《电动汽车控制原理方法及控制规律研究-论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电动汽车控制原理方法及控制规律研究-论文（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电动汽车控制原理方法及控制规律研究-论文 ABSTRACT Vehicle anti-slip regulation (ASR) developed internationally from the middle of 80s, is a new type of active safety control technology in vehicle and it is a logical extension of ABS. With the increase of the speed of vehicle and increase of the density of vehicle, peop
2、les requirement for vehicle safety is higher and higher. When the vehicle is running on the road especially when the road adhesion condition is not very good the driving wheels often slip. And it will result in sideslip, racing and out of controLIt is under this need that vehicle anti-slip regulatio
3、n has produced and developed. Now the anti-slip regulation has already become a very important aspect of automobile electronic development. This paper analyzes the control of the vehicle driving principle and its structure,then compares the structure of the characteristics of various ASR, the differ
4、ent forms and application of the complete system design.After that according to the selected control mode we designed the implementation agency for the control of the wheel speed,by the implementing agencies and sensor design selection we designed the hardware and programming language,completing the
5、 whole ASR system package design. Key words：Acceleration Slip Breaking Control Assistant Throttle Control 电动汽车驱动控制系统是国际上90年代中期开始发展起来的一种新型实用的主动安全技术，它 是汽车防抱死系统的一个功能延伸。随着汽 车行驶速度的提高以及道路行车密度的增加， 对于汽 车的安全性能要求也越来越高，当汽车在道路上行驶特别是在附着条件差的路面土行驶时， 驱动 车轮将打滑并产生滑转，继续行 驶将失去控制， 这将十分危险 ，汽车驱动防滑系统就是在此要求 下产生和发展的。目前，防滑控制系
6、统已经成为汽车电子化发展的一个很重要的方面。 本文分析了汽车驱动控制的工作原理与结构形式，比 较了各种ASR的特点、组合形式及应用情况 完成系统设计，并根据所选取的控制方式 设计出对于控制车轮转速的执行机构，由 执行机构与传 感器的设计选型设计出硬件和程序语言。完成整套ASR 系统的设计。 关键词：驱动防滑（ASR），制动控制、节气门控制 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 1 绪论 1 1.1研究电动汽车驱动控制系统的作用 1 1.2电动汽车ASR的发展历程及国内外现状 1 1.3本文研究的内容 4 2 ASR的结构形式与工作原理 5 2.1系统的控制方式 5 2.1.1滑转率 5
7、2.1.2各种控制方式 6 2.1.3控制方式的性能对比与选取 8 2.2 ASR系统的组成 8 2.2.1系统的基本组成 8 2.2.2 ASR传感器 10 2.2.3 ASR的电子控制单元 11 2.2.4制动压力调节器 11 2.2.5节气门驱动装置 12 2.3本章小节 13 3 控制系统副节气门的设计 14 3.1节气门的特性 14 3.2副节气门结构 143.3电机的选择 16 3.4节气门开度传感器的选择 18 3.5本章小节 19 4 系统电子控制单元 20 4.1单片机的分类与选择 20 4.2系统电路的设计 21 5 系统控制方法的选择与程序的编写 24 5.1系统的控制方
8、法与选取 24 5.1.1系统的控制方法 24 5.1.2控制方法的选择 25 6 结论 28 致谢 29 参 考 文 献 432 电 1 绪论 1.1研究电动汽车驱动控制系统的作用 电动汽车驱动控制系统（ASR）就是电动汽车的防滑转电子控制系统，也叫自动牵引力控制系统T CS（Traction Control System ），是继ABS之后应用于 车轮防滑的电子控制系统， 对 打滑的驱动轮进行控制，防止车辆在 起步、急加速和滑溜路面行驶时驱动轮 打滑的现象， 维持车辆 行驶的稳定性和良好的操控性1 。 当车轮转动而车身不动或是汽车的移动速度低于转动车轮的轮缘速度时，车轮胎面与地面之间 就有
9、相对的滑动，这种滑动我们 称为“ 滑转”，而不同于汽 车防抱死系 统的“ 滑移”。当驱动车轮产 生滑转时同样会使车轮与地面之间的附着力下降， 纵向的附着力下降引起牵引力的下降， 导致汽 车的起步性能，加速性能和通过 滑溜路面的性能都降低；而横向附着力的下降则会引汽车起步、 加速等的行驶稳定性。汽车防滑 转电子控制系统是在车轮产生滑转时，通 过对驱动轮即滑转轮在 制动力或控制发动机输出动力上实施控制，以达到减小 车轮滑转的目的， 进而避免牵引力的减小 和行驶稳定性的下降。 1.2电动汽车ASR的发展历程及国内外现状23 电动汽车驱动防滑控制系统是伴随着汽车制动防抱死系统(ABS)产品化而发展起来
10、的， 实质上 它是ABS基本思想在驱动领域的发展和推广。 世界上最早的汽车电子驱动防滑装置是在1985年由瑞典Volvo汽车公司试制生产的，并安装在Vo lvo760Turbo汽车 上， 该系统被称为ETC(电子牵引力控制) 是通过调节燃油供给量来调节发动机输 出扭矩，从而控制驱动轮滑动率，产生最佳驱动力的。 1986年在底特律汽车巡回展中，美国GM 公司在其生产的贝尔维特英迪牌轿车上安装了牵引力控 制系统，为驱动防滑控制系统的 发展作了很好的宣传。同年 12月，Bosch公司第一次将制动 防抱死(ABS) 技术与驱动防滑(ASR)控制技术结合起来用到Merced es S级轿车上，并开始批量
11、生产，与此同时，Benz 公司与WABCO公司也相继开发了驱动防滑系统， 并首先开始应用在货车上。 1987年，Bosch公司在原ABS/ASR的基础上开始大批量生产两种不同形式的汽车驱动防滑系统， 一种是可保证方向稳定性的完全通过发动机输出扭矩的ABS/ASR系统，另一种是既可保证方向 稳定性又可改善牵引性的驱动轮制动力调节与发动机输出扭矩综合控制的 ABS/ASR；同年9月，日本TOYOTA 汽车公司生产的Grown 牌轿车上安装了TCS。 1989年，德国 Audi公司首次将 驱动防滑调节装置安装在发动机前置、前 轮驱动的Audi轿车上。 进入 90年代，许多新的技术和控制方法 应用到了
12、ASR 上。丰田公司开发出了一种新型的牵引力控制系 统，它仅通过控制节气门开度和 发动机输出转矩，而不涉及制动力调节。此系统有以下特征: 节气门最初开度角自适应设定; 节气门开度角自动调节;输出扭矩的有效控制。通过这些方式，系 统实 现了与制动压力调节几乎相同的功能，而其成本却大大降低。而且，由于这一系统既不影响转向 ，又不会增加噪音和振动，从而减轻了驾驶员负担，增强了它在各种不同路面上的操纵能力。199 3年，Bosch公司又开发了第五代ASR ，使其结构更紧凑，成本大大降低，可靠性 显著增强。 另外，新的牵引力控制系统采用了模糊控制 逻辑，增 强了汽车 在各种路面上的行驶稳定性。车轮 的最
13、佳滑动率随车速和路面的不同而瞬时变化，模糊控制 逻辑的应用较好的解决此问题，其 应用 前景看好。 1995年Bosch公司开发出新的主动行驶安全系统FDR。在制 动和驱动加速过程中，FDR不仅能保 持、改进ABS 和 ASR的基本作用，在横向 动力学临界状态下，FDR系统会自动进行多次校正操作，起到了主 动稳 定支持功能避免发生致命伤害。Bosch公司开发的汽车动力控制系统VDC系统能不断地对方向盘 指示的行驶方向或转弯路径与汽车的实际位移进行比较。它综合考虑了汽车的稳定性、操 纵性和 制动性，以改善汽车的侧向稳定性和操 纵性。 截止2002年底，世界上已38个厂牌、近100种车型安装了驱动
14、防滑装置，并且有许多厂家开始削减 四轮驱动汽车型号，而改为发展ASR 系统。 我国从事汽车驱动防滑控制的研究始于二十世纪九十年代中期。目前己成为国内汽车界的研究 热点，各大汽车公司、研究所及大专院校已开始进行积极的研究工作。主要有: 交通部重庆公路科 学研究所、清华大学、西安公路交通大学、济南重型汽车技术研究中心、东风汽车公司、重 庆宏按 有限公司、陕西兴平514厂等。他们己做了大量的理论研究及 试验，有的已开始试制产品。 据专家预测，到2010年，将有50%的轿车及货车装备ASR系统。 当前，在国内外保持驱动轮处于最佳滑 转范围内的控制模式主要采用:发动机输出转矩调节、差 速器锁止控制、驱动
15、轮制动力矩 调节、离合器和 变速器的控制以及 驱动轮的载荷控制等。 发动机输出转矩调节可以控制传到驱动轮上的转矩，从而 调节驱动轮的滑动率。 调节量主要有发 动机的供油量、进气量及点火时间 。 对于电控发动机。发动机的供油量的调节是通过驱动防滑电 子控制装置与发动机电子控制装置进行通讯，再由发动机电子控制装置调节供油量，也可采用中 断发动机部分气缸的供油。该方式 优点是便于实现，缺点是燃烧过程延长，影响发动机的动力性 和传动系的寿命，排放恶化。发动机进气量调节是通过控制副 节气门或可变配气相位机构来实现 。该 方式的优点是燃烧完全，减少排气 污染，易于和其他控制方式配合使用，缺点是响应较慢。
16、发 动机的点火时间调节一般是由驱动防滑转电子控制装置与发动机电子控制装置进行通讯，再由 发动机电子控制装置调节点火时间，也可中断 发动机部分气缸的点火。该方式的优点是反应快， 但容易造成燃烧不完全，增加排气 净化装置的负担。 发动机转 矩控制具体实施方案的选择，既要 考虑其实现的可能性，又要考虑 其效能成本， 还需考虑其对发动 机和汽车其它性能的影响。 差速器锁止控制是通过对防滑差速器实施电子控制，其目的是使汽车低速行驶时差速器实现不 等比例转矩分配，而在汽车高速行 驶时差速器实现等比例转矩分配。 这样就可以在较大范围内充 分利用各驱动车轮的附着力使汽车获得最大牵引力，提高汽车的操纵稳定性。 该方式的优点是高 附着一侧驱动轮的驱动力得以充分发挥，缺点是成本高，不利于转向。 驱动轮制动力矩调节一般不单独使用而经常与其它控制模式组合使用。驱动车轮发生滑转时，如 果在承受驱动力矩的同时承受制动力矩，作用于 驱动轮上的主动力矩会有所减少，即可以控制 驱 动车轮的滑动率。该控制方式响 应时间最短，是防止滑 转最迅速
