汽车底盘电控概述.ppt

汽车底盘电子控制技术汽车底盘电子控制技术1第一章第一章 绪论绪论2汽车底盘电子控制主要包括汽车底盘电子控制主要包括:1.1.电控自动变速器电控自动变速器 2.2.防抱死制动系统防抱死制动系统 3.3.驱动防滑系统驱动防滑系统 4.4.电控悬架系统电控悬架系统 5.5.转向控制系统转向控制系统3一、自动变速器一、自动变速器4 5自动变速器的优点自动变速器的优点驾驶省力驾驶省力驾驶省力驾驶省力起步加起步加起步加起步加速平稳速平稳速平稳速平稳 提高了发提高了发提高了发提高了发动机和传动系动机和传动系动机和传动系动机和传动系 的寿命的寿命的寿命的寿命 避免过载避免过载避免过载避免过载 和发动机和发动机和发动机和发动机 熄火熄火熄火熄火6 什么是什么是 自动变速自动变速器器?在行驶中能够根据根据实际情况适时自动的变换变速器的挡位。7自动变速器的发展自动变速器的发展8 70年后，采用液力传动的自动变速器得到了广泛的应用 40-50年代，出现了根据车速和节 气门开度自动 控制换档的液力自动变速器1939年，美国通用 公司首先在其生产 的轿车上装备了 液力偶合器 行星齿轮组成的液力变速器。阶段阶段 1阶段阶段 2阶段阶段 39自动变速器主要有三种类型：自动变速器主要有三种类型：液力液力液力液力-机械式自动变速器机械式自动变速器机械式自动变速器机械式自动变速器 由液力变矩器、机械式自由液力变矩器、机械式自由液力变矩器、机械式自由液力变矩器、机械式自动变速器和液压动变速器和液压动变速器和液压动变速器和液压-电子控制系电子控制系电子控制系电子控制系统三部分组成。目前技术成熟，统三部分组成。目前技术成熟，统三部分组成。目前技术成熟，统三部分组成。目前技术成熟，应用最广。在发达国家轿车上应用最广。在发达国家轿车上应用最广。在发达国家轿车上应用最广。在发达国家轿车上的装车率已达的装车率已达的装车率已达的装车率已达80-90%80-90%80-90%80-90%。电控机械式自动变速器电控机械式自动变速器电控机械式自动变速器电控机械式自动变速器由传统的离合器与手动齿由传统的离合器与手动齿由传统的离合器与手动齿由传统的离合器与手动齿轮变速器采用电控进行自动变轮变速器采用电控进行自动变轮变速器采用电控进行自动变轮变速器采用电控进行自动变速。它与手动齿轮变速器的零速。它与手动齿轮变速器的零速。它与手动齿轮变速器的零速。它与手动齿轮变速器的零部件有一定通用性，保留了传部件有一定通用性，保留了传部件有一定通用性，保留了传部件有一定通用性，保留了传动效率高的优点，目前在重型动效率高的优点，目前在重型动效率高的优点，目前在重型动效率高的优点，目前在重型货车上选用的较多。货车上选用的较多。货车上选用的较多。货车上选用的较多。电控机械式无级变速器电控机械式无级变速器电控机械式无级变速器电控机械式无级变速器 （CVTCVT）由由由由V V V V形金属钢带与可调半径形金属钢带与可调半径形金属钢带与可调半径形金属钢带与可调半径的带轮得到无级变速。它与发的带轮得到无级变速。它与发的带轮得到无级变速。它与发的带轮得到无级变速。它与发动机之间还要有自动离合器。动机之间还要有自动离合器。动机之间还要有自动离合器。动机之间还要有自动离合器。10液力自动变速器液力自动变速器11普通轿车中，大多采用电控液力自动变速器普通轿车中，大多采用电控液力自动变速器 由液力变矩器和自动变速器两大部分组成由液力变矩器和自动变速器两大部分组成 能根据节气门的开度和车速的变化自动换档能根据节气门的开度和车速的变化自动换档 由液压控制的齿轮变速系统构成由液压控制的齿轮变速系统构成 因此，液力自动变速器并不是真正的无级变速器，而因此，液力自动变速器并不是真正的无级变速器，而是有档位的，仅是在两档之间的无级变速。是有档位的，仅是在两档之间的无级变速。12 自动变速器电子自动变速器电子控制通过动力传动控制通过动力传动控制模块接收来自控制模块接收来自汽车上各种传感器汽车上各种传感器的电子信号输入，的电子信号输入，根据汽车的使用工根据汽车的使用工况对这些信息处理况对这些信息处理来决定液力自动变来决定液力自动变速器运行工况。按速器运行工况。按照这些工况，来控照这些工况，来控制变速器的升档和制变速器的升档和降档及换档感觉。降档及换档感觉。13 自动变速自动变速 器的升档和器的升档和降档根据发降档根据发动机特性曲动机特性曲线，实现有线，实现有效匹配，达效匹配，达到发动机动到发动机动力性或经济力性或经济性最佳。性最佳。14电子控制的其它特点电子控制的其它特点电子控制的出现使得自电子控制的出现使得自动变速器可根据具体的行动变速器可根据具体的行驶工况进行补偿调节。有驶工况进行补偿调节。有些变速器类型有一个由驾些变速器类型有一个由驾驶员控制的模式开关。不驶员控制的模式开关。不同的驾驶模式包括正常模同的驾驶模式包括正常模式、经济模式、动力模式、式、经济模式、动力模式、冬天模式和手动换档模式冬天模式和手动换档模式等。等。15经济经济模式模式冬天冬天模式模式手动手动模式模式使发动使发动机经常机经常处于经处于经济转速济转速下工作下工作使发动机使发动机经常处于经常处于大功率大大功率大扭距范围扭距范围内运行内运行使变速器使变速器在第二或在第二或三档时汽三档时汽车起步车起步动力动力模式模式 允许驾驶允许驾驶员以和手员以和手动变速器动变速器相同的模相同的模式换档式换档16 全驱动自动变速器全驱动自动变速器全驱动自动变速器全驱动自动变速器17 后驱动自动变速器后驱动自动变速器18电控机械式无级变速器（电控机械式无级变速器（CVTCVT）19CVT CVT 是英文是英文Continuously Variable Continuously Variable TransmissionTransmission的缩写，意即无级变速器的缩写，意即无级变速器 20 CVT CVT是由两组变速轮盘和一条传动带组成的是由两组变速轮盘和一条传动带组成的。CVTCVT采用传动带和工作直径可变的主、从动轮采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合传递动力相配合传递动力 CVT CVT可以自动改变传动速比，实现传动速比的全程无级可以自动改变传动速比，实现传动速比的全程无级连续改变连续改变 没有传统变速器换档时那种没有传统变速器换档时那种“停顿停顿”的感觉，从而得到的感觉，从而得到 传动系统与发动机工况的最佳匹配。传动系统与发动机工况的最佳匹配。提高车辆的燃油经济性和动力性提高车辆的燃油经济性和动力性 改善驾驶者的操纵方便性及乘坐舒适性改善驾驶者的操纵方便性及乘坐舒适性 因此它是一种比较理想的汽车动力传动装置因此它是一种比较理想的汽车动力传动装置。21 19581958年，荷年，荷兰兰 的的DAFDAF公公司研司研 制出制出VariomaticVariomatic 双双V V形橡胶形橡胶带式带式 CVTCVT，并装备，并装备于于 其制造的其制造的DaffodilDaffodil轿轿车上车上 德国奔驰汽车 公司在1886年就 将V形橡胶带 式CVT安装到该 公司生产的汽油机汽车上CVT技术的发展已有技术的发展已有100多年的历史多年的历史22橡胶带传动的橡胶带传动的 CVT功率有限功率有限离合器工作不稳定离合器工作不稳定液压泵、传动带和液压泵、传动带和夹紧机构的能量损失夹紧机构的能量损失较大较大23后来，汽车研究人员将液力变矩器集成到CVT系统中主、从动轮的夹紧力由电子装置进行控制在CVT中采用节能泵传动带使用金属带代替传统的橡胶带汽车新技术的进步克服了CVT原有的技术缺陷传递转矩容量更大、性能更优良的第二代CVT面世进入20世纪90年代，汽车界对CVT技术的研究开发日益重视，再加上全球科技的迅猛发展，使得新的电子技术与自动控制技术不断被采用到CVT中目前各汽车公司都逐渐将CVT用到自己新的车型上24CVTCVT的结构特点的结构特点 目前，奥迪目前，奥迪A4A4、A6A6轿车，广本飞度轿车，东南轿车，广本飞度轿车，东南菱帅轿车，南京菲亚特轿车等已经大量采用菱帅轿车，南京菲亚特轿车等已经大量采用CVTCVT无无级自动变速器级自动变速器 各种型号各种型号CVTCVT的主要差别集中在：的主要差别集中在：发发动动机机动动力力传传递递到到主主动动带带轮轮的的过过程程以以及及带带轮轮半半径和夹紧力的控制方法上。径和夹紧力的控制方法上。25 CVTCVT的的控控制制一一般般都都采采用用电电子子控控制制模模式式，即即可可在在自自动动状状态态下运行，也可选择特定的控制程序，增加驾驶的便利性下运行，也可选择特定的控制程序，增加驾驶的便利性CVTCVT自自动动变变速速器器除除了了标标准准档档位位外外，换换档档操操纵纵手手柄柄也也可可以以移移至至另一个平行的档位，在另一个平行的档位，在“+”或或“-”之间变换之间变换TiptronicTiptronic开关开关3 3个霍尔传感器个霍尔传感器换档杆护换档杆护板板换档杆护板鱼鳞板换档杆护板鱼鳞板4 4个霍尔传感器用于换档杆位置个霍尔传感器用于换档杆位置26 项目项目换档控制换档控制变速器档位数变速器档位数手动变速器手动变速器人工手动控制人工手动控制 有级有级自动变速器自动变速器电脑自动控制电脑自动控制 有级有级CVTCVT无级自动变速器无级自动变速器电脑自动控制电脑自动控制 无级无级手动、自动和手动、自动和CVT无级自动变速器的功能比较无级自动变速器的功能比较27二、防抱死制动系统二、防抱死制动系统28为什么要用防抱死系统？为什么要用防抱死系统？29(1)1)缩短制短制动时间和距离和距离(2)(2)防止防止紧急制急制动时车辆侧滑和滑和甩甩尾尾(3)(3)在在紧急制急制动时可操可操纵方向方向(4)(4)减减少少轮胎的路胎的路损30 什么是制动什么是制动 防抱死系统防抱死系统31 制动防抱死系统简称ABS，是英文“Anti-lock Brake System”的缩写。ABS的作用就是在汽车制动时。自动控制制动器制动力的大小，使车轮不被抱死，处于边滚边滑的状态，以保证车轮与地而的附着力在最大值32ABSABS最初用于飞最初用于飞机、但这种采用机、但这种采用真空管的真空管的ABSABS在汽在汽车上应用其性能车上应用其性能达不到要求，加达不到要求，加之其体积大、成之其体积大、成个高等因此未个高等因此未能在汽车普遍使能在汽车普遍使用。用。德国博世公司德国博世公司2020世纪世纪6060年代开始年代开始ABSABS的开发工作，的开发工作，于于19711971年首次推年首次推出了电子出了电子ABSABS、发、发展为用微机控制展为用微机控制从此，从此，ABSABS在汽车在汽车上的应用得以迅上的应用得以迅速的发展速的发展 。19781978年，正式生年，正式生产产ABS1ABS1型防抱死型防抱死制动系统，制动系统，19841984年推出年推出ABS2ABS2型，型，19861986年推出年推出ABS3ABS3型。现在型。现在ABSABS已已成为汽车上的配成为汽车上的配制制.ABS的发展概况的发展概况33ABS现状现状目前，集目前，集ABSABS和和ASRASR功能为功能为一体的防滑控一体的防滑控制系统已在汽制系统已在汽车上得到了广车上得到了广泛的应用。泛的应用。1987 1987年，德国博年，德国博世公司又推出汽车世公司又推出汽车驱动防滑转系统驱动防滑转系统ASRASR，ASRASR是是ABSABS的的完善和补充。它可完善和补充。它可以防止汽车起步、以防止汽车起步、加速、在滑溜路面加速、在滑溜路面行驶时车轮滑转，行驶时车轮滑转，以提高汽车的牵引以提高汽车的牵引性和操纵稳定性。性和操纵稳定性。34 近年来，又有许多新技术出现在汽车底盘电子控近年来，又有许多新技术出现在汽车底盘电子控 制系统当中。驱动防滑转制系统当中。驱动防滑转ASR,汽车电子制动力分配汽车电子制动力分配（EBD）往往与）往往与ABS配套使用。配套使用。35 三、三、电控防滑驱动系统电控防滑驱动系统36什么是电控防滑什么是电控防滑驱动系统驱动系统?为什为什么要使用电控么要使用电控防滑驱动系统防滑驱动系统?37汽车防滑转电子控制系统汽车防滑转电子控制系统是在车轮出现滑转时，通过对滑转车是在车轮出现滑转时，通过对滑转车轮施以制动力或控制发动机的动力输轮施以制动力或控制发动机的动力输出来抑制车轮的滑转以避免汽车牵出来抑制车轮的滑转以避免汽车牵引力和行驶稳定性的下降。引力和行驶稳定性的下降。381.1.差速制动控制差速制动控制3 3差速制动与功率综合控制差速制动与功率综合控制4 4警报警报ASR的控制方式的控制方式2.2.发动机输出功率控制发动机输出功率控制39 由于驱动防滑转系统通常是通过调节驱动车轮牵引力来实现驱动车轮滑转控制的,因此也被称为牵引力 控制系统(Traction Control System),简称TCS.40 四、悬架系统四、悬架系统41 汽车的悬架装置是连接车身和车轮之间全部零件和部件的总称，汽车的悬架装置是连接车身和车轮之间全部零件和部件的总称，主要由弹簧主要由弹簧(如板簧、螺旋弹簧、扭杆等如板簧、螺旋弹簧、扭杆等)、减振器和导向机构三部分、减振器和导向机构三部分 组成。有效地抑制、降低车体与车轮的动载和振动，组成。有效地抑制、降低车体与车轮的动载和振动，从而保证汽车行驶的平顺性和操纵稳定性从而保证汽车行驶的平顺性和操纵稳定性.42 汽车行驶的平顺性和操纵稳定性是衡量悬架性能好坏的主要指标，理想的悬架应在不同的使用条件下具有不同的弹簧刚度和减振器阻尼，既能满足平顺性要求又能满足操纵稳定性要求。43 什么是什么是 电控悬架？电控悬架？电子控制汽车悬架是通过控制电子控制汽车悬架是通过控制调节悬架的刚度和减振器阻尼，调节悬架的刚度和减振器阻尼，突破被动悬架的局限区域；使突破被动悬架的局限区域；使汽车的悬架特性与行驶的道路汽车的悬架特性与行驶的道路状况相适应，保证平顺性和操状况相适应，保证平顺性和操纵稳定性两个相互排斥的性能纵稳定性两个相互排斥的性能要求都能得到满足。要求都能得到满足。44主动悬架：将检测系统运动的状态信号反馈到电控单元，电主动悬架：将检测系统运动的状态信号反馈到电控单元，电控单元发出指令给主动力发生器，构成闭环控制。由外部提控单元发出指令给主动力发生器，构成闭环控制。由外部提供能量产生的主动控制力作用于系统进行控制。主动悬架除供能量产生的主动控制力作用于系统进行控制。主动悬架除了控制振动还可以控制汽车的姿态和高度。了控制振动还可以控制汽车的姿态和高度。45不同等级的阻尼的车速范围：不同等级的阻尼的车速范围：起步、制动、急转弯和高速（起步、制动、急转弯和高速（100100公里公里/小时）选择运动（硬）小时）选择运动（硬）改善操纵稳定性改善操纵稳定性 低速（低速（4040公里公里/小时以下）选择舒适（软）得到好的平顺性小时以下）选择舒适（软）得到好的平顺性 中速（中速（40-10040-100公里公里/小时）选择正常（中）兼顾平顺性与操纵小时）选择正常（中）兼顾平顺性与操纵稳定性稳定性.46 弹簧刚度控制:具有副气室的空气弹簧,由刚度控制阀改变主、副气室的通道面积，得到（软）（中）、（硬）不同的刚度，47五、转向控制系统五、转向控制系统48 四轮转向系统（4WS）的后轮与前轮一起参与转向，是一种提高车辆反应性和稳定 性的关键技术。把后轮与前轮同相位转向，可以减小车辆转向时的旋转运动（横摆），改善高速行驶的稳定性。把后轮与前轮逆相位转向，能够改善车辆中低速行驶的操纵性，提高快速转向性。49六、汽车电子稳定系统（六、汽车电子稳定系统（ESP）50 当车辆行驶中出现险情，例如：突然一只动物突然闯当车辆行驶中出现险情，例如：突然一只动物突然闯入路入路ESP ESP 是电子稳定程序（是电子稳定程序（E Electronic lectronic S Stability tability P Programme)rogramme)的简称，的简称，ESPESP系统能够帮助驾驶者避免车辆出系统能够帮助驾驶者避免车辆出现不稳定状态。现不稳定状态。51 电子稳定程序属于车辆的主动安全电子稳定程序属于车辆的主动安全.ESP.ESP能够识别车辆能够识别车辆不稳定状态，并通过对制动系统、发动机管理系统和变速箱不稳定状态，并通过对制动系统、发动机管理系统和变速箱管理系统实施控制，从而有针对性地弥补车辆滑动。管理系统实施控制，从而有针对性地弥补车辆滑动。52 ESPESP是在是在 ABSABS系统的基础上开发出来的。系统的基础上开发出来的。ESPESP能够识别诸如驾驶能够识别诸如驾驶 员慌乱反应这样的紧急驾驶工况并通过对单个车轮施加制动和干预员慌乱反应这样的紧急驾驶工况并通过对单个车轮施加制动和干预 发动机控制系统来保持车辆的稳定性。这个软件能够综合理想转向发动机控制系统来保持车辆的稳定性。这个软件能够综合理想转向 角、横摆角度、侧向力和轮速差异等信号，很快判别出汽车失去控角、横摆角度、侧向力和轮速差异等信号，很快判别出汽车失去控 制的时刻。然后不管驾驶员如何操作，对车辆施加制动还是加速，制的时刻。然后不管驾驶员如何操作，对车辆施加制动还是加速，ESPESP开始发挥作用使汽车稳定下来。开始发挥作用使汽车稳定下来。53ESP安全性意义安全性意义ESPESP主动安全性主动安全性防止车辆侧滑发生意外事故防止车辆侧滑发生意外事故ESPESP被动安全性被动安全性在事故中减少侧面碰撞发生几率在事故中减少侧面碰撞发生几率beteiligtesFahrzeugUnfallstelle54ESP安全性意义安全性意义相关车相关车:轻微伤害轻微伤害肇事车：发生伤亡肇事车：发生伤亡事故地点事故地点相关车相关车肇事车在超车后发生侧滑肇事车在超车后发生侧滑55ESP典型工作工况典型工作工况一、躲避前方突然出现的障碍物56ESP典型工作工况典型工作工况二、在急转弯车道上高速行驶二、在急转弯车道上高速行驶57ESP典型工作工况典型工作工况三、在地面附着力不同的路面行驶58当一辆推土机向右转弯行驶，那么内弧线履带制动而外履带加速。ESP工作原理工作原理59无无ESP行驶状况行驶状况 车辆躲避突然出现的障碍车辆躲避突然出现的障碍物，驾驶者首先向左急打物，驾驶者首先向左急打转向紧接着又向右转向。转向紧接着又向右转向。车辆由于驾驶者急打方向车辆由于驾驶者急打方向盘转弯而出现甩尾现象。盘转弯而出现甩尾现象。由于车辆沿着垂直轴线转由于车辆沿着垂直轴线转动，出现失控状态。动，出现失控状态。60ESP工作过程工作过程61再见62