汽车底盘电控系统检修课件 项目一 底盘电控系统概述

项目一底盘电控系统概述在提高动力性、经济性和排放性能方面，现代汽车采用的电子控制系统主要包括电子控制发动机燃油喷射系统EFI、微机控制点火系统MCI、发动机爆震控制系统EDCS、怠速控制系统ISC、空燃比反馈控制系统AFC、加速踏板控制系统EAP、第二代车载故障诊断系统等。在提高乘坐舒适性方面，现代汽车采用的电子控制系统包栝：电子控制悬架系统ECS、自动空调系统ACS、座椅调节系统SAMS、车距报警系统PWS等。在提高信息技术、保障娱乐信息和通讯能力方面，现代汽车采用的电子控制系统主要包括：汽车导航系统与定位系统NTIS。该系统可在城市或公路网范围内，定向选择最佳行驶路线，并能在屏幕上显示地图，表示汽车行驶中的位置，以及到达目的地的方向和距离；语音系统VS。该系统包括语音报警和语音控制两类；信息系统IS。该系统可将发动机的工况和其它信息参数，通过微处理机处理后，输出对驾驶员有用的信息。在提高安全性、搡纵方便性方面，现代汽车采用的电子控制系统主要包括：防抱死制动系统ABS、制动防滑控制系统ASR或牵引力控制系统TCS或TRC、电子控制制动力分配系统EBD、电子控制制动辅助系统EBA、电子控制制动力转向控制系统EPS等。一、汽车电子控制技术的应用任务一汽车电子控制技术项目一底盘电控系统概述二、汽车电子控制技术的发展趋势1.集成化近年来嵌入式系统、局域网控制和数据总线技术的成熟，使汽车电子控制系统的集成成为汽车技术发展的必然趋势。将发动机管理系统和自动变速器控制系统，集成为动力传动系统的综合控制；将制动防抱死控制系统和驱动防滑控制系统综合在一起进行制动控制；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，控制器通过复杂的控制运算，对各子系统进行协调，将车辆行驶性能控制到最佳水平，形成一体化底盘控制系统。2.智能化智能化传感技术和计算机技术的发展，加快了汽车的智能化进程。汽车智能化相关的技术问题已受到汽车制造商的高度重视。其主要技术中“自动驾驶技术”的构想必将依赖于电子技术实现。智能交通系统的开发将与电子、卫星定位等多个交叉学科相结合，它能根据驾驶员提供的目标资料，向驾驶员提供距离最短而且能绕开车辆密度相对集中处的最佳行驶路线。项目一底盘电控系统概述3.网络化随着电控器件在汽车上越来越多的应用，车载电子设备间的数据通信变得越来越重要。以分布式控制系统为基础构造汽车车载电子网络系统是十分必要的。大量数据的快速交换、高可靠性及低成本是对汽车电子网络系统的要求。在该系统中，各子处理器独立运行，控制改善汽车某一方面的性能，同时在其它处理器需要时提供数据服务。主处理机收集整理各子处理器的数据，并生成车况显示。项目一底盘电控系统概述三、汽车电子控制系统的组成汽车电子控制系统的功用是提高汽车的整体性能，包括动力性、经济性、安全性、舒适性、操纵性、通过性以及排放性能等。虽然汽车型号不同，采用的电子控制系统功能也有差异，但是，汽车电子控制系统基本结构，如下图所示，都是由传感器、电控单元ECU和执行器三部分组成。这是电子控制系统的共同特点。1.传感器电子控制系统中的信号输入装置主要是各种传感器。传感器安装在发动机或车上的各个部位，其功用是检测汽车运行状态的电量参数、物理参数和化学参数等，并将这些参数转换成电信号输入ECU。其中电信号包括模拟信号和数字信号两种。1）模拟信号信号电压（或电流）随时间变化而连续变化的信号称为模拟信号。2）数字信号信号电压（或电流）随时间变化而不是连续变化的信号称为数字信号。由于采用计算机技术，与以往的模拟电路相比，数字信号处理的速度和容量都大大提高。需要注意的是ECU只能接收数字信号，因此，如果是其它信号时，要想ECU能够识别，就必须通过ECU内部的转换电路，将其转换成可识别的信号。项目一底盘电控系统概述2.电子控制器电子控制器（ECU）又称电子控制组件或电子控制单元，如右图所示。ECU是以单片机为核心而组成的电子控制装置，具有很强的数学运算和逻辑判断功能。汽车电子控制器ECU主要由输入回路、单片微型计算机（单片机）和输出回路三部分组成，输入回路和输出回路一般都与单片机一起制作在一个金属盒内，固定在车内不易受到碰撞的部位，如仪表台下面或座椅下面等。3.执行元件执行元件是控制系统的执行机构，其功用是接受ECU输出的各种控制指令，完成具体的控制动作，从而使各种控制目标于最佳的工作状态。执行元件的类型主要有电动机、继电器、开关和电磁阀等组成。项目一底盘电控系统概述一、汽车底盘控制技术的应用任务二汽车底盘电子控制技术1.电控自动变速器其中自动变速器包括了电控自动变速器（AT）和电控无级变速器（CVT）两种。1）电控自动变速器（AT）电控自动变速器可以通过自动变速器电脑对发动机的负荷和汽车的车速信号的判断，自动的实现挡位的变换控制线路，如图所示，减轻驾驶员体力消耗，提高汽车行驶安全性；自动换挡时刻控制的更精确，换挡更平顺；采用液力元件，消除了动力传动的动载荷，避免了换挡中产生的冲击，可延长机件的使用寿命。自动变速器中使用最多的是电控液力自动变速器，由液力变矩器、变速齿轮和电控液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。节气门位置传感器给出的负荷信号，安装在变速器输出轴的转速传感器得到对应的车速信号，自动变速器控制器通过对负荷信号和车速信号的分析，得出最佳的换挡时刻。控制电磁阀使相应的油路通断，实现不同的齿轮组合，得到适合的挡位。项目一底盘电控系统概述2）电控无级变速器（CVT）电控无级变速器是一种比较理想的汽车动力传动装置。通过V型金属带实现动力的传递，根据发动机的状况和汽车的车速，可以连续的改变传动比，使发动机处与最佳的稳定转速，得到最佳的动力性、经济性和排放性能。电控无级变速器采用金属传动带和可变槽宽的带轮进行动力传递，由电控单元控制带轮变化槽宽，相应改变驱动带轮与从动带轮上传动带的接触半径进行连续变速。电控无极变速器电子控制，如图所示。项目一底盘电控系统概述2.防抱死制动系统（ABS）防抱死制动系统能在各种路面上防止汽车制动时车轮抱死。该系统可以提高制动效能防止汽车在制动和转弯时产生侧滑，是保证行车安全、防止事故发生的重要措施。这种系统利用电子电路自动控制车轮制动力，充分发挥制动器的效能，提高制动减速效率和缩短制动距离，并能有效提高车辆制动的稳定性，防止车辆侧滑和甩尾，减少车祸，因此被认为是当前提高汽车行驶安全性的有效措施之一。目前国内外轿车和客车上已广泛使用。防抱死制动系统以最佳车轮滑移率（或最佳减速度）为控制目标，ECU根据轮速传感器（有的车上还设有减速度传感器）检测到的车轮转速进行控制。在制动过程中，当ECU根据车轮转速信号判断到车轮即将被抱死时，便向执行元件发出控制指令，使执行元件动作，调节作用在制动轮缸内的液压，从而控制作用在车轮上的制动力，使车轮始终工作在不被抱死的状态下，从而达到最佳制动效果。防抱死制动控制系统，如图所示。项目一底盘电控系统概述3.驱动防滑系统（ASR）驱动防滑系统也可称为牵引力控制系统。当汽车在光滑路面制动时，车轮会打滑，甚至使方向失控。同样，汽车在起步或急加速时，驱动轮也有可能打滑，在冰雪等光滑路面上还会使方向失控而出危险。ASR就是针对此问题而设计的。ASR依靠轮速传感器检测到从动轮转速低于驱动轮转速时，说明驱动轮处于打滑状态，车轮打滑是由于发动机的输出转矩大于附着力而引起的，所以减小发动机输出功率就是最直接有效的途径，降低输出功率的途径主要有推迟点火、减少供油量、减小气门升度，如果车轮仍处于滑转状态就必须通过制动，控制其滑转率在20%附近，最大程度的利用地面附着力。ASR可以提高汽车行驶稳定性、加速性、爬坡能力。ASR通常和ABS配合使用，将进一步增强汽车的安全性能。ASR和ABS可共用车轴上的轮速传感器，不断监视各轮转速，当在低速发现打滑时，ASR会立刻通知ABS制动来减低此车轮的打滑。若在高速发现打滑时，ASR立即向行车电脑发出指令，指挥发动机降速或变速器降挡，使打滑车轮不再打滑，防止车辆失控。项目一底盘电控系统概述4.电控悬架系统传统的悬架系统不可控，当悬架钢度低时，减振弹簧容易变形，稳定性下降，舒适性变差。电控技术的引入使得悬架的刚度变成可以控制的，当良好路面可以降低刚度，提高舒适性。当汽车在高低不平的路面上行驶时，电控悬架根据需要提高悬架刚度，以控制汽车车身跳动或前后颠动，从而改善汽车行驶的平顺性和乘坐的舒适性；当汽车急转弯时，电控悬架提高弹簧刚度和增大阻尼系数控制车身的横向倾斜或摇摆；当汽车急加速行驶或汽车紧急制动时，提高悬架刚度，以控制车身出现后部下沉或车身前倾，使汽车的姿态变化减至最小改善操纵稳定性。当汽车上的乘员和行李质量发生变化，电控悬架能使汽车始终保持恒定的高度；当汽车在很差的道路上行驶时，能使汽车高度增加，提高车辆的通过性；当汽车高速行驶时，又使车高降低，以减少空气阻力，提高操纵稳定性；当汽车驻车时，电控悬架会降低车高，改善汽车驻车的姿态。项目一底盘电控系统概述5.电控转向系统转向控制主要包括动力转向控制和四轮转向控制。采用动力转向系统的目的是使转向操纵轻便，提高响应速度。理想的动力转向系统应在停车和低速状态时提供足够的助力，使转向轻便；而随着车速的增加，助力逐渐减少；在高速行驶时则无助力或助力很小，以保证驾驶人有足够的路感。为了实现在各种行驶条件下转向盘上所需的力都是最佳值，电子控制转向系统应运而生。目前，电控前轮动力转向较为普及，通过控制转向力，保证汽车停驶或低速行驶时转向轻便，而高速行驶时又确保安全。轿车的动力转向发展方向是四轮转向系统，其特点是汽车在转向上只作轻微操作及缓慢转动时，或在改变行驶路线而又高速行驶时，后轮与转向盘转动方向基本一致，这样行车摆动小，稳定性好。在车轮出人车库、左右转向行驶及大转向或做U形掉头时，后轮与转向盘转动方向相反，可使汽车轻易转弯，具有较小的转弯半径。电子控制系统能根据驾驶工况，调整后轮转向角的大小，达到提高转向特性和转向响应性以及改善高速行驶稳定性的目的。项目一底盘电控系统概述二、汽车底盘控制技术的发展趋势1.汽车底盘的线控技术线控技术是指用电子信号的传送取代过去由机械、液压或气动的系统连接的部分，如换挡连杆、节气门拉索、转向器传动机构、制动油路等。它不仅是取代连接，而且还实现了包括操纵机构和操纵方式的变化，以及执行机构的电气化，这将改变汽车的传统结构。如图所示为线控过程的基本组成。目前汽车底盘的线控技术包括线控换挡系统、制动系统（如电液制动系统EHB、电子机械制动系统EMB）、悬架系统、增压系统、节气门系统和转向系统等。线控技术的优点是：无需使用液压制动或其他任何液压装置，使汽车更为环保；减小了正面碰撞时的潜在危险性，并为汽车设计提供了更多空间；线控的灵活性使汽车设计、工程制造和生产过程中的成本大为降低，且降低了维护要求和车身重量。项目一底盘电控系统概述a2.汽车底盘集成化技术现代汽车底盘电子控制系统正从最初的单一控制发展到多变量多目标综合协调控制，这样可以在硬件上共用传感器、控制器件、电路，使零件数量减少，从而减少连接点，提高可靠性；在软件上实现信息融合、集中控制，提高和扩展各自的单独控制功能。1）ABS/ASR/ESP的集成化ABS/ASR装置成功地解决了汽车在制动和驱动时的方向稳定性，但不能解决汽车转向行驶时的方向稳定性。汽车转向行驶时，只有当地面能够提供充分的转向力时，驾驶人才能控制住车辆，使其按照预定的方向行驶。如果地面侧向附着能力比较低，不能提供足够的转向力，汽车将侧向滑出。ABS/ASR/ESP集成系统的应用，在制动、加速和转向方面满足了驾驶人的较高要求，提高了汽车的主动行驶安全性。2）ABS/ASR/ACC的集成化在ABS/ASR电子控制装置硬件的基础上，增加了接收车距传感器信号的电子电路、ACC常闭式和常开式进油电磁阀电子驱动电路。在原ABS控制模块和ASR控制模块的软件基础上，增加一个ACC控制模块，并与ABS/ASR电子控制模块进行有机融合，用来实时处理、计算和确定汽车的行驶状态和车轮的转动状态。汽车ABS/ASR/ACC集成化系统具有优先支持驾驶人操作的功能和ABS优先工作的功能。3）汽车底盘全方位控制系统汽车传动控制系统、电子悬架系统、电子转向系统、制动系统等集成融合在一起成为综合的汽车底盘电子控制系统。各控制功能集中在一个ECU中，通过CAN总线实现信息共享、资源综合利用。项目一底盘电控系统概述a3.集成底盘管理系统随着汽车技术和电子技术的进步，汽车的底盘电子控制系统将逐步形成一个集成底盘管理（ICM）系统。该系统将集成所有的底盘电控子系统，实现各子系统间硬件、能量和