汽车电子控制技术第11章行驶与安全控制系统优质PPT.ppt
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3)传力(导向)装置)传力(导向)装置:
起力的传递作用,保证车轮相对:
起力的传递作用,保证车轮相对于车架于车架(或车身或车身)有确定的相对运动规律。
有确定的相对运动规律。
汽车汽车悬架系统示意图悬架系统示意图11)弹性元件)弹性元件11钢板弹簧钢板弹簧特点特点:
既有弹性元件的:
既有弹性元件的作用,又可起到作用,又可起到导向导向和和减振减振作用。
作用。
2螺旋弹簧螺旋弹簧特点特点:
质量轻,但没有减质量轻,但没有减振作用,须振作用,须另加减震器另加减震器;
也必须也必须加推力杆。
加推力杆。
膜式空气膜式空气弹弹簧簧囊式空气囊式空气弹弹簧簧油气不分油气不分隔式隔式弹簧弹簧油气分隔油气分隔式式弹簧弹簧22)减振器)减振器2、原理:
、原理:
油液通过油液通过窄小孔隙窄小孔隙形成形成阻尼阻尼,将振动能量转化为热将振动能量转化为热能能.2.纵向推力杆纵向推力杆1.弹性元件、弹性元件、减振器减振器3.横向稳定杆、横向稳定杆、横向推力杆横向推力杆33)传力(导向)装置)传力(导向)装置3.3.悬架的悬架的类型类型1)结构上分:
分成)结构上分:
分成独立悬架独立悬架和和非独立悬架非独立悬架。
2)反应性能上分:
分成)反应性能上分:
分成被动悬架被动悬架、半主动悬架半主动悬架和和主动悬架主动悬架。
3)减振材料上分:
分成)减振材料上分:
分成液力悬架液力悬架、空气悬架空气悬架和和电磁悬架电磁悬架。
构造较简单,承载力构造较简单,承载力大,商用车、皮卡、越野大,商用车、皮卡、越野车部分轿车的后悬架采用车部分轿车的后悬架采用这种型式。
这种型式。
(a)非独立悬架非独立悬架(b)独立悬架独立悬架每个车轮能独立上下每个车轮能独立上下跳动而互不影响。
跳动而互不影响。
轿车多轿车多采用这种型式。
采用这种型式。
11.111.1电控悬架系统电控悬架系统电子控制悬架系统电子控制悬架系统ElectronicControlledSuspensionSystemECSS1.一般行驶时需要柔软一点的悬架以求舒适感;
一般行驶时需要柔软一点的悬架以求舒适感;
2.急转弯及制动时又需要硬一点的悬架以求稳定性;
急转弯及制动时又需要硬一点的悬架以求稳定性;
3.不同行驶环境对车身高度的要求也是不一样的。
不同行驶环境对车身高度的要求也是不一样的。
传统的传统的被动被动悬架悬架无法满足这种矛盾的需求,只能采取无法满足这种矛盾的需求,只能采取折中的方式去解决。
电子控制悬架(折中的方式去解决。
电子控制悬架(主主动动/半半主主动动悬架悬架)可以在一定范围内调整悬架的性能来满足上述需求。
可以在一定范围内调整悬架的性能来满足上述需求。
汽车不同的行驶状态对悬架有不同的要求,汽车在汽车不同的行驶状态对悬架有不同的要求,汽车在11)车高调整功能)车高调整功能车辆的负载变化,保持一定的车高;
车辆的负载变化,保持一定的车高;
车辆在差的路面行驶,提高车高;
车辆高速行驶,降低车高。
1.1.电控悬架的功能电控悬架的功能22)衰减力控制功能)衰减力控制功能在车辆急转弯、急加速和紧急制动的情况下,可抑制在车辆急转弯、急加速和紧急制动的情况下,可抑制车辆的姿态变化,防止车辆后坐、侧倾、点头等。
车辆的姿态变化,防止车辆后坐、侧倾、点头等。
33)弹簧刚度弹性系数的控制功能)弹簧刚度弹性系数的控制功能利用控制弹簧刚度的方法控制车辆起步不同状态时的利用控制弹簧刚度的方法控制车辆起步不同状态时的姿态。
姿态。
根据路面的激根据路面的激励和车辆的响应,励和车辆的响应,对悬架的对悬架的阻尼系数阻尼系数进行调整,使车身进行调整,使车身的振动被控制在一的振动被控制在一定的范围内。
定的范围内。
2.2.电控悬架的类型电控悬架的类型11)半主动悬架)半主动悬架根据车辆的行驶条件、车根据车辆的行驶条件、车轮高低轮高低的变化,主动改变悬架的变化,主动改变悬架的的刚度刚度和和阻尼系数阻尼系数,主动高度补偿主动高度补偿尽量使车身保持稳定。
尽量使车身保持稳定。
22)全主动悬架)全主动悬架1.传感器:
车身加速度、位移;
车速;
转角等传感器;
传感器:
2.ECU:
3.执行机构:
电磁阀、步进电机、气泵电机。
执行机构:
11.1.211.1.2电控悬架的基本组成电控悬架的基本组成11.1.311.1.3半主动悬架系统的控制原理半主动悬架系统的控制原理检测检测车身振动,车身振动,调整调整悬架悬架的刚度和阻尼系数。
的刚度和阻尼系数。
半主动悬架可看作由半主动悬架可看作由可变可变特性的弹簧和减振器特性的弹簧和减振器组成的悬组成的悬架系统。
架系统。
虽然它不能随外界的输入虽然它不能随外界的输入进行最优的控制和调节,但它进行最优的控制和调节,但它可按储存在计算机中的各种条可按储存在计算机中的各种条件下最优弹簧和减振器的优化件下最优弹簧和减振器的优化参数指令来调节弹簧的刚度和参数指令来调节弹簧的刚度和减振器的阻尼状态,使悬架对减振器的阻尼状态,使悬架对复杂多变的路面状况具有较好复杂多变的路面状况具有较好的适应性。
的适应性。
主动悬架是一个主动悬架是一个动力驱动系动力驱动系统统,包括,包括能量源、测量系统能量源、测量系统、ECU、和、和执行器执行器四个部分。
四个部分。
其原理是通过传感器获得其原理是通过传感器获得车辆振动信息,传递给车辆振动信息,传递给ECU进进行处理,发出指令给能量源产行处理,发出指令给能量源产生控制力,再由执行器进行控生控制力,再由执行器进行控制,衰减悬架的振动。
制,衰减悬架的振动。
主动悬架结构复杂,成本主动悬架结构复杂,成本高,需要很大的能量消耗,其高,需要很大的能量消耗,其发展受到了一定的制约,在少发展受到了一定的制约,在少数高级轿车中有所应用。
数高级轿车中有所应用。
11.1.411.1.4主动悬架系统的控制原理主动悬架系统的控制原理主动悬架系统的控制模式主动悬架系统的控制模式控制模式控制模式控控制制项项行驶状况行驶状况悬架刚度悬架刚度阻尼系数阻尼系数车速与路面车速与路面感应控制感应控制车速感应控制车速感应控制车速高车速高增大增大前后轮相关控制前后轮相关控制遇到障碍遇到障碍减小减小坏路面感应控制坏路面感应控制坏路面行驶坏路面行驶增大增大车身姿态车身姿态控控制制转向车身倾斜控制转向车身倾斜控制车辆急转向车辆急转向增大增大制动车身点头控制制动车身点头控制车辆紧急制动车辆紧急制动增大增大起步车身后仰控制起步车身后仰控制突然加速突然加速增大增大车身高度车身高度控控制制1)车辆)车辆高速行驶高速行驶,降低车高降低车高。
2)车辆在)车辆在差的路面行驶差的路面行驶,提高车高提高车高;
3)驻车时,)驻车时,常规车高常规车高;
目前应用于悬架控制系统的控制理论主要有:
天棚控制、最优控制、预测控制、模糊控制、自适天棚控制、最优控制、预测控制、模糊控制、自适应控制、神经网络控制以及复合控制等等。
应控制、神经网络控制以及复合控制等等。
11.1.511.1.5控制策略研究控制策略研究天棚控制原理天棚控制原理是在车身上安装一个与车身振动是在车身上安装一个与车身振动速度成正比的阻尼器,可以完全防止车身与悬架系统产速度成正比的阻尼器,可以完全防止车身与悬架系统产生共振,达到衰减振动的目的。
生共振,达到衰减振动的目的。
在天棚控制方式中,控制力取决于车体的绝对速度在天棚控制方式中,控制力取决于车体的绝对速度的反馈,不需要很多传感器也不需要复杂的数学模型,的反馈,不需要很多传感器也不需要复杂的数学模型,可靠性较好。
可靠性较好。
CCS可使汽车工作在发动机有利转速范围内,减轻驾驶可使汽车工作在发动机有利转速范围内,减轻驾驶员的驾驶操纵劳动强度,提高行驶舒适性的汽车自动行驶装员的驾驶操纵劳动强度,提高行驶舒适性的汽车自动行驶装置。
置。
巡航控制系统又称为巡航控制系统又称为巡航行驶装置巡航行驶装置、速度控制系统速度控制系统、自自动驾驶系统动驾驶系统。
11.211.2巡航控制与导航控制巡航控制与导航控制11.2.111.2.1巡航控制系统巡航控制系统巡航控制系统巡航控制系统CrusieControlSystemCCS丰田丰田PRIUS轿车巡航控制系统轿车巡航控制系统巡航控制巡航控制系统按钮系统按钮通过自动控制制动和加速来保证一定的车距。
旧巡航通过自动控制制动和加速来保证一定的车距。
旧巡航控制系统只能按设定的车速保持一个速度,而主动巡航控控制系统只能按设定的车速保持一个速度,而主动巡航控制统则利用雷达或其他监测设备扮演司机的角色制统则利用雷达或其他监测设备扮演司机的角色,前方,前方慢,后方也减速。
系统自动保持预先设定的与前车的安全慢,后方也减速。
系统自动保持预先设定的与前车的安全距离。
距离。
主动式巡航控制系统主动式巡航控制系统按驾驶员所设定的速度,不用踩油门踏板就可以自动按驾驶员所设定的速度,不用踩油门踏板就可以自动地保持车辆以固定的速度行驶。
采用了这种装置,当在高地保持车辆以固定的速度行驶。
采用了这种装置,当在高速公路上长时间行车,驾驶员不用控制油门踏板,减轻了速公路上长时间行车,驾驶员不用控制油门踏板,减轻了疲劳,减少了不必要的车速变化,可以节省燃料。
疲劳,减少了不必要的车速变化,可以节省燃料。
1.1.作用与类型作用与类型11)巡航控制系统作用)巡航控制系统作用1电控电动机式电控电动机式CCS2电控真空控制式电控真空控制式CCS22)巡航控制系统类型)巡航控制系统类型汽车巡航控制系统汽车巡航控制系统主要是由主要是由指令开关指令开关、传感器传感器、电子控电子控制单元制单元ECU和和节气门节气门执行器执行器四部分组成。
四部分组成。
2.2.CCS的构成的构成1)主控开关)主控开关:
控制:
控制CCS启动、关闭、调节巡航状态。
启动、关闭、调节巡航状态。
2)离合器开关)离合器开关:
仅安装于手动变速器车辆,当汽车在巡航:
仅安装于手动变速器车辆,当汽车在巡航状态下出现驾驶员干预,驾驶员踩踏离合器踏板,使其闭状态下出现驾驶员干预,驾驶员踩踏离合器踏板,使其闭合,电控单元立即自动关闭巡航工作状态。
合,电控单元立即自动关闭巡航工作状态。
3)变速器空挡开关)变速器空挡开关:
仅安装于自动变速器车辆,它的作用:
仅安装于自动变速器车辆,它的作用与离合器开关类似。
与离合器开关类似。
4)刹车开关)刹车开关:
当驾驶员踩踏制动踏板时,在制动灯亮的同:
当驾驶员踩踏制动踏板时,在制动灯亮的同时,将控制节气门动作摇臂的电磁
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