汽車電子課程設(shè)計(jì)驅(qū)動防滑系統(tǒng)(ASR)分析

1、摘要隨著道路的加寬和車輛行駛密度的增加。汽車行駛安全問題越來越受到社會的高度關(guān)注。與此同時一些有關(guān)提高汽車行駛安全的措施也被提出。汽車驅(qū)動防滑系統(tǒng) (asr)作為新型實(shí)用的汽車安全技術(shù)已開始應(yīng)用在高檔汽車上，它是繼防抱死制動系統(tǒng)之后應(yīng)用于車輪防滑的電子控制系統(tǒng)。它的主要目的是防止汽車驅(qū)動輪在加速時出現(xiàn)打滑,減輕或防止汽車出現(xiàn)甩尾和方向失控等現(xiàn)象。由于它能夠提高車輛的牽引性、操縱性、穩(wěn)定性和舒適性, 減少輪胎磨損和事故風(fēng)險(xiǎn), 增加行使安全性和駕駛輕便性, 使得汽車在附著狀況不好的路面上能順利起步和行駛, 所以這項(xiàng)技術(shù)自誕生以來, 獲得了迅速的發(fā)展。本文分別從防滑控制系統(tǒng)的基本概念、組成結(jié)構(gòu)、工作

2、原理、以及電子控制防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)對車輛性能的影響和發(fā)展情況等方面對防滑控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞: 汽車驅(qū)動防滑系統(tǒng) (asr)；組成結(jié)構(gòu)；工作原理；abstractwith the vehicle running road widening and increased density. more and more cars with safety issues of great concern. at the same time a number of measures to improve the safety of cars has also been proposed. automobil

3、es acceleration slip regulation (asr) as a new utility vehicle safety technology has been applied in high-end cars, it is following the anti-lock braking system is applied to the wheels skid electronic control systems. its main purpose is to prevent cars driving wheel slip during acceleration occurs

4、, reduce or prevent runaway car appeared and direction of drift phenomena. because of its ability to improve traction, handling, stability and comfort of the vehicle, reducing tire wear and the risk of accidents, increase safety and driving light exercise, making a bad situation cars on the road can

5、 be attached to a smooth start-up and running, so since this technology since its birth, gained rapid development. in this paper, respectively, from the basic concept of anti-skid control system, consisting of the structure, working principle of respect, and an electronic control system for a vehicl

6、e skid turn affect performance and developments, such as anti-skid control system for analysis.keywords: automobiles accelerationslipregulation (asr); composition structure; operating principle;目錄引言-1第一章 驅(qū)動防滑系統(tǒng)（asr）概述-2 1.1防滑轉(zhuǎn)（asr）控制系統(tǒng)的簡介-2 1.2防滑轉(zhuǎn)（asr）控制系統(tǒng)的作用-2 1.3防滑轉(zhuǎn)（asr）控制系統(tǒng)的控制方式-3 1.4 防滑轉(zhuǎn)（asr）控制系

7、統(tǒng)的主要發(fā)展歷程-4第二章 驅(qū)動防滑系統(tǒng)（asr）的結(jié)構(gòu)與工作原理-6 2.1電子控制防滑轉(zhuǎn)（asr）系統(tǒng)理論基礎(chǔ)-6 2.2電子控制防滑轉(zhuǎn)（asr）系統(tǒng)基本組成-6 2.2.1 asr的傳感器-7 2.2.2 asr的電控單元（ecu） -7 2.2.3 asr的執(zhí)行機(jī)構(gòu)-7 2.3電子控制防滑轉(zhuǎn)（asr）系統(tǒng)工作原理-7 2.3.1 車輪轉(zhuǎn)速傳感器-8 2.3.2 制動壓力調(diào)節(jié)裝置-9 2.3.3電子控制裝置（ecu）-10 2.3.4 節(jié)氣門開度傳感器和節(jié)氣門驅(qū)動裝置-10第三章 電子控制防滑轉(zhuǎn)(asr)系統(tǒng)對車輛性能的影響-12 3.1 防滑轉(zhuǎn)（asr）控制系統(tǒng)對牽引性能的影響-12

8、3.2 防滑轉(zhuǎn)（asr）控制系統(tǒng)對操縱性能的影響-12 3.3 防滑轉(zhuǎn)（asr）控制系統(tǒng)對燃油經(jīng)濟(jì)性的影響-13第四章 電子控制防滑轉(zhuǎn)（asr）系統(tǒng)的發(fā)展-14 4.1防滑控制系統(tǒng)的國內(nèi)發(fā)展概況-14 4.2防滑控制系統(tǒng)asr的發(fā)展趨勢-14 4.2.1 abs/asr控制技術(shù)的提高-14 4.2.2 減小體積與質(zhì)量，簡化結(jié)構(gòu) -14 4.2.3 控制功能的擴(kuò)展和集成-14 4.2.4 與其他控制系統(tǒng)的信息交換和共享，-15總結(jié)-16參考文獻(xiàn)-17引言驅(qū)動防滑系統(tǒng)（accelerationslipregulation，簡稱asr），驅(qū)動輪防滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)是汽車制動防抱死系統(tǒng)基本思想在驅(qū)動領(lǐng)域的發(fā)

9、展和推廣。我們知道，汽車在起步、加速或冰雪路面上行駛時，容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。這是因?yàn)槠嚢l(fā)動機(jī)傳遞給車輪的最大驅(qū)動力，是由輪胎與路面之間的附著系數(shù)和地面作用在驅(qū)動輪上的法向反力的乘積（ 即附著力）決定的。當(dāng)傳遞給車輪的驅(qū)動力超過附著力時，車輪就會發(fā)生打滑空轉(zhuǎn)，即滑轉(zhuǎn)。當(dāng)汽車在低附著系數(shù)路面（ 如泥濘路面、冰雪路面）上行駛時，由于地面對車輪施加的反作用轉(zhuǎn)矩很小，因此，在起步、加速時驅(qū)動輪就會發(fā)生滑轉(zhuǎn)。此外，當(dāng)汽車在越野條件下行駛時，如果某個驅(qū)動輪處在附著系數(shù)低的路面上，那么地面對車輪施加的反作用轉(zhuǎn)矩將很小，雖然另一個車輪處在附著系數(shù)較高的路面上，但是根據(jù)差速器轉(zhuǎn)矩等量分配特性，它能夠提供的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩

10、只能與處在低附著系數(shù)路面上車輪提供的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩相等。因此，在驅(qū)動力不足的情況下，汽車將無法前進(jìn)，發(fā)動機(jī)輸出的功率大部分消耗在車輪的滑轉(zhuǎn)上，不僅浪費(fèi)燃油，加速輪胎磨損，而且降低了車輛的通過性能和機(jī)動性能。防止驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)曾采用過許多辦法，如裝防滑鏈，使用防滑的雪地輪胎和帶防滑釘?shù)姆阑喬サ?，但至今為止最有效的辦法還是采用asr系統(tǒng)。asr系統(tǒng)的主要功用是：在車輪開始滑轉(zhuǎn)時，通過降低發(fā)動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩或控制制動系統(tǒng)的制動力等來減小傳遞給驅(qū)動車輪的驅(qū)動力，防止驅(qū)動力超過輪胎與路面之間的附著力而導(dǎo)致驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)，提高車輛的通過性，改善汽車的方向操縱性和行駛穩(wěn)定性。第一章 驅(qū)動防滑系統(tǒng)（asr）概述汽車驅(qū)動防滑

11、控制系統(tǒng)或牽引力控制系統(tǒng)是國際上八十年代中期開始發(fā)展起來的以限制汽車驅(qū)動輪過度滑轉(zhuǎn),產(chǎn)生最佳縱向牽引力的新型主動安全控制系統(tǒng),是繼汽車制動防抱死控制系統(tǒng)(abs) 之后,在汽車縱向力控制上的又一新發(fā)展。1.1防滑轉(zhuǎn)（asr）控制系統(tǒng)的簡介隨著時代的發(fā)展社會的進(jìn)步，汽車工業(yè)得到了飛速的發(fā)展。汽車不僅從它的外觀、舒適度、動力性、速度等方面有了很大的進(jìn)步。同時汽車安全也得到了發(fā)展。那么汽車防滑控制系統(tǒng)就是在這種發(fā)展潮流中應(yīng)運(yùn)而生，并得到了很快的發(fā)展和在汽車上很好應(yīng)用。asr是汽車驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)的英文縮寫，全稱是acceleration slip regulation，其目的是防止車輪在驅(qū)動過程中做

12、純粹的滑轉(zhuǎn)。汽車防滑控制系統(tǒng)最初只是在制動過程中防止車輪被制動抱死，避免車輪在道路上做純粹的滑移，提高汽車在制動過程中的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱能力，縮短制動距離。隨著對汽車安全性能的不斷提高，防滑控制系統(tǒng)也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。不僅僅能在剎車過程中防止車輪抱死而且能夠在驅(qū)動過程中（特別是起步、加速、轉(zhuǎn)彎等過程中）防止驅(qū)動車輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)。從而進(jìn)一步提高汽車驅(qū)動過程中的方向穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)向操縱能力和加速性能。1.2防滑轉(zhuǎn)（asr）控制系統(tǒng)的作用asr的功能是防止汽車在起步或加速時驅(qū)動輪打滑，特別防止汽車在非對稱路面或轉(zhuǎn)彎時驅(qū)動輪空轉(zhuǎn)及在冰、雪、積水、泥等路況下的行車安全，當(dāng)汽車加速時將滑動控制在一定的范圍內(nèi)

13、，從而防止驅(qū)動輪快速滑動。它的功能一是提高牽引力；二是保持汽車的行駛穩(wěn)定性。當(dāng)汽車快速起步，急加速，或行駛在冰雪，雨天的路面上，沒有asr的汽車加速時驅(qū)動輪容易打滑；如果是后驅(qū)動的車輛容易甩尾，如果是前驅(qū)動的車輛容易方向失控。有asr時，汽車在壞的路面快速起步，急加速時就不會有或能夠減輕這種現(xiàn)象。在轉(zhuǎn)彎時，如果發(fā)生驅(qū)動輪打滑會導(dǎo)致整個車輛向一側(cè)偏移，當(dāng)有asr時就會使車輛沿著正確的路線轉(zhuǎn)向。在裝有asr的車上，從油門踏板到汽油機(jī)節(jié)氣門（柴油機(jī)噴油泵操作桿）之間的機(jī)械連接被電控油門裝置所代替。當(dāng)傳感器將油門踏板的位置及輪速信號送到單元（cpu）時，控制單元就會產(chǎn)生控制電壓信號，伺服電機(jī)依此信號重

14、新調(diào)整節(jié)氣門的位置（或者柴油機(jī)操縱桿的位置），然后將該位置信號反饋至控制單元，以便及時調(diào)整制動器。asr 系統(tǒng)的本質(zhì)是:控制作用在驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩;在非對稱路面,對傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)最佳分配,從而改善汽車的加速性、方向穩(wěn)定性和操縱性。實(shí)際應(yīng)用中,由于各種控制方式都有一定的局限,所以一般不單獨(dú)使用某一種控制手段,而是組合使用,目前應(yīng)用最為廣泛的控制方式是綜合發(fā)動機(jī)輸出扭矩調(diào)節(jié)(節(jié)氣門開度調(diào)節(jié)) 和驅(qū)動輪制動力矩調(diào)節(jié)。1.3防滑轉(zhuǎn)（asr）控制系統(tǒng)的控制方式控制車輪的滑轉(zhuǎn)率是通過控制作用于車輪上的力矩實(shí)現(xiàn)的。汽車驅(qū)動輪的滑轉(zhuǎn)是由于驅(qū)動扭矩超過了輪胎與路面的附著極限,所以合理地減小汽車發(fā)動機(jī)扭矩或

15、動力傳動中任一部件的扭矩都可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動防滑控制的目的。從控制手段上,目前主要有以下幾種控制方式: (1)控制發(fā)動機(jī)輸出功率發(fā)動機(jī)是汽車的動力源, 通過調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)輸出扭矩, 就可以控制傳遞到驅(qū)動輪上的扭矩, 從而調(diào)節(jié)驅(qū)動輪的滑轉(zhuǎn)率。發(fā)動機(jī)輸出扭矩調(diào)節(jié)主要有三種方式: 點(diǎn)火參數(shù)調(diào)節(jié)、燃油供給調(diào)節(jié)和節(jié)氣門開度調(diào)節(jié)。點(diǎn)火參數(shù)調(diào)節(jié)多是指減小點(diǎn)火提前角。燃油供給調(diào)節(jié)是指減少供油或暫停供油。節(jié)氣門開度調(diào)節(jié)是指在原節(jié)氣門體的基礎(chǔ)上, 串聯(lián)一個副節(jié)氣門, 由傳動機(jī)構(gòu)控制其開度, 從而使其有效節(jié)氣門開度獲得調(diào)節(jié), 它工作比較平穩(wěn), 易于與其它控制方式配合使用, 但它響應(yīng)較慢, 需要和其它控制方式配合使用。(2)驅(qū)

16、動輪制動控制驅(qū)動輪制動力矩調(diào)節(jié)就是在發(fā)生打滑的驅(qū)動輪上施加制動力矩, 使車輪轉(zhuǎn)速降至最佳的滑轉(zhuǎn)率范圍內(nèi)。制動力矩調(diào)節(jié)一般與發(fā)動機(jī)輸出扭矩調(diào)節(jié)結(jié)合起來應(yīng)用, 即干預(yù)制動后要緊接著調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)輸出扭矩, 否則可能會出現(xiàn)制動力矩和發(fā)動機(jī)輸出扭矩之間無意義平衡引起的功率消耗。制動力矩調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)是控制差速作用,所以該控制方式對路面兩側(cè)附著系數(shù)差別較大, 只有一個車輪打滑時, 效果較好, 但在高速(大于48 km/h ) 下, 不宜使用, 以避免制動摩擦片過熱。圖1-3-1是帶有發(fā)動機(jī)輸出扭矩調(diào)節(jié)的驅(qū)動輪制動力控制的asr 系統(tǒng)圖。圖1-3-1 驅(qū)動輪制動力調(diào)節(jié)asr系統(tǒng)圖(3)防滑差速器鎖止控制普通的開式

17、差速器在任何時刻都向左右輪輸出相同的扭矩, 對差速器進(jìn)行鎖止控制就是使左右驅(qū)動輪的輸入扭矩根據(jù)控制指令(鎖止比) 和路面情況而不同。當(dāng)路面兩側(cè)附著系數(shù)l差別較大時, 低l一側(cè)驅(qū)動輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)時, 電子控制裝置驅(qū)動鎖止閥,一定程度地鎖止差速器,使高l一側(cè)驅(qū)動輪的驅(qū)動力得以充分發(fā)揮, 車速和行駛穩(wěn)定性獲得提高,但該方法成本較高。圖1-3-2是通過防滑差速器進(jìn)行驅(qū)動防滑控制的asr系統(tǒng)圖。圖1-3-2差速器控制asr系統(tǒng)圖1.4 防滑轉(zhuǎn)（asr）控制系統(tǒng)的主要發(fā)展歷程汽車驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)是伴隨著汽車制動防抱死系統(tǒng)(abs)的產(chǎn)品化而發(fā)展起來的,實(shí)質(zhì)上它是abs基本思想在驅(qū)動領(lǐng)域的發(fā)展和推廣。世界上最早

18、的汽車電子驅(qū)動防滑裝置是在1985 年由瑞典保時捷汽車公司試制生產(chǎn)的,并安裝在保時捷汽車上,該系統(tǒng)被稱為etc(電子牽引力控制),是通過調(diào)節(jié)燃油供給量來調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)輸出扭矩,從而控制驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)率,產(chǎn)生最佳驅(qū)動力的。1986年在底特律汽車巡回展中,美國通用汽車公司雪佛蘭分部在其生產(chǎn)的克爾維特英迪牌轎車上安裝了牽引力控制系統(tǒng),為驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)的發(fā)展作了良好的宣傳。同年12月,博士公司第一次將制動防抱死(abs)技術(shù)與驅(qū)動防滑(asr)技術(shù)結(jié)合起來應(yīng)用到奔馳s級轎車上,并開始了小批量生產(chǎn);與此同時,奔馳公司與威伯科公司也開發(fā)出了驅(qū)動防滑系統(tǒng),并應(yīng)用在貨車上。1987年, 博士公司在原abs/asr的

19、基礎(chǔ)上開始大批量生產(chǎn)兩種不同形式的汽車驅(qū)動防滑系統(tǒng),一種是可保證方向穩(wěn)定性的完全通過發(fā)動機(jī)輸出扭矩控制的abs/asr,另一種是既可保證方向穩(wěn)定性,又可改善牽引性的驅(qū)動輪制動力調(diào)節(jié)與發(fā)動機(jī)輸出扭矩調(diào)節(jié)綜合控制的abs/asr;同年9月,日本豐田汽車公司也在其生產(chǎn)的皇冠牌轎車上安裝了tcs。1989 年, 德國奧迪公司首次將驅(qū)動防滑調(diào)節(jié)裝置安裝在前置前驅(qū)動的奧迪轎車上。截至1990年底,世界上已有23個廠牌的50余種車型安裝了驅(qū)動防滑裝置,并且許多廠家開始削減四輪驅(qū)動車型號,而改為發(fā)展asr系統(tǒng)。1993年, 博士公司又開發(fā)出了第五代asr,使其結(jié)構(gòu)更緊湊,成本大大降低,可靠性增強(qiáng)。據(jù)有關(guān)專家預(yù)

20、測,到2000年,將有50%的轎車、貨車裝備asr。第二章 驅(qū)動防滑系統(tǒng)（asr）的結(jié)構(gòu)與工作原理2.1電子控制防滑轉(zhuǎn)（asr）系統(tǒng)理論基礎(chǔ)汽車行駛時,驅(qū)動力的增大受到地面附著條件的限制。隨著驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩的不斷增大,汽車的驅(qū)動力也隨之增大,當(dāng)驅(qū)動力超過地面附著力時,驅(qū)動輪就開始滑轉(zhuǎn)。輪胎與路面之間的附著系數(shù)與滑轉(zhuǎn)率有直接關(guān)系。驅(qū)動輪的滑轉(zhuǎn)率表示驅(qū)動輪的滑轉(zhuǎn)程度,可用下式表示:sx=(vw-v)/vw100% =(rw-v)/rw100%式中:vw 車輪滾動時的瞬時圓周速度(m/ s) ; v 汽車實(shí)際行駛速度(m/s) ; r 車輪半徑(m) ; w車輪轉(zhuǎn)動角速度(rad/s) 。圖2-2-1

21、是驅(qū)動輪縱向驅(qū)動力與其滑轉(zhuǎn)率的關(guān)系圖。從圖中可以看到, 當(dāng)驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)率sx從0開始增加時, 驅(qū)動力fx也隨之增大, 當(dāng)sx達(dá)到st(一般st= 0. 08 0.30) 時,驅(qū)動力達(dá)到最大值fxmax ,此后,如果sx繼續(xù)增加, 驅(qū)動力反而隨之下降,當(dāng)sx達(dá)到1時,即車輪發(fā)生純滑轉(zhuǎn)時, 其驅(qū)動力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于fxmax , 所以從牽引性上考慮, 驅(qū)動輪的滑轉(zhuǎn)率最好處于st的一個小鄰域內(nèi),但同時考慮到車輛側(cè)向力fy隨縱向滑轉(zhuǎn)率的增大而急劇減小, 所以從側(cè)向力上考慮, 并注意到車輛的方向穩(wěn)定性, 一般認(rèn)為驅(qū)動輪的最佳滑轉(zhuǎn)率在略小于st的范圍內(nèi),可取在0.080.15之間。 圖2-2-1 縱向力與側(cè)向力與

22、車輪滑轉(zhuǎn)率的關(guān)系2.2電子控制防滑轉(zhuǎn)（asr）系統(tǒng)基本組成電子控制防滑轉(zhuǎn)（asr）系統(tǒng)基本組成是由以下組成：（1）ecu：asr電控單元；（2）執(zhí)行器：制動壓力調(diào)節(jié)器、節(jié)氣門驅(qū)動裝置；（3）傳感器：車輪輪速傳感器、節(jié)氣門開度傳感器。2.2.1 asr的傳感器asr系統(tǒng)的傳感器主要是輪速傳感器和節(jié)氣門位置傳感器。一般輪速傳感器與abs系統(tǒng)共用，主要完成對車輪速度的檢測，并將輪速信號傳送給abs和asr電子控制單元。主、副節(jié)氣門位置傳感器用于檢測節(jié)氣門的開啟角度，并將這些信號傳送給發(fā)動機(jī)和自動變速器電子控制單元。2.2.2 asr的電控單元（ecu） 一般，abs和asr共用一個電子控制單元。對于

23、驅(qū)動防滑系統(tǒng)，它根據(jù)驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸送的速度信號計(jì)算判斷出車輪與路面間的滑轉(zhuǎn)狀態(tài)，并適時地向其執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，以降低發(fā)動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和車輪的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)防止驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)的目的。此外，電子控制單元（ecu）還具有以下四種功能：車輪防滑控制、初始檢測功能、故障自診斷功能、失效保護(hù)功能。2.2.3 asr的執(zhí)行機(jī)構(gòu)asr系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是asr制動壓力調(diào)節(jié)器和節(jié)氣門驅(qū)動裝置。前者是根據(jù)從abs和asr電子控制單元傳來的信號，為abs執(zhí)行器提供液壓；后者則根據(jù)asr電子控制單元傳來的信號控制副節(jié)氣門的開啟角度。2.3電子控制防滑轉(zhuǎn)（asr）系統(tǒng)工作原理asr基本控制原理如圖2-3-1所示。圖2

24、-3-1 asr基本控制原理圖車速傳感器將行駛汽車驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速及非驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺斔徒o電控單元ecu。ecu根據(jù)車速傳感器的信號計(jì)算驅(qū)動車輪的滑移率，若滑移率超限，控制器再綜合考慮節(jié)氣門開度信號、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號、轉(zhuǎn)向信號等因素確定控制方式，輸出控制信號，使相應(yīng)的執(zhí)行器動作，使驅(qū)動車輪的滑移率控制在目標(biāo)范圍之內(nèi)。2.3.1 車輪轉(zhuǎn)速傳感器輪速傳感器的功用是檢測車輪的速度，并將速度信號輸入abs/asr的電控單元（ecu）。目前，用于abs/asr系統(tǒng)的速度的速度傳感器主要有電磁式和霍爾式兩種：（1） 電磁式轉(zhuǎn)速傳感器結(jié)構(gòu)傳感頭的結(jié)構(gòu)如下圖（2-3-1-1）所示，它由永磁體2、極軸5和

25、感應(yīng)線圈4等組成,極軸頭部結(jié)構(gòu)有鑿式和柱式兩種。 1、電纜 2、永磁鐵 3、外殼 4、感應(yīng)線圈 5、極軸 6、齒圈圖2-3-1-1（電磁式傳感頭結(jié)構(gòu)）齒圈6旋轉(zhuǎn)時，齒頂和齒隙交替對向極軸。在齒圈旋轉(zhuǎn)過程中，感應(yīng)線圈內(nèi)部的磁通量交替變化從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，此信號通過感應(yīng)線圈末端的電纜1輸入abs/asr的電控單元。當(dāng)齒圈的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時，感應(yīng)電動勢的頻率也變化。abs/asr電控單元通過檢測感應(yīng)電動勢的頻率來檢測車輪轉(zhuǎn)速。（2）霍爾輪速傳感器霍爾輪速傳感器也是由傳感頭和齒圈組成。傳感頭由永磁體，霍爾元件和電子電路等組成，永磁體的磁力線穿過霍爾元件通向齒輪，如下圖所示。 1、磁鐵 2、霍爾元件 3

26、、齒圈 圖2-3-1-2（霍爾式傳感頭結(jié)構(gòu)）當(dāng)齒輪位于圖中(a)所示位置時，穿過霍爾元件的磁力線分散，磁場相對較弱；而當(dāng)齒輪位于圖中(b)所示位置時，穿過霍爾元件的磁力線集中，磁場相對較強(qiáng)。齒輪轉(zhuǎn)動時，使得穿過霍爾元件的磁力線密度發(fā)生變化，因而引起霍爾電壓的變化，霍爾元件將輸出一個毫伏(mv)級的準(zhǔn)正弦波電壓。此信號還需由電子電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的脈沖電壓。 2.3.2 制動壓力調(diào)節(jié)裝置制動壓力調(diào)節(jié)器串接在制動主缸與輪缸之間，通過電磁閥直接或間接地控制輪缸的制動壓力。通常，把電磁閥直接控制輪缸制動壓力的制動壓力調(diào)節(jié)器稱作循環(huán)式調(diào)節(jié)器，把間接控制制動壓力的制動壓力調(diào)節(jié)器稱作可變?nèi)莘e式調(diào)節(jié)器。循環(huán)式制動

27、壓力調(diào)節(jié)器此種形式的制動壓力調(diào)節(jié)器是在制動總缸與輪缸之間串聯(lián)一電磁閥，直接控制輪缸的制動壓力。這種壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)是制動壓力油路和abs控制壓力油路相通。 該系統(tǒng)的工作原理如下：(1) 常規(guī)制動常規(guī)制動過程中，abs系統(tǒng)不工作。電磁線圈中無電流通過，電磁閥處于“升壓”位置，此時制動主缸與輪缸直通，由制動主缸來的制動液直接進(jìn)入輪缸，輪缸壓力隨主缸壓力而增減。此時回油泵也不需工作。(2) 保壓過程當(dāng)輪速傳感器發(fā)出抱死危險(xiǎn)信號時，ecu向電磁線圈通入一個較小的保持電流(約為最大電流的1/2)時，電磁閥處于“保壓”位置。此時主缸、輪缸和回油孔相互隔離密封，輪缸中的制動壓力保持一定。 （3）減壓過程如

28、果在“保持壓力”命令發(fā)出后，仍有車輪抱死信號，ecu即向電磁線圈通入一個最大電流，電磁閥處于“減壓”位置，此時電磁閥將輪缸與回油通道或儲液室接通，輪缸中制動液經(jīng)電磁閥流入儲液室，輪缸壓力下降。 （4）增壓過程當(dāng)壓力下降后車輪加速太快時，ecu便切斷通往電磁閥的電流，主缸和輪缸再次相通，主缸中的高壓制動液再次進(jìn)入輪缸，使制動壓力增加。2.3.3電子控制裝置（ecu）防滑控制系統(tǒng)的電子控制裝置（ecu）是以微處理器為控制核心，配有輸入和輸出電路及電源組成。asr與abs的一些信號輸入和處理是相同的，為減少電子器件的應(yīng)用數(shù)量，asr控制器與abs電控單元常組合在一起。ecu由以下幾個電路組成：1、車

29、速傳感器的輸入放大電路。安裝在各車輪上的車速傳感器根據(jù)輪速輸出交流信號，輸入放大電路將交流信號放大成矩形波并整形后送往運(yùn)算電路。2、運(yùn)算電路。 運(yùn)算電路主要運(yùn)行車輪線速度、初始速度、滑移率、加減速度的運(yùn)算，以及電磁閥的開啟控制運(yùn)算和監(jiān)控運(yùn)算。3、電磁閥控制電路。接受來自運(yùn)算電路的減壓、保持和增壓信號，控制電磁閥的電流。4、穩(wěn)壓電源、電源監(jiān)控系統(tǒng)故障反饋電路和繼電器驅(qū)動電路。在蓄電池供給ecu內(nèi)部所用5v穩(wěn)壓電壓的同時，上述電路監(jiān)控著12v和5v電壓是否在規(guī)定范圍內(nèi)，并對輪速傳感器輸入放大電路、運(yùn)算電路和電磁閥控制電路的故障信號進(jìn)行監(jiān)視，控制著繼動電動機(jī)和繼動閥門。出現(xiàn)故障信號時，關(guān)閉繼動閥門，

30、停止abs工作，返回常規(guī)制動狀態(tài)，同時儀表盤上的abs警報(bào)燈變亮，讓駕駛員知道有異常情況發(fā)生。 ecu的工作原理：ecu是abs系統(tǒng)的控制中心，它的本質(zhì)是微型數(shù)字計(jì)算機(jī)，一般是由兩個微處理器和其它必要電路組成的、不可分解修理的整體單元，電控單元的基本輸入信號是四個輪上傳感器送來的輪速信號，輸出信號是：給液壓控制單元的控制信號、輸出的自診斷信號和輸出給abs故障指示燈的信號。電控單元有連續(xù)監(jiān)測四輪傳感器速度信號的功能。電控單元連續(xù)地檢測來自全部四個車輪傳感器傳來的脈沖電信號，并將它們處理、轉(zhuǎn)換成和輪速成正比的數(shù)值，從這些數(shù)值中電控單元可區(qū)別哪個車輪速度快，哪個車輪速度慢。2.3.4 節(jié)氣門開度傳

31、感器和節(jié)氣門驅(qū)動裝置在裝有防滑控制系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)上，有主節(jié)氣門和副節(jié)氣門。其中防滑控制系統(tǒng)是通過控制副節(jié)氣門的開度來控制發(fā)動機(jī)的輸出功率，從而進(jìn)一步控制驅(qū)動車輪的驅(qū)動力的。在主、副節(jié)氣門上都裝有節(jié)氣門開度傳感器。節(jié)氣門開度傳感器將節(jié)氣門開度的信號采集起來并傳送給到電子控制裝置。節(jié)氣門驅(qū)動裝置由步進(jìn)電機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)組成。步進(jìn)電機(jī)根據(jù)asr控制器輸出的控制脈沖轉(zhuǎn)動規(guī)定的轉(zhuǎn)角，通過傳動機(jī)構(gòu)帶動輔助節(jié)氣門轉(zhuǎn)動?？刂七^程如下：asr不起作用時，輔助節(jié)氣門處于全開位置，當(dāng)需要減少發(fā)動機(jī)驅(qū)動力來控制車輪滑轉(zhuǎn)時，asr控制器輸出信號使輔助節(jié)氣門驅(qū)動機(jī)構(gòu)工作，改變輔助節(jié)氣門開度。第三章 電子控制防滑轉(zhuǎn)(asr)系統(tǒng)

32、對車輛性能的影響下面通過仿真比較詳細(xì)分析asr對車輛的牽引性能、操縱性能、安全性和燃油經(jīng)濟(jì)性等的影響。3.1 防滑轉(zhuǎn)（asr）控制系統(tǒng)對牽引性能的影響汽車車輪在附著條件較差路面上, 往往發(fā)生滑轉(zhuǎn)。如果采用asr, 就能控制車輪的滑轉(zhuǎn)率, 提高車輛的牽引性能。在低附著路面上進(jìn)行了仿真計(jì)算, 假設(shè)車輛在一峰值仿真因數(shù)為0.2的低附著路面進(jìn)行起步加速行駛, 這時主要為提高車輛的牽引性能, 所以將其理想滑轉(zhuǎn)率設(shè)定為0.2，采用偽微分反饋（pseudo - derivative feedback)方法進(jìn)行控制,圖3-1-1為車輪滑轉(zhuǎn)率的比較,asr 非常穩(wěn)定地將滑轉(zhuǎn)率控制在理想值附近, 而無asr控制時

33、, 其驅(qū)動輪發(fā)生高速滑轉(zhuǎn)。圖3-1-2為在10s內(nèi)行駛距離的比較,從圖中可以明顯看出, 同樣的條件下,asr確實(shí)能夠提高車輛的牽引性能, 其行駛距離提高了近50%。 圖3-1-1 車輪滑轉(zhuǎn)率的變化曲線 圖3-1-2 車輛行駛距離的比較3.2 防滑轉(zhuǎn)（asr）控制系統(tǒng)對操縱性能的影響車輛在低附著路面或高速行駛下轉(zhuǎn)彎, 由于車輪滑轉(zhuǎn)率較高, 側(cè)向力常常接近附著極限, 不但使車輛不能按正確路徑行駛, 而且還會發(fā)生事故。若采用asr， 使車輪滑轉(zhuǎn)率控制在較小的范圍內(nèi), 車輛可獲得較大的側(cè)向力。仿真時分兩種工況, 首先汽車在峰值附著因數(shù)為0.2 低附著路面進(jìn)行起動計(jì)算轉(zhuǎn)彎的試驗(yàn), 起動時方向盤角階躍輸人

34、, 前輪的轉(zhuǎn)向角為0.05rad 從圖3-1-3中可以看出, 有asr時汽車無論縱向位移還是橫向位移都有很大的提高. 圖3-1-4為車輛在低附著因數(shù)（0.2）路面以10m/s的初始速度按良好路面的駕駛習(xí)慣作閉環(huán)單移線行駛的軌跡, 駕駛員的預(yù)瞄距離為10m 從圖中可以看出, 在滑路上,如果不加asr 車輛橫向偏離行駛軌跡很大, 操縱性較差 而加上asr, 車輛能較好地跟蹤預(yù)定軌跡,其穩(wěn)定性和操縱性都有很大的改善, 同時也能大大減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)。 圖3-1-3角階躍輸入下車輛行駛軌跡 圖3-1-4 單移線行駛軌跡3.3 防滑轉(zhuǎn)（asr）控制系統(tǒng)對燃油經(jīng)濟(jì)性的影響 asr能有效地防止車輪空轉(zhuǎn), 從而

35、大大降低油耗, 提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性, 尤其是在低附著路面上。對燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較計(jì)算, 首先將驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和角速度換算到發(fā)動機(jī)上, 再由萬有特性曲線求出燃油消耗率, 最后可得到車輛在任何時刻的燃油消耗量。仿真計(jì)算主要在低附著因數(shù)（0.2）路面, 車輛用二檔起步加速工況, 圖3-1-5為加與不加asr 的燃油消耗情況, 從圖中可以看出, 由于在低附著路面上無asr控制,車輛驅(qū)動輪發(fā)生高速滑轉(zhuǎn), 大大增加了燃油的消耗, 而采用asr能夠控制車輪過度滑轉(zhuǎn), 提高了車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性。除此 asr還對其它性能有所影響 由于asr 能夠防止車輪的滑轉(zhuǎn), 所以它極大地減輕了輪胎的磨損, 從而可以延長輪

36、胎的使用壽命。另外由于它改善了車輛的操縱性能, 能夠減輕駕駛員的負(fù)擔(dān), 尤其是在低附著路面上行駛, 還能大大提高車輛的安全性能。 圖3-1-5 車輛燃油消耗量第四章 電子控制防滑轉(zhuǎn)（asr）系統(tǒng)的發(fā)展4.1防滑控制系統(tǒng)的國內(nèi)發(fā)展概況國內(nèi)對asr的研究，大約開始于20世紀(jì)90年代。一些科研單位如清華大學(xué)、吉林工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、上海交通大學(xué)、濟(jì)南重汽技術(shù)中心等對asr技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行跟蹤、研究，并取得了階段性進(jìn)展。目前，我國科研人員主要針對asr控制系統(tǒng)的控制策略、控制算法、邏輯等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行研究。由于受電控發(fā)動機(jī)的限制，我國目前在asr系統(tǒng)的控制理論方面大多側(cè)重于采用以制動控制為主

37、、發(fā)動機(jī)控制為輔的控制方法?？偟膩碚f，距離產(chǎn)品化研究還有一定的差距。因此國內(nèi)尚無自主研發(fā)的集abs和asr為一體的abs/asr防滑控制系統(tǒng)產(chǎn)品出現(xiàn)。4.2防滑控制系統(tǒng)asr的發(fā)展趨勢4.2.1 abs/asr控制技術(shù)的提高目前，雖然abs/asr已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但控制方法還是以邏輯門限值控制為主。該控制方法雖比較簡單，但邏輯復(fù)雜，所有的門限值都需要大量的實(shí)驗(yàn)來確定，調(diào)試起來很困難。而且，采用邏輯門限值控制的abs/asr系統(tǒng)通用性比較差，需要針對不同的車型重新開發(fā)。隨著各種現(xiàn)代控制理論不斷發(fā)展和完善，采用優(yōu)化控制理論，可實(shí)現(xiàn)伺服控制和高精度控制。將智能控制技術(shù)如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)應(yīng)用到

38、abs/asr系統(tǒng)中，可以提高系統(tǒng)的自適應(yīng)性和可靠性。相對于目前的基于滑移率的控制算法，基于路面附著系數(shù)的控制算法容易實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制，能適應(yīng)各種路面變化，控制滑移率在最佳滑移率附近，使abs/asr的控制效果得以改善。通過先進(jìn)的測試手段可進(jìn)一步完善abs/asr功能。例如，abs控制車輪制動防滑時，車速沒有直接測量，而是通過輪速的波動情況估取參考車速作為車速，然后計(jì)算滑移率用以控制，所以，abs控制時的滑移率不能保證其準(zhǔn)確性。4.2.2 減小體積與質(zhì)量，簡化結(jié)構(gòu) 汽車上加裝一些安全裝置，質(zhì)量隨之增加，對燃油經(jīng)濟(jì)性不利。所以，在保證安全性的前提下，盡量減少質(zhì)量。另外，不論是大型車還是小型車，其安裝

39、空間都是非常緊湊的，因此要求abs/asr裝置的體積盡可能的小。減小abs/asr體積的主要途徑是優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（如減小壓力調(diào)節(jié)器尺寸）、增加集成度。目前，經(jīng)過優(yōu)化的abs已將制動主缸、壓力調(diào)節(jié)器和電控單元等集成為一體，從而大大減小了體積和成本。4.2.3 控制功能的擴(kuò)展和集成將各個功能不同的汽車電子控制系統(tǒng)集成，在實(shí)現(xiàn)各自基本功能的前提下，形成新的具有更強(qiáng)大功能的集成電控系統(tǒng)是汽車電子控制的必然趨勢。把其它控制系統(tǒng)擴(kuò)展進(jìn)來，成為綜合的汽車控制系統(tǒng)，是abs/asr系統(tǒng)的發(fā)展方向。目前，abs/asr向以下幾個方向發(fā)展：（1）電子制動力分配ebd（electric brake force distribut