型1〕半自动悬架根据车辆的行驶条件、车轮高低的变化，自动改动悬架的刚度和阻尼系数，自动高度补偿尽量使车身坚持稳定。2〕全自动悬架1.传感器：车身加速度、位移；车速；转角等传感器；2.ECU:3.执行机构：电磁阀、步进电机、气泵电机。11.1.2电控悬架的根本组成11.1.3半自动悬架系统的控制原理检测车身振动，调整悬架的刚度和阻尼系数。半自动悬架可看作由可变特性的弹簧和减振器组成的悬架系统。虽然它不能随外界的输入进展最优的控制和调理，但它可按储存在计算机中的各种条件下最优弹簧和减振器的优化参数指令来调理弹簧的刚度和减振器的阻尼形状，使悬架对复杂多变的路面情况具有较好的顺应性。自动悬架是一个动力驱动系统，包括能量源、丈量系统、ECU、和执行器四个部分。其原理是经过传感器获得车辆振动信息，传送给ECU进展处置，发出指令给能量源产生控制力，再由执行器进展控制，衰减悬架的振动。自动悬架构造复杂，本钱高，需求很大的能量耗费，其开展遭到了一定的制约，在少数高级轿车中有所运用。

11.1.4自动悬架系统的控制原理自动悬架系统的控制方式控制模式控制项行驶状况悬架刚度阻尼系数车速与路面感应控制车速感应控制车速高增大前后轮相关控制遇到障碍减小坏路面感应控制坏路面行驶增大车身姿态控制转向车身倾斜控制车辆急转向增大制动车身点头控制车辆紧急制动增大起步车身后仰控制突然加速增大车身高度控制1）车辆高速行驶，降低车高。2）车辆在差的路面行驶，提高车高；3）驻车时，常规车高；目前运用于悬架控制系统的控制实际主要有：天棚控制、最优控制、预测控制、模糊控制、自顺应控制、神经网络控制以及复合控制等等。11.1.5控制战略研讨

天棚控制原理是在车身上安装一个与车身振动速度成正比的阻尼器，可以完全防止车身与悬架系统产生共振，到达衰减振动的目的。在天棚控制方式中，控制力取决于车体的绝对速度的反响，不需求很多传感器也不需求复杂的数学模型，可靠性较好。CCS可使汽车任务在发动机有利转速范围内，减轻驾驶员的驾驶支配劳动强度，提高行驶温馨性的汽车自动行驶安装。巡航控制系统又称为巡航行驶安装、速度控制系统、自动驾驶系统。11.2巡航控制与导航控制11.2.1巡航控制系统巡航控制系统CrusieControlSystem——CCS丰田PRIUS轿车巡航控制系统巡航控制系统按钮经过自动控制制动和加速来保证一定的车距。旧巡航控制系统只能按设定的车速坚持一个速度，而自动巡航控制统那么利用雷达或其他监测设备扮演司机的角色，前方慢，后方也减速。系统自动坚持预先设定的与前车的平安间隔。自动式巡航控制系统按驾驶员所设定的速度，不用踩油门踏板就可以自动地坚持车辆以固定的速度行驶。采用了这种安装，当在高速公路上长时间行车，驾驶员不用控制油门踏板，减轻了疲劳，减少了不用要的车速变化，可以节省燃料。1.作用与类型1〕巡航控制系统作用1电控电动机式CCS2电控真空控制式CCS2〕巡航控制系统类型汽车巡航控制系统主要是由指令开关、传感器、电子控制单元ECU和节气门执行器四部分组成。2.CCS的构成1〕主控开关：控制CCS启动、封锁、调理巡航形状。

2〕离合器开关：仅安装于手动变速器车辆，当汽车在巡航形状下出现驾驶员干涉，驾驶员踩踏离合器踏板，使其闭合，电控单元立刻自动封锁巡航任务形状。3〕变速器空挡开关：仅安装于自动变速器车辆，它的作用与离合器开关类似。4〕刹车开关：当驾驶员踩踏制动踏板时，在制动灯亮的同时，将控制节气门动作摇臂的电磁离合器断开，迅速退出巡航控制的任务形状。节气门不再受CCS控制。5〕手刹车制动开关：与离合器开关、空当开关类似。6〕点火开关：通断任务电源。1.指令开关1〕车速传感器：公用于CCS的车速传感器普通安装在汽车变速器输出轴上。2〕节气门传感器：节气门传感器CCS与EFI共用。3〕节气门控制摇臂传感器：这是CCS公用的传感器。其作用是对电控单元提供节气门控制摇臂位置的电信号，目前运用较多的是滑线电位计式。2、传感器主要有车速传感器、节气门传感器和节气门控制摇臂位置传感器等。1〕气动方式：采用进气歧管真空度控制的气动式构造。3.执行器作用：控制节气门的开度，到达控制车速。有电动和气动支配两种方式。

2〕电动机式：是利用电动机的转动并带动控制摇臂摆动，可使节气门的开度变化，主要有电磁离合器、直流电动机或步进电机等。闭环控制方式，利用指令速度信号与反响车速信号比较的差值，自动调理发动机油门的开度，使汽车行驶时的速度坚持恒定。3.CCS的任务原理节气门执行器发动机及变速器KiKp车速传感器指令信号+-开度车速控制信号eECU在汽车巡航控制系统中有速度信号反响，与指令车速进展比较，因此系统任务在闭环控制方式。普通来说，这样一个系统有如下特性要求：

1.速呼应才干；

2.好的系统稳定性；

3.小的稳态误差。

控制器的放大倍数Kp和KI选择适宜就可以使系统具有快速呼应和高精度且无不稳定和震荡景象，因此电子巡航控制系统的设计重点是确定适宜的控制器放大倍数。1〕车速设定功能当按下车速调置开关后，存储该时间的行驶速度，并能坚持这一速度行驶。2〕消除功能功能当踩下制动踏板，上述功能立刻消逝。但是，上述调置速度继续存储。3〕恢复功能当按恢复开关，那么能恢复原来存储的车速。4〕滑行功能继续按下开关进展减速，以分开开关时的速度作巡航行驶。5〕加速功能继续按下开关进展加速，以不支配开关时的车速进入巡航行驶。4.巡航控制系统的功能6〕速度微调升高功能在巡航速度行驶中，当支配开关以ON-OFF〔接通-断开〕方式变换时，使车速稍稍上升。7〕低速自动消除功能当车速小于40km/h时，存储的车速消逝，并不能再恢复此速度。8〕制动踏板消除的功能在制动踏板上装有两种开关，一个用于对计算机的信号消除；另一个是直接使执行元件任务停顿。9〕各种消除开关功能除了利用制动踏板的消除功能外，还有驻车制动、离合器〔M/T〕、调速杆〔A/T〕等操作开关的消除功能。1〕实时位置测定；2〕显示汽车行驶中的位置；3〕根据到达目的地，定向选择最正确行驶道路。11.2.2汽车导航系统1.汽车导航系统的主要功能汽车导航系统由GPS、车载系统、主控中心组成。主控中心：由电台、调制解调器、计算机系统、地理信息系统组成。车载系统：GPS接纳机、电台、调制解调器、自律导航系统组成。2.汽车导航系统的组成与原理平安气囊SupplementalRestraintSystems——SRS11.3平安气囊即经过事先防备来防止交通事故发生的平安技术。汽车平安的概念即事故发生后对乘员的维护，以尽量减少事故对人员损伤的平安技术。1.自动式平安技术：2.被动平安技术，被动平安技术安装主要有平安带、平安气垫、防撞式车身和平安气囊防护系统。平安气囊是汽车上一种常见的被动平安安装。气囊的作用是在驾驶员与方向盘之间、前座乘员与仪表板间构成一个缓冲软垫，防止硬性撞击而受伤。11.3.1作用与类型平安气囊在汽车碰撞时中对人体有很好的维护作用，但由于其任务采用的方式，其爆破力呵斥的冲击对人体也有一定的损伤。此安装一定要与平安带配合运用，否那么效果大为降低。现已作为规范件在轿车上普遍安装，并向带有侧面防撞平安气囊及顶部碰撞防护平安气囊的多气囊系统开展。在车辆相撞时，由电控元件用电流引爆安顿在方向盘中央或仪表盘板杂务箱后等处气囊中的渗氮物，迅速熄灭产生氮气，瞬间充溢气囊。目前研讨的重点是智能型平安气囊，智能型平安气囊技术是采用分量传感器或者红外、超声波等传感器来探测判别座位上能否有人，乘坐者能否在正确的位置，乘坐者体重、身高等要素，碰撞的强度等，根据探测到的信息，确定气囊能否点爆、点爆力有多大，即气囊展开的程度(气压与速度)。从而，到达最适宜的充气形状，以免由于剧烈的冲击而损伤乘坐者。并且与平安带构成总体控制，以对乘客构成最正确维护。双气囊系统双气囊系统双气囊系统多气囊系统多气囊系统多气囊系统平安气囊系统普通由传感器、电控单元(ECU)、气囊模块〔包括气体发生器、气囊、点火器〕、监控安装、贮藏电源等组成。传感器ECU气体发生器气囊11.3.2电子控制SRS的组成PSB：平安带预紧安装。DAB：驾驶员气囊PAB：是乘员气囊传感器包括：碰撞传感器检测汽车的碰撞〔减速度〕，平安传感器防止气囊误胀开。碰撞传感器将极大减速度下的惯性力转换为位移、压力、磁电、压电、压阻等。碰撞传感器有机械式、磁力式、压电式、应变片式、压阻式传感器等。平安传感器是水银开关式传感器。1.传感器气体发生器、发气剂、电子点火器、气囊组成。2.电子控制单元ECU3.气囊模块ECU接纳加速度传感器感受汽车碰撞强度信号，ECU对接纳的信号并进展分析、处置，以断定能否发生碰撞事故。假设发生了碰撞那么对气体发生器发出指令，气体发生器接纳到点火信号后，迅速点火产生大量气体给气囊充气，迅速吹胀气囊，整个过程约需0.03s。11.3.3电子控制SRS的任务过程触发安装中的监控安装可延续自我监控，确保整个气囊系统在任何时辰都处于预备任务形状。自动避撞系统利用装于车辆上的传感器及计算机控制器，实时准确判别发生碰撞的能够，随时提示驾驶人员注意，并在必要时采取紧急措施以防止或减轻碰撞危险，提高行车平安和交通效率。

11.4防撞控制系统

在跟车间隔小于平安间隔或前有转弯等紧急情况时，避撞系统会向驾驶员发出警报，提示留意并采取减速或制动措施，可有效的预防碰撞事故的发生，对降低交通事故发生率和确保道路行车平安有着非常重要的意义。汽车行驶中，当两车的间隔小到平安间隔时，即自动报警，假设继续行驶，那么会在即将相撞的瞬间，自动控制汽车制动器将汽车停住。11.4.1行车防撞控制系统测距范围：可达150米的,车速的调理范围：从30km/h到18Okm/h。德尔福(TRW)77-GHz雷达测距系统飞驰公司智能汽车辅助系统视频辅助功能系统智能辅助系统包含有与电脑相连的立体摄像机，实现视频辅助功能，可以有效的协助司机提高驾驶的平安性。1.系统可以分辨出汽车、骑车人以及行人，并且以此为根据配合当前各种参数迅速计算出事故能够的破坏的程度，并做出相应的反响。2.自动探测路况并预测潜在的危险，当探测到能够发生危险时，系统就会转入“自动操作〞来防止危险的发生，例如当摄像头发现了将会有不可防止的撞车发生时，就会自动启动应急刹车系统，从而保证损失降到最低。3.自动探测路边的限速指示牌，并且根据探测到的数据用声音的方式提示司机要遵守速度限制，从而尽能够的防止事故的发生。1.组成由超声波传感器、电子控制单元、报警安装等组成。11.4.2倒车防撞报警系统汽车倒车时，显示车后妨碍物的间隔，有效地防止倒车事故发生。2.任务原理采用超声波测距。倒车雷达有效扇区超声波传感器〔探头〕超声波探头安装倒车雷达报警安装倒车视频后视镜11.6电控转向系统汽车转向系：用来改动或恢复汽车行驶方向的机构。转向系可按转向能源的不同分为机械转向系和动力转向系两大类。电控转向系统ElectronicPowerSteering动力转向器：在驾驶员控制下，对转向传动安装或转向器中某一传动件施加不同方向的电动、液压或气压作用力，以助驾驶员施力缺乏的安装。采用动力转向系统的汽车转向所需的能量，在正常情况下，小部分是驾驶员提供的体能，而大部分是发动电机、油泵或气泵所提供的能量。动力转向器的类型按传能介质的不同，动力转向器有电动式、液压式和气压式三种。其中液压动力转向器已在各类各级汽车上获得广泛运用。动力转向器功用和类型1.功用2.类型

机械转向系以驾驶员的膂力作为转向能源，其中一切传力件都是机械的。机械转向系由三大部分组成：1〕转向支配机构2〕转向器3〕转向传动机构机械转向系1.转向机构2.转向控制阀3.转向动力缸4.转向传动构造5.转向油罐6.转向油泵R.转向动力缸右腔L.转向动力缸左腔11.6.1液力式转向系统液压助力转向系统表示图11.6.2电动式转向系统转矩传感器车速信号电动机方向盘离合器减速器扭杆1.组成1〕传感器：转矩、转向角、车速传感器组成。2〕ECU3〕执行机构：电动机、减速机构。2.控制功能1〕回正控制；2〕阻尼转矩控制3〕转矩补偿控制4〕停顿助力转矩控制5〕限制助力转矩控制目前的轿车转向分为前轮转向(2WS)和四轮转向(4WS),前者普遍运用，后者是近年出现的一种新技术，主要运用在一些比较高级和新型轿车上。11.6.3电控式四轮转向系统——4WS四轮转向，是指后轮也和前轮类似，具有一定的转向功能，不仅可以与前轮同方向转向，也可以与前轮反方向转向。其主要目的是加强轿车在高速行驶或者在侧向风力作用下的支配稳定性，改善低速时的支配轻便性，在轿车高速行驶时便于由一个车道向另一个车道的挪动调整，以及减少调头时的转弯半径。1〕转角传感型：是指前轮和后轮的偏转角度之间存在着一定的因变关系，即后轮可以按前轮偏转方向做同向偏转，也可以做反向偏转。1.四轮转向安装两种类型：按照前后轮的偏转角和车速之间的关系分为两种类型：2〕车速传感型：是根据事先设计的程序规定当车速到达某一预定值时(通常为35至40公里/小时)，后轮能与前轮同方向偏转，当低于某一预定值时，那么与前轮反方向偏转。目前的四轮转向轿车既有采用转角传感型，也有采用车速传感型，还有二者兼而用之的。例如马自达929型轿车的四轮转向就是具有两种类型的特点。2.四轮转向系统组成后动力缸前动力缸控制器弹簧电磁阀分配阀泵储油罐车速传感器前轮转角、车速感应型四轮转向系统储油罐泵前动力缸分配阀后动力缸弹簧控制器电磁阀切断阀车速传感器转角传感器假设转向盘转动，四轮转向控制单元就会对车辆速度传感器、转向角传感器〔主前轮、副前轮、主后轮、副后轮〕以及后轮转速传感器的