第11章 汽車控制系統(tǒng)

汽車電器與電子控制系統(tǒng)主講：伍時和三亞學(xué)院理工學(xué)院第十一章汽車行駛安全性控制系統(tǒng)第十一章汽車行駛安全性控制系統(tǒng)第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)第二節(jié)汽車電子制動系統(tǒng)第三節(jié)汽車防/避撞控制系統(tǒng)第四節(jié)安全氣囊和安全帶第五節(jié)汽車行駛記錄系統(tǒng)簡介第十一章第十一章汽車行駛安全性控制系統(tǒng)要點(diǎn)：汽車行駛安全性控制系統(tǒng)，包括：主動安全性和被動安全性兩大類。被動安全性指汽車發(fā)生意外事故的被動保護(hù)能力，主動安全性是指避免意外事故發(fā)生的能力。主動安全性主要包括：1、防抱死制動系統(tǒng)（ABS—Anti-lockBrakingSystem）2、電子感應(yīng)制動系統(tǒng)（SBC-SensotronicBrakingcontrol）3、電子制動系統(tǒng)（EBS-ElectronicBrakingSystem)4、電子制動力分配系統(tǒng)（EBD-ElectronicBrakeforcedistributionSystem）5、驅(qū)動（輪）防滑系統(tǒng)（ASR-AccelerationSlipRegulation）6、驅(qū)動力控制系統(tǒng)（TCS-TractioncontrolSystem)7、電子差速鎖（EDS-ElectronicDifferentialSystem）——EDL-ElectronicDifferentiallockingTractionControl)第十一章第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)將傳統(tǒng)的制動過程轉(zhuǎn)變?yōu)樗矐B(tài)的制動過程，使得緊急制動的車輪保持在最佳的制動狀態(tài)，獲得最佳效果。優(yōu)點(diǎn)：1）、保持制動時的方向穩(wěn)定性2）、保持制動時轉(zhuǎn)向能力3）、縮短制動距離。4）、減少制動時輪胎磨損。5）、減少駕駛員得疲勞強(qiáng)度。一、防鎖死剎車系統(tǒng)ABS-Anti-lockBrakeSystem第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)（一）ABS系統(tǒng)的理論依據(jù)。路面對汽車的制動力：μ的值并非常數(shù)，而是與汽車滑移程度有關(guān)的系數(shù)。在物理學(xué)中定義為摩擦系數(shù)。滑移是指汽車運(yùn)動中車輪出現(xiàn)滾動及移動的運(yùn)動狀態(tài)。汽車的滑移率定義為λ：一、防鎖死剎車系統(tǒng)ABS-Anti-lockBrakeSystem第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)汽車的制動效能的高低主要反映在對地面最大附著系數(shù)的利用率上。附著系數(shù)與滑移率之間的關(guān)系見圖11-1.由圖11-1.可知縱向附著系數(shù)μp和橫向附著系數(shù)μy與λ的大小有關(guān)，λ=15~30%時，μp最大，λ=0時，μy最大，汽車抱死制動（λ=100%）μy=0,汽車將失去應(yīng)有的方向性和穩(wěn)定性。最佳的制動力是保持λ=15~30%時，縱向最大，橫向又不為零。

一、防鎖死剎車系統(tǒng)ABS-Anti-lockBrakeSystem第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)由圖11-1.可知縱向附著系數(shù)μp和橫向附著系數(shù)μy與λ的大小有關(guān)，λ=15~30%時，μp最大，λ=0時，μy最大，汽車抱死制動（λ=100%）μy=0,汽車將失去應(yīng)有的方向性和穩(wěn)定性。最佳的制動力是保持λ=15~30%時，縱向最大，橫向又不為零。是汽車方向性和穩(wěn)定性達(dá)到最佳。

一、防鎖死剎車系統(tǒng)ABS-Anti-lockBrakeSystem第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)一、防鎖死剎車系統(tǒng)ABS-Anti-lockBrakeSystem第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)(二)汽車ABS的結(jié)構(gòu)組成、工作原理與分類1．汽車ABS的結(jié)構(gòu)組成與控制部件的安裝位置圖11-3汽車防抱死制動系統(tǒng)的組成簡圖1一前輪轉(zhuǎn)速傳感器2一制動分泵3一ABS指示燈4一制動報(bào)警燈5一制動壓力調(diào)節(jié)器6一制動總泵7一ABs繼電器8一后輪轉(zhuǎn)速傳感器第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)圖ll·4ABs控制部件的安裝位置l一制動壓力調(diào)節(jié)器2--ABSECU3--ABS指示燈4一后輪轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)子5一后輪轉(zhuǎn)速傳感器6一制動燈開關(guān)7一前輪轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)子8一前輪轉(zhuǎn)速傳感器第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)（1）、基本輸入輸出信號第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)（2）、車速傳感器車速傳感器通常是電磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器、及霍爾車速傳感器。功用是檢測車輪的轉(zhuǎn)速并將其轉(zhuǎn)換成電信號送給ECU進(jìn)行處理。圖11-7車輪轉(zhuǎn)速傳感器在車輪上的安裝位置a)驅(qū)動車輪b)非驅(qū)動車輪1一半軸2—懸架支撐3一齒輪4、8一電磁感應(yīng)式傳感器5一輪轂6一轉(zhuǎn)向節(jié)7一齒圈車速傳感器的安裝位置1第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)圖11．8轉(zhuǎn)速傳感器在傳動系統(tǒng)中的安裝位置a)主減速器b)變速器l一主減速器從動齒輪2、5一電磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)速傳感器3一齒圈4一變速器第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)車速傳感器的安裝位置2車速傳感器的安裝位置3第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)圖1l一10霍爾輪速傳感器磁路圖a)霍爾元件磁場較弱b)霍爾元件磁場較強(qiáng)1一永磁體2一霍爾元件3一齒圈2）霍爾式車速傳感器的安裝位置1第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)霍爾車速傳感器的輸出電壓波形1第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)圖11-12差動變壓器式G傳感器。a)差動變壓器結(jié)構(gòu)，b)變壓器輸出特性。l—鐵心，2一線圈，3一差動變壓器，4一印制電路板，5一片簧，6一變壓器油。（2）減速度傳感器的安裝位置1第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)鐵芯為隨著制動力改變而改變位置。圖11·13差動變壓器式G傳感器的工作原理1一差動變壓器，2一解調(diào)電路，3一振蕩電路，4一基礎(chǔ)電路（2）差動減速度傳感器第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)圖11．14G傳感器水銀開關(guān)水銀柱式G減速度傳感器——開關(guān)型，水銀柱與地面具有一定的夾角第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)圖11一15光電式減速度傳感器結(jié)構(gòu)原理a)元件位置，b)透光時，c)遮光時光電式減速度傳感器，第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)圖11—16光電式減速度傳感器工作情況a)勻速行駛b)減速行駛表11-1減速度率的等級光電式減速度傳感器的安裝位置第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)表11-1減速度率的等級減速度率等級低減速率l低減速率2中等減速率高減速率No．1晶體管導(dǎo)通截止截止導(dǎo)通No．2晶體管導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止光電式減速度傳感器的安裝位置第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)（3）電子控制單元第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)圖ll·18二位二通電磁閥(常開)1一閥蓋2一引線3一電磁線圈4一出液口5一限壓閥6一閥座7一進(jìn)液口8一球閥9一回位彈簧lO一閥體ll一限位桿12一頂桿13一緩沖墊圈14一銜鐵（4）制動力調(diào)節(jié)器——液壓式、真空式、氣壓式、機(jī)械式四種。液壓式——二位二通電磁閥。第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)圖11．19二位三通電磁閥l一密封座2，9，14一密封圈3—保護(hù)套4一電磁線圈5一第一球閥6一彈簧7一銜鐵8一第二球閥lO一連接體ll一槽12一環(huán)形濾網(wǎng)13一閥體（4）制動力調(diào)節(jié)器液壓式——二位三通電磁閥。第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)圖11-20三位三通電磁閥1一回液管2—濾心3一銜鐵支承圈4一回液球閥5一進(jìn)液球閥6一銜鐵7一電磁線圈8一進(jìn)液口9一限壓閥lO一凹槽ll一閥座12一主彈簧13一壓板14一副彈簧15一出液口（4）制動力調(diào)節(jié)器液壓式——三位三通電磁閥。第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)（4）制動力調(diào)節(jié)器液壓式——三位三通電磁閥。第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)圖1l-22低壓儲液器與電動泵a)柱塞上行時儲液b)柱塞下行時回液（4）制動力調(diào)節(jié)器-電動泵直流電動機(jī)與柱塞泵組成。第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)2．ABS工作原理圖11-23汽車ABS工作原理示意圖l一主缸2一ABSECU3一蓄電池4—儲液器5，8，9一單向閥6一電動泵驅(qū)動電動機(jī)7一電動泵10一A孔1l一回位彈簧12一c孔13一車速傳感器14一輪缸15一B孔（1）普通制動——ABS系統(tǒng)不工作，（2）緊急制動：1）減壓狀態(tài)、2）保持狀態(tài)，3）增壓狀態(tài)。圖11-24ABS系統(tǒng)的布置3、汽車ABS的分類見下圖分類表(三)ABS的控制技術(shù)1．對ABS控制質(zhì)量的要求要求：1）、車輪能夠獲得盡可能大的側(cè)向力，保持車輛穩(wěn)定性2）、制動力適應(yīng)路面附著系數(shù)的變化。3）、充分利用附著力。4）、制動力矩變化較低。5）、具有工作狀態(tài)檢測和故障診斷、保護(hù)功能。(三)ABS的控制技術(shù)2．對ABS控制方式和參數(shù)1）、車輪滑移率控制方式2）、邏輯門限值控制方式。3）、最優(yōu)控制方式。4）、滑模變結(jié)構(gòu)控制方式。5）、模糊控制方式。(三)ABS的控制技術(shù)1．對ABS控制方式和控制參數(shù)1）、車輪滑移率控制方式2）、邏輯門限值控制方式。3）、最優(yōu)控制方式。4）、滑模變結(jié)構(gòu)控制方式。5）、模糊控制方式。(四)ABS的控制過程(五)電子控制制動力分配(六)ABS試驗(yàn)1、試驗(yàn)室試驗(yàn)2、路試試驗(yàn)。（1）、試車場條件。（2）、道路試驗(yàn)與評價。1）、直道試驗(yàn)。2）、彎道試驗(yàn)圖11-29汽車單車輪防抱死制動系統(tǒng)試驗(yàn)臺示意圖l一電源2一電動機(jī)3一離合器4一飛輪5—轉(zhuǎn)速傳感器(光電編碼器)6一車輪7一加載傳感器8一連接器9—轉(zhuǎn)矩傳感器10一微機(jī)1l一千斤頂12—數(shù)據(jù)采集及數(shù)字量預(yù)處理接口13一多路接線板14一動態(tài)應(yīng)變儀15一電橋盒16一ABs17一制動總泵18一制動液壓傳感器19一轉(zhuǎn)速傳感器20一滾筒圖11-30汽車防抱死制動系統(tǒng)試驗(yàn)臺測試系統(tǒng)框圖注：220V交流電源提供計(jì)算機(jī)、顯示器、打印機(jī)的電源。380V交流電源提供驅(qū)動電動機(jī)的電源。(七)ABS的故障檢測與診斷二、汽車驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)(ASR)(一)驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)功用(二)ASR實(shí)現(xiàn)防滑控制的理論依據(jù)(1l-4)(三)防滑控制系統(tǒng)對汽車行駛性能的影響1．提高行駛方向穩(wěn)定性2．保持轉(zhuǎn)向操縱能力3．控制差速器鎖止的程度(四)防滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)的控制方式1、控制發(fā)動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩2．控制驅(qū)動輪的制動力圖11．36豐田汽車ABS／ASR控制系統(tǒng)組成框圖I--ASR關(guān)閉指示燈2,--ASR指示燈3一發(fā)動機(jī)與自動變速器ECU4--ABS／ASRECU5--ASR斷開開關(guān)6一左前輪轉(zhuǎn)速傳感器7一主節(jié)氣門位置傳感器8一副節(jié)氣門位置傳感器9一步進(jìn)電動機(jī)10--ABS執(zhí)行器1l一右前輪轉(zhuǎn)速傳感器12—制動總泵13一比例閥與旁通閥14--ASR執(zhí)行器15一右后輪轉(zhuǎn)速傳感器16—左后輪轉(zhuǎn)速傳感器3．控制差速器鎖止的程度4．電子控制差速器鎖止的程度圖11-37防滑轉(zhuǎn)差速器鎖止控制示意圖1一防滑轉(zhuǎn)差速器2，7一車輪轉(zhuǎn)速傳感器一蓄能器4一電磁閥5一ASRECU6一壓力傳感器4．電子控制差速鎖(EDS)圖，11-39LSD控制的液壓回路(五)實(shí)現(xiàn)AsR不同方式的性能比較表11-4實(shí)現(xiàn)ASR控制的各種不同方法的性能比較第二節(jié)汽車電子制動系統(tǒng)1．EBS的工作原理圖11·40單輪壓力調(diào)節(jié)模塊1一壓力傳感器2一制動壓力調(diào)節(jié)回路3一踏板狀態(tài)傳感器4一控制器5一壓力調(diào)節(jié)閥6一車輪轉(zhuǎn)速傳感器2．EBS系統(tǒng)的功能特點(diǎn)及潛能3．電子感應(yīng)制動系統(tǒng)第二節(jié)汽車電子制動系統(tǒng)第三節(jié)汽車防／避撞控制系統(tǒng)1．傳感測距裝置圖11．46倒車聲吶系統(tǒng)的構(gòu)成l一主開關(guān)2一顯示部分3一電腦4一接收信號傳感器5一發(fā)出信號傳感器第三節(jié)汽車防/避撞控制系統(tǒng)2．碰撞報(bào)警與避撞系統(tǒng)圖11-49車裝雷達(dá)防撞系統(tǒng)示意圖l一盲區(qū)雷達(dá)探測器2一盲區(qū)燈光顯示3一揚(yáng)聲器4一電控裝置5一無線發(fā)射／接收器總成6一制動傳感器7一轉(zhuǎn)向傳感器8一車速里程表接頭9一駕駛控制顯示裝置第四節(jié)安全氣囊和安全帶一、安全氣囊系統(tǒng)的功用與類型1．安全氣囊系統(tǒng)的功用圖11-50汽車遭受正面碰撞時SRS的作用情況a)駕駛席氣囊b)駕駛席與乘員席氣囊l一駕駛員2一前排乘員2．安全氣囊系統(tǒng)分類二、安全氣囊系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)與工作原理1．安全氣囊系統(tǒng)的組成圖1l·51sRS零部件的安裝位置l—sRs指示燈2一螺旋線束3一右前碰撞傳感器4一sRsEcu5—?dú)饽医M件6一左前碰撞傳感器圖11-52SRS電路組成框圖

l一點(diǎn)火開關(guān)2一蓄電池3--SRSECU4一前碰撞傳感器5--SRS氣囊6一螺旋線束7--TDCL8一檢修插頭9--SRS指示燈

圖11-53滾球式傳感器結(jié)構(gòu)l一滾球2一磁鐵3一導(dǎo)缸4—觸點(diǎn)5—?dú)んw圖11-54滾球式傳感器工作原理a)靜止?fàn)顟B(tài)b)工作狀態(tài)圖11．55滾軸式傳感器結(jié)構(gòu)原理a)靜止?fàn)顟B(tài)b)工作狀態(tài)l一止動銷2一滾軸3一滾動觸點(diǎn)4一固定觸點(diǎn)5—底座6一片狀彈簧圖11-56偏心錘式碰撞傳感器的結(jié)構(gòu)1，8—偏心錘2，15一偏心錘臂3，11一轉(zhuǎn)動觸點(diǎn)臂4，12一殼體5，7，14，17一固定觸點(diǎn)引線端子6，13—轉(zhuǎn)動觸點(diǎn)9一擋塊10，16一固定觸點(diǎn)18—傳感器軸19一回位彈簧圖11．57偏心錘式碰撞傳感器工作原理a)靜止?fàn)顟B(tài)b)工作狀態(tài)1一回位彈簧2—偏心錘3一擋塊4一固定觸點(diǎn)5—轉(zhuǎn)動觸點(diǎn)圖11-58水銀開關(guān)式傳感器結(jié)構(gòu)a)靜止?fàn)顟B(tài)b)工作狀態(tài)l一水銀(靜態(tài)位置)2一殼體3一水銀(動態(tài)位置)4一密封圈5一電極(接點(diǎn)火器)6一電極(接電源)7一密封螺塞F一水銀運(yùn)動方向分力F一慣性力a一水銀運(yùn)動方向與水平方向之間的夾角圖ll一60SRSECU電路框圖圖1l一62BOsCH公司駕駛席氣囊組件結(jié)構(gòu)l一飾蓋撕印2一氣囊飾蓋3--SRS氣囊4一氣體發(fā)生器5一點(diǎn)火器引線1一引爆炸藥2一藥筒3一引藥4一電熱絲5一陶瓷片6一永久磁鐵7一引出導(dǎo)線8—絕緣套管9一絕緣墊片10一電極ll一電熱頭12一藥托圖11—65豐田COROLLA轎車sRS線束連接器示意圖l，2，3一SRSECU連接器4一SRS電源連接器5一螺旋線束與SRSECU之間的中間線束連接器6一螺旋線束7一右碰撞傳感器連接器8一SRS氣囊點(diǎn)火器與螺旋線束之間的連接器9一左碰撞傳感器連接器10一左前碰撞傳感器l1～SRS氣囊點(diǎn)火器12一右前碰撞傳感器2．安全氣囊系統(tǒng)工作原理圖11—66SRS控制原理三、SRs檢查注意事項(xiàng)五、座椅安全帶控制系統(tǒng)1．座椅安全帶控制系統(tǒng)的功用與結(jié)構(gòu)組成圖11_70凌志LS400型轎車輔助防護(hù)系統(tǒng)零部件位置l—sRs指示燈2一右前碰撞傳感器3一乘員席SRs氣囊組件4一sRsEcu5一右座椅安全帶收緊器6一左座椅安全帶收緊器7一駕駛席sRs氣囊組件8—螺旋線束9一左前碰撞傳感器2．安全帶收緊器的結(jié)構(gòu)原理圖11_71安全帶收緊器結(jié)構(gòu)原理l一導(dǎo)管(氣缸)2一活塞3一充氣劑(疊氮化鈉藥片)4一引爆炸藥5一電熱絲6一線束插座7，9一通氣孔8—?dú)怏w發(fā)生器10—鋼絲繩1l一氣體3．安全帶控制系統(tǒng)工作原理圖1l-72凌志I．S400型轎車sRS電路框圖l一點(diǎn)火開關(guān)2一蓄電池3一SRSECU4一前碰撞傳感器5—駕駛席氣囊6—乘員席氣囊7一右收緊器8一左收緊器9一TDCIlO—SRS指示燈11，12一防護(hù)傳感器13一診斷監(jiān)測電路14一點(diǎn)火引爆電路15一中心傳感器16一記憶電路17一備用電源第五節(jié)汽車行駛記錄系統(tǒng)簡介第二節(jié)汽車電子制動系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：1）、保持制動時的方向穩(wěn)定性2）、保持制動時轉(zhuǎn)向能力3）、縮短制動距離。4）、減少制動時輪胎磨損。5）、減少駕駛員得疲勞強(qiáng)度。6）、7）、第一節(jié)汽車防滑控制系統(tǒng)SBC系統(tǒng)的組成單元SBC工作原理這就是SBC整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖制動力分配圖第一節(jié)磁路及其基本定律電橋平衡時IG=0R3R1I4C

A

B

R4IR2I1D

RxUSRIGI2GI33、電橋平衡電路模型鏈接圖一、支路電流法以支路電流為未知參變量，利用基爾霍夫電流電壓定律列出方程求解電路電壓電流的方法。I3R3I1US1R1I2US2R21）、假定各支路電流的參考方向。2）、用n-1個節(jié)點(diǎn)列出節(jié)點(diǎn)電流方程。3）、選擇網(wǎng)孔列出回路電壓方程。4）、聯(lián)立方程求解。代入數(shù)據(jù)解得：第一節(jié)磁路及其基本定律第二節(jié)線圈電路分析二、疊加原理I3R3I1US1R1I2US2R2I3R3I1US1R1I2US1作用的等效電路R2I3R3I1R1I2US2R2US2作用的等效電路US1，US2共同作用US1作用US2作用疊加原理：多個獨(dú)立電源共同作用下電路中各個分支路上的電流或電壓，可以分解各個獨(dú)立電源單獨(dú)作用下在該支路產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。二、疊加原理注意點(diǎn)：1、某獨(dú)立電源單獨(dú)作用時，其他電源當(dāng)零處理，即就是電壓源倍短接，電流源被斷開。2、疊加時應(yīng)注意電流電壓的參考方向，如果總的參考方向與獨(dú)立電源作用時取的參考方向一致，則進(jìn)行相加，否則相減。3、疊加原理只能用于電路中的電流和電壓，功率不