汽車底盤電控系統(tǒng)檢修課件 項目一 底盤電控系統(tǒng)概述

項目一底盤電控系統(tǒng)概述在提高動力性、經濟性和排放性能方面，現(xiàn)代汽車采用的電子控制系統(tǒng)主要包括電子控制發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)EFI、微機控制點火系統(tǒng)MCI、發(fā)動機爆震控制系統(tǒng)EDCS、怠速控制系統(tǒng)ISC、空燃比反饋控制系統(tǒng)AFC、加速踏板控制系統(tǒng)EAP、第二代車載故障診斷系統(tǒng)等。在提高乘坐舒適性方面，現(xiàn)代汽車采用的電子控制系統(tǒng)包栝：電子控制懸架系統(tǒng)ECS、自動空調系統(tǒng)ACS、座椅調節(jié)系統(tǒng)SAMS、車距報警系統(tǒng)PWS等。在提高信息技術、保障娛樂信息和通訊能力方面，現(xiàn)代汽車采用的電子控制系統(tǒng)主要包括：汽車導航系統(tǒng)與定位系統(tǒng)NTIS。該系統(tǒng)可在城市或公路網范圍內，定向選擇最佳行駛路線，并能在屏幕上顯示地圖，表示汽車行駛中的位置，以及到達目的地的方向和距離；語音系統(tǒng)VS。該系統(tǒng)包括語音報警和語音控制兩類；信息系統(tǒng)IS。該系統(tǒng)可將發(fā)動機的工況和其它信息參數(shù)，通過微處理機處理后，輸出對駕駛員有用的信息。在提高安全性、搡縱方便性方面，現(xiàn)代汽車采用的電子控制系統(tǒng)主要包括：防抱死制動系統(tǒng)ABS、制動防滑控制系統(tǒng)ASR或牽引力控制系統(tǒng)TCS或TRC、電子控制制動力分配系統(tǒng)EBD、電子控制制動輔助系統(tǒng)EBA、電子控制制動力轉向控制系統(tǒng)EPS等。一、汽車電子控制技術的應用任務一汽車電子控制技術項目一底盤電控系統(tǒng)概述二、汽車電子控制技術的發(fā)展趨勢1.集成化近年來嵌入式系統(tǒng)、局域網控制和數(shù)據總線技術的成熟，使汽車電子控制系統(tǒng)的集成成為汽車技術發(fā)展的必然趨勢。將發(fā)動機管理系統(tǒng)和自動變速器控制系統(tǒng)，集成為動力傳動系統(tǒng)的綜合控制；將制動防抱死控制系統(tǒng)和驅動防滑控制系統(tǒng)綜合在一起進行制動控制；通過中央底盤控制器，將制動、懸架、轉向、動力傳動等控制系統(tǒng)通過總線進行連接，控制器通過復雜的控制運算，對各子系統(tǒng)進行協(xié)調，將車輛行駛性能控制到最佳水平，形成一體化底盤控制系統(tǒng)。2.智能化智能化傳感技術和計算機技術的發(fā)展，加快了汽車的智能化進程。汽車智能化相關的技術問題已受到汽車制造商的高度重視。其主要技術中“自動駕駛技術”的構想必將依賴于電子技術實現(xiàn)。智能交通系統(tǒng)的開發(fā)將與電子、衛(wèi)星定位等多個交叉學科相結合，它能根據駕駛員提供的目標資料，向駕駛員提供距離最短而且能繞開車輛密度相對集中處的最佳行駛路線。項目一底盤電控系統(tǒng)概述3.網絡化隨著電控器件在汽車上越來越多的應用，車載電子設備間的數(shù)據通信變得越來越重要。以分布式控制系統(tǒng)為基礎構造汽車車載電子網絡系統(tǒng)是十分必要的。大量數(shù)據的快速交換、高可靠性及低成本是對汽車電子網絡系統(tǒng)的要求。在該系統(tǒng)中，各子處理器獨立運行，控制改善汽車某一方面的性能，同時在其它處理器需要時提供數(shù)據服務。主處理機收集整理各子處理器的數(shù)據，并生成車況顯示。項目一底盤電控系統(tǒng)概述三、汽車電子控制系統(tǒng)的組成汽車電子控制系統(tǒng)的功用是提高汽車的整體性能，包括動力性、經濟性、安全性、舒適性、操縱性、通過性以及排放性能等。雖然汽車型號不同，采用的電子控制系統(tǒng)功能也有差異，但是，汽車電子控制系統(tǒng)基本結構，如下圖所示，都是由傳感器、電控單元ECU和執(zhí)行器三部分組成。這是電子控制系統(tǒng)的共同特點。1.傳感器電子控制系統(tǒng)中的信號輸入裝置主要是各種傳感器。傳感器安裝在發(fā)動機或車上的各個部位，其功用是檢測汽車運行狀態(tài)的電量參數(shù)、物理參數(shù)和化學參數(shù)等，并將這些參數(shù)轉換成電信號輸入ECU。其中電信號包括模擬信號和數(shù)字信號兩種。1）模擬信號信號電壓（或電流）隨時間變化而連續(xù)變化的信號稱為模擬信號。2）數(shù)字信號信號電壓（或電流）隨時間變化而不是連續(xù)變化的信號稱為數(shù)字信號。由于采用計算機技術，與以往的模擬電路相比，數(shù)字信號處理的速度和容量都大大提高。需要注意的是ECU只能接收數(shù)字信號，因此，如果是其它信號時，要想ECU能夠識別，就必須通過ECU內部的轉換電路，將其轉換成可識別的信號。項目一底盤電控系統(tǒng)概述2.電子控制器電子控制器（ECU）又稱電子控制組件或電子控制單元，如右圖所示。ECU是以單片機為核心而組成的電子控制裝置，具有很強的數(shù)學運算和邏輯判斷功能。汽車電子控制器ECU主要由輸入回路、單片微型計算機（單片機）和輸出回路三部分組成，輸入回路和輸出回路一般都與單片機一起制作在一個金屬盒內，固定在車內不易受到碰撞的部位，如儀表臺下面或座椅下面等。3.執(zhí)行元件執(zhí)行元件是控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構，其功用是接受ECU輸出的各種控制指令，完成具體的控制動作，從而使各種控制目標于最佳的工作狀態(tài)。執(zhí)行元件的類型主要有電動機、繼電器、開關和電磁閥等組成。項目一底盤電控系統(tǒng)概述一、汽車底盤控制技術的應用任務二汽車底盤電子控制技術1.電控自動變速器其中自動變速器包括了電控自動變速器（AT）和電控無級變速器（CVT）兩種。1）電控自動變速器（AT）電控自動變速器可以通過自動變速器電腦對發(fā)動機的負荷和汽車的車速信號的判斷，自動的實現(xiàn)擋位的變換控制線路，如圖所示，減輕駕駛員體力消耗，提高汽車行駛安全性；自動換擋時刻控制的更精確，換擋更平順；采用液力元件，消除了動力傳動的動載荷，避免了換擋中產生的沖擊，可延長機件的使用壽命。自動變速器中使用最多的是電控液力自動變速器，由液力變矩器、變速齒輪和電控液壓操縱系統(tǒng)組成，通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達到變速變矩。節(jié)氣門位置傳感器給出的負荷信號，安裝在變速器輸出軸的轉速傳感器得到對應的車速信號，自動變速器控制器通過對負荷信號和車速信號的分析，得出最佳的換擋時刻?？刂齐姶砰y使相應的油路通斷，實現(xiàn)不同的齒輪組合，得到適合的擋位。項目一底盤電控系統(tǒng)概述2）電控無級變速器（CVT）電控無級變速器是一種比較理想的汽車動力傳動裝置。通過V型金屬帶實現(xiàn)動力的傳遞，根據發(fā)動機的狀況和汽車的車速，可以連續(xù)的改變傳動比，使發(fā)動機處與最佳的穩(wěn)定轉速，得到最佳的動力性、經濟性和排放性能。電控無級變速器采用金屬傳動帶和可變槽寬的帶輪進行動力傳遞，由電控單元控制帶輪變化槽寬，相應改變驅動帶輪與從動帶輪上傳動帶的接觸半徑進行連續(xù)變速。電控無極變速器電子控制，如圖所示。項目一底盤電控系統(tǒng)概述2.防抱死制動系統(tǒng)（ABS）防抱死制動系統(tǒng)能在各種路面上防止汽車制動時車輪抱死。該系統(tǒng)可以提高制動效能防止汽車在制動和轉彎時產生側滑，是保證行車安全、防止事故發(fā)生的重要措施。這種系統(tǒng)利用電子電路自動控制車輪制動力，充分發(fā)揮制動器的效能，提高制動減速效率和縮短制動距離，并能有效提高車輛制動的穩(wěn)定性，防止車輛側滑和甩尾，減少車禍，因此被認為是當前提高汽車行駛安全性的有效措施之一。目前國內外轎車和客車上已廣泛使用。防抱死制動系統(tǒng)以最佳車輪滑移率（或最佳減速度）為控制目標，ECU根據輪速傳感器（有的車上還設有減速度傳感器）檢測到的車輪轉速進行控制。在制動過程中，當ECU根據車輪轉速信號判斷到車輪即將被抱死時，便向執(zhí)行元件發(fā)出控制指令，使執(zhí)行元件動作，調節(jié)作用在制動輪缸內的液壓，從而控制作用在車輪上的制動力，使車輪始終工作在不被抱死的狀態(tài)下，從而達到最佳制動效果。防抱死制動控制系統(tǒng)，如圖所示。項目一底盤電控系統(tǒng)概述3.驅動防滑系統(tǒng)（ASR）驅動防滑系統(tǒng)也可稱為牽引力控制系統(tǒng)。當汽車在光滑路面制動時，車輪會打滑，甚至使方向失控。同樣，汽車在起步或急加速時，驅動輪也有可能打滑，在冰雪等光滑路面上還會使方向失控而出危險。ASR就是針對此問題而設計的。ASR依靠輪速傳感器檢測到從動輪轉速低于驅動輪轉速時，說明驅動輪處于打滑狀態(tài)，車輪打滑是由于發(fā)動機的輸出轉矩大于附著力而引起的，所以減小發(fā)動機輸出功率就是最直接有效的途徑，降低輸出功率的途徑主要有推遲點火、減少供油量、減小氣門升度，如果車輪仍處于滑轉狀態(tài)就必須通過制動，控制其滑轉率在20%附近，最大程度的利用地面附著力。ASR可以提高汽車行駛穩(wěn)定性、加速性、爬坡能力。ASR通常和ABS配合使用，將進一步增強汽車的安全性能。ASR和ABS可共用車軸上的輪速傳感器，不斷監(jiān)視各輪轉速，當在低速發(fā)現(xiàn)打滑時，ASR會立刻通知ABS制動來減低此車輪的打滑。若在高速發(fā)現(xiàn)打滑時，ASR立即向行車電腦發(fā)出指令，指揮發(fā)動機降速或變速器降擋，使打滑車輪不再打滑，防止車輛失控。項目一底盤電控系統(tǒng)概述4.電控懸架系統(tǒng)傳統(tǒng)的懸架系統(tǒng)不可控，當懸架鋼度低時，減振彈簧容易變形，穩(wěn)定性下降，舒適性變差。電控技術的引入使得懸架的剛度變成可以控制的，當良好路面可以降低剛度，提高舒適性。當汽車在高低不平的路面上行駛時，電控懸架根據需要提高懸架剛度，以控制汽車車身跳動或前后顛動，從而改善汽車行駛的平順性和乘坐的舒適性；當汽車急轉彎時，電控懸架提高彈簧剛度和增大阻尼系數(shù)控制車身的橫向傾斜或搖擺；當汽車急加速行駛或汽車緊急制動時，提高懸架剛度，以控制車身出現(xiàn)后部下沉或車身前傾，使汽車的姿態(tài)變化減至最小改善操縱穩(wěn)定性。當汽車上的乘員和行李質量發(fā)生變化，電控懸架能使汽車始終保持恒定的高度；當汽車在很差的道路上行駛時，能使汽車高度增加，提高車輛的通過性；當汽車高速行駛時，又使車高降低，以減少空氣阻力，提高操縱穩(wěn)定性；當汽車駐車時，電控懸架會降低車高，改善汽車駐車的姿態(tài)。項目一底盤電控系統(tǒng)概述5.電控轉向系統(tǒng)轉向控制主要包括動力轉向控制和四輪轉向控制。采用動力轉向系統(tǒng)的目的是使轉向操縱輕便，提高響應速度。理想的動力轉向系統(tǒng)應在停車和低速狀態(tài)時提供足夠的助力，使轉向輕便；而隨著車速的增加，助力逐漸減少；在高速行駛時則無助力或助力很小，以保證駕駛人有足夠的路感。為了實現(xiàn)在各種行駛條件下轉向盤上所需的力都是最佳值，電子控制轉向系統(tǒng)應運而生。目前，電控前輪動力轉向較為普及，通過控制轉向力，保證汽車停駛或低速行駛時轉向輕便，而高速行駛時又確保安全。轎車的動力轉向發(fā)展方向是四輪轉向系統(tǒng)，其特點是汽車在轉向上只作輕微操作及緩慢轉動時，或在改變行駛路線而又高速行駛時，后輪與轉向盤轉動方向基本一致，這樣行車擺動小，穩(wěn)定性好。在車輪出人車庫、左右轉向行駛及大轉向或做U形掉頭時，后輪與轉向盤轉動方向相反，可使汽車輕易轉彎，具有較小的轉彎半徑。電子控制系統(tǒng)能根據駕駛工況，調整后輪轉向角的大小，達到提高轉向特性和轉向響應性以及改善高速行駛穩(wěn)定性的目的。項目一底盤電控系統(tǒng)概述二、汽車底盤控制技術的發(fā)展趨勢1.汽車底盤的線控技術線控技術是指用電子信號的傳送取代過去由機械、液壓或氣動的系統(tǒng)連接的部分，如換擋連桿、節(jié)氣門拉索、轉向器傳動機構、制動油路等。它不僅是取代連接，而且還實現(xiàn)了包括操縱機構和操縱方式的變化，以及執(zhí)行機構的電氣化，這將改變汽車的傳統(tǒng)結構。如圖所示為線控過程的基本組成。目前汽車底盤的線控技術包括線控換擋系統(tǒng)、制動系統(tǒng)（如電液制動系統(tǒng)EHB、電子機械制動系統(tǒng)EMB）、懸架系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)、節(jié)氣門系統(tǒng)和轉向系統(tǒng)等。線控技術的優(yōu)點是：無需使用液壓制動或其他任何液壓裝置，使汽車更為環(huán)保；減小了正面碰撞時的潛在危險性，并為汽車設計提供了更多空間；線控的靈活性使汽車設計、工程制造和生產過程中的成本大為降低，且降低了維護要求和車身重量。項目一底盤電控系統(tǒng)概述a2.汽車底盤集成化技術現(xiàn)代汽車底盤電子控制系統(tǒng)正從最初的單一控制發(fā)展到多變量多目標綜合協(xié)調控制，這樣可以在硬件上共用傳感器、控制器件、電路，使零件數(shù)量減少，從而減少連接點，提高可靠性；在軟件上實現(xiàn)信息融合、集中控制，提高和擴展各自的單獨控制功能。1）ABS/ASR/ESP的集成化ABS/ASR裝置成功地解決了汽車在制動和驅動時的方向穩(wěn)定性，但不能解決汽車轉向行駛時的方向穩(wěn)定性。汽車轉向行駛時，只有當?shù)孛婺軌蛱峁┏浞值霓D向力時，駕駛人才能控制住車輛，使其按照預定的方向行駛。如果地面?zhèn)认蚋街芰Ρ容^低，不能提供足夠的轉向力，汽車將側向滑出。ABS/ASR/ESP集成系統(tǒng)的應用，在制動、加速和轉向方面滿足了駕駛人的較高要求，提高了汽車的主動行駛安全性。2）ABS/ASR/ACC的集成化在ABS/ASR電子控制裝置硬件的基礎上，增加了接收車距傳感器信號的電子電路、ACC常閉式和常開式進油電磁閥電子驅動電路。在原ABS控制模塊和ASR控制模塊的軟件基礎上，增加一個ACC控制模塊，并與ABS/ASR電子控制模塊進行有機融合，用來實時處理、計算和確定汽車的行駛狀態(tài)和車輪的轉動狀態(tài)。汽車ABS/ASR/ACC集成化系統(tǒng)具有優(yōu)先支持駕駛人操作的功能和ABS優(yōu)先工作的功能。3）汽車底盤全方位控制系統(tǒng)汽車傳動控制系統(tǒng)、電子懸架系統(tǒng)、電子轉向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等集成融合在一起成為綜合的汽車底盤電子控制系統(tǒng)。各控制功能集中在一個ECU中，通過CAN總線實現(xiàn)信息共享、資源綜合利用。項目一底盤電控系統(tǒng)概述a3.集成底盤管理系統(tǒng)隨著汽車技術和電子技術的進步，汽車的底盤電子控制系統(tǒng)將逐步形成一個集成底盤管理（ICM）系統(tǒng)。該系統(tǒng)將集成所有的底盤電控子系統(tǒng)，實現(xiàn)各子系統(tǒng)間硬件、能量和