底盘电子控制技术第3课驱动防滑控制技术.ppt

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1、汽车拖拉机学电器与电子设备,汽车拖拉机学电器与电子设备课件,2023年10月26日星期四,内 容：第十章 底盘电子控制技术(第3课 驱动防滑控制技术)主讲人：鲁植雄 教授Email：Q Q：1607357229,2,2023年10月26日星期四,本章内容安排,第十章 底盘电子控制技术,第1课 自动变速器控制技术第2课 制动控制技术第3课 驱动防滑控制技术第4课 转向控制技术第5课 悬架控制技术,3,2023年10月26日星期四,一、ASR的作用二、ASR的基本原理三、ASR的控制方法四、ESP的作用五、ESP的基本原理五、ESP的组成,本节课的主要内容,第3课 驱动防滑控制技术,第十章 底盘电

2、子控制技术,4,2023年10月26日星期四,ASR:驱动防滑控制（Acceleration Slip Regulation），牵引力控制（TCS）ASR的作用:是防止汽车起步、加速过程中驱动轮打滑（空转），特别是防止汽车在非对称路面或转弯时驱动轮空转。,一、ASR的作用,第3课 驱动防滑控制技术,改善转向操纵性改善方向稳定性提高加速性能与爬坡能力减轻驾驶员的紧张程度延长轮胎的使用寿命,第十章 底盘电子控制技术,5,2023年10月26日星期四,无ASR与有ASR汽车爬坡的对比,一、ASR的作用,第3课 驱动防滑控制技术,第十章 底盘电子控制技术,6,2023年10月26日星期四,1.轮胎与地

3、面的附着特性,二、ASR的基本原理,第3课 驱动防滑控制技术,众所周知，作用在车轮上的驱动力和侧向力是依赖于摩擦的存在，其合力不会超出摩擦圆。即若驱动力增加则侧向力就必然减小。若驱动轮发生滑转时，驱动力和侧向力就处在A区，相应的侧向力很小。,驱动力与侧向力摩擦圆,第十章 底盘电子控制技术,7,2023年10月26日星期四,二、ASR的基本原理,第3课 驱动防滑控制技术,发动机驱动轮的驱动力附着力：驱动轮滑转，车轮的横向附着系数很小，相应的侧向力很小，横向稳定性下降；制动器车轮的制动力附着力：车轮滑移，车轮的横向附着系数很小，相应的侧向力很小；横向稳定性下降,从控制车轮与路面的滑移率看，ABS和

4、ASR采用了相同的技术。ASR控制技术实际上是ABS逻辑上的延伸。,第十章 底盘电子控制技术,8,2023年10月26日星期四,2.驱动力驱动轮正常驱动的条件是：驱动力取决于路面与车轮间的附着系数。只有车轮滑移率等于特定数值时附着系数才处于峰值，即运动车轮只有处于特定附着状况才具备足够的纵向与横向附着力，获得相应的操纵性能。,二、ASR的基本原理,第3课 驱动防滑控制技术,第十章 底盘电子控制技术,9,2023年10月26日星期四,3.车辆行驶时驱动轮可能产生若干运动状况：在附着状况良好的路面上，车辆可获得预期的附着状况和驱动力以及正常的稳定性与操纵性能；驱动轮输出转矩Mn突然加大而附着条件未

5、变，若驱动轮驱动力Ft超过附着力极限值时，此时车辆驱动力并不随发动机功率加大而成正比加大，车轮产生滑转现象，同时导致横向附着力减小，轻微的干扰力即可使车辆丧失横向稳定/操纵性；车辆输出转矩Mn突然变小（仍处于驱动工况且传动系统仍然连接），由于发动机制动效应驱动轮转速受到限制，在附着状况较差的路面上产生驱动轮滑转现象，稳定/操纵性能下降；,二、ASR的基本原理,第3课 驱动防滑控制技术,第十章 底盘电子控制技术,10,2023年10月26日星期四,车辆行驶时驱动轮可能产生若干运动状况：发动机维持正常动力，路面附着系数值突然变小，使驱动轮附着力随之突然变小而驱动轮驱动力Ft瞬间超过附着力极限值，驱

6、动轮亦产生滑移且车辆丧失正常稳定/操纵性；当驱动轮附着系数为零时，驱动轮转矩无法转换为车辆驱动力，驱动轮空转而车辆无法前进。上述、四种现象往往发生在不良路面状况下发动机突然大功率加速起步，或者发动机功率不变，车辆从良好路面状况突然驶入不良路面，以及在不良路面上发动机功率突然减少时（驱动轮仍没有脱离传动）等情况，此时驱动条件被打破。结论：由于任何原因打破车辆行驶平衡条件时，必然产生驱动轮滑转现象，车辆的稳定与操纵性将受到破坏，产生交通安全隐患。,二、ASR的基本原理,第3课 驱动防滑控制技术,第十章 底盘电子控制技术,11,2023年10月26日星期四,4.滑转率,二、ASR的基本原理,第3课

7、驱动防滑控制技术,滑转率Sd=0，纯滚动滑转率Sd=100%，完全滑转滑转率0Sd100%，既滚动、又滑动,第十章 底盘电子控制技术,12,2023年10月26日星期四,三、ASR的控制方法,第3课 驱动防滑控制技术,ASR的控制方法：1.降低驱动轮转矩2.提高驱动轮与地面之间的附着系数ASR控制驱动轮最佳滑移率的控制方式主要有以下几种：对发动机输出转矩进行控制（TCS）对驱动轮进行驱动防滑控制（ABS）对可变锁止差速器进行控制（非对称路面）对发动机与驱动轮之间的扭矩进行控制这种控制方法包括对离合器和变速器等进行控制，实用中多是通过控制变速器的换挡特性改变传动比来实现。上述四种控制方式中，前两

8、种采用较多。这些控制方式可以被单独使用；但目前实车上采用组合使用的较为普遍。,第十章 底盘电子控制技术,13,2023年10月26日星期四,1.对发动机输出转矩进行控制,三、ASR的控制方法,第3课 驱动防滑控制技术,合理地控制发动机输出转矩，可以使汽车获得最大驱动力。发动机输出转矩的控制手段有：调节燃油喷油量，如减少或中断供油；调整点火时间，如减小点火提前角或停止点火 调整进气量，如调整节气门的开度和辅助空气装置。上述三种手段中，从加速圆滑和燃烧完全、减少污染角度看，调整进气量最好，但整节气门反应速度较慢。调整点火时间和燃油喷射量反应速度较快，能补偿调整节气门的不足，但推迟点火时间控制不好易

9、造成失火、燃烧不完全、增加排气净化装置中三元催化器的负担。如果只减少燃油喷射量，因受燃烧室内废气的影响，又会使燃烧过程延迟。,第十章 底盘电子控制技术,14,2023年10月26日星期四,三、ASR的控制方法,第3课 驱动防滑控制技术,目前广为采用的控制方法是进气量控制。该方法连续性强，过度圆滑，较少排气污染并且可以利用发动机制动效应以增强控制效果。具体手段是在发动机主节气门前方设置一个副节气门。正常工作状况或制动状况时副节气门处于初始全开位置。副节气门由步进电机根据ECU控制，通过改变进气系统流通面积，达到控制进气量从而减少发动机输出扭矩的目的。,节气门直动式控制,第十章 底盘电子控制技术,

10、15,2023年10月26日星期四,2.对驱动轮进行驱动防滑控制,三、ASR的控制方法,第3课 驱动防滑控制技术,这种方法是对发生滑转的驱动轮直接加以制动(增加车轮制动分泵的压力)。把发动机多输出的功率以热的形式在制动器上消耗掉。该方式反应时间最短，是防止滑转的最迅速的一种控制方式，但为了制动过程平稳，出于舒适性考虑，其制动力应缓慢升高。此外，该控制方式一般都作为调整进气量(如节气门开度)、改变发动机输出转矩方式的补充。,第十章 底盘电子控制技术,16,2023年10月26日星期四,3.对差速锁控制,三、ASR的控制方法,第3课 驱动防滑控制技术,当出现某一驱动轮横向附着系数等于零的全滑转状况

11、时，系统自动运行锁止驱动轮差速器，强迫处于较好附着状态的驱动轮转动提供牵引力使车辆摆脱困境。,第十章 底盘电子控制技术,17,2023年10月26日星期四,4.对离合器或变速器控制减弱离合器的接合程度，相对滑转改变传动比，由低档换高档,三、ASR的控制方法,第3课 驱动防滑控制技术,第十章 底盘电子控制技术,18,2023年10月26日星期四,5.驱动车轮载荷控制对于电控悬架：起步、加速时：附着条件好的驱动轮载荷增加，附着条件差的驱动轮载荷减少行驶方向稳定：附着条件好的驱动轮载荷减少，附着条件差的驱动轮载荷增加，保证各驱动轮的牵引力平衡。,三、ASR的控制方法,第3课 驱动防滑控制技术,第十章

12、 底盘电子控制技术,19,2023年10月26日星期四,三、ASR的控制方法,第3课 驱动防滑控制技术,第十章 底盘电子控制技术,20,2023年10月26日星期四,四、ESP的作用,第3课 驱动防滑控制技术,第十章 底盘电子控制技术,21,2023年10月26日星期四,四、ESP的作用,第3课 驱动防滑控制技术,第十章 底盘电子控制技术,22,2023年10月26日星期四,四、ESP的作用,第3课 驱动防滑控制技术,无ESP汽车在水路上转向,ESP汽车在水路上转向,第十章 底盘电子控制技术,23,2023年10月26日星期四,1.横摆角速度是指汽车绕垂直轴的偏转，该偏转的大小代表汽车的稳定程

13、度。如果偏转角速度达到一个阈值，说明汽车发生测滑或者甩尾等危险工况,五、ESP的基本原理,第3课 驱动防滑控制技术,第十章 底盘电子控制技术,24,2023年10月26日星期四,2.工作原理采用车载传感系统对车辆行驶的纵向/侧向/横摆运动状态、车轮运动状态、发动机工作状态、制动工作状态以及驾驶员转向意图等进行自动识别判断汽车是否发生车轮抱死、驱动轮滑转及丧失操纵稳定性，进而对发动机力矩、车轮制动进行综合协调控制实现对制动工况下车轮防抱死和稳定性控制、驱动工况下驱动轮防滑和稳定性控制以及转向工况下稳定性控制，使汽车的操纵稳定性、加速性和制动性实现综合最佳。,五、ESP的基本原理,第3课 驱动防滑

14、控制技术,汽车稳定性控制系统,第十章 底盘电子控制技术,25,2023年10月26日星期四,3.ESP的具体功能为：探测和识别车辆运动横向附着状态，对车辆预期的瞬时侧向安全性及其变化趋势进行评估，以确定是否执行控制与干预驾驶操作；当车辆运动状态发生激烈变化时实施控制，确保或恢复车辆的稳定/操纵性能；当驾驶员操纵不当以至有可能发生危及安全的运动状态时，主动干预或制止该操纵动作；增强ABS/ASR系统的功能，充分利用车辆的附着力，改善车辆的动力、经济、操纵和制动等性能；与发动机、ECT、ABS/ASR、EPS和主动悬架（A-SUS）系统共同形成车辆底盘综合控制系统。,五、ESP的基本原理,第3课

15、驱动防滑控制技术,第十章 底盘电子控制技术,26,2023年10月26日星期四,4.ESP的特点实时监控：ESP能够实时监控驾驶者的操控动作、路面反应、汽车运动状态，并不断向发动机和制动系统发出指令。主动干预：ABS等安全技术主要是对驾驶者的动作起干预作用，但不能调控发动机。ESP则可以通过主动调控发动机的转速，并调整每个轮子的驱动力和制动力，来修正汽车的过度转向和转向不足。事先提醒：当驾驶者操作不当或路面异常时，ESP会用警告灯警示驾驶者。ESP实际上是一种牵引力控制系统，与其他牵引力控制系统比较，ESP不但控制驱动轮，而且可控制从动轮。如后轮驱动汽车常出现的转向过多情况，此时后轮失控而甩尾

16、，ESP便会刹慢外侧的前轮来稳定车子；在转向过少时，为了校正循迹方向，ESP则会刹慢内后轮，从而校正行驶方向.,五、ESP的基本原理,第3课 驱动防滑控制技术,第十章 底盘电子控制技术,27,2023年10月26日星期四,5.ESP实际应用举例在您前面的公路上,一辆卡车出人意料地变道,迫使您突然采取避让高速公路出口处的转弯比您预想的要陡。停泊车辆的门突然开启。您前面一辆行驶的自行车出人意料地转向左边。充满垃圾的街道迫使您在另一车道的雪地上行驶。在弯弯曲曲的道路上,您发现一坑洼,大吃一惊。突然一只动物横穿公路,迫使您立即采取避让。,五、ESP的基本原理,第3课 驱动防滑控制技术,第十章 底盘电子

17、控制技术,28,2023年10月26日星期四,五、ESP的组成,第3课 驱动防滑控制技术,第十章 底盘电子控制技术,29,2023年10月26日星期四,五、ESP的组成,第3课 驱动防滑控制技术,第十章 底盘电子控制技术,30,2023年10月26日星期四,介绍了ASR的作用介绍了ASR的基本原理（滑转率）介绍了ASR的控制方法（驱动转矩、附着性能）介绍了ESP的作用介绍了ESP的基本原理介绍了ESP的组成,小结,第3课 驱动防滑控制技术,第十章 底盘电子控制技术,31,思考题,2023年10月26日星期四,名词解释：ASR、滑转率、横摆角速度（横摆率）、ESPASR有何功用？简述通过调节发动机输出转矩来控制驱动轮滑转的原理。简述通过调节驱动轮制动力矩来控制驱动轮滑转的原理。简述通过调节差速器锁上程度来控制驱动轮滑转的原理。为何在不同车速条件下，需要采用不同的控制方式来控制驱动轮滑转。ESP是怎样控制汽车转向不足的？ESP是怎样控制汽车过度转向的？,第3课 驱动防滑控制技术,第十章 底盘电子控制技术,32,2023年10月26日星期四,本节课内容结束,下一讲,第4课 转向控制技术,第十章 底盘电子控制技术,第3课 驱动防滑控制技术,