第11章 汽车控制系统

汽车电器与电子控制系统主讲：伍时和三亚学院理工学院第十一章汽车行驶安全性控制系统第十一章汽车行驶安全性控制系统第一节汽车防滑控制系统第二节汽车电子制动系统第三节汽车防/避撞控制系统第四节安全气囊和安全带第五节汽车行驶记录系统简介第十一章第十一章汽车行驶安全性控制系统要点：汽车行驶安全性控制系统，包括：主动安全性和被动安全性两大类。被动安全性指汽车发生意外事故的被动保护能力，主动安全性是指避免意外事故发生的能力。主动安全性主要包括：1、防抱死制动系统（ABS—Anti-lockBrakingSystem）2、电子感应制动系统（SBC-SensotronicBrakingcontrol）3、电子制动系统（EBS-ElectronicBrakingSystem)4、电子制动力分配系统（EBD-ElectronicBrakeforcedistributionSystem）5、驱动（轮）防滑系统（ASR-AccelerationSlipRegulation）6、驱动力控制系统（TCS-TractioncontrolSystem)7、电子差速锁（EDS-ElectronicDifferentialSystem）——EDL-ElectronicDifferentiallockingTractionControl)第十一章第一节汽车防滑控制系统将传统的制动过程转变为瞬态的制动过程，使得紧急制动的车轮保持在最佳的制动状态，获得最佳效果。优点：1）、保持制动时的方向稳定性2）、保持制动时转向能力3）、缩短制动距离。4）、减少制动时轮胎磨损。5）、减少驾驶员得疲劳强度。一、防锁死刹车系统ABS-Anti-lockBrakeSystem第一节汽车防滑控制系统（一）ABS系统的理论依据。路面对汽车的制动力：μ的值并非常数，而是与汽车滑移程度有关的系数。在物理学中定义为摩擦系数。滑移是指汽车运动中车轮出现滚动及移动的运动状态。汽车的滑移率定义为λ：一、防锁死刹车系统ABS-Anti-lockBrakeSystem第一节汽车防滑控制系统汽车的制动效能的高低主要反映在对地面最大附着系数的利用率上。附着系数与滑移率之间的关系见图11-1.由图11-1.可知纵向附着系数μp和横向附着系数μy与λ的大小有关，λ=15~30%时，μp最大，λ=0时，μy最大，汽车抱死制动（λ=100%）μy=0,汽车将失去应有的方向性和稳定性。最佳的制动力是保持λ=15~30%时，纵向最大，横向又不为零。

一、防锁死刹车系统ABS-Anti-lockBrakeSystem第一节汽车防滑控制系统由图11-1.可知纵向附着系数μp和横向附着系数μy与λ的大小有关，λ=15~30%时，μp最大，λ=0时，μy最大，汽车抱死制动（λ=100%）μy=0,汽车将失去应有的方向性和稳定性。最佳的制动力是保持λ=15~30%时，纵向最大，横向又不为零。是汽车方向性和稳定性达到最佳。

一、防锁死刹车系统ABS-Anti-lockBrakeSystem第一节汽车防滑控制系统一、防锁死刹车系统ABS-Anti-lockBrakeSystem第一节汽车防滑控制系统(二)汽车ABS的结构组成、工作原理与分类1．汽车ABS的结构组成与控制部件的安装位置图11-3汽车防抱死制动系统的组成简图1一前轮转速传感器2一制动分泵3一ABS指示灯4一制动报警灯5一制动压力调节器6一制动总泵7一ABs继电器8一后轮转速传感器第一节汽车防滑控制系统图ll·4ABs控制部件的安装位置l一制动压力调节器2--ABSECU3--ABS指示灯4一后轮转速传感器转子5一后轮转速传感器6一制动灯开关7一前轮转速传感器转子8一前轮转速传感器第一节汽车防滑控制系统（1）、基本输入输出信号第一节汽车防滑控制系统（2）、车速传感器车速传感器通常是电磁感应式转速传感器、及霍尔车速传感器。功用是检测车轮的转速并将其转换成电信号送给ECU进行处理。图11-7车轮转速传感器在车轮上的安装位置a)驱动车轮b)非驱动车轮1一半轴2—悬架支撑3一齿轮4、8一电磁感应式传感器5一轮毂6一转向节7一齿圈车速传感器的安装位置1第一节汽车防滑控制系统图11．8转速传感器在传动系统中的安装位置a)主减速器b)变速器l一主减速器从动齿轮2、5一电磁感应式转速传感器3一齿圈4一变速器第一节汽车防滑控制系统车速传感器的安装位置2车速传感器的安装位置3第一节汽车防滑控制系统图1l一10霍尔轮速传感器磁路图a)霍尔元件磁场较弱b)霍尔元件磁场较强1一永磁体2一霍尔元件3一齿圈2）霍尔式车速传感器的安装位置1第一节汽车防滑控制系统霍尔车速传感器的输出电压波形1第一节汽车防滑控制系统图11-12差动变压器式G传感器。a)差动变压器结构，b)变压器输出特性。l—铁心，2一线圈，3一差动变压器，4一印制电路板，5一片簧，6一变压器油。（2）减速度传感器的安装位置1第一节汽车防滑控制系统铁芯为随着制动力改变而改变位置。图11·13差动变压器式G传感器的工作原理1一差动变压器，2一解调电路，3一振荡电路，4一基础电路（2）差动减速度传感器第一节汽车防滑控制系统图11．14G传感器水银开关水银柱式G减速度传感器——开关型，水银柱与地面具有一定的夹角第一节汽车防滑控制系统图11一15光电式减速度传感器结构原理a)元件位置，b)透光时，c)遮光时光电式减速度传感器，第一节汽车防滑控制系统图11—16光电式减速度传感器工作情况a)匀速行驶b)减速行驶表11-1减速度率的等级光电式减速度传感器的安装位置第一节汽车防滑控制系统表11-1减速度率的等级减速度率等级低减速率l低减速率2中等减速率高减速率No．1晶体管导通截止截止导通No．2晶体管导通导通截止截止光电式减速度传感器的安装位置第一节汽车防滑控制系统（3）电子控制单元第一节汽车防滑控制系统图ll·18二位二通电磁阀(常开)1一阀盖2一引线3一电磁线圈4一出液口5一限压阀6一阀座7一进液口8一球阀9一回位弹簧lO一阀体ll一限位杆12一顶杆13一缓冲垫圈14一衔铁（4）制动力调节器——液压式、真空式、气压式、机械式四种。液压式——二位二通电磁阀。第一节汽车防滑控制系统图11．19二位三通电磁阀l一密封座2，9，14一密封圈3—保护套4一电磁线圈5一第一球阀6一弹簧7一衔铁8一第二球阀lO一连接体ll一槽12一环形滤网13一阀体（4）制动力调节器液压式——二位三通电磁阀。第一节汽车防滑控制系统图11-20三位三通电磁阀1一回液管2—滤心3一衔铁支承圈4一回液球阀5一进液球阀6一衔铁7一电磁线圈8一进液口9一限压阀lO一凹槽ll一阀座12一主弹簧13一压板14一副弹簧15一出液口（4）制动力调节器液压式——三位三通电磁阀。第一节汽车防滑控制系统（4）制动力调节器液压式——三位三通电磁阀。第一节汽车防滑控制系统图1l-22低压储液器与电动泵a)柱塞上行时储液b)柱塞下行时回液（4）制动力调节器-电动泵直流电动机与柱塞泵组成。第一节汽车防滑控制系统2．ABS工作原理图11-23汽车ABS工作原理示意图l一主缸2一ABSECU3一蓄电池4—储液器5，8，9一单向阀6一电动泵驱动电动机7一电动泵10一A孔1l一回位弹簧12一c孔13一车速传感器14一轮缸15一B孔（1）普通制动——ABS系统不工作，（2）紧急制动：1）减压状态、2）保持状态，3）增压状态。图11-24ABS系统的布置3、汽车ABS的分类见下图分类表(三)ABS的控制技术1．对ABS控制质量的要求要求：1）、车轮能够获得尽可能大的侧向力，保持车辆稳定性2）、制动力适应路面附着系数的变化。3）、充分利用附着力。4）、制动力矩变化较低。5）、具有工作状态检测和故障诊断、保护功能。(三)ABS的控制技术2．对ABS控制方式和参数1）、车轮滑移率控制方式2）、逻辑门限值控制方式。3）、最优控制方式。4）、滑模变结构控制方式。5）、模糊控制方式。(三)ABS的控制技术1．对ABS控制方式和控制参数1）、车轮滑移率控制方式2）、逻辑门限值控制方式。3）、最优控制方式。4）、滑模变结构控制方式。5）、模糊控制方式。(四)ABS的控制过程(五)电子控制制动力分配(六)ABS试验1、试验室试验2、路试试验。（1）、试车场条件。（2）、道路试验与评价。1）、直道试验。2）、弯道试验图11-29汽车单车轮防抱死制动系统试验台示意图l一电源2一电动机3一离合器4一飞轮5—转速传感器(光电编码器)6一车轮7一加载传感器8一连接器9—转矩传感器10一微机1l一千斤顶12—数据采集及数字量预处理接口13一多路接线板14一动态应变仪15一电桥盒16一ABs17一制动总泵18一制动液压传感器19一转速传感器20一滚筒图11-30汽车防抱死制动系统试验台测试系统框图注：220V交流电源提供计算机、显示器、打印机的电源。380V交流电源提供驱动电动机的电源。(七)ABS的故障检测与诊断二、汽车驱动防滑控制系统(ASR)(一)驱动防滑控制系统功用(二)ASR实现防滑控制的理论依据(1l-4)(三)防滑控制系统对汽车行驶性能的影响1．提高行驶方向稳定性2．保持转向操纵能力3．控制差速器锁止的程度(四)防滑转控制系统的控制方式1、控制发动机的输出转矩2．控制驱动轮的制动力图11．36丰田汽车ABS／ASR控制系统组成框图I--ASR关闭指示灯2,--ASR指示灯3一发动机与自动变速器ECU4--ABS／ASRECU5--ASR断开开关6一左前轮转速传感器7一主节气门位置传感器8一副节气门位置传感器9一步进电动机10--ABS执行器1l一右前轮转速传感器12—制动总泵13一比例阀与旁通阀14--ASR执行器15一右后轮转速传感器16—左后轮转速传感器3．控制差速器锁止的程度4．电子控制差速器锁止的程度图11-37防滑转差速器锁止控制示意图1一防滑转差速器2，7一车轮转速传感器一蓄能器4一电磁阀5一ASRECU6一压力传感器4．电子控制差速锁(EDS)图，11-39LSD控制的液压回路(五)实现AsR不同方式的性能比较表11-4实现ASR控制的各种不同方法的性能比较第二节汽车电子制动系统1．EBS的工作原理图11·40单轮压力调节模块1一压力传感器2一制动压力调节回路3一踏板状态传感器4一控制器5一压力调节阀6一车轮转速传感器2．EBS系统的功能特点及潜能3．电子感应制动系统第二节汽车电子制动系统第三节汽车防／避撞控制系统1．传感测距装置图11．46倒车声呐系统的构成l一主开关2一显示部分3一电脑4一接收信号传感器5一发出信号传感器第三节汽车防/避撞控制系统2．碰撞报警与避撞系统图11-49车装雷达防撞系统示意图l一盲区雷达探测器2一盲区灯光显示3一扬声器4一电控装置5一无线发射／接收器总成6一制动传感器7一转向传感器8一车速里程表接头9一驾驶控制显示装置第四节安全气囊和安全带一、安全气囊系统的功用与类型1．安全气囊系统的功用图11-50汽车遭受正面碰撞时SRS的作用情况a)驾驶席气囊b)驾驶席与乘员席气囊l一驾驶员2一前排乘员2．安全气囊系统分类二、安全气囊系统的组成结构与工作原理1．安全气囊系统的组成图1l·51sRS零部件的安装位置l—sRs指示灯2一螺旋线束3一右前碰撞传感器4一sRsEcu5—气囊组件6一左前碰撞传感器图11-52SRS电路组成框图

l一点火开关2一蓄电池3--SRSECU4一前碰撞传感器5--SRS气囊6一螺旋线束7--TDCL8一检修插头9--SRS指示灯

图11-53滚球式传感器结构l一滚球2一磁铁3一导缸4—触点5—壳体图11-54滚球式传感器工作原理a)静止状态b)工作状态图11．55滚轴式传感器结构原理a)静止状态b)工作状态l一止动销2一滚轴3一滚动触点4一固定触点5—底座6一片状弹簧图11-56偏心锤式碰撞传感器的结构1，8—偏心锤2，15一偏心锤臂3，11一转动触点臂4，12一壳体5，7，14，17一固定触点引线端子6，13—转动触点9一挡块10，16一固定触点18—传感器轴19一回位弹簧图11．57偏心锤式碰撞传感器工作原理a)静止状态b)工作状态1一回位弹簧2—偏心锤3一挡块4一固定触点5—转动触点图11-58水银开关式传感器结构a)静止状态b)工作状态l一水银(静态位置)2一壳体3一水银(动态位置)4一密封圈5一电极(接点火器)6一电极(接电源)7一密封螺塞F一水银运动方向分力F一惯性力a一水银运动方向与水平方向之间的夹角图ll一60SRSECU电路框图图1l一62BOsCH公司驾驶席气囊组件结构l一饰盖撕印2一气囊饰盖3--SRS气囊4一气体发生器5一点火器引线1一引爆炸药2一药筒3一引药4一电热丝5一陶瓷片6一永久磁铁7一引出导线8—绝缘套管9一绝缘垫片10一电极ll一电热头12一药托图11—65丰田COROLLA轿车sRS线束连接器示意图l，2，3一SRSECU连接器4一SRS电源连接器5一螺旋线束与SRSECU之间的中间线束连接器6一螺旋线束7一右碰撞传感器连接器8一SRS气囊点火器与螺旋线束之间的连接器9一左碰撞传感器连接器10一左前碰撞传感器l1～SRS气囊点火器12一右前碰撞传感器2．安全气囊系统工作原理图11—66SRS控制原理三、SRs检查注意事项五、座椅安全带控制系统1．座椅安全带控制系统的功用与结构组成图11_70凌志LS400型轿车辅助防护系统零部件位置l—sRs指示灯2一右前碰撞传感器3一乘员席SRs气囊组件4一sRsEcu5一右座椅安全带收紧器6一左座椅安全带收紧器7一驾驶席sRs气囊组件8—螺旋线束9一左前碰撞传感器2．安全带收紧器的结构原理图11_71安全带收紧器结构原理l一导管(气缸)2一活塞3一充气剂(叠氮化钠药片)4一引爆炸药5一电热丝6一线束插座7，9一通气孔8—气体发生器10—钢丝绳1l一气体3．安全带控制系统工作原理图1l-72凌志I．S400型轿车sRS电路框图l一点火开关2一蓄电池3一SRSECU4一前碰撞传感器5—驾驶席气囊6—乘员席气囊7一右收紧器8一左收紧器9一TDCIlO—SRS指示灯11，12一防护传感器13一诊断监测电路14一点火引爆电路15一中心传感器16一记忆电路17一备用电源第五节汽车行驶记录系统简介第二节汽车电子制动系统优点：1）、保持制动时的方向稳定性2）、保持制动时转向能力3）、缩短制动距离。4）、减少制动时轮胎磨损。5）、减少驾驶员得疲劳强度。6）、7）、第一节汽车防滑控制系统SBC系统的组成单元SBC工作原理这就是SBC整个系统的结构图制动力分配图第一节磁路及其基本定律电桥平衡时IG=0R3R1I4C

A

B

R4IR2I1D

RxUSRIGI2GI33、电桥平衡电路模型链接图一、支路电流法以支路电流为未知参变量，利用基尔霍夫电流电压定律列出方程求解电路电压电流的方法。I3R3I1US1R1I2US2R21）、假定各支路电流的参考方向。2）、用n-1个节点列出节点电流方程。3）、选择网孔列出回路电压方程。4）、联立方程求解。代入数据解得：第一节磁路及其基本定律第二节线圈电路分析二、叠加原理I3R3I1US1R1I2US2R2I3R3I1US1R1I2US1作用的等效电路R2I3R3I1R1I2US2R2US2作用的等效电路US1，US2共同作用US1作用US2作用叠加原理：多个独立电源共同作用下电路中各个分支路上的电流或电压，可以分解各个独立电源单独作用下在该支路产生的电流或电压的代数和。二、叠加原理注意点：1、某独立电源单独作用时，其他电源当零处理，即就是电压源倍短接，电流源被断开。2、叠加时应注意电流电压的参考方向，如果总的参考方向与独立电源作用时取的参考方向一致，则进行相加，否则相减。3、叠加原理只能用于电路中的电流和电压，功率不