汽车新技术第五章现代汽车安全技术(韩伟)分析解析.ppt
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1、现代汽车新技术现代汽车新技术白云学院白云学院 机电工程学院机电工程学院 韩韩 伟伟第五章第五章 现代汽车安全制动技术现代汽车安全制动技术制动系统技术简介制动系统技术简介电控驱动防滑系统电控驱动防滑系统(ASR)ASR)电子控制防抱死制动系统电子控制防抱死制动系统(ABS)ABS)第五章第五章 现代汽车安全制动技术现代汽车安全制动技术一、一、制动系统及主动安全技术制动系统及主动安全技术随着汽车行驶速度的提高,以及道路行车密度的随着汽车行驶速度的提高,以及道路行车密度的增大,对于汽车行驶安全性能的要求也就越来越增大,对于汽车行驶安全性能的要求也就越来越高高,汽车的防滑控制系统就是在这种情况下产生汽
2、车的防滑控制系统就是在这种情况下产生和发展的,而且,防滑控制系统也已经成为汽车和发展的,而且,防滑控制系统也已经成为汽车向电子化发展的一个重要方而。向电子化发展的一个重要方而。制动防抱死系统制动防抱死系统(ABSABS-Anti-lock Brake-Anti-lock Brake System)System)驱动防滑转系统驱动防滑转系统(ASRASR-Accelerating Slip-Accelerating Slip Regulation System)Regulation System)牵引力控制系统牵引力控制系统(TCSTCS-Traction Control-Traction Co
3、ntrol System)System)制动防抱死系统制动防抱死系统 制动防抱死系统就是在制动过程中通过调节制动防抱死系统就是在制动过程中通过调节制动轮缸的制动压力,使作用于车轮的制动力矩制动轮缸的制动压力,使作用于车轮的制动力矩受到控制,而将车轮的滑动率控制在较为理想的受到控制,而将车轮的滑动率控制在较为理想的范围内。在制动过程中防止车轮被制动抱死,避范围内。在制动过程中防止车轮被制动抱死,避免车轮在路面上进行纯粹地滑移,提高汽车在制免车轮在路面上进行纯粹地滑移,提高汽车在制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力,缩短制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力,缩短制动距离,所以,被称为制动防抱死系统
4、。动距离,所以,被称为制动防抱死系统。目前目前制动防抱死技术制动防抱死技术的的发展趋势发展趋势减小体积和质量,提高集成度以降低成本和销减小体积和质量,提高集成度以降低成本和销售价格,并简化安装。售价格,并简化安装。开发一种可以使一种系统适应多种车型的回流开发一种可以使一种系统适应多种车型的回流泵系统。泵系统。改进电磁阀的磁路设计和结构设计,提高电磁改进电磁阀的磁路设计和结构设计,提高电磁阀的响应速度。阀的响应速度。逐渐推广应用逐渐推广应用ABS+TC(ASR)ABS+TC(ASR)相结合的系统。目相结合的系统。目前已经生产出前已经生产出ABSABS和驱动控制系统和驱动控制系统(ABR)ABR)
5、一体一体化的组合装置,如化的组合装置,如MercedesBenzMercedesBenz公司和公司和WabcoWabco公司联合开发出一种基于公司联合开发出一种基于ABS ABS 的驱动滑的驱动滑转率调节装置。转率调节装置。采用计算机进行采用计算机进行ABSABS与汽车的匹配、标定技术。与汽车的匹配、标定技术。同时加强道路试验,提高在各种不同路面上同时加强道路试验,提高在各种不同路面上的适应能力。的适应能力。目前出现的涉及汽车制动安全相关技术目前出现的涉及汽车制动安全相关技术VSCVSC牵引力控制系统及车身稳定控制系统牵引力控制系统及车身稳定控制系统 ECBECB 电子式制动控制系统电子式制动
6、控制系统 TRCTRC驱动控制系统驱动控制系统 EPSEPS电子助力转向系统电子助力转向系统EBDEBD电子制动力分配系统电子制动力分配系统 ASRASR电控驱动防滑系统电控驱动防滑系统ABSABS防抱制动系统防抱制动系统SBCSBC电子液压制动系统电子液压制动系统1 1、防抱死制动系统、防抱死制动系统(ABS)ABS)(Anti-lock Brake System)Anti-lock Brake System)在汽车紧急制动时,系统由传感器监测车轮与在汽车紧急制动时,系统由传感器监测车轮与地面的拖滑情况,并通过制动压力调节器自动地面的拖滑情况,并通过制动压力调节器自动控制各车轮制动器制动力的
7、大小,以防止车轮控制各车轮制动器制动力的大小,以防止车轮抱死。抱死。ABSABS可使汽车在紧急制动时,车轮处于边滚边可使汽车在紧急制动时,车轮处于边滚边滑滑(滑移率滑移率20)20)的状态,使地面对车轮的纵向的状态,使地面对车轮的纵向附着力达到最大,以充分地发挥制动器的效能,附着力达到最大,以充分地发挥制动器的效能,缩短制动时间和距离;而横向附着力也较大,缩短制动时间和距离;而横向附着力也较大,可有效地防止紧急制动时的车辆侧滑和甩尾,可有效地防止紧急制动时的车辆侧滑和甩尾,提高制动时的行驶稳定性和转向控制能力。提高制动时的行驶稳定性和转向控制能力。2 2、电子制动力分配系统、电子制动力分配系统
8、(EBD)EBD)电电子子制制动动力力分分配配系系统统(Electronic Electronic Brake Brake Distribution)Distribution)简称简称EBDEBD。在在汽汽车车制制动动时时,EBDEBD由由传传感感器器监监测测前前后后轮轮载载重重及及转转动动差差异异或或车车轮轮的的抱抱死死情情况况,并并通通过过调调节节装装置置自自动动分分配配前前后后车车轮轮的的制制动动力力。EBDEBD通通常常是是ABSABS的的附附加加装装置置,配配备备EBDEBD的的ABSABS,各各车车轮轮由由于于有有最最理理想想的的制制动动力力分分配配,可可进进一一步步缩缩短短汽汽车
9、车紧紧急急制制动时的制动距离。动时的制动距离。3.3.电子液压制动系统电子液压制动系统(SBC)SBC)SBCSBC与与传传统统的的制制动动系系统统有有本本质质的的区区别别,它它不不是是由由驾驾驶驶员员对对制制动动踏踏板板的的脚脚力力产产生生制制动动压压力力,而而是是通通过过制制动动液液压压装装置置产产生生适适当当的的制制动动压压力力。制制动动踏踏板板组组件件中中的的弹弹簧簧和和液液压压装装置置可可使使驾驾驶驶员员仍仍然然有有通通常常的的踏踏板板感感觉觉,驾驾驶驶员员踩踩制制动动踏踏板板的的力力度度和和幅幅度度则则是是通通过过制制动动踏踏板板组组件件中中的的压压力力传传感感器器和和位位置置传传
10、感感器器转转变变为为相相应应的的电电信信号号,控控制制器器据据此此判判断断所所需需的的制制动动压压力力,并并输输出出相相应应的的制制动动控控制制信信号号,控控制制制制动动液液压压装装置置,使使各各车车轮轮获得适当的制动力。获得适当的制动力。SBCSBC对对制制动动器器制制动动力力的的控控制制更更快快、更更准准确确,可可对对4 4个个车车轮轮制制动动力力分分别别控控制制。使使汽汽车车制制动动安安全全性性进进一一步步得得到了提高。到了提高。4 4 .防滑转控制系统防滑转控制系统(ASRASR)汽汽车车防防滑滑转转控控制制系系统统(Anti-slip Anti-slip Regulation)Reg
11、ulation)简简称称ASRASR,也也被被称称为为牵牵引引力力控控制制系系统统(Traction Traction ControlControl,简称简称TRC)TRC)。ASRASR由由传传感感器器监监测测车车轮轮的的滑滑转转情情况况,当当驱驱动动车车轮轮出出现现滑滑转转时时,控控制制系系统统通通过过控控制制发发动动机机的的动动力力输输出出或或对对滑滑转转车车轮轮施施以以制制动动力力来来抑抑制制车车轮轮的的滑滑转转,以以使使车车轮轮保保持持最最大大的的附附着着力力,提提高高汽汽车车牵牵引引力力和和行行驶驶稳稳定定性性。ASRASR对对滑滑转转车车轮轮施施以以制制动动力力所所需需的的制制动
12、动压压力力由由制制动动液液压压装装置置产产生生。ASRASR对对发发动动机机动动力力输输出出的的控控制制通通常常是是通通过过调调节节与与主主节节气气门门串串联联的的辅辅助助节节气气门门的的开开度度实实现现,并并用用调调整整点点火火时时间间和和燃燃油油喷喷射射量量的的方方法法来来补补偿偿辅辅助助节节气气门门调调节节反反应应速速度度较慢的不足。较慢的不足。5 5、电子控制车身稳定系统、电子控制车身稳定系统(ESP)ESP)电电 子子 控控 制制 车车 身身 稳稳 定定 系系 统统(Electronic Electronic Stabilization Stabilization Program)P
13、rogram)直直译译为为电电子子稳稳定定程程序序,简简称称ESPESP,用于自动控制行驶汽车车身的稳定性。用于自动控制行驶汽车车身的稳定性。ESPESP通通常常是是电电子子制制动动力力分分配配系系统统EBDEBD中中的的一一个个自自动动控控制制程程序序,通通过过对对各各个个有有关关传传感感器器电电信信号号计计算算分分析析监监控控车车辆辆的的行行驶驶状状况况。在在紧紧急急闪闪避避障障碍碍物物,或或在在转转弯弯时时出出现现转转向向不不足足、转转向向过过度度等等而而使使车车身身侧侧倾倾角角度度过过大大、车车尾尾偏偏摆摆力力矩矩超超过过某某一一程程度度、车车体体的的行行进进方方向向与与转转向向盘盘所
14、所转转过过的的角角度度差差距距达达到到了了某某一一程程度度时时,ESPESP就就会会向向ABSABS、ASRASR或或EBDEBD等等输输出出指指令令,通通过过对对有有关关车车轮轮的的制制动动和和制制动动力力大大小小的的控控制制,自自动动使使行行驶驶车车辆辆保持动态平衡。保持动态平衡。TRCTRC驱动控制系统驱动控制系统 EPSEPS电子助力转向系统电子助力转向系统EBDEBD电子制动力分配系统电子制动力分配系统 ASRASR电控驱动防滑系统电控驱动防滑系统ABSABS防抱制动系统防抱制动系统TCSTCS牵引力控制系统牵引力控制系统HBAHBA液压制动辅助系统液压制动辅助系统大众汽车的液压制动
15、辅助系统(大众汽车的液压制动辅助系统(HBA,HBA,Hydraulic Brake AssistHydraulic Brake Assist)可以帮助驾驶员紧)可以帮助驾驶员紧急刹车。它根据驾驶员踩刹车踏板的速度来判急刹车。它根据驾驶员踩刹车踏板的速度来判断是否存在完全制动的需求。只要驾驶员始终断是否存在完全制动的需求。只要驾驶员始终将踏板踩到底,系统就会自动加大制动力直到将踏板踩到底,系统就会自动加大制动力直到防抱死制动系统(防抱死制动系统(ABSABS)的启动临界值。如果)的启动临界值。如果驾驶员放松刹车踏板,系统又会降低制动力到驾驶员放松刹车踏板,系统又会降低制动力到规定值。规定值。在
16、紧急情况下当驾驶者想要尽快停车,他通常在紧急情况下当驾驶者想要尽快停车,他通常会快速踩刹车,但往往由于力度不够而浪费了会快速踩刹车,但往往由于力度不够而浪费了宝贵的制动距离,而制动辅助系统可以在这种宝贵的制动距离,而制动辅助系统可以在这种情况下提供帮助。紧急制动时,此系统可在瞬情况下提供帮助。紧急制动时,此系统可在瞬间产生最大的制动力,使车辆更快停住。欧盟间产生最大的制动力,使车辆更快停住。欧盟委员会称,如果所有车辆都配备这类系统,欧委员会称,如果所有车辆都配备这类系统,欧盟每年可避免盟每年可避免1,100 1,100 起致使行人伤亡的事故。起致使行人伤亡的事故。二、二、电控驱动防滑系统电控驱
17、动防滑系统(ASR)ASR)(一一)ASRASR的工作原理与作用的工作原理与作用 随着驱动轮转矩的不断增大,汽车的驱随着驱动轮转矩的不断增大,汽车的驱动力也随之增大,当驱动力超过地面附着力时,动力也随之增大,当驱动力超过地面附着力时,驱动轮就开始滑转。驱动轮的滑转程度用驱动驱动轮就开始滑转。驱动轮的滑转程度用驱动轮滑移率轮滑移率(为了与制动时相区别,有的称为驱为了与制动时相区别,有的称为驱动滑转率动滑转率)SdSd表示。表示。驱动滑转率驱动滑转率SdSd表示式为:表示式为:通过试验发现,在硬实的路面上,弹性轮胎与路通过试验发现,在硬实的路面上,弹性轮胎与路面间的附着系数面间的附着系数相滑动率相
18、滑动率 存在着如图所示的存在着如图所示的一般性关系。一般性关系。(二二)、ASRASR的优点的优点 ASR ASR能在驱动滑转时自动调节滑移率,充分利能在驱动滑转时自动调节滑移率,充分利用驱动车轮的最大附着力,具体优点是:用驱动车轮的最大附着力,具体优点是:汽车起步、行驶中驱动轮可提供最佳驱动汽车起步、行驶中驱动轮可提供最佳驱动力,与无力,与无ASRASR相比,提高了汽车的动力性,特别相比,提高了汽车的动力性,特别是在附着系数较小的路面上,起步、加速性能和是在附着系数较小的路面上,起步、加速性能和爬坡能力较佳;爬坡能力较佳;能保持汽车的方向稳定性和前轮驱动汽车能保持汽车的方向稳定性和前轮驱动汽
19、车的转向控制能力;的转向控制能力;减少了轮胎的磨损与发动机油耗。减少了轮胎的磨损与发动机油耗。(三三)、ASRASR的控制方式的控制方式 1 1对发动机输出转矩进行控制。对发动机输出转矩进行控制。调节燃油喷油量,如减小或中断供油;调节燃油喷油量,如减小或中断供油;调节点火时间,如减小点火提前角或停止调节点火时间,如减小点火提前角或停止点火;点火;调节进气量,如调节节气门开度和输助空气调节进气量,如调节节气门开度和输助空气装置。装置。2 2对驱动轮进行制动控制。对驱动轮进行制动控制。3 3对可变锁止差速器进行控制。对可变锁止差速器进行控制。4 4对发动机与驱动轮之间的扭矩进行控制。对发动机与驱动
20、轮之间的扭矩进行控制。(四(四)、ABSABSASRASR系统的主要组成系统的主要组成 该系统主要由轮速传感器、该系统主要由轮速传感器、ABSABSTRCTRC控制单元控制单元ECUECU、ABSABS执行器执行器(制动压力调节器制动压力调节器)、TRCTRC制动执行器、制动执行器、副节气门控制步进电机和主、副节气门位置副节气门控制步进电机和主、副节气门位置(开度开度)传感器等组成。传感器等组成。在制动过程中,该系统采用流通调压方式、三通在制动过程中,该系统采用流通调压方式、三通道前轮独立控制道前轮独立控制-后轮按低选原则控制方式;在后轮按低选原则控制方式;在驱动过程中,通过调节副节气门的开度
21、和驱动车轮驱动过程中,通过调节副节气门的开度和驱动车轮介入制动的方式,对两后轮驱动轮进行防滑转控制。介入制动的方式,对两后轮驱动轮进行防滑转控制。(五五)ABSABSTRCTRC系统主要部件的功能和结构系统主要部件的功能和结构 1 1、ABSABSTRCTRC控制单元控制单元ECUECU 2 2、TRCTRC制动执行器制动执行器 TRCTRC制动执行器主要由制动执行器主要由TRCTRC隔离电磁阀总隔离电磁阀总成和成和TRC TRC 制动供能总成组成。制动供能总成组成。3 3、副节气门装置、副节气门装置ABSABSTRCTRC系统的工作过程系统的工作过程 ABSABSTRCTRC系统未进行制动防
22、抱死和驱动系统未进行制动防抱死和驱动防滑转控制时,制动压力调节器和防滑转控制时,制动压力调节器和TRCTRC隔离电隔离电磁阀总成中的各个电磁阀均不通电,制动总泵磁阀总成中的各个电磁阀均不通电,制动总泵至各车轮制动分泵的制动液油路都处于沟通状至各车轮制动分泵的制动液油路都处于沟通状态;蓄能器中制动液的压力保持在一定范围内;态;蓄能器中制动液的压力保持在一定范围内;控制副节气门的步进电机不通电,副节气门保控制副节气门的步进电机不通电,副节气门保持在全开位置。持在全开位置。在汽车起步、加速及运行过程中,在汽车起步、加速及运行过程中,ECUECU根据轮速根据轮速传感器输入的信号,判定驱动轮传感器输入的
23、信号,判定驱动轮(后轮后轮)的滑移率超的滑移率超过限位时,就进入防滑转控制过程。首先过限位时,就进入防滑转控制过程。首先ECUECU使控使控制副节气门的步进电机通电运转,将副节气门开度制副节气门的步进电机通电运转,将副节气门开度减小,减小进入发动机的进气量,使发动机输出转减小,减小进入发动机的进气量,使发动机输出转矩减小。矩减小。当当ECUECU判定需要对驱动轮进行制动介入时,使判定需要对驱动轮进行制动介入时,使TRCTRC隔离电磁阀总成中的三个隔离电磁阀通电,储能器隔离电磁阀总成中的三个隔离电磁阀通电,储能器中被加压的制动液会通过储能器隔离电磁阀、后轮中被加压的制动液会通过储能器隔离电磁阀、
24、后轮三位三通调压电磁阀,进入后轮制动分泵,后轮制三位三通调压电磁阀,进入后轮制动分泵,后轮制动分泵的制动压力随之增大动分泵的制动压力随之增大三三、电子控制防抱死制动系统电子控制防抱死制动系统(ABS)ABS)汽车电子控制防抱死制动系统汽车电子控制防抱死制动系统(ABS-Anti-ABS-Anti-Lock Brake System)Lock Brake System),是汽车上的一种是汽车上的一种主动安主动安全装置全装置。其作用是在汽车制动时,防止车轮抱。其作用是在汽车制动时,防止车轮抱死在路面上拖滑,以提高汽车制动过程中的方死在路面上拖滑,以提高汽车制动过程中的方向稳定性、转向控制能力和缩短
25、制动距离,使向稳定性、转向控制能力和缩短制动距离,使汽车制动更为安全有效。汽车制动更为安全有效。(一)(一)ABSABS系统的作用系统的作用防滑控制系统能够使被控制的车轮获得较大的纵防滑控制系统能够使被控制的车轮获得较大的纵向和横向附着力,从而改善了汽车的行驶性能向和横向附着力,从而改善了汽车的行驶性能。1 1、提高行驶方向稳定性、提高行驶方向稳定性如果汽车的后轮首先丧失横向附着力,后如果汽车的后轮首先丧失横向附着力,后轮在很小的外界横向力作用下也会发生横轮在很小的外界横向力作用下也会发生横向滑移。向滑移。在一些后轮驱动的高级轿在一些后轮驱动的高级轿车上装备的驱动防滑转系车上装备的驱动防滑转系
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