汽车底盘电控技术讲义

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1、汽车底盘电控技术,第1章 汽车底盘电控系统概述,1.1电子控制系统的基本组成 电子控制系统主要组成可以分为信号输入装置、电子控制单元（ECU）和执行元件三大部分，如图1-1所示。,图1-1 电子控制系统的基本组成,第1章 汽车底盘电控系统概述,1）传感器 电子控制系统中的信号输入装置是各种传感器。传感器安装在发动机的各个部位，其功用是检测汽车运行状态的电量参数、物理参数和化学参数等，并将这些参数转换成单片机能够识别的电信号输入ECU。 这些电信号主要包括两种类型： （1）模拟信号：信号电压（或电流）随时间变化而连续变化的信号称为模拟信号。 （2）数字信号：信号电压（或电流）随时间变化而不是连续

2、变化的信号称为数字信号。,第1章 汽车底盘电控系统概述,2）电子控制器ECU 电子控制器ECU（Electronic Control Unit）又称电子控制组件或电子控制单元，如图1-2所示。ECU是以单片机为核心而组成的电子控制装置，具有很强的数学运算和逻辑判断功能。汽车电子控制器ECU主要由输入回路、单片微型计算机（单片机）和输出回路三部分组成。输入回路和输出回路一般都与单片机一起制作在一个金属盒内，固定在车内不易受到碰撞的部位，如仪表台下面或座椅下面等。,图1-2 电子控制器ECU,第1章 汽车底盘电控系统概述,3）执行元件 执行元件是控制系统的执行机构，其功用是接受ECU输出的各种控制

3、指令，完成具体的控制动作，从而使底盘各种控制处于最佳的工作状态等。执行元件类型主要包括电动机、继电器、开关和电磁阀。,第1章 汽车底盘电控系统概述,1.2汽车底盘电子控制技术的应用 汽车底盘电子控制系统主要包括：电控自动变速器、制动防抱死系统、驱动防滑转系统、电控悬架系统、转向控制系统等。,第1章 汽车底盘电控系统概述,1.电控液力自动变速器 电控自动变速器( Electronic Automatic Transmission)可以通过自动变速器ECU对发动机的负荷和汽车车速信号的判断，自动地实现挡位的变换，减轻驾驶员体力消耗，提高汽车行驶安全性。电控液力自动变速器由液力变矩器、变速齿轮和电控

4、液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式达到变速变矩。由节气门位置传感器提供负荷信号，由安装在变速器输出轴的转速传感器得到对应的车速信号，自动变速器ECU通过对负荷信号和车速信号的分析，得出最佳的换挡时刻，控制电磁阀使相应的油路通断，实现不同的齿轮组合，得到适合的挡位。现今越来越多的轿车甚至货车都安装了自动变速器。,第1章 汽车底盘电控系统概述,2.无级变速器 无级变速器( Electronic Continuously Variable Transmission) 是一种比较理想的汽车动力传动装置。通过V 型金属带实现动力的传递，根据发动机的状况和汽车的车速，可以连续地改变传动比，使发

5、动机处与最佳的稳定转速，得到最佳的动力性、经济性和排放性能。电控无级变速器采用金属传动带和可变槽宽的带轮进行动力传递，由电控单元控制带轮变化改变槽宽，相应改变驱动带轮与从动带轮上传动带的接触半径进行连续变速。,第1章 汽车底盘电控系统概述,3.制动防抱死系统 制动防抱死系统以最佳车轮滑移率（或最佳减速度）为控制目标，ECU根据轮速传感器（有的车上还设有减速度传感器）检测到的车轮转速进行控制。在制动过程中，当ECU根据车轮转速信号判断到车轮即将被抱死时，便向执行元件发出控制指令，使执行元件动作，调节作用在制动轮缸内的液压，从而控制作用在车轮上的制动力，使车轮始终工作在不被抱死（滑移率为1030）

6、的状态下，达到最佳制动效果。,第1章 汽车底盘电控系统概述,4.驱动防滑转系统 汽车在起步或加速过程中，四个车轮上的轮速传感器不停地向驱动防滑转系统ECU输送各车轮转速信号，ECU根据这四个轮速信号计算出车轮的滑转率，并判断滑转率是否在最佳范围内。当ECU判断出某车轮的滑转率不在最佳范围内时，便向执行器发出指令，采用调节发动机的输出功率对驱动车轮进行制动，以及对差速器进行锁止控制等控制方式降低滑转率，使车轮的滑转率保持在最佳范围内，充分利用地面附着力，提高汽车起步、加速等工况的方向稳定性。,第1章 汽车底盘电控系统概述,5.电控悬架系统 所谓主动悬架，是根据行驶条件随时对悬架系统的刚度、减振器

7、的阻尼力以及车身的高度和姿式进行调节，使汽车的有关性能始终处于最佳状态。调节方式可以是机械式的，也可以是电子控制式的。这种调节需要消耗能量，因此系统中需要能源。半主动悬架仅对减振器的阻尼力进行调节，有些还对横向稳定器的刚度进行调节，调节方式也有机械式和电子控制式两种。这种调节不需消耗能量，因此系统中不需要能源，即系统是是无能源的。1987年，世界上首次推出装有空气弹簧的主动悬架，它是一种通过改变空气弹簧的空气压力来改变弹性元件刚度的主动悬架。1989年又推出了装有油气弹簧的主动悬架。,第1章 汽车底盘电控系统概述,6.转向控制系统 转向控制主要包括动力转向控制和四轮转向控制。采用动力转向系统的

8、目的是使转向操纵轻便，提高响应特性。理想的动力转向系统应在停车和低速状态时提供足够的助力，使转向轻便；而随着车速的增加，助力逐渐减少，在高速行驶时则无助力或助力很小，以保证驾驶员有足够的路感。为了实现在各种行驶条件下转向盘上所需的力都是最佳值，电子控制转向系统应运而生。,第1章 汽车底盘电控系统概述,7.其它电控系统 碰撞报警/避撞系统：碰撞报警/避撞系统可以分为2类，即被动碰撞报警系统和主动避撞系统。被动系统在探测到潜在危险时只向驾驶者发出报警，而主动系统在这种情况下会自动采取措施以避免碰撞的发生。尽管主动系统可以控制节气门、制动甚至转向，但二者探测危险的工作原理是相同的。目前，用于障碍物探

9、测的技术通常有激光扫描雷达传感器、定波长频率调制技术、摄像机及其相关的算法。,第1章 汽车底盘电控系统概述,ESP：电子稳定装置( Electronic Stablity Program) 。ESP 是由奔驰汽车公司首先应用在它的A 级车上的，实际上也是一种防滑控制系统。其通过方向盘转角传感器和横向加速度传感器、横摆率传感器的信号进行比较，判定车辆在转向时的状态是转向不足、还是转向过度，同时控制制动系统制动相应的车轮，防止高速转向时不稳定现象的发生，提高了汽车安全性、转向稳定性、通过性。,第1章 汽车底盘电控系统概述,EBD：电子制动力分配系统。EBD 能够根据汽车制动时产生轴荷转移的不同，自

10、动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能，并配合ABS 提高制动稳定性。汽车在制动时，四只轮胎附着的地面条件是不同的。EBD用高速计算机在汽车制动的瞬间，分别对四只轮胎附着的不同地面进行感应、计算，得出不同的摩擦力数值，使四只轮胎的制动装置根据不同的情况用不同的方式和力量制动，并在运动中不断高速调整，从而保证车辆的平稳、安全。,第1章 汽车底盘电控系统概述,EHB：电控液压制动系统通过高压储液缸产生制动力。在制动时，EHB的ECU根据踏板力的大小，并结合汽车的其它数据（如滑移率等）计算各个车轮所需的制动压力，然后由车轮制动压力调节器控制各车轮的制动压力。在电控液压制动系统中，仍将保留液压的

11、车轮制动器。在正常工作情况下，它们与制动踏板是相互独立的，而当EHB系统失效时，驾驶者的踏板力会按照传统的液压制动方式经制动主缸传递到前轮制动器上。,第1章 汽车底盘电控系统概述,VSC：车辆稳定控制系统。车辆稳定性控制(VSC)就是用来帮助避免事故发生，且部分地可参与自动避免事故的发生。VSC系统的作用是帮助普通驾驶员完成限制汽车侧滑的最佳驾驶操作。也就是说，VSC系统是除ABS和 TRC之外，在汽车所有运行方向(前进、后退和侧向)提供有限防护功能，以限制汽车操纵失控的控制系统。,第2章 电控液力自动变速器,2.1概述 1.自动变速器的特点 1）优点 （1）整车具有更好的驾驶性能： （2）良

12、好的行驶性能： （3）较好的行车安全性： （4）降低废气排放： （5）故障自诊断： 2）缺点 （1）结构较复杂： （2）传动效率低：,第1章 汽车底盘电控系统概述,2.自动变速器的分类 自动变速器有多种分类方式。 1)按驱动方式分类 按照汽车驱动方式的不同，可以分为后驱动自动变速器和前驱动自动变速器。 2)按前进挡的挡位数分类 按前进挡的挡位数不同，可以分为3个前进挡、4个前进挡、5个前进挡。新型轿车的自动变速器基本上都是4个前进挡，即没有超速挡。现在已经出现了5、6、7个前进挡的自动变速器。,第1章 汽车底盘电控系统概述,3)按齿轮变速器的类型分类 按齿轮变速器类型的不同，可以分为行星齿轮式

13、自动变速器和平行轴式自动变速器。行星齿轮式自动变速器结构紧凑，能获得较大的传动比，被大多数轿车使用。平行轴式自动变速器体积较大，最大传动比较小，只有少数几种车型使用，如本田Accord轿车。 4)按控制方式分类 按控制方式不同，可以分为液力控制自动变速器和电子控制自动变速器两种。 液力控制自动变速器通过机械方式，将汽车行驶时的车速和节气门位置开度两个参数变为液压控制信号，阀板中的各个控制阀根据这些液压信号的大小，按照设定的换挡规律，通过控制换挡执行元件的动作，实现自动换挡，如图2-1所示。,第2章 电控液力自动变速器,图2-1 液压自动变速器控制过程,第1章 汽车底盘电控系统概述,电子控制自动

14、变速器通过各种传感器，将发动机转速、节气门开度、车速、发动机水温、自动变速器油温等参数转变为电信号，并输入ECU。ECU根据这些信号，按照设定的换挡规律，向换挡电磁阀、油压电磁阀等发出电子控制信号，换挡电磁阀、油压电磁阀再将ECU的电子控制信号转变为液压控制信号，阀板中的各个控制阀根据这些液压控制信号，控制换挡执行元件的动作，实现自动换挡，如图2-2所示。,图2-2 电控自动变速器控制过程,第1章 汽车底盘电控系统概述,3.自动变速器型号的含义 1）自动变速器型号代表的含义 （1）变速器的性质 字母“A”表示自动变速器，字母“M”表示手动变速器。 （2）自动变速器的生产厂家 例如，德国ZF公司

15、生产的自动变速器，其型号前面大多标有“ZF”。 （3）驱动方式 一般用字母“F”表示前驱动，用字母“R”表示后驱动。,第1章 汽车底盘电控系统概述,（4）前进挡位数 表示自动变速器前进挡位的个数，用数字表示。 （5）控制类型 主要说明变速器的控制方式，包括电控、液控或电液控制。电控一般用字母“E”表示，液控一般用字母“L”表示，电液控制一般用字母“EH”表示。 （6）改进序号 自动变速器在原变速器基础上改进的顺序号。 （7）额定驱动转矩 在通用、宝马公司的自动变速器型号中有此参数。,第1章 汽车底盘电控系统概述,2）主要公司的自动变速器具体型号含义 （1）通用公司的自动变速器型号 该公司自动变

16、速器的型号主要有4T60E、4L60E等。 左起第一位的阿拉伯数字表示前进挡的个数，“4”表示有4个前进挡。第二位的字母表示驱动方式，“T”表示自动变速器横置(Transverse)；第二位的字母为“L”的表示后驱动。第三位、第四位的数字“60”表示自动变速器的额定驱动转矩为60Nm。第五位的字母表示控制类型，“E”表示电子控制。 （2）宝马ZF4HP22-EH “ZF”表示德国ZF公司生产；“4”表示前进挡位的个数为4；“H”表示控制类型为液压控制；“P”表示齿轮类型为行星齿轮机构；数字“22”表示额定驱动转矩为22Nm；“EH”表示电液控制的类型。,第1章 汽车底盘电控系统概述,（3）丰田汽车自动变速器型号 型号中有两位数字的自动变速器 此类型号有：A40、A41、A55、A55F、A40D、A44DL等。 左起第一位字母“A”代表自动变速器。左起第一位数字表示汽车的驱动方式，若左起第一位数字分别为“1”、“2”、“5”，则表示该自动变速器为前驱动车辆用，即自动变速器内有主减速器与差速器。若左起第一位数字分别为“3”、“4”，则表示该自动变速器为后驱动车辆用。左起第二位数