汽車電子課程設(shè)計-驅(qū)動防滑系統(tǒng)(asr)分析

1、<p><b>　　課程論文</b></p><p>　　題 目：汽車驅(qū)動防滑系統(tǒng)（ASR）分析</p><p><b>　　學(xué)生姓名：</b></p><p><b>　　學(xué) 院：</b></p><p><b>　　班 級：</b>

2、;</p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p>　　2014年 1 月 1 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著道路的加寬和車輛行駛密度的增加。汽車行駛安全問題越來越受到社會的高度關(guān)注。與此同時一些有關(guān)提高汽車行駛安全的措施也被提出。汽車驅(qū)動防

3、滑系統(tǒng) (ASR)作為新型實用的汽車安全技術(shù)已開始應(yīng)用在高檔汽車上，它是繼防抱死制動系統(tǒng)之后應(yīng)用于車輪防滑的電子控制系統(tǒng)。它的主要目的是防止汽車驅(qū)動輪在加速時出現(xiàn)打滑,減輕或防止汽車出現(xiàn)甩尾和方向失控等現(xiàn)象。由于它能夠提高車輛的牽引性、操縱性、穩(wěn)定性和舒適性, 減少輪胎磨損和事故風(fēng)險, 增加行使安全性和駕駛輕便性, 使得汽車在附著狀況不好的路面上能順利起步和行駛, 所以這項技術(shù)自誕生以來, 獲得了迅速的發(fā)展。本文分別從防滑控制系統(tǒng)的基本

4、概念、組成結(jié)構(gòu)、工作原理、以及電子控制防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)對車輛性能的影響和發(fā)展情況等方面對防滑控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 汽車驅(qū)動防滑系統(tǒng) (ASR)；組成結(jié)構(gòu)；工作原理；</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the vehicle running road widening an

5、d increased density. More and more cars with safety issues of great concern. At the same time a number of measures to improve the safety of cars has also been proposed. Automobiles Acceleration slip Regulation (ASR) as a

6、 new utility vehicle safety technology has been applied in high-end cars, it is following the anti-lock braking system is applied to the wheels skid electronic control systems. Its main purpose is to prevent cars driving

7、 wheel slip during </p><p>　　Keywords: Automobiles Acceleration Slip Regulation (ASR); Composition structure; Operating principle;</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　

8、引言----------------------------------------------------------------1</p><p>　　第一章 驅(qū)動防滑系統(tǒng)（ASR）概述---------------------------------------2</p><p>　　1.1防滑轉(zhuǎn)（ASR）控制系統(tǒng)的簡介-----------------------------2&

9、lt;/p><p>　　1.2防滑轉(zhuǎn)（ASR）控制系統(tǒng)的作用--------------------------------2</p><p>　　1.3防滑轉(zhuǎn)（ASR）控制系統(tǒng)的控制方式--------------------------------3</p><p>　　1.4 防滑轉(zhuǎn)（ASR）控制系統(tǒng)的主要發(fā)展歷程-------------------------

10、-4</p><p>　　第二章 驅(qū)動防滑系統(tǒng)（ASR）的結(jié)構(gòu)與工作原理---------------------------6</p><p>　　2.1電子控制防滑轉(zhuǎn)（ASR）系統(tǒng)理論基礎(chǔ)--------------------------------6</p><p>　　2.2電子控制防滑轉(zhuǎn)（ASR）系統(tǒng)基本組成----------------------

11、----------6</p><p>　　2.2.1 ASR的傳感器-------------------------------------------7</p><p>　　2.2.2 ASR的電控單元（ECU） ---------------------------------------7</p><p>　　2.2.3 ASR的執(zhí)行機(jī)構(gòu)---------

12、----------------------------------7</p><p>　　2.3電子控制防滑轉(zhuǎn)（ASR）系統(tǒng)工作原理-----------------------------7</p><p>　　2.3.1 車輪轉(zhuǎn)速傳感器---------------------------------------------8</p><p>　　2.3.2

13、 制動壓力調(diào)節(jié)裝置------------------------------------------9</p><p>　　2.3.3電子控制裝置（ECU）-----------------------------------------10</p><p>　　2.3.4 節(jié)氣門開度傳感器和節(jié)氣門驅(qū)動裝置--------------------------10</p>&

14、lt;p>　　第三章 電子控制防滑轉(zhuǎn)(ASR)系統(tǒng)對車輛性能的影響--------------------12</p><p>　　3.1 防滑轉(zhuǎn)（ASR）控制系統(tǒng)對牽引性能的影響-------------------------12</p><p>　　3.2 防滑轉(zhuǎn)（ASR）控制系統(tǒng)對操縱性能的影響----------------------12</p><

15、p>　　3.3 防滑轉(zhuǎn)（ASR）控制系統(tǒng)對燃油經(jīng)濟(jì)性的影響--------------------13</p><p>　　第四章 電子控制防滑轉(zhuǎn)（ASR）系統(tǒng)的發(fā)展------------------------14</p><p>　　4.1防滑控制系統(tǒng)的國內(nèi)發(fā)展概況----------------------------------14</p><p>

16、;　　4.2防滑控制系統(tǒng)ASR的發(fā)展趨勢------------------------------14</p><p>　　4.2.1 ABS/ASR控制技術(shù)的提高-----------------------------14</p><p>　　4.2.2 減小體積與質(zhì)量，簡化結(jié)構(gòu) -----------------------------14</p><p>

17、　　4.2.3 控制功能的擴(kuò)展和集成------------------------------14</p><p>　　4.2.4 與其他控制系統(tǒng)的信息交換和共享，-----------------------15</p><p>　　總結(jié)--------------------------------------------------------16</p><p

18、>　　參考文獻(xiàn)----------------------------------------------------17</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　驅(qū)動防滑系統(tǒng)（Acceleration Slip Regulation，簡稱ASR），驅(qū)動輪防滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)是汽車制動防抱死系統(tǒng)基本思想在驅(qū)動領(lǐng)域的發(fā)展和推廣。

19、</p><p>　　我們知道，汽車在起步、加速或冰雪路面上行駛時，容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。這是因為汽車發(fā)動機(jī)傳遞給車輪的最大驅(qū)動力，是由輪胎與路面之間的附著系數(shù)和地面作用在驅(qū)動輪上的法向反力的乘積（ 即附著力）決定的。當(dāng)傳遞給車輪的驅(qū)動力超過附著力時，車輪就會發(fā)生打滑空轉(zhuǎn)，即滑轉(zhuǎn)。當(dāng)汽車在低附著系數(shù)路面（ 如泥濘路面、冰雪路面）上行駛時，由于地面對車輪施加的反作用轉(zhuǎn)矩很小，因此，在起步、加速時驅(qū)動輪就會發(fā)生滑轉(zhuǎn)。此外

20、，當(dāng)汽車在越野條件下行駛時，如果某個驅(qū)動輪處在附著系數(shù)低的路面上，那么地面對車輪施加的反作用轉(zhuǎn)矩將很小，雖然另一個車輪處在附著系數(shù)較高的路面上，但是根據(jù)差速器轉(zhuǎn)矩等量分配特性，它能夠提供的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩只能與處在低附著系數(shù)路面上車輪提供的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩相等。因此，在驅(qū)動力不足的情況下，汽車將無法前進(jìn)，發(fā)動機(jī)輸出的功率大部分消耗在車輪的滑轉(zhuǎn)上，不僅浪費燃油，加速輪胎磨損，而且降低了車輛的通過性能和機(jī)動性能。</p><p>　

21、　防止驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)曾采用過許多辦法，如裝防滑鏈，使用防滑的雪地輪胎和帶防滑釘?shù)姆阑喬サ?，但至今為止最有效的辦法還是采用ASR系統(tǒng)。ASR系統(tǒng)的主要功用是：在車輪開始滑轉(zhuǎn)時，通過降低發(fā)動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩或控制制動系統(tǒng)的制動力等來減小傳遞給驅(qū)動車輪的驅(qū)動力，防止驅(qū)動力超過輪胎與路面之間的附著力而導(dǎo)致驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)，提高車輛的通過性，改善汽車的方向操縱性和行駛穩(wěn)定性。</p><p>　　第一章 驅(qū)動防滑系統(tǒng)（ASR）概述&

22、lt;/p><p>　　汽車驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)或牽引力控制系統(tǒng)是國際上八十年代中期開始發(fā)展起來的以限制汽車驅(qū)動輪過度滑轉(zhuǎn),產(chǎn)生最佳縱向牽引力的新型主動安全控制系統(tǒng),是繼汽車制動防抱死控制系統(tǒng)(ABS) 之后,在汽車縱向力控制上的又一新發(fā)展。</p><p>　　1.1防滑轉(zhuǎn)（ASR）控制系統(tǒng)的簡介</p><p>　　隨著時代的發(fā)展社會的進(jìn)步，汽車工業(yè)得到了飛速的發(fā)展。汽

23、車不僅從它的外觀、舒適度、動力性、速度等方面有了很大的進(jìn)步。同時汽車安全也得到了發(fā)展。那么汽車防滑控制系統(tǒng)就是在這種發(fā)展潮流中應(yīng)運而生，并得到了很快的發(fā)展和在汽車上很好應(yīng)用。</p><p>　　ASR是汽車驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)的英文縮寫，全稱是Acceleration Slip Regulation，其目的是防止車輪在驅(qū)動過程中做純粹的滑轉(zhuǎn)。汽車防滑控制系統(tǒng)最初只是在制動過程中防止車輪被制動抱死，避免車輪在道路上做

24、純粹的滑移，提高汽車在制動過程中的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱能力，縮短制動距離。隨著對汽車安全性能的不斷提高，防滑控制系統(tǒng)也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。不僅僅能在剎車過程中防止車輪抱死而且能夠在驅(qū)動過程中（特別是起步、加速、轉(zhuǎn)彎等過程中）防止驅(qū)動車輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)。從而進(jìn)一步提高汽車驅(qū)動過程中的方向穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)向操縱能力和加速性能。</p><p>　　1.2防滑轉(zhuǎn)（ASR）控制系統(tǒng)的作用</p><p>　　

25、ASR的功能是防止汽車在起步或加速時驅(qū)動輪打滑，特別防止汽車在非對稱路面或轉(zhuǎn)彎時驅(qū)動輪空轉(zhuǎn)及在冰、雪、積水、泥等路況下的行車安全，當(dāng)汽車加速時將滑動控制在一定的范圍內(nèi)，從而防止驅(qū)動輪快速滑動。它的功能一是提高牽引力；二是保持汽車的行駛穩(wěn)定性。當(dāng)汽車快速起步，急加速，或行駛在冰雪，雨天的路面上，沒有ASR的汽車加速時驅(qū)動輪容易打滑；如果是后驅(qū)動的車輛容易甩尾，如果是前驅(qū)動的車輛容易方向失控。有ASR時，汽車在壞的路面快速起步，急加速時就不

26、會有或能夠減輕這種現(xiàn)象。在轉(zhuǎn)彎時，如果發(fā)生驅(qū)動輪打滑會導(dǎo)致整個車輛向一側(cè)偏移，當(dāng)有ASR時就會使車輛沿著正確的路線轉(zhuǎn)向。在裝有ASR的車上，從油門踏板到汽油機(jī)節(jié)氣門（柴油機(jī)噴油泵操作桿）之間的機(jī)械連接被電控油門裝置所代替。當(dāng)傳感器將油門踏板的位置及輪速信號送到單元（CPU）時，控制單元就會產(chǎn)生控制電壓信號，伺服電機(jī)依此信號重新調(diào)整節(jié)氣門的位置（或者柴油機(jī)操縱桿的位置），然后將該位置信號反饋至控制單元，以便及時調(diào)整制動器。</p&g

27、t;<p>　　ASR 系統(tǒng)的本質(zhì)是:控制作用在驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩;在非對稱路面,對傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)最佳分配,從而改善汽車的加速性、方向穩(wěn)定性和操縱性。實際應(yīng)用中,由于各種控制方式都有一定的局限,所以一般不單獨使用某一種控制手段,而是組合使用,目前應(yīng)用最為廣泛的控制方式是綜合發(fā)動機(jī)輸出扭矩調(diào)節(jié)(節(jié)氣門開度調(diào)節(jié)) 和驅(qū)動輪制動力矩調(diào)節(jié)。</p><p>　　1.3防滑轉(zhuǎn)（ASR）控制系統(tǒng)的控制方式&

28、lt;/p><p>　　控制車輪的滑轉(zhuǎn)率是通過控制作用于車輪上的力矩實現(xiàn)的。汽車驅(qū)動輪的滑轉(zhuǎn)是由于驅(qū)動扭矩超過了輪胎與路面的附著極限,所以合理地減小汽車發(fā)動機(jī)扭矩或動力傳動中任一部件的扭矩都可以實現(xiàn)驅(qū)動防滑控制的目的。從控制手段上,目前主要有以下幾種控制方式: </p><p>　　(1)控制發(fā)動機(jī)輸出功率</p><p>　　發(fā)動機(jī)是汽車的動力源, 通過調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)輸出

29、扭矩, 就可以控制傳遞到驅(qū)動輪上的扭矩, 從而調(diào)節(jié)驅(qū)動輪的滑轉(zhuǎn)率。發(fā)動機(jī)輸出扭矩調(diào)節(jié)主要有三種方式: 點火參數(shù)調(diào)節(jié)、燃油供給調(diào)節(jié)和節(jié)氣門開度調(diào)節(jié)。點火參數(shù)調(diào)節(jié)多是指減小點火提前角。燃油供給調(diào)節(jié)是指減少供油或暫停供油。節(jié)氣門開度調(diào)節(jié)是指在原節(jié)氣門體的基礎(chǔ)上, 串聯(lián)一個副節(jié)氣門, 由傳動機(jī)構(gòu)控制其開度, 從而使其有效節(jié)氣門開度獲得調(diào)節(jié), 它工作比較平穩(wěn), 易于與其它控制方式配合使用, 但它響應(yīng)較慢, 需要和其它控制方式配合使用。</p

30、><p>　　(2)驅(qū)動輪制動控制</p><p>　　驅(qū)動輪制動力矩調(diào)節(jié)就是在發(fā)生打滑的驅(qū)動輪上施加制動力矩, 使車輪轉(zhuǎn)速降至最佳的滑轉(zhuǎn)率范圍內(nèi)。制動力矩調(diào)節(jié)一般與發(fā)動機(jī)輸出扭矩調(diào)節(jié)結(jié)合起來應(yīng)用, 即干預(yù)制動后要緊接著調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)輸出扭矩, 否則可能會出現(xiàn)制動力矩和發(fā)動機(jī)輸出扭矩之間無意義平衡引起的功率消耗。制動力矩調(diào)節(jié)的實質(zhì)是控制差速作用,所以該控制方式對路面兩側(cè)附著系數(shù)差別較大, 只有一個

31、車輪打滑時, 效果較好, 但在高速(大于48 km/h ) 下, 不宜使用, 以避免制動摩擦片過熱。圖1-3-1是帶有發(fā)動機(jī)輸出扭矩調(diào)節(jié)的驅(qū)動輪制動力控制的ASR 系統(tǒng)圖。</p><p>　　圖1-3-1 驅(qū)動輪制動力調(diào)節(jié)ASR系統(tǒng)圖</p><p>　　(3)防滑差速器鎖止控制</p><p>　　普通的開式差速器在任何時刻都向左右輪輸出相同的扭矩, 對差速器進(jìn)

32、行鎖止控制就是使左右驅(qū)動輪的輸入扭矩根據(jù)控制指令(鎖止比) 和路面情況而不同。當(dāng)路面兩側(cè)附著系數(shù)L差別較大時, 低L一側(cè)驅(qū)動輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)時, 電子控制裝置驅(qū)動鎖止閥,一定程度地鎖止差速器,使高L一側(cè)驅(qū)動輪的驅(qū)動力得以充分發(fā)揮, 車速和行駛穩(wěn)定性獲得提高,但該方法成本較高。圖1-3-2是通過防滑差速器進(jìn)行驅(qū)動防滑控制的ASR系統(tǒng)圖。</p><p>　　圖1-3-2差速器控制ASR系統(tǒng)圖</p><

33、;p>　　1.4 防滑轉(zhuǎn)（ASR）控制系統(tǒng)的主要發(fā)展歷程</p><p>　　汽車驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)是伴隨著汽車制動防抱死系統(tǒng)(ABS)的產(chǎn)品化而發(fā)展起來的,實質(zhì)上它是ABS基本思想在驅(qū)動領(lǐng)域的發(fā)展和推廣。世界上最早的汽車電子驅(qū)動防滑裝置是在1985 年由瑞典保時捷汽車公司試制生產(chǎn)的,并安裝在保時捷汽車上,該系統(tǒng)被稱為ETC(電子牽引力控制),是通過調(diào)節(jié)燃油供給量來調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)輸出扭矩,從而控制驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)率,產(chǎn)

34、生最佳驅(qū)動力的。1986年在底特律汽車巡回展中,美國通用汽車公司雪佛蘭分部在其生產(chǎn)的克爾維特·英迪牌轎車上安裝了牽引力控制系統(tǒng),為驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)的發(fā)展作了良好的宣傳。同年12月,博士公司第一次將制動防抱死(ABS)技術(shù)與驅(qū)動防滑(ASR)技術(shù)結(jié)合起來應(yīng)用到奔馳S級轎車上,并開始了小批量生產(chǎn);與此同時,奔馳公司與威伯科公司也開發(fā)出了驅(qū)動防滑系統(tǒng),并應(yīng)用在貨車上。1987年, 博士公司在原ABS/ASR的基礎(chǔ)上開始大批量生產(chǎn)兩種

35、不同形式的汽車驅(qū)動防滑系統(tǒng),一種是可保證方向穩(wěn)定性的完全通過發(fā)動機(jī)輸出扭矩控制的ABS/ASR,另一種是既可保證方向穩(wěn)定性,又可改善牽引性的驅(qū)動輪制動力調(diào)節(jié)與發(fā)動機(jī)輸出扭矩調(diào)節(jié)綜合控制的ABS/ASR;同年9月,日本豐田汽車公司也在其生產(chǎn)</p><p>　　第二章 驅(qū)動防滑系統(tǒng)（ASR）的結(jié)構(gòu)與工作原理</p><p>　　2.1電子控制防滑轉(zhuǎn)（ASR）系統(tǒng)理論基礎(chǔ)</p>

36、<p>　　汽車行駛時,驅(qū)動力的增大受到地面附著條件的限制。隨著驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩的不斷增大,汽車的驅(qū)動力也隨之增大,當(dāng)驅(qū)動力超過地面附著力時,驅(qū)動輪就開始滑轉(zhuǎn)。輪胎與路面之間的附著系數(shù)與滑轉(zhuǎn)率有直接關(guān)系。驅(qū)動輪的滑轉(zhuǎn)率表示驅(qū)動輪的滑轉(zhuǎn)程度,可用下式表示:</p><p>　　Sx=(Vw-V)/Vw×100% =(Rw-v)/Rw×100%</p><p>　　

37、式中:Vw ———車輪滾動時的瞬時圓周速度(m/ s) ;</p><p>　　V ———汽車實際行駛速度(m/s) ;</p><p>　　R ———車輪半徑(m) ;</p><p>　　w———車輪轉(zhuǎn)動角速度(rad/s) 。</p><p>　　圖2-2-1 是驅(qū)動輪縱向驅(qū)動力與其滑轉(zhuǎn)率的關(guān)系圖。從圖中可以看到, 當(dāng)驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)率Sx從

38、0開始增加時, 驅(qū)動力Fx也隨之增大, 當(dāng)Sx達(dá)到St(一般St= 0. 08～ 0.30) 時,驅(qū)動力達(dá)到最大值Fxmax ,此后,如果Sx繼續(xù)增加, 驅(qū)動力反而隨之下降,當(dāng)Sx達(dá)到1時,即車輪發(fā)生純滑轉(zhuǎn)時, 其驅(qū)動力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Fxmax , 所以從牽引性上考慮, 驅(qū)動輪的滑轉(zhuǎn)率最好處于St的一個小鄰域內(nèi),但同時考慮到車輛側(cè)向力Fy隨縱向滑轉(zhuǎn)率的增大而急劇減小, 所以從側(cè)向力上考慮, 并注意到車輛的方向穩(wěn)定性, 一般認(rèn)為驅(qū)動輪的最佳滑

39、轉(zhuǎn)率在略小于St的范圍內(nèi),可取在0.08～0.15之間。</p><p>　　圖2-2-1 縱向力與側(cè)向力與車輪滑轉(zhuǎn)率的關(guān)系</p><p>　　2.2電子控制防滑轉(zhuǎn)（ASR）系統(tǒng)基本組成</p><p>　　電子控制防滑轉(zhuǎn)（ASR）系統(tǒng)基本組成是由以下組成：</p><p>　?。?）ECU：ASR電控單元；</p><

40、p>　　（2）執(zhí)行器：制動壓力調(diào)節(jié)器、節(jié)氣門驅(qū)動裝置；</p><p>　　（3）傳感器：車輪輪速傳感器、節(jié)氣門開度傳感器。</p><p>　　2.2.1 ASR的傳感器</p><p>　　ASR系統(tǒng)的傳感器主要是輪速傳感器和節(jié)氣門位置傳感器。一般輪速傳感器與ABS系統(tǒng)共用，主要完成對車輪速度的檢測，并將輪速信號傳送給ABS和ASR電子控制單元。主、副節(jié)氣

41、門位置傳感器用于檢測節(jié)氣門的開啟角度，并將這些信號傳送給發(fā)動機(jī)和自動變速器電子控制單元。</p><p>　　2.2.2 ASR的電控單元（ECU） </p><p>　　一般，ABS和ASR共用一個電子控制單元。對于驅(qū)動防滑系統(tǒng)，它根據(jù)驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸送的速度信號計算判斷出車輪與路面間的滑轉(zhuǎn)狀態(tài)，并適時地向其執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，以降低發(fā)動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和車輪的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)防止驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)

42、的目的。</p><p>　　此外，電子控制單元（ECU）還具有以下四種功能：車輪防滑控制、初始檢測功能、故障自診斷功能、失效保護(hù)功能。</p><p>　　2.2.3 ASR的執(zhí)行機(jī)構(gòu)</p><p>　　ASR系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是ASR制動壓力調(diào)節(jié)器和節(jié)氣門驅(qū)動裝置。前者是根據(jù)從ABS和ASR電子控制單元傳來的信號，為ABS執(zhí)行器提供液壓；后者則根據(jù)ASR電子控

43、制單元傳來的信號控制副節(jié)氣門的開啟角度。</p><p>　　2.3電子控制防滑轉(zhuǎn)（ASR）系統(tǒng)工作原理</p><p>　　ASR基本控制原理如圖2-3-1所示。</p><p>　　圖2-3-1 ASR基本控制原理圖</p><p>　　車速傳感器將行駛汽車驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速及非驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，輸送給電控單元ECU。</p>

44、;<p>　　ECU根據(jù)車速傳感器的信號計算驅(qū)動車輪的滑移率，若滑移率超限，控制器再綜合考慮節(jié)氣門開度信號、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號、轉(zhuǎn)向信號等因素確定控制方式，輸出控制信號，使相應(yīng)的執(zhí)行器動作，使驅(qū)動車輪的滑移率控制在目標(biāo)范圍之內(nèi)。</p><p>　　2.3.1 車輪轉(zhuǎn)速傳感器</p><p>　　輪速傳感器的功用是檢測車輪的速度，并將速度信號輸入ABS/ASR的電控單元（ECU

45、）。目前，用于ABS/ASR系統(tǒng)的速度的速度傳感器主要有電磁式和霍爾式兩種：</p><p>　　電磁式轉(zhuǎn)速傳感器結(jié)構(gòu)</p><p>　　傳感頭的結(jié)構(gòu)如下圖（2-3-1-1）所示，它由永磁體2、極軸5和感應(yīng)線圈4等組成,極軸頭部結(jié)構(gòu)有鑿式和柱式兩種。</p><p>　　1、電纜 2、永磁鐵 3、外殼 4、感應(yīng)線圈 5、極軸 6、齒圈</p>

46、<p>　　圖2-3-1-1（電磁式傳感頭結(jié)構(gòu)）</p><p>　　齒圈6旋轉(zhuǎn)時，齒頂和齒隙交替對向極軸。在齒圈旋轉(zhuǎn)過程中，感應(yīng)線圈內(nèi)部的磁通量交替變化從而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，此信號通過感應(yīng)線圈末端的電纜1輸入ABS/ASR的電控單元。當(dāng)齒圈的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時，感應(yīng)電動勢的頻率也變化。ABS/ASR電控單元通過檢測感應(yīng)電動勢的頻率來檢測車輪轉(zhuǎn)速。</p><p>　　（2）霍爾輪

47、速傳感器</p><p>　　霍爾輪速傳感器也是由傳感頭和齒圈組成。傳感頭由永磁體，霍爾元件和電子電路等組成，永磁體的磁力線穿過霍爾元件通向齒輪，如下圖所示。</p><p>　　1、磁鐵 2、霍爾元件 3、齒圈 </p><p>　　圖2-3-1-2（霍爾式傳感頭結(jié)構(gòu)）</p><p>　　當(dāng)齒輪位于圖中(a)所示位置時，穿過霍爾元件的

48、磁力線分散，磁場相對較弱；而當(dāng)齒輪位于圖中(b)所示位置時，穿過霍爾元件的磁力線集中，磁場相對較強(qiáng)。齒輪轉(zhuǎn)動時，使得穿過霍爾元件的磁力線密度發(fā)生變化，因而引起霍爾電壓的變化，霍爾元件將輸出一個毫伏(mV)級的準(zhǔn)正弦波電壓。此信號還需由電子電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的脈沖電壓。 </p><p>　　2.3.2 制動壓力調(diào)節(jié)裝置</p><p>　　制動壓力調(diào)節(jié)器串接在制動主缸與輪缸之間，通過電磁閥直接

49、或間接地控制輪缸的制動壓力。通常，把電磁閥直接控制輪缸制動壓力的制動壓力調(diào)節(jié)器稱作循環(huán)式調(diào)節(jié)器，把間接控制制動壓力的制動壓力調(diào)節(jié)器稱作可變?nèi)莘e式調(diào)節(jié)器。</p><p>　　循環(huán)式制動壓力調(diào)節(jié)器</p><p>　　此種形式的制動壓力調(diào)節(jié)器是在制動總缸與輪缸之間串聯(lián)一電磁閥，直接控制輪缸的制動壓力。這種壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點是制動壓力油路和ABS控制壓力油路相通。 該系統(tǒng)的工作原理如下：<

50、;/p><p><b>　　常規(guī)制動</b></p><p>　　常規(guī)制動過程中，ABS系統(tǒng)不工作。電磁線圈中無電流通過，電磁閥處于“升壓”位置，此時制動主缸與輪缸直通，由制動主缸來的制動液直接進(jìn)入輪缸，輪缸壓力隨主缸壓力而增減。此時回油泵也不需工作。</p><p><b>　　保壓過程</b></p><

51、;p>　　當(dāng)輪速傳感器發(fā)出抱死危險信號時，ECU向電磁線圈通入一個較小的保持電流(約為最大電流的1/2)時，電磁閥處于“保壓”位置。此時主缸、輪缸和回油孔相互隔離密封，輪缸中的制動壓力保持一定。 </p><p><b>　?。?）減壓過程</b></p><p>　　如果在“保持壓力”命令發(fā)出后，仍有車輪抱死信號，ECU即向電磁線圈通入一個最大電流，電磁閥處于

52、“減壓”位置，此時電磁閥將輪缸與回油通道或儲液室接通，輪缸中制動液經(jīng)電磁閥流入儲液室，輪缸壓力下降。 </p><p><b>　　（4）增壓過程</b></p><p>　　當(dāng)壓力下降后車輪加速太快時，ECU便切斷通往電磁閥的電流，主缸和輪缸再次相通，主缸中的高壓制動液再次進(jìn)入輪缸，使制動壓力增加。</p><p>　　2.3.3電子控制裝置

53、（ECU）</p><p>　　防滑控制系統(tǒng)的電子控制裝置（ECU）是以微處理器為控制核心，配有輸入和輸出電路及電源組成。ASR與ABS的一些信號輸入和處理是相同的，為減少電子器件的應(yīng)用數(shù)量，ASR控制器與ABS電控單元常組合在一起。</p><p>　　ECU由以下幾個電路組成：1、車速傳感器的輸入放大電路。安裝在各車輪上的車速傳感器根據(jù)輪速輸出交流信號，輸入放大電路將交流信號放大成矩形

54、波并整形后送往運算電路。2、運算電路。 運算電路主要運行車輪線速度、初始速度、滑移率、加減速度的運算，以及電磁閥的開啟控制運算和監(jiān)控運算。3、電磁閥控制電路。接受來自運算電路的減壓、保持和增壓信號，控制電磁閥的電流。4、穩(wěn)壓電源、電源監(jiān)控系統(tǒng)故障反饋電路和繼電器驅(qū)動電路。在蓄電池供給ECU內(nèi)部所用5V穩(wěn)壓電壓的同時，上述電路監(jiān)控著12V和5V電壓是否在規(guī)定范圍內(nèi)，并對輪速傳感器輸入放大電路、運算電路和電磁閥控制電路的故障信號進(jìn)行監(jiān)視，控

55、制著繼動電動機(jī)和繼動閥門。出現(xiàn)故障信號時，關(guān)閉繼動閥門，停止ABS工作，返回常規(guī)制動狀態(tài)，同時儀表盤上的ABS警報燈變亮，讓駕駛員知道有異常情況發(fā)生。 </p><p>　　ECU的工作原理：ECU是ABS系統(tǒng)的控制中心，它的本質(zhì)是微型數(shù)字計算機(jī)，一般是由兩個微處理器和其它必要電路組成的、不可分解修理的整體單元，電控單元的基本輸入信號是四個輪上傳感器送來的輪速信號，輸出信號是：給液壓控制單元的控制信號、輸出的自診

56、斷信號和輸出給ABS故障指示燈的信號。</p><p>　　電控單元有連續(xù)監(jiān)測四輪傳感器速度信號的功能。電控單元連續(xù)地檢測來自全部四個車輪傳感器傳來的脈沖電信號，并將它們處理、轉(zhuǎn)換成和輪速成正比的數(shù)值，從這些數(shù)值中電控單元可區(qū)別哪個車輪速度快，哪個車輪速度慢。</p><p>　　2.3.4 節(jié)氣門開度傳感器和節(jié)氣門驅(qū)動裝置</p><p>　　在裝有防滑控制系統(tǒng)的

57、發(fā)動機(jī)上，有主節(jié)氣門和副節(jié)氣門。其中防滑控制系統(tǒng)是通過控制副節(jié)氣門的開度來控制發(fā)動機(jī)的輸出功率，從而進(jìn)一步控制驅(qū)動車輪的驅(qū)動力的。在主、副節(jié)氣門上都裝有節(jié)氣門開度傳感器。節(jié)氣門開度傳感器將節(jié)氣門開度的信號采集起來并傳送給到電子控制裝置。</p><p>　　節(jié)氣門驅(qū)動裝置由步進(jìn)電機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)組成。步進(jìn)電機(jī)根據(jù)ASR控制器輸出的控制脈沖轉(zhuǎn)動規(guī)定的轉(zhuǎn)角，通過傳動機(jī)構(gòu)帶動輔助節(jié)氣門轉(zhuǎn)動?？刂七^程如下：ASR不起作用時，

58、輔助節(jié)氣門處于全開位置，當(dāng)需要減少發(fā)動機(jī)驅(qū)動力來控制車輪滑轉(zhuǎn)時，ASR控制器輸出信號使輔助節(jié)氣門驅(qū)動機(jī)構(gòu)工作，改變輔助節(jié)氣門開度。</p><p>　　第三章 電子控制防滑轉(zhuǎn)(ASR)系統(tǒng)對車輛性能的影響</p><p>　　下面通過仿真比較詳細(xì)分析ASR對車輛的牽引性能、操縱性能、安全性和燃油經(jīng)濟(jì)性等的影響。</p><p>　　3.1 防滑轉(zhuǎn)（ASR）控制系統(tǒng)

59、對牽引性能的影響</p><p>　　汽車車輪在附著條件較差路面上, 往往發(fā)生滑轉(zhuǎn)。如果采用ASR, 就能控制車輪的滑轉(zhuǎn)率, 提高車輛的牽引性能。在低附著路面上進(jìn)行了仿真計算, 假設(shè)車輛在一峰值仿真因數(shù)為0.2的低附著路面進(jìn)行起步加速行駛, 這時主要為提高車輛的牽引性能, 所以將其理想滑轉(zhuǎn)率設(shè)定為0.2，采用偽微分反饋（Pseudo - Derivative Feedback)方法進(jìn)行控制,圖3-1-1為車輪滑轉(zhuǎn)

60、率的比較,ASR 非常穩(wěn)定地將滑轉(zhuǎn)率控制在理想值附近, 而無ASR控制時, 其驅(qū)動輪發(fā)生高速滑轉(zhuǎn)。圖3-1-2為在10S內(nèi)行駛距離的比較,從圖中可以明顯看出, 同樣的條件下,ASR確實能夠提高車輛的牽引性能, 其行駛距離提高了近50%。</p><p>　　圖3-1-1 車輪滑轉(zhuǎn)率的變化曲線 圖3-1-2 車輛行駛距離的比較</p><p>　　3.2 防滑轉(zhuǎn)（ASR）控制

61、系統(tǒng)對操縱性能的影響</p><p>　　車輛在低附著路面或高速行駛下轉(zhuǎn)彎, 由于車輪滑轉(zhuǎn)率較高, 側(cè)向力常常接近附著極限, 不但使車輛不能按正確路徑行駛, 而且還會發(fā)生事故。若采用ASR， 使車輪滑轉(zhuǎn)率控制在較小的范圍內(nèi), 車輛可獲得較大的側(cè)向力。仿真時分兩種工況, 首先汽車在峰值附著因數(shù)為0.2 低附著路面進(jìn)行起動計算轉(zhuǎn)彎的試驗, 起動時方向盤角階躍輸人, 前輪的轉(zhuǎn)向角為0.05rad 從圖3-1-3中可以看

62、出, 有ASR時汽車無論縱向位移還是橫向位移都有很大的提高. 圖3-1-4為車輛在低附著因數(shù)（0.2）路面以10m/s的初始速度按良好路面的駕駛習(xí)慣作閉環(huán)單移線行駛的軌跡, 駕駛員的預(yù)瞄距離為10m 從圖中可以看出, 在滑路上,如果不加ASR 車輛橫向偏離行駛軌跡很大, 操縱性較差Π 而加上ASR, 車輛能較好地跟蹤預(yù)定軌跡,其穩(wěn)定性和操縱性都有很大的改善, 同時也能大大減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)。</p><p>　　圖

63、3-1-3角階躍輸入下車輛行駛軌跡 圖3-1-4 單移線行駛軌跡</p><p>　　3.3 防滑轉(zhuǎn)（ASR）控制系統(tǒng)對燃油經(jīng)濟(jì)性的影響</p><p>　　ASR能有效地防止車輪空轉(zhuǎn), 從而大大降低油耗, 提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性, 尤其是在低附著路面上。對燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較計算, 首先將驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和角速度換算到發(fā)動機(jī)上, 再由萬有特性曲線求出燃油消耗率, 最后可得到車

64、輛在任何時刻的燃油消耗量。仿真計算主要在低附著因數(shù)（0.2）路面, 車輛用二檔起步加速工況, 圖3-1-5為加與不加ASR 的燃油消耗情況, 從圖中可以看出, 由于在低附著路面上無ASR控制,車輛驅(qū)動輪發(fā)生高速滑轉(zhuǎn), 大大增加了燃油的消耗, 而采用ASR能夠控制車輪過度滑轉(zhuǎn), 提高了車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性。除此 ASR還對其它性能有所影響 由于ASR 能夠防止車輪的滑轉(zhuǎn), 所以它極大地減輕了輪胎的磨損, 從而可以延長輪胎的使用壽命。另外由于它

65、改善了車輛的操縱性能, 能夠減輕駕駛員的負(fù)擔(dān), 尤其是在低附著路面上行駛, 還能大大提高車輛的安全性能。</p><p>　　圖3-1-5 車輛燃油消耗量</p><p>　　第四章 電子控制防滑轉(zhuǎn)（ASR）系統(tǒng)的發(fā)展</p><p>　　4.1防滑控制系統(tǒng)的國內(nèi)發(fā)展概況</p><p>　　國內(nèi)對ASR的研究，大約開始于20世紀(jì)90年代。

66、一些科研單位如清華大學(xué)、吉林工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、上海交通大學(xué)、濟(jì)南重汽技術(shù)中心等對ASR技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行跟蹤、研究，并取得了階段性進(jìn)展。目前，我國科研人員主要針對ASR控制系統(tǒng)的控制策略、控制算法、邏輯等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行研究。由于受電控發(fā)動機(jī)的限制，我國目前在ASR系統(tǒng)的控制理論方面大多側(cè)重于采用以制動控制為主、發(fā)動機(jī)控制為輔的控制方法?？偟膩碚f，距離產(chǎn)品化研究還有一定的差距。因此國內(nèi)尚無自主研發(fā)的集ABS和ASR為一體的ABS

67、/ASR防滑控制系統(tǒng)產(chǎn)品出現(xiàn)。</p><p>　　4.2防滑控制系統(tǒng)ASR的發(fā)展趨勢</p><p>　　4.2.1 ABS/ASR控制技術(shù)的提高</p><p>　　目前，雖然ABS/ASR已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但控制方法還是以邏輯門限值控制為主。該控制方法雖比較簡單，但邏輯復(fù)雜，所有的門限值都需要大量的實驗來確定，調(diào)試起來很困難。而且，采用邏輯門限值控制的ABS/AS

68、R系統(tǒng)通用性比較差，需要針對不同的車型重新開發(fā)。隨著各種現(xiàn)代控制理論不斷發(fā)展和完善，采用優(yōu)化控制理論，可實現(xiàn)伺服控制和高精度控制。將智能控制技術(shù)如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)應(yīng)用到ABS/ASR系統(tǒng)中，可以提高系統(tǒng)的自適應(yīng)性和可靠性。相對于目前的基于滑移率的控制算法，基于路面附著系數(shù)的控制算法容易實現(xiàn)連續(xù)控制，能適應(yīng)各種路面變化，控制滑移率在最佳滑移率附近，使ABS/ASR的控制效果得以改善。</p><p>　　

69、通過先進(jìn)的測試手段可進(jìn)一步完善ABS/ASR功能。例如，ABS控制車輪制動防滑時，車速沒有直接測量，而是通過輪速的波動情況估取參考車速作為車速，然后計算滑移率用以控制，所以，ABS控制時的滑移率不能保證其準(zhǔn)確性。</p><p>　　4.2.2 減小體積與質(zhì)量，簡化結(jié)構(gòu) </p><p>　　汽車上加裝一些安全裝置，質(zhì)量隨之增加，對燃油經(jīng)濟(jì)性不利。所以，在保證安全性的前提下，盡量減少質(zhì)量。

70、另外，不論是大型車還是小型車，其安裝空間都是非常緊湊的，因此要求ABS/ASR裝置的體積盡可能的小。減小ABS/ASR體積的主要途徑是優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計（如減小壓力調(diào)節(jié)器尺寸）、增加集成度。目前，經(jīng)過優(yōu)化的ABS已將制動主缸、壓力調(diào)節(jié)器和電控單元等集成為一體，從而大大減小了體積和成本。</p><p>　　4.2.3 控制功能的擴(kuò)展和集成</p><p>　　將各個功能不同的汽車電子控制系統(tǒng)集成

71、，在實現(xiàn)各自基本功能的前提下，形成新的具有更強(qiáng)大功能的集成電控系統(tǒng)是汽車電子控制的必然趨勢。把其它控制系統(tǒng)擴(kuò)展進(jìn)來，成為綜合的汽車控制系統(tǒng)，是ABS/ASR系統(tǒng)的發(fā)展方向。目前，ABS/ASR向以下幾個方向發(fā)展：</p><p>　?。?）電子制動力分配EBD（Electric Brake force Distribution）集成，形成ABS/ASR/EBD系統(tǒng)，可以明顯改善并提高ABS的功效。EBD的功能就是

72、在汽車制動的瞬間，高速計算出4個輪胎由于附著力不同而導(dǎo)致的摩擦力數(shù)值，然后調(diào)整制動裝置，使其按照設(shè)定的程序在運動中高速調(diào)整，達(dá)到制動力與摩擦力（牽引力）的匹配，以保證車輛的平穩(wěn)和安全。</p><p>　　（2）電子穩(wěn)定性程序ESP （Electronic Stability Program）系統(tǒng)集成，形成ABS/ASR/ ESP綜合控制系統(tǒng)，可解除汽車制動、起步和轉(zhuǎn)向時對駕駛員的高要求。</p>

73、<p>　?。?）和汽車巡航自動控制ACC（Adaptive Cruise Control）系統(tǒng)集成，形成ABS/ASR/ACC綜合控制系統(tǒng)，可解除汽車制動、起步和保持安全車距方面對駕駛員的高要求。 </p><p>　　4.2.4 與其他控制系統(tǒng)的信息交換和共享</p><p>　　隨著汽車電子化程度不斷提高，汽車上ECU數(shù)目越來越多。為了提高信號的利用率，要求大量的數(shù)據(jù)信息能

74、在不同的ECU中共享，汽車綜合控制系統(tǒng)中大量的控制信號也需要實時交換。傳統(tǒng)的電器系統(tǒng)大多采用點對點的單一通訊方式，已遠(yuǎn)不能滿足這種需求。為此，總線技術(shù)被引人到汽車電控系統(tǒng)中。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　本文從驅(qū)動防滑系統(tǒng)（ASR）的概念、基本結(jié)構(gòu)、基本工作原理以及電子控制防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)對車輛性能的影響和發(fā)展情況等方面對防滑控制系統(tǒng)進(jìn)行了

75、分析。</p><p>　　汽車驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)（ASR）是一種新型的主動安全控制系統(tǒng)，是繼防抱死制動系統(tǒng)之后應(yīng)用于車輪防滑的電子控制系統(tǒng)。由于它大大地提高了車輛的操縱性、穩(wěn)定性和牽引性, 減少了輪胎磨損和事故風(fēng)險, 增加了安全性和駕駛輕便性, 所以汽車驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)獲得了廣泛迅速地發(fā)展。為了讓更多的人對防滑控制系統(tǒng)有更多的了解，并能更好的使用它。在汽車快速發(fā)展的情況下，行車安全已經(jīng)成為一個越來越重要的話題。防

76、滑控制系統(tǒng)正是在此潮流中應(yīng)運而生并得到了很好的應(yīng)用和發(fā)展。防滑控制系統(tǒng)通過自身調(diào)節(jié)車輪制動力或驅(qū)動力，防止車輪在制動過程中被制動抱死或防止驅(qū)動車輪在驅(qū)動過程中發(fā)生滑轉(zhuǎn)。從而提高汽車行駛的安全性。但是我們在看到其優(yōu)越性的同時也要發(fā)現(xiàn)它的不足之處，并對其進(jìn)行改進(jìn)。通過學(xué)習(xí)汽車電子控制技術(shù)理論知識和本次課程設(shè)計，我們不僅要了解、使用防滑控制系統(tǒng)，同時我們也要在此學(xué)習(xí)中去探討、去創(chuàng)新，發(fā)現(xiàn)更安全的電控系統(tǒng)。</p><p&g

77、t;<b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]司景萍，高志鷹.汽車電器及電子控制技術(shù)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2012.1.</p><p>　　[2]李鵬，張鵬.汽車底盤電子控制技術(shù)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2011.2.</p><p>　　[3]任少卿，陳慧巖，黃江波.汽車防滑控制系統(tǒng)ABS/ASR基本原理及發(fā)展

78、趨勢[J].汽車電器，2006（3）：1-5.</p><p>　　[4]麻友良.汽車電器與電子控制系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.12.</p><p>　　[5]李曉.汽車車身電控系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.</p><p>　　[6]王林超.汽車電控技術(shù)[M].中國水利水電出版社，2010.6.</p><p&g