现代汽车安全技术(ppt 56页).ppt

1、现代汽车安全技术,主讲：黑猫,第一章 绪论,现代汽车的三大主题： 节能，环保，安全,1.1 汽车交通事故概述,联合国世界卫生组织（WHO）向安南秘书长提交的最新报告显示，近几年全球每年因交通事故造成死亡的人数多达约120万另外还有数百万人在汽车事故中受伤致残。 直接经济损失5000亿美元 汽车交通事故，不分高低贵贱，各类时间地点，随时可能发生-黛安娜王妃 事故发生率，发达国家低，发展中国家高香港，南非，德国,1.2 汽车安全技术研究的发展,图1-1 主动安全技术,预防安全技术,车况、路况检测 改善驾驶视野 提高车辆被视让性 驾驶员注意力检测,事故前安全技术,事故避免系统 驾驶操纵性提高：ABS

2、,ASR,VSC,CCS,AT,4WS,4WD,被动安全技术,碰撞安全技术,安全气囊 安全带 行人保护 吸能车体,抑制安全技术,阻燃 自动灭火 自动报警 安全门锁 汽车黑匣子,先进安全汽车ASV21世纪的汽车,汽车安全保障体系,哈顿矩阵模型,安全保障体系的构成： 人，车，路(环境)，法规，管理, 碰撞前，碰撞时，碰撞后 人员， 车辆， 环境,简述哈顿矩阵模型，从工作实际出发，论述如何建立完善汽车安全保障体系。,第二章 汽车主动安全技术,2.1 ABS-防抱制动系统,车轮的三种运动状态：滚动，滑动，边滑边滚 发展历史： 火车/飞机中高档轿车大型客车汽车标准配置 ABS是目前世界上最成功的汽车电子

3、产品,滑移率与附着系数,附着系数的意义 纵向附着系数（制动附着系数） 横向附着系数（侧滑附着系数） 滑移率的定义： （V-wr）/v100,滑移率,单纯的滚动,边滚边滑,抱死拖滑,制动时轮胎的印迹,滑移率 0 100%,制动时的车辆运动分析,制动力受到地面附着力的限制 当左右制动力不一致时会产生偏转力矩,制动跑偏情况,问题： 是不是有了制动力不平衡就一定会产生制动跑偏？,前轴侧滑受力图,A,B,C,Fj 离心力,后轴侧滑受力图,A,B,C,滑移率与附着系数曲线,ABS的作用,1，防止后轮抱死，提高制动时的行驶稳定性。 2，防止前轮抱死，提高制动时的操纵性。 3，最大可能利用车轮与地面的附着，减

4、少制动距离 4，减少轮胎磨损，减轻驾驶员的紧张程度,地面制动力、制动器制动力与附着力之间的关系,制动时车轮动力学方程-ABS的控制原理基础,ABS单轮模型,理论曲线,实际附着系数-滑移率曲线,各种路面上的附着系数与滑移率的关系曲线,车速对附着系数与滑移率的关系曲线的影响,ABS控制滑移率区域,车轮与发动机的转动惯量对ABS控制的影响,车轮运动状态 的重要参数,角速度,角减（加）速度,滑移率,ABS逻辑门限值控制,滑移率在峰值 附着系数附近波动,获得较大的纵向 和横向力,单独使用时，不能适应各种变化的路况,单独使用时，不能充分的利用附着条件,ABS控制的基本思想,已知：某车整车质量为2t，制动器

5、最大制动力为1500Nm，车轮半径为0.25m。求该车的72km/h初速度制动的有ABS作用和无ABS作用时的最短制动距离。,该车车速为20m/s，有ABS作用时，附着系数取0.9 制动时间为 20m/s / 0.9*10=2.2s 制动距离为 2.2s*20m/s/2=22m 需要制动器提供最大制动力为： 0.9*10*2000=18000N 制动器能产生的制动力最大为： 1500/0.25*4=24000N 满足要求 无ABS作用时，附着系数取0.7 20m/s / 0.7*10=2.86s 2.86s*20m/s/2=28.6m,如果整车 重量为3t? 如果车速 为100km/h,车轮制

6、动 趋于抱死,部分制动液流出 减小制动压力,车轮抱死 趋势消除,增大制动压力,制动开始,2.1.2.5 ABS控制技术,2.1.2.5 ABS控制技术,ABS控制策略,逻辑门限,滑模控制,模糊控制,最优控制,控制策略,车轮速度,车轮的减速度,汽车的减速度,参考车速,滑移率s,s大于门限值,车轮的角减速度 低于门限值-a,制动压力保持,制动压力减小,车轮的角减 速度减小到-a,车轮因惯性加速 越过+a越过+Ak,Y,N,制动压力增加,Y,N,车轮角加速 回到+Ak,车轮角加速 回到+a,制动压力保持,制动压力增加,逻辑门限值的控制过程,1）预测控制技术,只以车轮减速度作为控制参数 减速度测量比较

7、准确，但受转动惯量影响比较大 只以滑移率作为控制参数 车速测量主要靠估算，精度有限。同时响应慢，估计外部环境变化能力有限。 以车轮减速度和车轮加速度作为控制参数 以车轮减速度和车轮加速度，以及滑移率作为控制参数,预测控制技术的实用化,1）制动装置的滞后性 2）驱动轴的振动,学习控制算法,制动防抱装置(ABS)的基本结构,ABS构造1,ABS构造2,轮速传感器,电磁感应式利用电磁感应原理，将车轮转动的位移信号转化为电压信号，由随车轮旋转的齿盘和固定的感应元件组成。此类传感器的不足之处在于，传感器输出信号幅值随转速而变，低速时检测难，频响低，高速时易产生误信号，抗干扰能力差。,霍尔式利用霍尔半导体

8、元件的霍尔效应工作。当电流Iv流过位于磁场中的霍尔半导体层时。电子向垂直于磁场和电流的方向转移，在半导体横断面上出现霍尔电压UH，这种现象称之为霍尔效应。,传感器安装位置,ECU （电子控制单元）,ABS的ECU接受由设于各车轮上的传感器传来的转速信号，经过电路对信号的整形、放大和计算机的比较、分析、判别处理，向ABS执行器发出控制指令。一般来说，ABS电控单元还具有初始检测、故障排除、速度传感器检测和系统失效保护等功能。,l）输入级电路 以完成波形转换整形、抑制干扰和放大信号为目的，将车轮转速传感器输人的正弦波信号转换成为脉冲方波，经过整形放大后，输给运算电路。 2）运算电路（微型计算机）

9、根据输入信号运算电磁阀控制参数。主要根据车轮转速传感器输人信号进行车轮线速度、开始控制的初速度、参考滑动率、加速度和减速度等运算，调节电磁阀控制参数的运算和监控运算，并将计算出的电磁阀控制参数输送给输出级。,3）输出级电路 利用微机产生的电磁阀控制参数信号，控制大功率三极管向电磁阀线圈提供控制电流。 4）安全保护电路 将汽车12 V电源电压改变并稳定为ECU作所需的5 V标准电压，监控这种工作电压的稳定性。同时监控输人放大电路、ECU运算电路和输出电路的故障信号。当系统出现故障时，控制继动电动机和继动阀门，使ABS停止工作，转人常规制动状态，点亮ABS警示灯，将故障以故障码的形式存储在ECU内

10、存中。,减压时高速运转，迅速将制动液泵回制动主缸。 其余时间低速运转，油泵低速运转，将储能器中制动液抽空，以备下次减压时储油。 制动压力调节器中三个电磁阀线圈与一个监测电阻并联 ，监测电阻用来检测电磁阀线圈的故障，当线圈出现故障时，电阻两端的电压发生变化，通过AST端子将此故障信息输人ECU，同时切断调节器电路，ABS退出工作。,1常规制动 ABS不介入控制，各进液调压电磁间断电导通，各回液电磁阀断电关闭，电动泵不通电运转，各制动轮缸与储液器隔绝，系统处于正常制动状态。 2调节制动 制动压力调节过程由制动保压、制动减压和制动增压组成。 l）制动保压 进液调压电磁阀通电关闭，回液调压电磁阀仍断电

11、关闭，实现制动保压； 2）制动减压 回液调压电磁间也通电导通，轮缸制动液回流储液器，实现制动减压； 3）制动增压 进液调压阀导通，回液调压阀关闭，电动泵运转，与主缸一起向右前轮轮缸送液，实现制动增压。,循环式调压系统,可变容积式,电磁阀 不通电 通大电流 较小电流,柱塞 右边 左边 中间,活塞 通回油 通储能器 不通,单向阀 打开增压 关闭减压 关闭保压,液压式制动主要由供能装置（液压泵、储液器等）、电磁阀和调压缸等组成。从布置方式上看，有将压力调节装置独立于制动主缸、助力器的分离式布置型式，它具有布置灵活、成本低但管路复杂的特点；也有将压力调节装置以螺栓与主缸和助力器相连的组合式布置型式，它具有结构较紧凑、成本较低的优点；也还有将压力调节装置与主缸和助力器制成一体的整体式布置方式，其结构更加紧凑、管路少、更加安全可靠。,空气压力式调节器,隔离阀，排气阀排列组合，三