1、 第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 第一节第一节 电子防抱死制动系统电子防抱死制动系统 l传统汽车制动系统功能：传统汽车制动系统功能：使行驶的汽车车轮受制动力矩的作用，使车辆减速或停止l汽车防抱死制动系统汽车防抱死制动系统(Anti-Lock Braking System,ABS):Anti-Lock Braking System,ABS):是汽车上的一种主动安全装置，用于汽车制动时防止车轮抱死，以提高汽车制动过程中的方向稳定性、转向控制能力和缩短制动距离，充分发挥汽车制动效能。第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 ABSABS的作用：的作用：制
2、动时防止车轮抱死，并能最大限度地利用车轮与地面间的附着系数采用采用ABSABS的优点：的优点：a.a.使制动过程中车轮处于非抱死状态防止制动过程中车辆侧滑甩尾，提高制动中方向稳定性b.b.防止前轮抱死，丧失转向能力，提高制动过程中的转向操纵性c.c.缩短制动距离，减少轮胎磨损 第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 一、系统总体结构和工作原理：一、系统总体结构和工作原理：l轮速传感器l电控单元ECUlABS执行器：制动压力调节器，安装在主缸和轮缸之间能增减各轮缸的制动油压，从而控制制动力l管路附件和ABS警告灯 第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 第
3、四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 工作原理：工作原理：转速传感器ECU控制指令控制制动压力调节阀动作制动压力 第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 二、二、ABS分类：分类：1按系统构造分：根据制动压力调节器和制动主缸的结构关系分为分离式和整体式 （1）分离式：其制动压力调节器自成一体，通过制动管路与制动主缸和制动轮缸相连，具有很强的布置灵活性，适合将ABS作选择装备时采用。（2）整体式：制动压力调节器与制动主缸和液压制动助力器组合为一个整体，结构紧凑，节省空间，作为汽车标准装备，但结构复杂，成本较高。一般为高级轿车采用。第四章第四章 汽车电子防抱
4、死制动系统汽车电子防抱死制动系统 2按系统控制方案分：轴控制和轮控制按系统控制方案分：轴控制和轮控制 （1）轴控制：）轴控制：根据一个速度信号（轮速或轴速）共同控制同一根轴上的两轮 低选控制低选控制：指由附着系数较低的一个车轮来确定同一 轴上两车轮的共同制动压力。保证附着系数小的车轮 不发生抱死 高选控制：高选控制：指由附着系数较高的一个车轮来确定同一 轴上两车轮的共同制动压力。（2）轮控制：轮控制：相关的两个或四个车轮全部按照各自的 加、减速度分别进行单独控制，也称单轮控制 第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 3按控制通道与传感器数量分：控制通道按控制通道与传感器数量
5、分：控制通道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，一般来说，电磁阀数目即为控制通路数。按控制通道与车轮速度传感器数量多少可分为：（1）单通道一传感器系统（2）二通道二传感器系统 （3）二通道三传感器系统（4）三通道三传感器系统 （5）四通道四传感器系统 通道传感器越多，性能越好，价格越高，可根据汽车档 次不同进行选择 第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 优点：优点：l制动时可以最大限度地利用每个车轮的最大附着力，附着系数利用率高。缺点：缺点：l如果汽车左右轮附着系数相差较大，制动时两个车轮的地面
6、制动力就相差较大，会产生横摆力矩，使车身向制动力较大的一侧跑偏，影响汽车的方向稳定性。l成本高 第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 l三通道式：一般是对两前轮进行独立控制，两后轮按照低选原则进行一同控制，也称其为混合控制。第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 优点：优点：l两后轮按低选原则控制，可以保证汽车在各种条件下左右两后轮的制动力相等，保证汽车具有良好的方向稳定性，l对两前轮进行独立控制，主要考虑轿车，特别是前轮驱动的汽车，前轮的制动力在汽车总制动中所占的比例较大，可以充分利用前轮的附着力，一方面使起车获得尽可能大的总制动力，以缩短制动距离，
7、还可使制动中两前轮始终保持较大的横向附着力，使汽车具有良好的转向控制能力。在小轿车上应用较多。第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 l单通道ABS系统：它在后轮制动器总管中设置一个制动压力调节器，在后桥主减速器上安装一个轮速传感器（或在两后轮上各安装一个轮速传感器。一般是对两后轮按低选原则进行一同控制。第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 缺点：缺点：l不能使两后轮的附着力得到充分利用，制动距离没有明显缩短l未对前轮进行控制，制动时前轮会出现抱死，因而转向操纵能力并未得到改善优点：优点：l制
8、动时后轮不会发生抱死，能显著提高制动时的方向稳定性l结构简单、成本低，在一些轻型载货车上仍有使用 第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 三、系统组成：三、系统组成：轮速传感器、ECU、制动压力调节器 1.轮速传感器：轮速传感器：整个系统的信号来源，检测车轮速度、计算滑移率，通常采用电磁感应式。工作原理：齿圈与车轮固定在一起，齿圈随车轮转动，齿不断接近离开感应头，感应线圈中感应出正比于车轮转速的正弦信号，经整形放大，滤波送入单片机，轮速测定准确与否决定整个系统的控制品质。第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 2电子控制单元：电子控制单元：计算、分析、发
9、控制指令、故障诊断。（1）输入：轮速信号（2）微控制器：对输入信号进行计算、逻辑分析处理，形成相应的控制信号（3）输出：对输出控制信号驱动放大，控制电磁阀完成压力调节任务，另外还包括警告指示 第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统（4）安全监控系统：）安全监控系统：ABS为涉及车辆安全系统，为保证系统可靠性设有一套附加的安全系统，一般附加一个CPU专用于安检。功能：功能：a.对主CPU进行安全检查，如ROM、RAM区数 据，A/D转换的检查，I/O口检查。b.电磁阀开关动作是否正常，是否短路或断路。c.各种车轮传感器检查，电源电压检查。若有故 障则向主CPU发送信号，由主C
10、PU处理后，再发 相应故障代码 第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 ECU工作过程：工作过程：根据输入的轮速信号计算出车轮减速度和滑移率计算分析发控制指令完成制动调节 第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 3制动压力调节器：制动压力调节器：分气动控制和液压控制，以博世公司ABS-2S型液压调节器为例 组成：驱动压力泵、蓄能器、电磁阀、贮油室（1）贮油室：减压阶段，储存由轮制动缸流出的制动液（泄压后的油液），达到降低制动压力目的。（2）驱动压力泵（回油泵）：将储油室内的泄压后的油液（不存在压力）抽出，加压后泵入蓄能器或制动主缸以备下次控制循环加压时使
11、用，也称再循环泵。（3）蓄能器：将回油泵送入的高压制动液暂时储存起来以备车轮制动缸增压时使用，还可缓冲制动液管路中的压力波动。第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统（4）电磁阀（液压控制阀）：用于ABS工作时调节制动压力，在制动主缸、轮制动缸和贮油室之间建立联系，实现制动系统增压、减压和保压的功能。通常采用三位三态工作方式的电磁阀。即三个工作位置实现三种工作状态，加、保、减。结构：结构：加压阀（进油）泄压阀（排油）、衔铁、线圈单向阀，进油口和出油口有过滤器。第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 a.增压状态：增压状态：电磁阀装配时，主副弹簧有预应力，且
12、主弹簧强度大，使初始状态加压阀开启，泄压阀关闭。开始制动时，制动主缸中的压力油液直接通过制动主缸接口加压阀轮制动缸接口，作用于轮制动缸，使制动器压力升高，实现增压，此时电磁阀中无激励电流。结构优点：制动压力直接作用于制动轮，不使用ABS或ABS有故障时，只要切断电流，可恢复原车的制动功能。第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 b.保压状态：保压状态：当控制器以中等电流 激励电磁阀线圈时，作用于衔铁使其下移的电磁力仅能克服主弹簧的弹力而使加压阀关闭，泄压阀在副弹簧作用下仍维持关闭状态，切断了主缸与轮制动缸之间通道，使轮制动缸压力保持一定，电磁阀处于保压状态。c.减压状态：减
13、压状态：当ECU以最大电流 激励线圈时，作用于衔铁上的电磁力完全克服主副弹簧弹力，使泄压阀打开加压阀关闭，轮制动缸中的制动油通过泄压电磁阀到回油管接口，流回贮油室，于是轮制动缸中压力降低，电磁阀处于减压状态。控制方法：控制方法：ECU发三种量级的电流给电磁阀线圈，实现三种状态。电磁阀的设计是ABS关键技术之一，要求响应速度快。第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 四、控制要点：四、控制要点：防抱死制动就是通过控制制动力的方法来调节制动力的大小，使车辆在任何情况下都能使紧急制动的车轮保持在最佳的制动状态，获得最佳制动效果。有多种不同的优化设计控制方案：门限、最优化控制方式、
14、滑模动态变结构控制方式等。成熟的产品广泛采用的是逻辑门限值控制方式。第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 逻辑门限值控制方式：逻辑门限值控制方式：根据路面和车轮惯量等因素设定滑移率和车轮加减速度的门限值，来识别车轮是在稳定区域还是在非稳定区域转动，然后进行控制。有加减速度门限值，滑移率门限值或混合方式。大多数产品选择加减速度门限作为主要门限，并以参考滑移率作为辅助门限 1 1滑移率：滑移率：汽车制动时车轮速度变慢，车身速度也降低，车轮处于滚动又滑动的状态，把制动时车速与轮速发生差异的现象称为滑移，滑移率定义如下：第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统
15、第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 最佳制动状态应是车轮在地面上即滚动又滑动，且以滚动为主。汽车制动效能的高低主要反映在对地面最大附着系数的利用率上，而附着系数与滑移率存在一定关系 第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 2滑移率与附着系数关系：如图，（1）纵附 随滑移率增大急剧上升，并在 为15%30%之间达到最大值若 继续增大，则 缓慢减小（2）横附 在 =0时最大，并随 增大而迅速降低，当 =100%车轮抱死时，几乎为0，车辆将失去方向稳定性及操纵性。（3）路面性质不同，关系图不完全一样，通常在各种路面条件下制动时，将 控制在8%-30%之间，
16、能达到较好的控制效果。第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 3控制方法：控制方法：（1）车轮滑移率控制方式：）车轮滑移率控制方式：要控制滑移率，需准确测知车身速度和车轮速度，车轮速度易测，准确测定车身速度需采用专门传感器（多谱勒雷达），制动时，将轮速传感器信号和多谱勒雷达测得的车身速度信号送入微机，算出滑移率，再根据滑移率进行控制。该方法需增加一个测速雷达，电路结构复杂，成本高，应用受到限制。第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统（2 2）车轮加减速度逻辑门限值控制方法：）车轮加减速度逻辑门限值控制方法：在程序中预先设定减速度门限值-a0和加速度门限值
17、a0和A0。l开始制动时，由ECU控制电磁阀增压（加压阀开启，泄压阀关闭），制动压力上升，车辆和车轮开始减速，由轮速传感器测出轮速，对轮速微分，求出轮速减速度 -a，查表得出减速度门限值-a0，两者比较，若|-a|-a0|，则降低制动压力（由ECU控制电磁阀减压，加压阀关闭，泄压阀开启）。l轮速由下降到上升逐渐开始加速，由轮速微分求出加速度a，查表求出 a0，当a a0时，停止减压，由ECU控制电磁阀保压，两个阀都关闭。第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 阿阿l车轮转速继续上升，当达到加速度门限A0时，ECU控制电磁阀加压，使轮速快速下降，重复上述过程。缺点：有一定局限
18、性，如高速紧急制动时，在稳定区域就可能达到减速度门限，但此时滑移率很小，不需减压控制，因此通常采用加、减速度门限和滑移率组合控制方法。第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统（3）组合控制方法：）组合控制方法：设定滑移率控制门限S1和S2及加减速度门限a0 和-a0，车辆开始制动时，制动压力上升，在车轮达到减速度门限-a0 时，判断滑移率是否达到S1，若没有达到，说明滑移率很小，则不进行减压控制，防止了稳定区域不必要减压，若车轮达到减速度门限-a0 且滑移率达到 S1 才进行减压控制。若减速度达到-a0，滑移率达到S2，则说明滑移率很大，立即进行减压控制，这样无论车轮转动惯量
19、和路面附着系数如何变化，都能达到良好的控制效果，这种方法的滑移率计算用到的车身速度是通过车轮速度计算出的参考车速。第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 五、五、ABS故障检测和诊断：可分为自诊断和维修诊断：故障检测和诊断：可分为自诊断和维修诊断：1自诊断：车辆启动后实时进行的，包括：（1）启动后，ECU执行所有内部回路自检 （2）ECU进行控制阀的功能检测 （3）轮速传感器检测 （4）电源电压是否正常 （5）制动压力与管路压力是否正常 若有故障将故障代码储存，并用ABS警告灯发警报为提高ABS的可靠性，系统还采取容错控制技术，当有些部件失效时，它们在系统中的功能可用其他部
20、件部分或全部代替，使系统保持规定的性能或不丧失基本功能。第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 2ABS维修诊断：通过故障诊断仪进行，功能如下：（1）故障码读取：读出故障码，并将此代码经解码器译成易读文字显示出来 （2）状态显示：实时显示各传感器，执行器和控制阀的输出状态，帮助进行故障判断 （3）调整与指导维修：通过诊断接口改写ECU内部某些存储器内容，达到调整目的。第四章第四章 汽车电子防抱死制动系统汽车电子防抱死制动系统 汽车驱动防滑控制系统汽车驱动防滑控制系统 汽车驱动防滑控制系统又称汽车牵引力控制系统，ASR或TCSABS作用作用:制动时防止车轮抱死，并能最大限度地
21、利用车轮与地面间的附着系数ASR作用：作用：驱动时防止车轮打滑，使车轮获得最大限度的驱动力，提高行车稳定性、牵引性和操纵性，是ABS的延伸和补充，常与ABS配合使用，构成汽车行驶的主动安全系统。最早：85年，Volvo生产，86年，Bosch把ABS和ASR结合在一起应用到轿车上一、基本原理：一、基本原理：通过控制发动机扭矩和制动系统等手段来控制驱动力，使汽车在起步和加速时，防止驱动力超过轮胎与路面的附着力而导致车轮打滑。保持最佳驱动力，改善汽车的方向稳定性和操纵性 汽车驱动防滑控制系统汽车驱动防滑控制系统二、二、ASR的基本结构：的基本结构：两者有许多相同之处，主要部件可以共用。电控单元（通
22、常与ABS集成在一个控制器中，ASR控制方式有多种，不同方式所需输入输出信号不一样）、制动压力调节器、轮速传感器、差速制动阀（专用），发动机输出扭矩控制装置（专用）。汽车驱动防滑控制系统汽车驱动防滑控制系统三、三、ASR控制方式：控制方式：ASR控制包括两部分：制动防滑和发动机牵引力控制。1驱动轮制动控制：当驱动轮发生滑转时，给驱动轮施加制动力，使其保持在最佳滑移率范围内，控制方法与ABS控制相类似，可采用基于车轮加减速度和车轮滑移率门限值组合的方法。对于双轮驱动的车辆，非驱动轮的转速即为车速，则由前后车轮的速度可求出驱动轮的滑移率，驱动轮加减速度由两个时刻速度差求得，该方法防滑控制反应迅速，
23、但制动力不能过大（出于舒适性与避免制动器过热的考虑），且限制制动时间，通常与发动机输出扭矩控制配合使用 汽车驱动防滑控制系统汽车驱动防滑控制系统 2发动机输出扭矩控制：最早采用，当驱动轮发生滑转时，适当减小发动机输出扭矩，便可有效降低滑移率，有以下几种控制方法：（1）点火参数调节：减小点火提前角，可适度减小扭矩，若此时驱动轮继续打滑，延迟点火不能控制滑移率，则停止点火，为防止排放污染增加，同时也应中断供油，该方法反应迅速实现方法：与发动机电子控制系统进行通信。（2）燃油供给量调节：通过减少供油或暂停供油来减小扭矩。实现方法：通信 汽车驱动防滑控制系统汽车驱动防滑控制系统（3）节气门开度调节：通
24、过调节节气门开度减小扭矩，两种方法：a.采用电磁阀和伺服缸控制：油门开度的摆杆与伺服缸连在一起，通过改变比例阀的开口大小，改变伺服缸的输出位置，达到调节油门开度的目的。b.步进电机控制：ECU控制由步进电机转动调节节气门开度，增加连接机构，该方法工作平稳，但响应速度较慢。3差速器锁止控制：ECU通过控制锁止电磁阀锁止差速器来控制驱动轮滑转，驱动轮的锁紧程度可由差速器的液压预紧盘来调节 汽车驱动防滑控制系统汽车驱动防滑控制系统 4离合器控制和变速器控制：二者都是利用传动系控制扭矩的方式 离合器：在驱动轮发生过度滑转时，减小离合器结合程度，使主从动片出现部分相对滑转，从而减小传递到轮轴的驱动扭矩。
25、这两种控制方式反应较慢，变化突然，影响舒适性，一般不作为单独控制方式应用。上述方法都有其局限性，通常采用组合控制。目前广泛采用的是发动机扭矩调节和驱动轮制动控制的组合方法控制分两部分：发动机控制和制动控制 当一个驱动轮打滑且车轮的滑移率超过门限值时，判断当前车速是否低于车速门限（30km/h），是，则进行制动控制，大于30km/h，采用发动机控制。两个轮同时打滑，则采用发动机扭矩控制，两种控制同时起作用。汽车驱动防滑控制系统汽车驱动防滑控制系统 车辆巡航控制系统车辆巡航控制系统 车辆巡航是智能交通车辆巡航是智能交通(ITS)(ITS)中先进车辆控制的一个重中先进车辆控制的一个重要方面要方面,运
26、用该系统可以减轻驾驶员因长时间控制油门而产运用该系统可以减轻驾驶员因长时间控制油门而产生的疲劳生的疲劳,减少或避免交通事故的发生减少或避免交通事故的发生,同时又避免了频繁的同时又避免了频繁的不必要的油门变动不必要的油门变动,改善了汽车燃料经济性、舒适性和环保改善了汽车燃料经济性、舒适性和环保性。性。n 传统巡航控制传统巡航控制(CC)(CC)n 自适应巡航控制自适应巡航控制(ACC)(ACC)n 自动智能巡航控制自动智能巡航控制(AICC)(AICC)车辆巡航控制系统车辆巡航控制系统汽车巡航系统的发展大致分为如下几个阶段汽车巡航系统的发展大致分为如下几个阶段:u机械式控制机械式控制;u以模拟电
27、路为基础的定车速巡航系统：以模拟电路为基础的定车速巡航系统：2020世纪世纪5050年代年代 末到末到7070年代初年代初;u适应性巡航系统：适应性巡航系统：2020世纪世纪7070年代末到年代末到8080年代的后期年代的后期,随着单片机技术的发展随着单片机技术的发展,出现了以数字控制为基础的适出现了以数字控制为基础的适 应性巡航系统；应性巡航系统；u基于起基于起-停停(Stop&Go)(Stop&Go)的巡航控制。的巡航控制。车辆巡航控制系统车辆巡航控制系统 第五章第五章 汽车巡航控制系统汽车巡航控制系统 第五章第五章 汽车巡航控制系统汽车巡航控制系统自适应巡航控制系统自适应巡航控制系统 自
28、适应巡航控制（自适应巡航控制（Adaptive Cruise Control，简称，简称ACC）系统是基于巡航控制技术发）系统是基于巡航控制技术发展而来的一种智能化的车速自动控制系统。由于可以视交通情况自动采取适宜措施（加速、展而来的一种智能化的车速自动控制系统。由于可以视交通情况自动采取适宜措施（加速、减速、制动），使得自适应巡航系统能很好地适应路况复杂的城市道路行驶。减速、制动），使得自适应巡航系统能很好地适应路况复杂的城市道路行驶。巡航控制系统提高了车辆的驾驶舒适性，但也容易因为驾驶员的注意力分散而引发交巡航控制系统提高了车辆的驾驶舒适性，但也容易因为驾驶员的注意力分散而引发交通事故。同
29、时，在需要频繁制动的城市道路上并不实用，而自适应巡航则能很好地适应路通事故。同时，在需要频繁制动的城市道路上并不实用，而自适应巡航则能很好地适应路况较复杂的城市路况。况较复杂的城市路况。u系统的组成系统的组成 自适应巡航控制系统主要由车距传感器（雷达）、轮速传感器、转向角传感器以及自适应巡航控制系统主要由车距传感器（雷达）、轮速传感器、转向角传感器以及ACC控制单元等控制单元等组成。组成。自适应巡航系统的组成自适应巡航系统的组成 车距传感器一般安装在散热器格栅内或前保险杠的内侧，它可以探测到汽车前方车距传感器一般安装在散热器格栅内或前保险杠的内侧，它可以探测到汽车前方200 m左左右的距离。车
30、距传感器（雷达）与右的距离。车距传感器（雷达）与ACC控制单元安装在同一壳体内。控制单元安装在同一壳体内。宝马宝马E90新新3系车距传感器系车距传感器 车距传感器与车距传感器与ACC控制单元控制单元 在前后车轮上装有轮速传感器（与在前后车轮上装有轮速传感器（与ABS系统共用），可以检测车辆的行驶速度；转向角系统共用），可以检测车辆的行驶速度；转向角传感器用来判断车辆行驶的方向；传感器用来判断车辆行驶的方向；ACC控制单元采集各个传感器的信号并进行计算，以便实控制单元采集各个传感器的信号并进行计算，以便实时地与发动机控制单元和制动防抱死控制单元交换数据。时地与发动机控制单元和制动防抱死控制单元交
31、换数据。u自适应巡航控制系统的工作原理自适应巡航控制系统的工作原理 自适应巡航控制系统是一种智能化的自动控制系统，自适应巡航控制系统是一种智能化的自动控制系统，它是在前面介绍的巡航控制技术的基础上发展而来的。它是在前面介绍的巡航控制技术的基础上发展而来的。在车辆行驶过程中，安装在车辆前部的车距传感器在车辆行驶过程中，安装在车辆前部的车距传感器（雷达）持续扫描车辆前方道路，同时轮速传感器采集（雷达）持续扫描车辆前方道路，同时轮速传感器采集车速信号。车速信号。当与前车之间的距离过小时，当与前车之间的距离过小时，ACC控制单元可以通过与制动防抱死系统、发动机控制系统协调动控制单元可以通过与制动防抱死
32、系统、发动机控制系统协调动作，使车轮适当制动，并使发动机的输出功率下降，以使车辆与前方车辆始终保持安全距离。作，使车轮适当制动，并使发动机的输出功率下降，以使车辆与前方车辆始终保持安全距离。ACC系统视交通情况自动采取强度适宜的制动措施系统视交通情况自动采取强度适宜的制动措施 自适应巡航控制系统在控制车辆制动时，通常会将制动减速度限制在不影响舒适性的程度，自适应巡航控制系统在控制车辆制动时，通常会将制动减速度限制在不影响舒适性的程度，当需要更大的减速度时，当需要更大的减速度时，ACC控制单元会发出声光信号通知驾驶员主动采取制动操作。当与控制单元会发出声光信号通知驾驶员主动采取制动操作。当与前车
33、之间的距离增加到安全距离时，前车之间的距离增加到安全距离时，ACC控制单元控制车辆按照设定的车速行驶。控制单元控制车辆按照设定的车速行驶。虽然自适应巡航控制系统可以自动控制车速，但在任何时候驾驶员都可以主动进行加速或制虽然自适应巡航控制系统可以自动控制车速，但在任何时候驾驶员都可以主动进行加速或制动。当驾驶员在巡航控制状态下进行制动后，动。当驾驶员在巡航控制状态下进行制动后，ACC控制单元就会终止巡航控制；当驾驶员在巡航控制单元就会终止巡航控制；当驾驶员在巡航控制状态下进行加速，停止加速后，控制状态下进行加速，停止加速后，ACC控制单元会按照原来设定的车速进行巡航控制。控制单元会按照原来设定的
34、车速进行巡航控制。通过车距传感器的反馈信号，通过车距传感器的反馈信号，ACCACC控制单元可控制单元可以根据靠近车辆物体的移动速度判断道路情况，并以根据靠近车辆物体的移动速度判断道路情况，并控制车辆的行驶状态；通过反馈式加速踏板检测驾控制车辆的行驶状态；通过反馈式加速踏板检测驾驶员施加在踏板上的力，驶员施加在踏板上的力，ACCACC控制单元可以决定是控制单元可以决定是否执行巡航控制，以减轻驾驶员的劳动强度。否执行巡航控制，以减轻驾驶员的劳动强度。反馈式加速踏板反馈式加速踏板 u自适应巡航控制系统的扩展功能自适应巡航控制系统的扩展功能 通过软件升级和增加少量电子装置等方法，通过软件升级和增加少量
35、电子装置等方法，自适应巡航控制系统无需增加更多的装置即可实自适应巡航控制系统无需增加更多的装置即可实现车辆的智能驾驶等多项扩展功能。现车辆的智能驾驶等多项扩展功能。自适应巡航控制系统一般在车速大于自适应巡航控制系统一般在车速大于25 km/h时才会起作用，而当车速降低到时才会起作用，而当车速降低到25 km/h以下时，就以下时，就需要驾驶员进行人工控制。通过系统软件的升级，自适应巡航控制系统可以实现需要驾驶员进行人工控制。通过系统软件的升级，自适应巡航控制系统可以实现“停车停车/起步起步”功能，功能，以应对在城市中行驶时频繁的停车和起步情况。以应对在城市中行驶时频繁的停车和起步情况。自适应巡航
36、控制系统的这种扩展功能，可以使汽车在非常低的车速时也能与前车保持设定的距离。自适应巡航控制系统的这种扩展功能，可以使汽车在非常低的车速时也能与前车保持设定的距离。当前方车辆起步后，自适应巡航控制系统会提醒驾驶员，驾驶员通过踩加速踏板或按下按钮发出信号，当前方车辆起步后，自适应巡航控制系统会提醒驾驶员，驾驶员通过踩加速踏板或按下按钮发出信号，车辆就可以起步行驶。车辆就可以起步行驶。自适应巡航控制系统使车辆的编队行驶更加轻松。自适应巡航控制系统使车辆的编队行驶更加轻松。ACC控制单元可以设定自动跟踪的车辆。当本控制单元可以设定自动跟踪的车辆。当本车跟随前车行驶时，车跟随前车行驶时，ACC控制单元可
37、以将车速调整为与前车相同，同时保持稳定的车距，而且这个距控制单元可以将车速调整为与前车相同，同时保持稳定的车距，而且这个距离可以通过方向盘附近的控制杆上的设置按钮进行选择。离可以通过方向盘附近的控制杆上的设置按钮进行选择。位于转向柱左侧的位于转向柱左侧的ACC操作杆操作杆 具有起-停巡航功能的车辆自适应巡航控制系统是针对拥挤的城市交通工况，即当车辆低速行驶且速度频繁发生变化时，设计的一种符合该车辆行驶工况的自动辅助驾驶系统。起起-停巡航系统停巡航系统功能n具有传统巡航控制的定速巡航功能n直接对车辆进行纵向速度控制，保持本车与前车之间的安全间距：应用车载雷达等传感器直接监测汽车前方的行驶环境，如
38、前方本行驶车道上是否存在其它前行车辆、本车与前车之间的距离及相对速度等。起起-停巡航系统停巡航系统n探测静止的目标并对车辆进行相应的控制:如前方 有一静止的车辆或遇到红灯信号时，能够控制车 辆有效停车。n车辆的自动起步功能n主动避撞功能 起起-停巡航系统停巡航系统 起起-停巡航系统停巡航系统F和前车保持安全距离，在前车减速或停车时，能控制本车和前车保持安全距离，在前车减速或停车时，能控制本车 减速或紧急停车；根据驾驶员要求自动调整车间的距离。减速或紧急停车；根据驾驶员要求自动调整车间的距离。起起-停巡航系统停巡航系统F当前车由静止开动时本车能自动起步；当前车由静止开动时本车能自动起步；起起-停
39、巡航系统停巡航系统F当前方没有任何障碍物时，起当前方没有任何障碍物时，起-停巡航系统能控制车速停巡航系统能控制车速 到设定的巡航速度，并能限定车速；到设定的巡航速度，并能限定车速；起起-停巡航系统停巡航系统F能处理相邻车道车辆切入的情况，当前方驾驶员改能处理相邻车道车辆切入的情况，当前方驾驶员改 变车道时，能识别并能正常工作；变车道时，能识别并能正常工作；起起-停巡航系统停巡航系统F能识别交通信号灯和路标并做出正确反映，在紧急情能识别交通信号灯和路标并做出正确反映，在紧急情 况或到达系统的设定值时能提醒驾驶员；况或到达系统的设定值时能提醒驾驶员；起起-停巡航系统停巡航系统F刹车踏板激活时刹车踏
40、板激活时,起起-停巡航控制系统失效，自停巡航控制系统失效，自 动切入驾驶员的控制；动切入驾驶员的控制；F能提高交通安全，缓和拥挤的交通。如果和导能提高交通安全，缓和拥挤的交通。如果和导 航系统一起使用，还能根据道路等级，前车车航系统一起使用，还能根据道路等级，前车车 速的界限以及道路形状，自动调整本车速度和速的界限以及道路形状，自动调整本车速度和 车间距离。车间距离。起起-停巡航系统停巡航系统起起-停巡航系统纵向车间距控制系统结构及关系图停巡航系统纵向车间距控制系统结构及关系图 起起-停巡航系统停巡航系统起起-停巡航的控制系统原理图停巡航的控制系统原理图 起起-停巡航系统停巡航系统n传感器传感
41、器距离传感器:雷达和机器视觉传感器车速传感器节气门位置传感器车辆加速度传感器发动机转速传感器制动油压传感器等 起起-停巡航系统停巡航系统 起起-停巡航系统停巡航系统n控制器控制器 国外在Stop&Go控制上尝试了多种控制方法,如最优控制、鲁棒控制、基于模型的控制、模糊控制、神经网络等;在控制结构上主要采用多层次结构。起起-停巡航系统停巡航系统韩国汉阳大学和现代汽车公司合作的Stop&Go样车采用上下层控制结构u上层控制器根据车载传感器测得的 数据确定期望的加速度u下层控制器控制节气门和制动执行 器,根据期望的加速度控制执行器 的动作 起起-停巡航系统停巡航系统 起起-停巡航系统停巡航系统n执行
42、器执行器电子节气门：主要包括节气门本体、驱动电机和减速机 构等，其中电子节气门普遍采用步进电机或无刷直流电 机进行控制。制动执行器：主要分为气动或液动式。气动式如电动真 空增压器，液动式执行器为高压蓄能结构。第六章第六章 电子控制安全气囊电子控制安全气囊一、安全气囊作用和分类：一、安全气囊作用和分类：1作用：作用：主要针对乘员上体特别是头部和颈部在碰撞时的安全而设计的。对乘员的身体运动产生缓冲作用，减小乘员身体的惯性力和加速度，防止乘员与车内物体发生碰撞，提高乘员在交通事故中的安全性。2分类：分类：按控制类型不同可分为机械式和电子控制式电子控制式又分如下几种类型：电子控制式又分如下几种类型：（
43、1）车内安全气囊系统：）车内安全气囊系统：系统安装在车内 I前方电子控制式安全气囊系统：前方电子控制式安全气囊系统：目前绝大多数安气系统采用这种形式，以汽车前方碰撞保护为前提而设计。第六章第六章 电子控制安全气囊电子控制安全气囊a.单动作安气系统：车辆发生碰撞时，不管汽车速度高低，安气系统及安全带预紧器同时动作。单气囊系统：一般为司机专用，方向盘式，全车只有一个单气囊+安全带预紧器系统：双气囊+双安全带预紧器系统：一对为司机用，另一对有的放前排，有的放后排多气囊+多安全带预紧器系统，一般每个座位前放一个 第六章第六章 电子控制安全气囊电子控制安全气囊 b.双动作安全气囊系统：在汽车碰撞时，能根
44、据汽车速度和减速度的大小自动选择只是安全带预紧动作还是二者同时动作，汽车低速行驶时（30公里/小时），只使用前者，大于则两者同时起作用。II侧面电子控制式安气系统：侧面电子控制式安气系统：为解决侧面碰撞时的安全，安装侧面安气系统，一般装在车门上 第六章第六章 电子控制安全气囊电子控制安全气囊（2）车外安全气囊系统：）车外安全气囊系统：又称保险杠内藏式安全系统，为保护被撞行人而设计。安装在汽车前保险杠内。汽车正面碰撞行人时，保险杠内藏推板迅速落下，阻止行人被碾压在车下，同时，内藏楔状气囊快速充气向前张开，拖起被撞行人，同时保险杠两侧的翼状气囊充气后向两侧举开，防止行人跌向两侧。正在研制阶段 第六
45、章第六章 电子控制安全气囊电子控制安全气囊二、电子式安全气囊组成结构：二、电子式安全气囊组成结构：主要由主要由传感器传感器、控制器控制器、气体发生器气体发生器和和气囊气囊等组成等组成 第六章第六章 电子控制安全气囊电子控制安全气囊 第六章第六章 电子控制安全气囊电子控制安全气囊l气囊的形式有两种气囊的形式有两种:一种体积比较大，即使乘客不系安全带也能起到良好的保护作用，主要在美国市场，因为美国法规对安全带的佩戴没有强制性;一种体积较小，与安全带配合使用，是将安全气囊与三点式安全带共同组成一个乘员保护系统,使之达到最佳的乘员保护效果。这种气囊主要在欧洲市场应用，因为欧洲对安全带的佩戴有强制性要求
46、。第六章第六章 电子控制安全气囊电子控制安全气囊以双动作双气囊为例 1机械部分结构：（1）气囊系统：两个气囊分别安装在转向盘和乘员前的仪表板上，其结构原理基本相同气囊系统由气囊和充气器组成 第六章第六章 电子控制安全气囊电子控制安全气囊 a.气囊结构：气囊叠放在气盒里，材料为呢龙织物能承受大于2500N的拉力。保护盖：保护气囊，而且必须在气囊张开时易于破碎而不影响气囊膨胀，且碎时不能伤害乘员。b.充气器：由电雷管、气体发生器和过滤器等组成。在冲撞减速的作用下传感器向控制器发冲撞信号，控制器向电雷管输送电流，引爆并点燃火药，产生的火焰加热气化剂，使其产生大量氮气，通过金属过滤器的冷却、降压，迅速
47、吹涨气囊。第六章第六章 电子控制安全气囊电子控制安全气囊 （2）安全带预紧器：安装在前排座椅的左右两外侧 结构：电雷管、气化剂、汽缸活塞和导线等当汽车碰撞时，电雷管由ECU控制接通电源，引爆火药，产生的火焰加热气化剂，活塞在膨胀气体作用下迅速移动，带动安全带迅速预紧将驾驶员向座椅靠背拉动，阻止其冲向前方。第六章第六章 电子控制安全气囊电子控制安全气囊 2电控部分结构：如图，电控部分结构：如图，传感器、ECU、气囊和预紧器的引爆装置、报警装置。(1)传感器：（2）气囊电压：由从点火开关接出的汽车蓄电池主电源、稳压器、电源监控器、备用电源等组成。正常工作时，有主电源供电，并对备用电源充电，由于主电
48、源电压波动大，因此设有稳压器，汽车发生故障或碰撞后主电源损坏时，电源监控器立即切断主电源，启动备用电源。第六章第六章 电子控制安全气囊电子控制安全气囊（3）气囊引爆器：双动作双气囊系统有4个引爆器，实际上是一个电点火器，碰撞时各传感器都向ECU输送碰撞信号，经ECU判断后确定是哪一级的碰撞，控制器分别向相应的引爆器输出电信号，经功率管放大后，向电雷管输送一个一定大小的电流而引爆点燃固体燃料，加热汽化剂使气囊张开。第六章第六章 电子控制安全气囊电子控制安全气囊l气体发生器有压缩气体式气体发生器有压缩气体式(冷式冷式)、燃烧式、燃烧式(热式热式)、混合式三种。、混合式三种。压缩气体式压缩气体式主要
49、与机械式传感器及控制器连用。由于其产气量少、充气速度慢等缺点，应用较少。燃烧式燃烧式通过燃烧剂燃烧产生大量气体，产气量大，容易控制，应用较多。但工作过程中产生大量的热量和固体颗粒，所以要采取降温、过滤等相应措施。为防止火药产生的热量对乘员造成伤害，有些气囊内部涂有隔热涂层。第六章第六章 电子控制安全气囊电子控制安全气囊l混合式是用少量的燃烧物质产生足够的热量，使得压缩气体迅速膨胀而充满气囊。其产气量大，而产生的热量少，是今后的发展方向。第六章第六章 电子控制安全气囊电子控制安全气囊（4）声光报警及读码器：一般为一个LED指示灯，有的加上蜂鸣器，正常情况下接通电源，灯亮一定时间后熄灭，系统自检到
50、故障时，灯亮以警告驾驶员发生故障。第六章第六章 电子控制安全气囊电子控制安全气囊三、电子式安全气囊的工作原理三、电子式安全气囊的工作原理 传感器感受汽车碰撞强度并将其传给控制器，控制器进行判断并在适当时机发出点火信号触发气体发生器，气体发生器点火后迅速产生大量气体展开气囊。从而达到保护乘员生命安全的目的。第六章第六章 电子控制安全气囊电子控制安全气囊l安全气囊的关键技术1 碰撞判断要准确：汽车的碰撞形式是各式各样的，其碰撞强度、减速度波形、车体变形等都是不一样的，但都要求气囊系统能准确地判断出强度如何，并能准确控制气囊点爆。第六章第六章 电子控制安全气囊电子控制安全气囊 目前气囊系统有两种形式
