汽车底盘控制技术的研究.doc

《汽车底盘控制技术的研究.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、汽车底盘控制技术的研究1汽车底盘电子控制的理论基础和特征　　汽车底盘最主要的功能就是让汽车按驾驶员的意愿作相应的加速、减速和转向运动。由图1可见，驾驶员是通过汽车里的操纵元件(转向盘、油门和制动踏板)来表达其意向，相应的执行量是前轮的转向角及车轮上的驱动力矩或制动力矩，真正起作用的是轮胎的纵向力和侧向力。汽车轮胎力的主要影响因素是路面的附着系数、车轮的法向力、车轮滑动（转）率和车轮侧偏角。因此，汽车底盘控制的基本思路和原理就是在给定的路面附着系数和车轮法向力的情况下对车轮滑动(转)率和侧偏角进行适当的影响和控制，来间接调控轮胎的纵向力和侧向力，最大限度地利用轮胎和路面之间的附着

2、力，提高汽车的主动安全性、机动性和舒适性。    汽车底盘的电子控制是一个多系统相互影响，相互作用的复杂系统工程，具有以下特征。图1驾驶员、轮胎力和汽车运动的相互关系    (1)不同的控制系统经常共用同一传感器、执行机构、甚至电子控制单元。如轮速传感器的信号几乎被所有。的底盘控制系统所使用。    (2)同一个控制目标可由不同的控制系统单独或者共同来控制。如汽车在离散型路面上制动时方向稳定性可通过ABS、ESP、AFS和RWS来控制。    (3)同一个控制系统可能会对多个变量同时进行控制，并且拥有多个执行机构。如TCS的控制变量有车轮的滑转率和车轮的角加速度，其执行机构有发

3、动机节气门开度的调节器和轮缸里制动液压的调节装置。    (4)同一个控制变量同时受不同的控制系统所控制。如车轮滑动率同时受ABS和ESP的控制。2汽车底盘常见的电子控制系统2．1汽车制动和驱动的电子控制系统2．1．1汽车防抱死制动系统ABS(antilockbrakesystem)　　汽车在制动过程中，当车轮滑动率在30％左右时，制动力系数最大(见图2)。此时车轮能获得的地面制动力也最大。当制动力矩进一步增加，车轮滑动率将快速增大，制动力系数不但不再增大了，反而逐渐减小。显然，车轮滑动率在大于入时，制动力系数处于非稳定区域。因此希望将车轮滑动率控制在稳定区域里。从侧向力系数和

4、滑动率的关系曲线可以看出，滑动率越小，侧向力系数越大。当车轮完全抱死时，其侧向力系数几乎为零，完全失去了承受侧向力的能力。当这种现象发生在前轮时，汽车失去转向能力；如果发生在后轮，汽车将发生后轴侧滑，失去稳定性。把滑动率保持在稳定区域里就是ABS的主要控制目标。图2制动力系数μB、侧向力系数μS，和滑动率λB的关系曲线    ABS基本上都是由电子控制单元(ECU)、轮速传感器和制动压力调节装置等组成。    轮速传感器是ABS十分重要的部件。它要向电子控制单元(ECU)及时地提供可靠、精确的车轮转速。轮速传感器可分为电磁式、霍尔式和磁阻式。其中电磁式传感器是一种被动式轮速传感

5、器，因为它不需要外部电源就能产生相应的电信号。其结构简单、成本低。但是，当车速很低时，输出信号太弱，ABS无法正常工作。当车速过高时，传感器的频率响应跟不上，容易出现错误信号。另外还有抗电磁波干扰能力较差和不能识别车轮的转动方向等缺点。目前，ABS系统越来越多地使用霍尔式或磁阻式主动轮速传感器，从而消除了电磁式轮速传感器的不足。    电子控制单元(ECU)是ABS系统的控制中心。它由硬件和软件两部分组成。其硬件部分包括输入电路、运算电路、电磁阀及电动液压泵控制电路和安全保护电路等。ECU软件具有运算控制和系统监测两大功能。当系统的各组成部分都运行正常时，ECU接收传感器的输入

6、信号，然后按一定的控制策略和运算逻辑进行处理和计算，从而形成相应的控制指令，对制动压力调节装置进行控制。当ECU监测到系统工作不正常时，会自动终止ABS系统工作，同时点亮ABS警示灯。此时传统的制动系统照常工作，不受任何影响。    新型的ABS基本上都使用由2位2通道电磁阀、低压储液室、电动泵组成的压力调节装置(图3)。根据不同工况阶段，压力调节装置可进入4种不同的压力调节模式：普通制动、保压制动、减压制动和增压制动。图3ABS制动压力调节装置    ABS是在传统的制动系统里串联进去了制动压力调节装置，传统的制动系统不需改动。即使ABS发生故障，传统制动性能照常工作。ABS

7、的另一特点是不依赖于其他系统。ABS是电子控制在汽车应用中最成功的范例之一。2．1．2牵引力控制系统TCS(tractioncontrolsystem)　　当汽车驱动轮的驱动力矩过大时，驱动轮会相对地面作滑转运动。一般希望驱动轮的滑转率不要超过20％，这样不仅能获得最大的地面驱动力，而且驱动轮还能承受一定的侧向力。这种对驱动轮滑转率进行控制的系统称为TCS系统。它是在ABS的基础上发展起来的。它不仅要对ABS的制动压力调节装置进行扩展，而且还需要发动机电子管理系统(EMS)的有机配合。