汽电控第一章(ABS).ppt
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1、汽车电控技术(底盘和车身部分)讲授人:Tel:第一章 汽车电子控制防抱死系统第一节 概 述 该系统英文为:Anti-lock Braking System 所以简称为ABS。一、ABS发展概况 上世纪2030年代:首先用于火车机车上。上世纪40年代:用于飞机上。上世纪50年代:开始用于汽车上。上述时期均采用全机械式ABS。上世纪70年代:逐步形成电子控制ABS。上世纪80年代:ABS在国际上成为汽车的标配。上世纪90年代:我国开始自行研究ABS。二、ABS发展趋势 1 小型轻量化。2与驱动防滑转系统(ASR)一体化。3与底盘其它电控系统形成紧密联系。4ABS向自动化制动方向发展。三、新制动系统
2、简介 1ESP简介 电子稳定系统ESP(Elctronic Stability Pro-gram)具有实时控制、主动干预、事先提醒三大功能。综合了ABS、ASR、EBD等功能。2EBA简介 电子刹车辅助EBA(Elctronic Brake Asist)具有紧急情况助驾驶人员增大制动力的作用。1.汽车在什么状态下ABS才会起作用?2.一般的汽车电控系统由哪些基本功能组成?3.ABS是由哪几个英文词组构成的?4.最初的ABS是电子控制的吗?第二节 ABS的理论基础一、汽车制动性能的主要评价指标 1制动效能 主要指制动距离和制动减速度,实用中通常指制动距离。2制动方向稳定性 一般指制动过程中维持汽
3、车直线行驶和按预定弯道行驶的能力。3制动效能的恒定性 主要指抗热衰退性能。二、制动时车轮的受力分析 1地面制动力Fx 忽略空气阻力后,地面制动力主要指制动时车轮与路面接触面上产生与汽车行驶方向相反的摩擦阻力。MFx=r 2制动器制动力F 在车轮周缘为克服制动器摩擦力矩所需加的力。MF=r 3附着力F 地面阻止车轮滑动所能提供切向反作用力的极限值。MvrFxFzTWF=Fz 4三个力之间的关系Fz F=Fz Fxmax=F=Fz F 制动系压力p F F Fxmax=F Fx=F pa 4车轮滑移率S 车速与轮速之间出现的差异率。v-vR S =100 v 车轮滑移率S=0时:车轮全滚动,无滑动
4、。车速滑移率S=1时:车轮被抱死,没有任何滚动。理论分析得出结果:当S=10%30%时,制动系统总体性能最理想,该范围内的滑移率称为理想滑移率Sp。0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100ps稳定区非稳定区xySpS(%)1.滑移率S的大小与制动时车轮的状态有何关系?第三节 ABS的基本组成、控制方式 和分类一、ABS的基本组成 1ABS的传感器 轮速传感器:用于计算S,在门限值控制模式中S作为第二门限值。减速度传感器:在门限值控制模式中作为第一门限值。制动灯开关:作为ABS的启动信号。在驾驶员踏下制动踏板前,ABS系统只是处于“就绪”状态。2电子控制器ECU 汽车上的
5、ECU除了内部程序差异较大外,其硬件组成等具有一定的共性:都具有“上电自检”功能;内部有两套相对独立的逻辑系统。当接收传感器信号后,两套系统各自计算,然后再进行比较。只要结果不一样,则相应的功能系统立即“自我屏蔽”,以防误操作;都具有故障储存功能。3ABS的执行器 主要是电磁阀和泵电动机,也包括ABS指示灯等。二、ABS的控制方式 1ABS控制方式的种类 逻辑门限值控制 这是目前最常用的一种控制模式。最优控制 滑动模态变结构控制 2逻辑门限值控制方式的控制参数 车轮减速度、加速度和车轮滑移率等。实际运用中是将减(加)速度与滑移率两个参数综合考虑。三、ABS的控制过程 1在高附着系数路面上的控制
6、过程速度滑移率减速度制动压力阶段1 2 3 4 5 6 7 8+A+a-a0tttvRS1vRefvF 2在低附着系数路面上的控制过程 略。四、ABS的分类 1根据压力传递介质的不同分为液压式和气压式两种:液压式:主要用于小轿车和轻型载货汽车。气压式:主要用于大型客车和载重汽车。2 根据总体结构分为整体式和分离式两种:分离式制动压力调节器自成一体,通过制动管路与制动总泵(或制动助力器)相连。分离式制动压力调节器在汽车上布置灵活、成本相对较低,但制动管路接头相对较多。目前,大多数ABS采用了分离式结构,如博士(博士(BOSCH)ABS 2S、ABS 2E、ABS 2U、ABS/ASR 2U型;戴
7、维斯(型;戴维斯(TEVES)MK、MK 20型;德尔科(型;德尔科(DELCO)ABS、ABS/TRC 型;苯迪克斯(型;苯迪克斯(BENDIX)ABS 4、ABS 6型;本型;本田(田(HONDA)4WALB型型等。整体式制动压力调节器与制动总泵(或制动助力器)构成一体。整体式结构紧凑、管路接头少、但成本较高,大多用在将ABS作为标准装备的轿车上。采用整体式结构的型号有博士博士(BOSCH)ABS 3型;戴维斯(型;戴维斯(TEVES)MK 型;型;苯迪克斯(苯迪克斯(BENDIX)ABS 9、ABS 10型;瓦布克型;瓦布克ABS等。3根据流动介质的运动形式分为流通式和变容式两种:流通式
8、压力调节器又称为循环式或环流式,其特点是在制动总泵(或制动助力器)与制动分泵之间串联一个或两个电磁阀,由电磁阀根据ABS ECU指令,通过控制制动液的流通情况来调节制动分泵压力 目前,博士、戴维斯博士、戴维斯系列ABS都采用这种形式。这种ABS在“减压”时使制动分泵的制动液回流到制动总泵(或储液器);“保压”时使制动分泵的制动液既不流出也不流入;“增压”时使制动总泵(或储液器)的制动液流入制动分泵。变容式制动压力调节器的特点是在原制动管中并联一套液压装置,该装置中有一个类似活塞的装置。ABS工作时,该装置首先将制动分泵和总泵隔离,然后通过电磁阀的开闭或电动机的转动,控制活塞在调压缸中运动,使调
9、压缸工作室至制动分泵的容积发生变化。容积增大,制动压力降低;容积减小,制动压力升高;容积不变,压力保持不变。德尔科德尔科ABS、本田(、本田(HONDA)4WALB型型ABS采用了此种调压方式。4根据制造厂商不同可分为:博士(博士(BOSCH)ABS,由德国博士公司生产。主要生产有分离式流通调压方式、整体式流通调压方式的ABS。戴维斯(戴维斯(TEVES)ABS,德国戴维斯公司生产。产品类型与BOSCH相似。欧、美、日、韩轿车上大量采用上述两种ABS。德尔科(德尔科(DELCO)ABS,由美国德尔科公司生产。主要生产有分离式流通调压式和变容式ABS。在美国通用、韩国大宇等轿车上采用。苯迪克斯(
10、苯迪克斯(BENDIX)ABS,由美国苯迪克斯公司生产。在美国克莱斯勒公司生产的汽车采用最多。本田(本田(HONDA)ABS,由日本本田公司生产。主要生产有分离式流通调压式和变容式ABS。瓦布克瓦布克ABS,5根据控制通道和传感器数目可分为:四通道四传感器ABS:四个车轮分别独立控制,附着系数利用率高,但成本较高。常用于带ASR系统的ABS。三通道四传感器ABS:这是目前最常用的一种。两前轮采用分别控制,两后轮采用按低选原则的一同控制。1.采用逻辑门限值控制模式的ABS中,主要考虑了哪两种参数门限值?一般是先考虑哪一个参数?2.对应整体式和分离式ABS来说,它们的突出特点是什么?3.流通式和变
11、容式ABS的主要差别在哪里?第四节 ABS主要部件的结构与 工作原理一、ABS的传感器 1轮速传感器 基本上采用电磁感应方式。优点:不需电源。缺点:信号电压不稳定。结构特点:两根引线。ECU永久磁铁感应线圈感应转子极轴磁力线0V高速时低速时 2减速度传感器 该信号主要反映路面附着系数情况。光电式减速度传感器 优点:信号强度大,稳定。缺点:耗电,电子元件性能衰减后,信号幅度减弱。结构特点:一对传感器4根线。遮光板发光二极管1号光电管2号光电管 水银式减速度传感器 差动变压器式减速度传感器玻璃管水银前行方向(制动前)(制动时)振荡电路基础电路解调电路差动变压器铁芯输出信号usu1u2up 横向减速
12、度传感器 略。3制动灯开关 即常规的机械式顶压开关或压力开关。二、电子控制器ECU三、ABS的执行器 现多以电磁阀作为ABS的执行单元,但在变容式ABS中是以电动机作为主要执行单元。a)升压位置出液口(通分泵)回液口(通储压器)进液口(通总泵)弹簧线圈阀芯I=0b)保压位置I=2Ac)减压位置I=5A 1电磁阀结构及工作原理 图示为丰田系轿车ABS所采用的3/3电磁阀的结构示意图及工作原理示意。(a)柱塞上行,制动分泵和储压器中的制动液进入柱塞泵接制动分泵接制动总泵储压器柱塞泵凸轮柱塞进液球阀出液球阀(b)柱塞下行,制动分泵中的制动液进入储压器暂存,柱塞泵中的制动液排回制动总泵 2柱塞式回流泵
13、结构及工作原理 图示为丰田系轿车ABS所采用的柱塞式回流泵的结构示意图及工作原理示意。由一个电动机同时驱动两个回流泵。1.下列图示电磁阀是几位几通电磁阀?(选择填空)A、3/2 B、4/2 C、2/2 2.有一通电磁阀吗?()()()第五节 典型分离式(BOSCH ABS2系)ABS系统分析一、管路系统分析 1结构特点 一个电动机带动两个柱塞式回流泵。分前轮回流泵和后轮回流泵。有两个储液器,分别负责前、后轮制动管路系统的储压。三个3/3电磁阀。左右前轮分别一个,两后轮共用一个。所以是两前轮分别控制,两后轮按低选原则一同控制的三通道流通式ABS系统。#1阀#2阀#3阀泵进液阀泵进液阀泵出液阀节流
14、阀制动总泵和助力器左后轮制动分泵右后轮制动分泵右前轮制动分泵左前轮制动分泵旁通单向阀旁通单向阀电动回流泵储压器M 2工作过程要点 柱塞式回流泵在ABS功能启动后开始转动,将储液器中的制动液泵回制动总泵。在ABS有效工作时,两个储液器分别暂存前、后轮制动系统“减压”后的液体。3/3电磁阀的位对应于电脑输出0A电流时的“加压”状态,位对应电脑输出2A电流时的“保压”状态,而位对应于5A电流时的“减压”状态。ABS工作时,三个状态交替出现。单向阀和节流阀可以平衡管路中流动液体的冲击作用,使系统工作平稳可靠,同时可减少管路系统工作时的噪音。二、电控系统分析 1上电自检 1端:上电自检,约35s。ABS
15、灯通过电磁阀继电器搭铁而发亮。13端:横向加速度信号端,此时通电,表明汽车未产生横向摆尾。自检未通过,ABS被屏蔽,ABS灯不熄。制动系统保留常规制动功能。2 就绪状态 自检通过后,27端内部搭铁。27端:电磁阀继电器控制端。ABS灯熄灭;电磁阀公共电源端得电。右前左前后轮M3087A8685878786853048610119724135ACCYLOCKOFFSTARTBULBTESTRUN4 9 21 266 8 11 24右后右前左后左前30153187ABS ECU1292814273521832132515102034电动机轮速传感器(4个)点火开关横向加速度开关20A制动灯开关蓄电
16、池10A10AABS保护继电器蓄电池点火开关15A点火开关ABS警示灯ABS二极管电磁阀(3个)电磁阀继电器电动泵继电器蓄电池 32端:电磁阀得电监测端/ABS工作电压端。此时得电以通知ECU电磁阀获得正常电压。同时给ECU通以工作电压。3 ABS工作状态 25端:ABS启动端。64、89、1121、2426端:轮速传感器。35、2、18端:电磁阀控制端(内部搭铁控制)。“加压”不通电,“保压”通2A电流,“减压”通5A电流。(负极控制)28端:电动泵继电器控制端。当25端有效后该端子内部搭铁,泵电机运转,泵开始回流。14端:泵电动机得电监测端。15、29端:ABS灯测试端。SW置于“BULB
17、 TEXT”或“START”位时,15端外部搭铁,继而29端内部搭铁,以检查ABS灯是否损坏。29端亦为故障报警端。4 保护功能 ABS保护继电器中的稳压管:过压保护;与其线圈并联的二极管:泄流保护;与其线圈串联的二极管:单向保护。ABS二极管:单向保护。1.BOSCH ABS2具有怎样的结构特点?2.BOSCH ABS2的电控系统具有哪些要点?3.BOSCH ABS2结构中有几个泵?用于什么目的?由几个电动机驱动?4.BOSCH ABS2电磁阀的控制信号是流入还是流出ECU?一、管路系统分析 1结构特点 特殊的总泵结构。三个加压腔:左前轮加压腔,右前轮加压腔,后轮加压腔(助力腔)。一个内部储
18、液室。两个滑动阀。一个3/2主电磁阀。一个电动机带一个加压泵。不受ECU控制,而是受压力开关控制,低于15MPa电动机启动,达到18MPa关闭电动机。第六节 典型整体式(TEVES MK)ABS系统分析M主电磁阀内部储液室总泵活塞密封圈储液筒液位传感器限压阀蓄能器压力控制开关/压力报警开关泵电机/加压泵滑动阀制动助力腔剪式杠杆感压活塞助力活塞复位套筒制动活塞左前轮右前轮后轮常断出液阀常通进液阀左腔右腔 达到23MPa时限压阀开启泄压,低于10.5MPa关闭ABS。一个蓄能器,储存高压。六个2/2阀。形成两前轮分别控制,两后轮按低选原则一同控制的三通道方式的ABS。一个双向液位传感器。二、电控系
19、统分析 1上电自检 2端:上电自检端。正常时ABS灯会闪亮一次。通过主继电器搭铁。左前进液电磁阀左前出液电磁阀(6个阀)低低(4个)46 7 522 24 25 23低低M低23 20 2712181635811109112V蓄电池轮速传感器液位开关电磁阀压力警示开关制动开关蓄电池蓄电池ABS二极管ABS警示灯制动警示灯压力警示开关液位开关点火开关点火开关驻车制动开关30A20A5A30A计时/闪光器压力控制开关电动机324152 4315H CFA主电磁阀主继电器电动泵继电器 2 就绪状态 8端:主继电器控制端。自检后8端从ECU内部得电,主继电器动作,ABS灯熄灭,系统就绪。3、20端:双
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- 汽电控 第一章 ABS
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