汽车驱动防滑系统控制

汽车电子控制技术第9章驱动防滑系统控制9.1ASR系统的基本原理和方法9.2ASR系统的基本组成和原理9.3ABS/ASR综合控制系统9.4ABS/ASR典型系统分析9.5集中控制系统框架下的底盘控制功能：ASR系统是防止汽车在驱动过程中车轮滑转。9.1ASR系统的基本原理和方法驱动防滑控制系统或加速防滑控制系统(AccelerationSlipRegulation，简称ASR)制动防抱死系统(AntilockBrakingSystem，简称ABS)功能：ABS是防止汽车在制动过程中车轮被抱死。因ASR主要是通过牵引力控制来实现防驱动车轮滑转控制，又称为牵引力控制系统。(TractionControlSystem,简称TCS)。式中：Mn—驱动轮转矩，N·m；r—驱动车半径，m；9.1.1ASR基本原理按照汽车行驶理论分析，主动车轮正常驱动的条件为FtFF=FZ·式中：Ft—驱动轮驱动力，N；F—附着力，N；Ft=Mn/r式中：FZ—驱动轮对地面正压力，N；—驱动轮与地面的附着系数。3）附着系数只有车轮滑移率处于特定的数值范围时才处于最大值（数值第8章分析）。2）附着力F的大小取决于驱动轮对地面的附着系数，1）车轮正常驱动时，驱动力Ft的最大值不仅与驱动轮转矩有关，取决于附着力F的大小。车轮驱动力超过轮胎与路面间的附着极限，即FtF，则驱动轮产生过度滑转。1.车轮正常驱动条件分析1.驱动轮与地面的附着条件未变发动机功率突然加大，驱动轮转矩Mn随之增大；发动机功率突然变小且仍处于驱动状况（传动系统仍然连接），发动机对车轮有制动影响。2.驱动轮产生滑转现象原因2.驱动轮转矩Mn未变发动机维持正常的动力，但驱动轮与地面的附着系数突然变小；驱动轮与地面的附着系数为极小时；以上条件使得驱动条件Ft=Mn/rFZ·打破，必然产生驱动轮滑转现象。1）汽车在起步时、再加速情况下驱动轮滑转，降低汽车驱动力，损失发动机的转矩。3.驱动轮滑转对汽车行驶的影响2）汽车转向时、在非线性路面驱动轮滑转；破坏车辆的稳定和操纵性，产生交通隐患。3）后轮驱动滑转的汽车将可能甩尾，4）前轮驱动滑转的汽车则容易方向失控，导致汽车向一侧偏移。1）提高地面附着力的利用率，提供最大的驱动力；2）提高汽车加速性能；3）降低汽车能耗。1）保持汽车行驶时的方向稳定性，操纵稳定性2）提高汽车的平顺性。3）减小轮胎的磨损4.ASR系统的功用改善驱动性能提高行车的安全性、舒适性5.ASR与ABS的比较ASR是防止汽车在驱动过程中车轮滑转。ABS是防止汽车在制动过程中车轮被抱死。ASR和ABS根据地面附着系数和车轮滑移率的关系，把车轮滑移率控制在一定范围内，提高车轮与地面附着力的利用率，改善驱动或制动性能。ASR的控制对象主要是驱动车轮。ABS的控制对象是所有车轮。ABS与ASR都是通过控制作用于车轮上的转矩而实现滑移率控制，根据正常驱动的条件Ft=Mn/rF，车辆的ASR基本控制方法有：1）降低驱动轮转矩Mn；2）提高驱动轮与地面的附着力F。9.1.2ASR系统基本控制方法ASR与ABS技术上有十分密切的联系，部分软、硬件可以共用。ABS的传感器和压力调节器均可为ASR所利用；ABS的电子控制装置只需要在功能上进行相应的扩展即可用于ASR装置。通常把二者有机地结合起来，形成汽车ABS/ASR控制系统。调节发动机的输出转矩从而降低驱动轮的转矩，以满足Ft=Mn/rF。具体措施有：1）调整点火时刻：减小点火提前角。2）调节燃油供给量：降低燃油供给量。3）调节进气量：减小节气门开度。1.发动机输出转矩控制对出现滑转趋势的驱动轮直接实施制动，降低车轮的驱动力以满足Ft=Mn/rF。2.驱动轮制动控制当某一驱动轮出现全滑转状况是，系统自动运行锁止驱动轮差速器，强迫处于附着状况较好的驱动轮提供牵引力，使车辆摆脱困境。3.差速锁控制差速器？传递推进轴的回转动力至后左右轮所需之差异的旋转速度，使汽车能够自由转弯行驶的一种齿轮装置。轮间差速器：装在同一驱动桥两侧驱动轮之间的差速器。轴间差速器：装在在多轴驱动汽车的各驱动桥之间的差速器。ABS传感系统提供的减速度、轮速等运动状况的信息亦可作为ASRECU的输入信息。但ASR传感系统必须向ECU提供车轮是处于制动状况或驱动状况的信息。9.2ASR系统的基本组成和原理1.ABS与ASR可各自采用单独的ECU；2.对采用集成控制系统的车辆ABS与ASR可共用一个ECU；或采用单独的ECU实行并行单独处理，通过ECU间通讯互相应证。9.2.1传感系统9.2.2电子控制单元ASR控制模式出现故障时，ECU能自动转为常规人工控制模式。主要采用的方法是进气量控制，具体手段是在发动机主节气门的前面设置一个副节气门。正常工作状况或制动状况时，副节气门全开；防滑转状况时，调节副节气门的开度。9.2.3执行系统1.发动机转矩控制执行系统在ABS压力调节装置上增设ASR控制系统的控制通道，实现对驱动轮的制动控制。ABS工作时，ASR自动退出工作。2.驱动轮控制执行系统3.差速器锁止控制ABS与ASR都是通过控制作用于车轮上的转矩而实现滑移率控制。现代车辆ABS/ASR系统将ABS与ASR控制实现资源共享、互为补充，形成ABS/ASR综合控制系统。9.3ABS/ASR综合控制系统ECU轮速信号节气门信号制动踏板信号加速踏板信号轮缸压力调节器节气门开度调节器指示信号发动机车轮驾驶员ABS与ASR都需要确定车轮运行工况，包括：正常工况判断：轮速；制动工况判断：制动踏板；滑转工况的判断：加速踏板；9.3.1确定车轮运行工况发动机转矩控制；ABS压力调节装置控制；ABS与ASR工作状况的转换。9.3.2驱动轮防滑控制1）各车轮的转速信号；2）节气门的位置信号；3）制动踏板的制动信号；4）发动机转速信号；9.4ABS/ASR典型系统分析下面以Bosch公司ABS/ASR2U系统为典型进行分析。9.4.1基本功能分析1.传感系统的输入信号ABS/ASR的ECU获得的传感信号有：5）变速器档位信号；6）驻车信号；7）ASR工作状态选择信号；8）巡航车速信号。如环境温度、发动机水温、制动液、变速器润滑液等信号。辅助信号：1）ABS压力调节装置控制：四通道压力调节装置；2）发动机转矩控制：调节副节气门的开度；3）节气门松弛装置：该装置与巡航系统共用。2.执行系统以车辆速度为判断条件，ABS/ASR确定不同的控制。1.ASR控制车速：30km，先发动机转矩控制，后制动控制；30-80km，先发动机转矩和制动同时控制；80km，仅采用发动机转矩控制。2.ABS控制控制过程基本同上9.4.2控制过程分析现代汽车控制技术正朝着集中综合控制方向发展。通过中央底盘控制器，将制动、悬架、转向、动力传动等控制系统通过总线进行连接，形成一体化底盘控制系统。9.5集中控制系统框架下的底盘控制联合信息传感系统中央处理器ECU制动/驱动发动机悬架转向传动系其它系统车辆动力性车辆经济性车辆稳定性车辆安全性车辆操纵性车辆舒适性其它性能传统控制的子系统，亦称为基础功能层，主要有：1）发动机控制系统：EFI、DLI、EGR等；2）ABS/ASR控制系统；3）主动悬架控制系统（A-SUS）;4）动力转向控制系统（PAS）。9.5.1底盘集中控制系统的基本结构与原理对传统控制的子系统进行协调。以获得车辆的动力性、舒适性、安全性、稳定性、排放性综合最佳。1.基础控制硬件层2.性能控制层协调车辆控制系统的处理结果与环境的关系，包括：气候条件、道路条件、环保条件等。最高层次协调，将人、车、环境达到完美的结合与匹配。最高层次协调具有再向上扩展的功能。如汽车智能化技术，智能交通系统(ITS)将电子控制、卫星定位、卫星导航等多个交叉学科相结合。3.环境协调层4.总体协调层1.基础控制硬件层在性能控制层的管理下，获得子系统的最佳效果。2.性能控制层承上启下的作用，具体作用时获得车辆的动力性、舒适性、安全性、稳定性、排放性综合最佳。3.环境协调层和总体协调层决策作用，从环境、人、车的总体最佳发出全局性指令。9.5.2底盘集中控制基本方式1.硬件前提：传感器、ECU、执行器。2.软件前提：控制理论、管理决策、信息流。9.5.3实行集中控制的基本前提