驱动防滑系统

制作：1102030207牛纪丽1102030217尹苗1102030231武传辉目录概述驱动防滑系统的理论基础驱动防滑系统的结构组成驱动防滑系统的控制原理驱动防滑系统的控制方式防滑转控制系统的控制过程驱动防滑系统存在问题及发展汽车防滑控制系统最初只是在制动过程中防止车轮被制动抱死，避免车轮在道路上做纯粹的滑移，提高汽车在制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力，缩短制动距离。随着对汽车安全性能的不断提高，防滑控制系统也得到了进一步的发展。不仅仅能在刹车过程中防止车轮抱死而且能够在驱动过程中（特别是起步、加速、转弯等过程中）防止驱动车轮发生滑转。从而进一步提高汽车驱动过程中的方向稳定性，转向操纵能力和加速性能。概述概述制动防抱死系统（antilockbrakingsystem,ABS）驱动防滑系统（accelerationslipregulation,ASR）汽车防滑控制系统概述ASR的作用汽车驱动防滑控制(accelerationslipregulation)系统(简称ASR)，又称为牵引力控制系统(TractionControlSystem,简称TCS)。汽车车轮打“滑”有两种情况：一是汽车制动时车轮抱死滑移，二是汽车驱动时车轮滑转。ABS是防止车轮在制动时抱死而滑移，ASR则是防止驱动车轮原地不动的滑转。ABS是防止制动过程中的车轮抱死、保持方向稳定性和操纵性并能缩短制动距离的装置。ASR的作用是防止汽车加速过程中的打滑，特别防止汽车在非对称路面或在转弯时驱动轮的空转，保持方向稳定性、操纵性，维持最大驱动力的装置。ABS/ASR装置简图返回概述驱动防滑系统的理论基础人-车-路系统中，影响车辆行驶状态的基本因素：车轮与路面之间的作用力。该作用力是由车辆行驶方向的纵向作用力和垂直于车辆行驶方向的水平横向作用力组成。人对车辆的控制的实质是：控制车轮与路面之间的作用力。而该作用力又受车轮与路面间的附着系数的限制。车辆纵向驱动力受纵向附着系数限制，抵抗外界横向力是受横向附着系数限制。Fδ=G·φ在忽略车轮垂直载荷的变化时，附着力就只取决于附着系数，而附着系数主要取决于道路状况（道路种类、干湿程度等）、车轮状况（车轮的类型、气压、新旧程度等）以及车轮相对于地面的运动状态。车轮滑动率：滑移即车轮存在被拖着向前的情况；滑转即车轮存在原地打转的情况。A、滑移率S1来表征即S1=(v—wr)/v×100%a、当v=wr时S1=0车轮做纯滚动（最佳）b、当wr=0时S1=100%车轮被抱死，做纯滑动（应防止）c、当wr〈ｖ时0〈S1〈100%车轮边滚边滑，行驶中既滚动又滑动B、滑转率S2来表征即S2=(wr—v)/wr×100%a、当v=wr时S2=0车轮做纯滚动（最佳）b、当v=0时S2=100%车轮在路面上做纯滑转（应防止）c、当v〈wr时0〈S2〈100%车轮边滚边滑转，行驶中既滚动又滑动驱动防滑系统的理论基础C、车轮滑动率对附着系数的影响：分析车轮滑动率的大小对车轮与地面附着系数有很大的影响。右面给出了在不同路面上弹性轮胎与路面间的附着系数和滑动率S的一般性关系：驱动防滑系统的理论基础滑动率与纵向附着系数的关系由上图可以看出：（1）附着系数随路面的不同而呈大幅度的变化；（2）在各种路面上，S=20%左右时，附着系数达到峰值；（3）上述趋势无论制动还是驱动几乎一样。（4）汽车滑转率与附着系数的关系和滑移率与附着系数的关系基本相同。但是滑转率所指的只是针对驱动轮胎。对其他的非驱动轮胎不适用。（5）图中制动时的滑转率就是滑移率。驱动防滑系统的功能：使汽车能够自动地将车轮控制在纵向和横向附着系数都比较大的滑动率范围内（一般为15%-20%），使汽车获得较大的纵向和横向附着力。（S=17%时，纵向附着力最大）驱动防滑系统的理论基础ASR的基本组成：ECU：ASR电控单元执行器：制动压力调节器、节气门驱动装置传感器：车轮轮速传感器、节气门开度传感器A、ASR的电控单元（ECU）1、ASR的ECU是以微处理器为核心，配以输入输出电路及电源等组成。2、ASR与ABS的一些信号输入和处理是相同的，为减少电子器件的应用数量，ASR控制器与ABS电控单元常组合在一起。C、ASR的传感器1．车轮轮速传感器：与ABS系统共享。2．节气门开度传感器：与发动机电控系统共享。3．ASR选择开关：ASR专用的信号输入装置。ASR选择开关关闭时ASR不起作用。B、ASR的执行机构1、单独方式的制动压力调节装置——与ABS制动压力调节装置在结构上各自独立2、组合方式的ASR制动压力调节器——ABS/ASR组合压力调节器ASR的基本组成：返回ASR系统的基本控制原理是在车轮滑转时，将滑转率控制在最佳滑转率（10%~30%）范围内，从而获得较大的附着系数，使路面能提供较大的附着力，车轮的驱动力能够得到充分利用。ASR系统的主要功能是：在车轮开始滑转时，通过降低发动机的输出转矩等来减小传递给车轮的驱动力，防止驱动力超过轮胎与路面的附着力而导致驱动轮滑转，提高车辆通过性，改善汽车的方向操纵性和行驶稳定性。ASR的控制原理：ASR的控制原理：ASR的控制原理与ABS的控制原理基本上是相同的。ASR的电子控制装置（通常情况下是与ABS的电子控制装置是结合在一起使用）通过对各个传感器输送过来的信号进行处理。当发现汽车的某个驱动车轮要发生滑转现象时，ASR的电子控制装置就会对各执行机构发出信号进行调节驱动力矩或制动力矩，使驱动车轮避免发生滑转现象。ASR系统只有在车轮发生滑转时才工作，在其余时间内，ASR系统只是处于准备工作状态，不干预常规驾驶。如果ASR系统出现故障，则系统自动切断所有相关信号，发动机和制动系统恢复到没有装备ASR系统的模式下工作。ASR的控制原理：返回ASR的控制方法：调节发动机转矩驱动轮制动调节差速器锁止控制离合器或变速器控制采用电控悬架实现车轮载荷分配返回1。发动机输出转矩控制发动机输出转矩控制是最早应用的驱动防滑控制方式图所示。在附着系数较小的路面上或车辆行驶速度较高情况下，驱动轮发生过度打滑现象，只要适当减小发动机的输出转矩，就可以把传递到驱动轮上的转矩控制在一定值，以便控制驱动轮打滑的程度，有效降低滑移率。发动机对输出转矩控制有3种方式:节气门开度调节、点火参数调节和燃油供给量调节。1)节气门开度调节。节气门开度调节是指在原节气门管路上再串联一个副节气门，通过传动机构来控制其开度的大小，从而改变进气量，调节输出转矩。这种控制方式操纵稳定性较差，牵引性很差，但舒适性很好。汽油机输出转矩的调节是通过副节气门来实现的。副节气门的执行器安装在节气门体上，ASR的电子控制单元传送信号来控制副节气门的开启角度，从而控制进人发动机的空气量，达到控制发动机输出转矩的目的。1。发动机输出转矩控制发动机输出转矩控制副节气门的执行器一般由步进电动机和传动机构组成，步进电动机根据ASR控制单元输出的脉冲信号转动规定的转角，通过传动机构带动辅助节气门转动。传动机构主要通过装在壳体上的旋转轴、主动齿轮、齿扇等实现对副节气门开度的控制，主动齿轮装在旋转轴的末端，它能带动安装在副节气门轴末端的凸轮轴齿轮旋转，以此来控制副节门的开启角度.副节气门执行器不动作时，副节气门全开，如下图(a)所示，此时发动机输出达到最大;当需要适当减小输出转矩时，副节气门执行器使副节气门阀打开一半如图(b)所示);若需要大大降低输出转矩时，副节气门执行器使副节气门全闭如图(c)所示。(a)全开(b)开一半(C)全闭1.小齿轮;2.齿扇;3.主节气门阀;4.副节气门执行器阀1。发动机输出转矩控制2)点火参数调节。点火参数调节是对点火提前角进行控制或对是否点火进行控制。减小点火提前角，可以适度减小输出转矩。若减小点火提前角后驱动轮打滑仍然持续加剧，则可暂时停止点火和供油。点火参数调节控制快捷、反应迅速(反应时间为30-10OmS)快，操纵稳定性较好，但舒适性较差,影响汽车寿命,还使排放恶化.3)燃油供给量调节。减少供油和暂停供油，可以减小转矩，这是现代驱动防滑控制系统中比较容易的控制方式。这种控制方式通常和燃油电子控制结合在一起使用。返回1。发动机输出转矩控制驱动轮制动调节：当驱动轮出现打滑时，直接向该轮上施加制动力矩，使车轮转速将至最佳的滑动率范围内，由于制动压力直接施加到打滑的车轮上，因此，这种方法的响应时间是最短的。它可与发动机转矩控制联合使用，当汽车在附着系数分离的路面上行驶时，通过对处于低附着系数路面上的驱动轮施加一定的制动力矩，使高附着系数路面上的驱动轮产生更大的驱动力矩，从而提高汽车的总驱动力。这种方法需要对制动时间进行限制以免制动器过热。此外，如果汽车出于附着系数分离路面上时，只对打滑驱动轮施加制动，可能导致两侧驱动轮驱动力相差较大，产生一个横摆力矩，在车辆高速行驶时，这种情况对车辆稳定性不利，因此这种方法适用于车速较低的工况。如图所示，高附着系数路面上驱动轮的驱动力为Fh，低附着系数路面上驱动轮的驱动力为Fl.根据差速器转矩等量分配特性，汽车驱动力只取决于低附着系数路面上的驱动力Fl，此时，汽车的最大驱动力Fmax=2Fl.为了阻止低附着系数路面上行驶的驱动轮滑转，对其施加一个制动力Fb，这样便可以获得更大的驱动力。此时，汽车的最大驱动力Fmax=Fh+Fl=2Fl+Fb返回驱动轮制动调节：差速器锁止控制:返回普通的开式差速器左右轮输出相同的转矩，在路面两侧附着系数相差很大时，高μ一侧驱动轮的驱动力得不到充分发挥，限制了车辆的牵引性。锁定差速器和黏性耦合差速器虽然提高了车辆的牵引性，但损害了车辆的稳定性。防滑差速器可以根据路面条件在一定程度上锁止，使左右驱动轮的输出转矩根据锁定比和路面情况而不同。该控制方式只适合后轮驱动车，较驱动轮驱动力矩控制成本要高。调节作用在离合片上的油液压力，即可调节差速器的锁止程度。油压逐渐降低时，差速器锁止程度逐渐减小，传递给驱动轮的驱动力就逐渐减小；反之油压升高时，驱动力将逐渐增大。离合器或变速器控制：离合器是汽车传动系统中直接与发动机相连接的部件，它的其中一个功用就是限制传动系统所承受的最大转矩，防止传动系统过载。离合器控制是指当发现汽车驱动轮发生过度滑转时，减弱离合器的结合程度，使离合器主、从动盘出现部分相对滑转，从而减小传递到半轴的发动机输出转矩离合器或变速器控制：变速器的一个功用就是能够改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，如起步，加速，上坡等，同时使发动机在有利的工况下工作。在ASR系统中变速器控制是通过改变传动比来改变传递到驱动轮的驱动转矩，以减小驱动轮滑转程度的一种驱动防滑控制。由于离合器和变速器控制响应较慢，变化突然，所以一般不作为单独的控制形式，而且由于压力和磨损等问题，使其应用也受到很大限制。返回采用电控悬架实现车轮载荷分配：传统悬架系统使用的是定刚度弹簧和定阻尼系数减震器，只能适应特定的道路和行驶条件，无法满足变化莫测的路面情况和汽车行驶状况，只能被动地接受地面对车身的各种作用力，不能主动去进行调节。故又称为被动悬架系统。电控悬架系统的最大优点是悬架随不同的路况和行驶状态作出不同的反应，即可使汽车的乘坐舒适性令人满意，又能使操纵稳定性达到最佳状态。利用传感器（包括开关）检测汽车行驶时路面的状况和车身的状态，输入ECU后进行处理，然后通过驱动电路控制悬架系统的执行器动作，完成悬架特性参数的调整采用电控悬架实现车轮载荷分配：在各驱动轮的附着条件不一致时，可以通过电控悬架的主动调整使载荷较多的分配在附着条件较好的驱动轮上，使各驱动轮附着力的总和有所增大，从而有利于增大汽车的牵引力，提高汽车的起步加速性能；也可以通过悬架的主动调整使载荷较多的分配在附着条件较差的驱动轮上，使各驱动车轮的附着力差异减少，从而有利于各驱动车轮之间牵引力的平衡，提高汽车的行驶方向的稳定性。目前，在ASR领域中电控悬架参与控制技术还处于理论探索阶段，而且这项技术较为复杂，成本高，在ASR领域中很少采用总