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1、第十一章 汽车行驶安全性控制系统,第一节 汽车防滑控制系统 第二节 汽车电子制动系统 第三节 汽车防避撞控制系统 第四节 安全气囊和安全带 第五节 汽车行驶记录系统简介,第一节 汽车防滑控制系统,一、汽车防抱死制动系统(ABS) 1)保持汽车制动时的方向稳定性。 2)保持汽车制动时的转向能力。 3)缩短制动距离。 4)减少制动时轮胎的磨损。 5)减少驾驶员的疲劳强度(特别是汽车制动时的紧张情绪)。 (一)汽车ABS的理论依据,图11-1 附着系数与滑移率的关系,第一节 汽车防滑控制系统,(二)汽车ABS的结构组成、工作原理与分类 1.汽车ABS的结构组成与控制部件的安装位置,图11-3 汽车防
2、抱死制动系统的组成简图 1前轮转速传感器 2制动分泵 3ABS指示灯 4制动报警灯 5制动压力调节器 6制动总泵 7ABS继电器 8后轮转速传感器,第一节 汽车防滑控制系统,图11-4 ABS控制部件的安装位置 1制动压力调节器 2ABS ECU 3ABS指示灯 4后轮转速传感器转子 5后轮转速传感器 6制动灯开关 7前轮转速传感器转子 8前轮转速传感器,第一节 汽车防滑控制系统,(1)车轮转速传感器 车轮转速传感器通常是电磁感应式转速传感器，目前也有霍尔效应式车轮转速传感器。,图11-5 ABS及基本输入、输出信号,第一节 汽车防滑控制系统,1)电磁感应式车轮转速传感器 车轮转速传感器主要由
3、齿圈和电磁感应头两部分组成，如图11-6所示。,图11-7 车轮转速传感器在车轮上的安装位置 a)驱动车轮 b)非驱动车轮 1半轴 2悬架支撑 3齿轮 4、8电磁感应式传感器 5轮毂 6转向节 7齿圈,第一节 汽车防滑控制系统,图11-8 转速传感器在传动系统中的安装位置 a)主减速器 b)变速器 1主减速器从动齿轮 2、5电磁感应式转速传感器 3齿圈 4变速器,第一节 汽车防滑控制系统,图11-9 电磁感应式车轮转速传感器的基本结构 1磁铁 2线圈 3细轮齿 4齿圈(回转) 5磁极 6电子模块,第一节 汽车防滑控制系统,2)霍尔传感器 霍尔效应式车轮转速传感器的基本原理如图11-10所示。,
4、图11-10 霍尔轮速传感器磁路图 a)霍尔元件磁场较弱 b)霍尔元件磁场较强 1永磁体 2霍尔元件 3齿圈,第一节 汽车防滑控制系统,图11-11 电子线路的各级输出波形,(2)减速度传感器 减速度传感器(也称G传感器)能测出汽车制动时,第一节 汽车防滑控制系统,的减速度，识别是否为雪路、冰路等易滑路面。,图11-12 差动变压器式G传感器 a)差动变压器结构 b)变压器输出特性 1铁心 2线圈 3差动变压器 4印制电路板 5片簧 6变压器油,第一节 汽车防滑控制系统,图11-13 差动变压器式 G传感器的工作原理 1差动变压器 2解调电路 3振荡电路 4基础电路,第一节 汽车防滑控制系统,
5、图11-14 G传感器水银开关,第一节 汽车防滑控制系统,图11-15 光电式减速度传感器结构原理 a)元件位置 b)透光时 c)遮光时,第一节 汽车防滑控制系统,图11-16 光电式减速度传感器工作情况 a)匀速行驶 b)减速行驶,第一节 汽车防滑控制系统,表11-1 减速度率的等级,第一节 汽车防滑控制系统,(3)电子控制单元(ECU) ECU是ABS的控制中枢，其作用是接受从各个车轮速度传感器送来的信号，经整形放大变换为同频率的方波脉冲信号，经计算电路计算汽车参考车速、各车轮速度和减速度(或加速度)，并对计算结果与设定的基准值加以比较，发出控制指令信号，经功率放大器放大，控制制动压力调节
6、器的电磁阀动作，从而调节制动压力。,图11-17 ABS ECU电路组成框图,第一节 汽车防滑控制系统,(4)制动压力调节器 制动压力调节器种类较多，其结构和工作原理也有较大的差异。,图11-18 二位二通电磁阀(常开) 1阀盖 2引线 3电磁线圈 4出液口 5限压阀 6阀座 7进液口 8球阀 9回位弹簧 10阀体 11限位杆 12顶杆 13缓冲垫圈 14衔铁,第一节 汽车防滑控制系统,1)二位二通电磁阀 桑塔纳2000GSi型和红旗CA7220E型轿车的制动压力调节器采用了8只二位二通电磁阀，其结构如图11-18所示。 2)二位三通电磁阀 二位三通电磁阀的结构如图11-19所示，其工作位置只
7、有增压和减压两个。 3)三位三通电磁阀 图11-20所示为Bosch公司ABS的三位三通电磁阀结构。,图11-19 二位三通电磁阀 1密封座 2，9，14密封圈 3保护套 4电磁线圈 5第一球阀 6弹簧 7衔铁 8第二球阀 10连接体 11槽 12环形滤网 13阀体,第一节 汽车防滑控制系统,图11-21 三位三通电磁阀的动作 a)电流为零 b)电流小 c)电流大,第一节 汽车防滑控制系统,图11-22 低压储液器与电动泵 a)柱塞上行时储液 b)柱塞下行时回液,2. ABS工作原理,第一节 汽车防滑控制系统,图11-23 汽车ABS工作原理示意图 1主缸 2ABS ECU 3蓄电池 4储液器
8、 5，8，9单向阀 6电动泵驱动电动机 7电动泵 10A孔 11回位弹簧 12C孔 13车速传感器 14轮缸 15B孔,第一节 汽车防滑控制系统,(1)普通制动(ABS不工作状态) 在制动力较小、车轮未出现滑移或车速较低时，ABS处于不工作状态，即ABS的ECU无指令给液压调节器的电磁线圈，阀体在回位弹簧力的作用下打开A孔、关闭C孔，来自主缸的制动液通过A孔、B孔进入轮缸，产生制动效果；解除制动时，轮缸的制动液经B孔、A孔及单向阀流回主缸。 (2)紧急制动(ABS工作) 1)减压状态 当车轮要抱死时，ABS的ECU发出控制指令，给液压调节器的电磁线圈提供较大电流，电磁线圈产生强磁吸力吸引阀体，
9、阀体克服回位弹簧力将A孔关闭，切断了主缸的进液通路。,第一节 汽车防滑控制系统,2)保持状态 轮缸减压后，如果车轮处于最佳滑移率的范围之内，ABS的ECU会根据传感器的信号发出相应指令，使液压调节器的电磁线圈通较小的电流，使阀体保持在中间位置，此时正好关闭A孔和C孔，使轮缸处于保持压力状态。 3)增压状态 当车轮制动器制动力不足时，通过车轮速度传感器检测信号，ABS的ECU便停止向液压调节器的电磁线圈供电，阀体在弹簧力作用下回位打开A孔，关闭C孔，主管路中的高压制动液便可通过A孔、B孔到达轮缸，使其轮缸液压升高，从而加大制动力。 3.汽车ABS的分类 (1)按系统构造分类 根据制动压力调节器与
10、制动总泵的结构关系分为分离式和整体式(也称ATE式)两大类。,第一节 汽车防滑控制系统,(2)按系统控制方案分类 根据系统控制方案，ABS可分为“轴控制”与“轮控制”，轴控制还可分为低选控制(SL)和高选控制(SH)。 (3)按控制通道与传感器数量分类 ABS的控制通道通常是指制动压力调节器通往制动器的独立控制的液压(或气压)通路。,图11-24 ABS系统的布置,第一节 汽车防滑控制系统,1)单通道一传感器系统(方式7)； 2)二通道二传感器系统(方式5、6)； 3)二通道三传感器系统(方式4)； 4)三通道三传感器系统(方式3)； 5)四通道四传感器系统(方式1、2)。 (三)ABS的控制
11、技术 1.对ABS控制质量的要求 1)汽车在各种路况下制动时，车轮应获得尽可能大的侧向力，以保持汽车在制动过程中的稳定性和转向能力。 2)制动压力调节必须很快地适应路面附着系数的变化。 3)充分利用轮胎与道路的附着力，以取得最佳的车辆减速度，缩短制动距离。,第一节 汽车防滑控制系统,4)保证所控制的制动力矩变化幅度较低，以防止传动装置的振动(如轴的共振)。 5)系统必须具备工作状态监测功能，一旦发现有损制动性能的故障，ABS自动关闭，且常规制动起作用，通过指示灯告知驾驶员ABS出现故障。 2.控制方式和控制参数 (1)车轮滑移率控制方式 要实现滑移率控制，需要准确测量车身速度vv和车轮速度v，
12、车轮速度v的测量容易，准确测定车身速度vv较困难。,第一节 汽车防滑控制系统,图11-25 多普勒雷达工作原理,(2)逻辑门限值控制方式 ABS发展至今，,第一节 汽车防滑控制系统,广泛采用的是逻辑门限值控制方式。 (3)最优控制方式 针对逻辑门限值控制方式的弱点，近年来国外又发展了一种最优化控制方式。 (4)滑模变结构控制方式 针对逻辑门限值控制方式和最优化控制方式各自的弱点，提出了滑模动态变结构控制系统。 (5)模糊控制方式 模糊控制具有不依赖对象的数学模型，便于利用人的经验知识，在汽车的ABS中正开始应用。,图11-26 ABS模糊控制器系统仿真框图,第一节 汽车防滑控制系统,(四)AB
13、S的控制过程,图11-27 高附着系数路面的制动控制 汽车实限速度 汽车参考速度 车轮速度,第一节 汽车防滑控制系统,(五)电子控制制动力分配(EBD) (六)ABS的试验 1.试验室试验 2.道路试验 (1)试车场道路条件 试验道路应包括：附着系数为0.080.95的各种平整路面；附着系数由低到高或由高到低的过渡性路面；砂砾路面(压实的、松软的、搓板状的、豌豆状的粒石)；沥青/砂砾组合路面；崎岖不平的路面(凸起鹅卵石、砂砾凹坑等)；路轨交叉；030的坡道(上坡和下坡)路面；不同半径(R50m)的弯道路面。,第一节 汽车防滑控制系统,(2)道路试验与评价 道路试验要求车辆在不同的路面条件，如图
14、11-28所示，以不同的初始车速(如30kmh，80kmh等)按要求进行制动试验，测出轮速、车速、压力、阀工作指令、制动距离、侧滑或跑偏、转向盘转角和操纵稳定性有关的数据。,图11-28 交通部汽车试验场部分试验路面,第一节 汽车防滑控制系统,1)直道上的制动试验 试验前所有车轮的制动力矩要调整到能够抱死的标准制动状态。 2)弯道上的制动试验 汽车通过弯道时，会产生很大的侧向加速度，由侧向加速度所产生的侧向力作用于汽车的重心，重心离地面有一定的高度，所以在弯道上行驶时内轮负荷减小，外轮负荷增大。 3.ABS教学试验 (1)试验目的 直接观察装有ABS的汽车制动过程，比较未装ABS与装有ABS的
15、汽车基本制动性能，掌握装有ABS的汽车在驾驶过程中的制动方法，学习对装有ABS汽车的基本制动性能的评定。,第一节 汽车防滑控制系统,(2)试验设备与器材 汽车ABS教学试验台(含动力驱动与传动总成、传感器安装与支架总成、底架总成、操纵机构、防护罩等几部分)如图11-29所示，各参量测试传感器、预处理接口、微机系统一套，+5V直流电源、连接导线若干等。 (3)试验依据与试验系统框图 根据中华人民共和国国家标准GB/T 135942003机动车和挂车防抱制动性能和试验方法，制动初速度v0=30kmh或v0=65kmh，对于最高车速umax100kmh的汽车，可以将制动初速度增加到v0=80kmh。
16、,卧图11-291.eps,第一节 汽车防滑控制系统,图11-30 汽车防抱死制动系统试验台测试系统框图 注：220V交流电源提供计算机、显示器、打印机的电源。380V交流电源提供驱动电动机的电源。,第一节 汽车防滑控制系统,(4)试验方法与步骤 1)在指导教师对现场实物和挂图讲解完成之后，把防护罩放下，罩好并固定。 2)使用一控制阀，用来控制是否将ABS连接在制动系统中，本试验将控制阀扳在使用ABS和不使用ABS各一次。 3)检查各接线是否接好，如全部接好无误，可进行后续工作；否则，按测试系统框图要求重新接好线。 4)打开+5V直流电源，给转速传感器供电，打开计算机，运行测试软件，检查各测试通道是否正常，是否完全准备就绪。 5)踩下离合器，按下电动机起动电源按钮，电动机起动。 6)随着转速的增大，观察计算机显示器上各测试参数的变化情况，应特别留
