1、汽車電子新技術(shù)概論汽車電子新技術(shù)概論重慶大學(xué)汽車學(xué)院 張偉2014年11月18車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉一、概述一、概述目前，汽車技術(shù)正在經(jīng)歷一次快速的演變，這種演變由四個大趨勢推動:n為所有人提供移動性移動性n為所有人打造更潔凈的世界更潔凈的世界n為所有人提供安全性安全性n將所有人都連接起來連接起來n與以往的汽車相比，汽車正變得更安全、更高能效、并能提供更令人愉悅的駕駛體驗，如今，汽車如今已經(jīng)成為駕駛者個人生活空間的延伸。許多改進都得益于電子技術(shù)的創(chuàng)新。1.汽車電子技術(shù)的發(fā)展概況汽車電子技術(shù)的發(fā)展概況汽車電子技術(shù)發(fā)展簡史汽車電子技術(shù)發(fā)展簡史在現(xiàn)代汽車上，電子技

2、術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，涉及到發(fā)動機控制技術(shù)、底盤控制技術(shù)、車身控制技術(shù)、車輛行駛控制技術(shù)及信息通訊技術(shù)等方面。它的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個大的階段 ：第一階段第一階段(20世紀世紀6070年代末年代末)電子化時期電子化時期主要開發(fā)單獨性的電子零部件，從而改善單個機械部件的性能。如整流器、調(diào)節(jié)器、晶體管無觸點點火、閃光器、電子時鐘等。汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉n第二階段第二階段(20世紀世紀7090年代初年代初)獨立控制時期獨立控制時期 由于大規(guī)模集成電路、計算機技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)一些獨立的控制系統(tǒng)，如發(fā)動機控制系統(tǒng)、ABS控制系統(tǒng)、安全氣囊、巡航控制系統(tǒng)等。該階段是汽車電子化快速發(fā)展的

3、時期，各個單獨系統(tǒng)的控制技術(shù)逐漸成熟。n第三階段第三階段(20世紀世紀90年代至現(xiàn)在年代至現(xiàn)在)協(xié)調(diào)控制時期協(xié)調(diào)控制時期 由于32位、64位微機的出現(xiàn)和控制技術(shù)的日趨成熟，同時汽車電子技術(shù)多學(xué)科交叉的特點更加明顯，汽車電子系統(tǒng)的設(shè)計更加從整體的角度來考慮。開始廣泛應(yīng)用計算機網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)，使汽車更加自動化、智能化、并向汽車與社會環(huán)境的聯(lián)結(jié)方向轉(zhuǎn)移。汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉2.汽車電子新技術(shù)一覽較普及待普及發(fā)動機EFI,ESA,EGR,EVAP,VVT,TSI,變速器 ECT(AMT,EAT),CVTDCT車輛ABS,ASR,LSD,CCS,EPS,4

4、WS,4WD,TEMSDBW,CAN,GPS,EBS,EBD,ESP,EHB,OPDS二、發(fā)動機控制系統(tǒng)二、發(fā)動機控制系統(tǒng)1.電子控制噴油裝置電子控制噴油裝置 電控燃油噴射裝置因其性能優(yōu)越而得到了日益普及。電子噴油裝置可以自動地保證發(fā)動機始終工作在最佳狀態(tài)，使其在輸出一定功率的條件下最大限度地節(jié)油和凈化空氣。經(jīng)過實驗并修正得到發(fā)動機最佳工況時的供油控制規(guī)律、事先把這些客觀規(guī)律編成程序存在微機的存儲器中(脈譜表)，當發(fā)動機工作時，根據(jù)各傳感器測得的空氣流量、排氣管中含氧量、進氣溫度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速及工作溫度等參數(shù)，按預(yù)先編好的運算程序進行運算、然后和內(nèi)存中的最佳工況的參數(shù)進行比較和判斷再調(diào)整供油量。

5、這樣就能夠使發(fā)動機一直處于最優(yōu)工作條件下運行，從而使發(fā)動機的綜合性能得到提高。汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉1.1電控汽油噴射系統(tǒng)概述電控汽油噴射系統(tǒng)概述(一)電控汽油噴射系統(tǒng)的供油特性 n對燃油噴射進行精確控制，可使發(fā)動機在各種工況下獲得合適濃度的混合氣?；旌蠚鉂舛鹊目刂瓶刹捎醚鮽鞲衅鬟M行閉環(huán)控制，但對特殊的運行工況，如需加濃混合氣時，采用開環(huán)控制。 (二)電控燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點1提高發(fā)動機輸出功率和轉(zhuǎn)矩；2降低燃油消耗； 3.減少排放污染 ；4改善使用性能 。汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉1.2 電控汽油噴射系統(tǒng)分類電控汽油噴射系統(tǒng)分類1）按噴油器

6、安裝部位分類）按噴油器安裝部位分類 有缸內(nèi)噴射（GDI）和缸外噴射 ，缸外噴射方式是目前普遍采用的噴射方式。根據(jù)噴油器和安裝位置的不同可分為單點噴射方式和多點噴射方式。(1)多點噴射(MPI)； (2)單點噴射(SPI) 2）.按噴射油壓分類按噴射油壓分類有高壓噴射(高于進氣管壓力200kPa以上)和低壓噴射(低于進氣管壓力200kPa以下)。高壓噴射多用于MPI系統(tǒng)中，低壓噴射廣泛用于SPI系統(tǒng)中。 汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉3).按進氣量的檢測方式分類按進氣量的檢測方式分類(1)流量型：流量型中又有L型(體積流量) 和LH型(質(zhì)量流量) 兩種。 (2)壓力型(D型)：D型系統(tǒng)根據(jù)進

7、氣管內(nèi)絕對壓力間接計量發(fā)動機進氣量。4）.按噴射定時分類按噴射定時分類(1)連續(xù)噴射：燃油噴射的時間占有全循環(huán)的時間。連續(xù)噴射僅限于進氣管噴射（SPI）的情況。(2)間歇噴射：可分為與發(fā)動機轉(zhuǎn)動同步和異步兩種噴射方式。與發(fā)動機轉(zhuǎn)動同步的間歇噴射方式又可分為：同時噴射、分組噴射順序三種。 汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉1.3電控汽油噴射系統(tǒng)的組成電控汽油噴射系統(tǒng)的組成主要由進氣系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)三部分組成。1).進氣系統(tǒng)：進氣系統(tǒng)：其功用是為發(fā)動機提供必需的空氣。2).燃油供給系統(tǒng)：燃油供給系統(tǒng)： 噴油器按發(fā)動機控制的噴油脈沖信號把汽油噴人進氣道。當冷卻水溫度低時，冷起動噴油器

8、將汽油噴人進氣總管，以改善發(fā)動機低溫時的起動性能。3).電子控制系統(tǒng)電子控制系統(tǒng)：功用是根據(jù)各種傳感器的信號，由計算機進行綜合分析和處理，通過執(zhí)行裝置控制噴油量等，使發(fā)動機具有最佳性能。汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉1.4 工作原理工作原理nECU根據(jù)空氣流量計(L型)或進氣歧管壓力傳感器(D型)和轉(zhuǎn)速傳感器等的信號確定進入汽缸的空氣量，根據(jù)其他傳感器的信號判斷發(fā)動機的工況，據(jù)此確定空燃比要求，也就可以確定每一個循環(huán)的基本供油量。然后根據(jù)各種傳感器的信號進行點火提前角、溫度、節(jié)氣門開度、空燃比等各種工作參數(shù)的修正，最后確定某一工況下的最佳噴油量。汽車電子新

9、技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉2.2.電子點火裝置電子點火裝置(ESA)(ESA)n它由微機、傳感器及其接口、執(zhí)行機構(gòu)等幾部分構(gòu)成。n該裝置可根據(jù)傳感器送來的發(fā)動機各種參數(shù)進行運算、判斷，然后進行點火時刻的調(diào)節(jié)、這樣可以節(jié)約燃料、減少空氣污染。n此外，新型發(fā)動機電子控制裝置還有自適應(yīng)控制、智能控制及自診斷操作等。一般認為，發(fā)動機電子控制裝置的節(jié)能效果在15以上，而效果更明顯的則是在環(huán)境保護方面。汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉有分電器的點火系有分電器的點火系無分電器點火系無分電器點火系汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉3.發(fā)動機其

10、他控制系統(tǒng)發(fā)動機其他控制系統(tǒng)在發(fā)動機部分利用電子技術(shù)的內(nèi)容還有：n廢氣再循環(huán)(EGR)、怠速控制(ISC)、n電動油泵、發(fā)電機輸出、冷卻風(fēng)扇、n發(fā)動機排量、節(jié)氣門正時、二次空氣噴射、發(fā)動機增壓、燃油蒸氣收集系統(tǒng)（EVAP）n自我診斷功能等，它們在不同的車型上都或多或少地被應(yīng)用。汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉4. 可變配氣相位可變配氣相位(VVT) n傳統(tǒng)發(fā)動機凸輪配氣相位是通過各種不同配氣相位的試驗，從中選取某一固定配氣相位兼顧其他工況是發(fā)動機性能的一種折衷方案。因為其配氣相位是固定的，無法在運行過程中進行調(diào)節(jié)，所以發(fā)動機

11、性能難以在各種工況下都達到最佳。由于環(huán)境保護和人類可持續(xù)發(fā)展的要求，低能耗和低污染已成為汽車發(fā)動機的發(fā)展方向要求發(fā)動機既要保證良好的動力性，又要降低油耗滿足排放法規(guī)的規(guī)定。n可變配氣相位(Variable Valve Timing簡稱VVT機構(gòu))能使氣門正時、氣門開啟持續(xù)時間及氣門升程等參數(shù)中的一個或多個隨發(fā)動機的工況變化實時進行調(diào)節(jié)，從而獲得更好的燃油經(jīng)濟性，更優(yōu)異的扭矩和功率特性，提高怠速穩(wěn)定性和降低排放。配氣相位對發(fā)動機的影響汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉可變配氣相位機構(gòu)的類型可變配氣相位機構(gòu)的類型n按結(jié)構(gòu)特點和驅(qū)動方式的不同，可分為凸輪驅(qū)動機構(gòu)和無凸輪驅(qū)動機構(gòu)兩大類。n凸輪驅(qū)動可變

12、配氣相位機構(gòu)研究時間相對較長，機構(gòu)相對簡單可靠，在汽車上已有應(yīng)用。 改變凸輪軸相角的可變配氣相位機構(gòu)； 變換凸輪型線的可變配氣相位機構(gòu) ；改變凸輪與氣門之間聯(lián)結(jié)的可變配氣相位機構(gòu)。 n無凸輪驅(qū)動可變配氣相位機構(gòu)。 電磁驅(qū)動可變配氣相位機構(gòu) ； 電液驅(qū)動可變配氣相位機構(gòu) ； 電氣驅(qū)動可變配氣相位機構(gòu) 。改變凸輪軸相角的可變配氣相位機構(gòu)n改變鏈輪相位工作原理改變凸輪與鏈輪間相位（螺旋花鍵）改變凸輪與鏈輪間相位（轉(zhuǎn)子油缸）改變凸輪與氣門之間聯(lián)結(jié)工作原理改變杠桿支點位置變換凸輪型線的可變配氣相位機構(gòu)Fiat 機械液力式VVT汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉工作原理汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽

13、車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉5. TSI發(fā)動機發(fā)動機 n以雙增壓為其最主要的特點，機械+渦輪+分層直噴=TSI。TSI是Twincharger（渦輪增壓和機械增壓）和Fuel Stratified Injection（燃油分層直噴）三個關(guān)鍵特色的首字母縮寫。這是一款雙增壓的燃油分層直噴發(fā)動機。 nTSI是Turbo FSI的縮寫，T即渦輪增壓、S指分層、I代表直噴。簡單來說，TSI是帶渦輪增壓的FSI。從技術(shù)上講TSI與FSI是同一家族，缸內(nèi)直噴的工作原理相同，由于加入了增壓技術(shù)，TSI比FSI更先進，屬于大功率、低轉(zhuǎn)速大扭矩的發(fā)動機。 n直噴發(fā)動機的一個好處在于隔絕了已燃混合氣向氣缸壁和

14、氣缸蓋的散熱，從而降低了發(fā)動機的熱損耗。從表面來看，TSI發(fā)動機與FSI相比減少了一個字母“F”，但名字的改變沒有令其本質(zhì)發(fā)生變化，加入增壓器后與普通直噴技術(shù)相比，TSI發(fā)動機擁有更小的體積和更出色的動力表現(xiàn)和節(jié)油優(yōu)勢。 汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉5.1 技術(shù)要點及優(yōu)勢技術(shù)要點及優(yōu)勢 n渦輪增壓的特性是利用排放廢氣，裝置本身基本不消耗發(fā)動機動力，增加進氣效率提高動力；但是缺點是通常要發(fā)動機超過2000轉(zhuǎn)后才介入，不利于起步加速，渦輪的慣性讓加速還有一個響應(yīng)時間的延遲。 n機械增壓優(yōu)點是發(fā)動起啟動運轉(zhuǎn)就開始介入，起步加速有力，沒有渦輪的工作延遲，即時響應(yīng)

15、。缺點是通過發(fā)動機的動力輸出來讓增壓器工作，消耗部分發(fā)動機動力。 nTSI燃油直噴技術(shù)在同等排量下實現(xiàn)了發(fā)動機動力性和燃油經(jīng)濟性的完美結(jié)合，是當今汽車工業(yè)發(fā)動機技術(shù)中最為成熟、最先進的燃油直噴技術(shù)，并引領(lǐng)了汽油發(fā)動機的發(fā)展趨勢。 nTSI優(yōu)勢在于： n發(fā)動機控制策略采用基于扭矩控制； n增壓器在發(fā)動機停止后有獨立冷卻系統(tǒng)； n具有電子超速回流控制，防止增壓器過熱； n連續(xù)可變配氣相位（曲軸轉(zhuǎn)角60），令油耗降低，提高功率； n鏈條傳動，壽命長，終身免換。 汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉5.2 TSI發(fā)動機的關(guān)鍵組件發(fā)動機的關(guān)鍵組件n為該技術(shù)專門設(shè)計的、單活塞高壓泵的共軌高壓噴射系統(tǒng)，負責(zé)提

16、供充足的燃料，保證系統(tǒng)達到所需要的壓力狀態(tài)； n全新設(shè)計的每氣缸配有4氣門的新氣缸蓋，氣門由凸輪滾子從動件驅(qū)動； n可持續(xù)控制進氣的燃燒進程； n排氣循環(huán)回收系統(tǒng)； n改進的排氣控制系統(tǒng)，帶有NOx存儲型催化式排氣凈化器和NOx感應(yīng)器，現(xiàn)在低硫汽油的供應(yīng)日益普及，發(fā)動機全面節(jié)油的潛力逐漸得以實現(xiàn)。 汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉5.3 TSI發(fā)動機與傳統(tǒng)發(fā)動機的區(qū)別發(fā)動機與傳統(tǒng)發(fā)動機的區(qū)別nTSI發(fā)動機配備了按需控制的燃油供給系統(tǒng)，每缸四氣門，可變進氣歧管以及進排氣凸輪軸連續(xù)可調(diào)裝置，汽油被直接噴入燃燒室，共軌高壓噴射系統(tǒng)負責(zé)提供精確的燃料，形成30到100bar之間的工作壓力。同時，燃料

17、室的幾何設(shè)計以及毫秒級精確計算注入汽油量的功能大大提高了其壓縮比，這也是高效發(fā)動機的必要條件。在進氣道方面，由電子系統(tǒng)控制所需的空氣流量，實現(xiàn)了無節(jié)流變質(zhì)調(diào)節(jié)，提高了充氣效率，從而獲得更高的升功率，而發(fā)動機的動態(tài)響應(yīng)也變得更為直接。 n推動這種進步的主要因素是部分負荷狀態(tài)下的分層進氣原理。通過一個活塞泵提供所需的100bar以上的壓力，噴油嘴將噴射時間控制在千分之一秒內(nèi)，將燃料在最恰當?shù)臅r間直接注入燃燒室，通過對燃燒室內(nèi)部形狀的設(shè)計，讓混合氣能產(chǎn)生較強的渦流使空氣和汽油充分混合。然后使火花塞周圍區(qū)域能有較濃的混合氣，其他周邊區(qū)域有較稀的混合氣，保證了在順利點火的情況下盡可能的實現(xiàn)稀薄燃燒。這就

18、是分層燃燒的精髓所在。 汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉n兩者的結(jié)合改善了起步加速，也具有充足的后勁，相對來說動力損耗減低到最小。 n直噴發(fā)動機的一個好處在于隔絕了已燃混合氣向氣缸壁和氣缸蓋的散熱，從而降低了發(fā)動機的熱損耗。從表面來看，TSI發(fā)動機與FSI相比減少了一個字母“F”，但名字的改變沒有令其本質(zhì)發(fā)生變化，加入增壓器后與普通直噴技術(shù)相比，TSI發(fā)動機擁有更小的體積和更出色的動力表現(xiàn)和節(jié)油優(yōu)勢。 n但是TSI發(fā)動機因為油品質(zhì)量的原因在國內(nèi)不適用,TSI發(fā)動機要有非常純凈的汽油才可以發(fā)揮最大功效。 三、電控自動變速器三、電控自動變速器nECAT可以根據(jù)發(fā)動機的載荷、轉(zhuǎn)速、車速、制動器工作

19、狀態(tài)及駕駛員所控制的各種參數(shù)、經(jīng)過計算機的計算、判斷后自動地改變變速器的速比，從而實現(xiàn)變速器換擋的最佳控制，即可得到最佳擋位和最佳換擋時間。它的優(yōu)點是加速性能好、靈敏度高、能準確地反映行駛負荷和道路條件等。貨車傳動系的電子控制裝置，能自動適應(yīng)瞬時工況變化，保持發(fā)動機以盡可能低的轉(zhuǎn)速工作。并通過電磁閥及氣動伺服液壓缸來執(zhí)行。它不僅能明顯地簡化汽車操縱，而且能實現(xiàn)最佳的行駛動力性和安全性。汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉1.電控自動變速器組成與原理電控自動變速器組成與原理 1.1基本組成：基本組成：液力傳動裝置、輔助變速裝置和自動變速控制系統(tǒng) 液力傳動裝置液力傳動裝置液力傳動裝置有液力耦合器和液

20、力變扭器，現(xiàn)代自動變速器液力傳動裝置都采用液力變扭器。變扭器安裝于發(fā)動機飛輪上，它通過液力傳遞動力，并可在一定的范圍內(nèi)實現(xiàn)減速增扭和無級變速。 輔助變速裝置輔助變速裝置 有行星齒輪式和平行軸齒輪式兩種，一般為4個前進擋、1個倒擋。齒輪變速器與液力變扭器相配合，就形成了更大范圍內(nèi)的無級變速。 汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉自動變速控制系統(tǒng)自動變速控制系統(tǒng)n液力控制式通過節(jié)氣門閥和調(diào)速器，將自動變速控制信號節(jié)氣門開度和車速轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬?yīng)的控制油壓來控制換擋閥的動作，實現(xiàn)自動變速； n電子控制式則是將節(jié)氣門傳感器和車速傳感器的電信號，輸入到電腦，由電腦確定換擋時機，輸出換擋電信號，控制換擋電磁閥動

21、作，再通過換擋閥和換擋執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)自動換擋。 n電子控制自動變速器的控制過程如下圖所示 汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉平行軸式自動變速器汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉行星輪式自動變速器汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉2.無級自動變速器無級自動變速器(CVT)nCVT是英文“Continuous Variety Transmission”的縮寫，即連續(xù)變速器。下面介紹V帶無級變速傳動。 n無級變速傳動的主要優(yōu)點是：1)最好的燃油經(jīng)濟性和最低的排放污染 2)無級變速傳動操作方便性和乘坐舒適性均好，其傳動效率卻遠高于帶有液力傳動的有級式自動變速器。 3)無

22、級變速系統(tǒng)可使發(fā)動機工作穩(wěn)定4)能最好地協(xié)調(diào)汽車的外界行駛條件與發(fā)動機負荷，充分發(fā)揮發(fā)動機的功率潛力。 汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉2.1 鋼帶式無級變速器工作原理鋼帶式無級變速器工作原理n變速原理：變速部分由主動帶輪(也稱初級輪)、V帶和從動帶輪(也稱次級輪)所組成。當主動帶輪的半徑r1處于最小半徑(兩個半輪之間的軸向距離最大)，從動帶輪的半徑r2處于最大半徑 (兩個半輪間的軸向距離最小)時，傳動系統(tǒng)所形成的傳動比最大，相當于低檔行駛狀態(tài) 。結(jié)構(gòu)如圖24，變速過程見圖25。n無級變速傳動的關(guān)鍵部件V帶主要是采用鋼帶(圖26) 汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車

23、系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉控制原理變速過程牽引式CVT錐環(huán)CVT工作原理汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉3. DCT雙離合器變速箱雙離合器變速箱 n即雙離合器式自動變速傳動（Dual Clutch Transmission）由于它既繼承了ATM和手動變速器的結(jié)構(gòu)簡單、安裝空間緊湊、重量輕、傳動效率高、制造成本低等許多優(yōu)點，又融合AT不間斷動力、迅速平穩(wěn)換擋的良好特點，很快便成了業(yè)界研究開發(fā)的新熱點。nDCT中的兩付離合器與二根輸入軸相連，如果離合器1通過實心軸與擋位1、3、5相連，那么離合器2則通過空心軸與擋位2、4、6和倒擋相連。換擋和離合

24、操作都是通過一集成電子和液壓元件的機械電子模塊來實現(xiàn)。而不再通過離合器踏板操作。駕駛員可以手動換擋或?qū)⒆兯贄U處于全自動D擋（舒適型，在發(fā)動機低速運行時換擋）或S擋（任務(wù)型，在發(fā)動機高速運行時換擋）模式。原理示意圖汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉 DCT工作過程n當汽車掛上1檔起步行駛時，控制奇數(shù)檔輸入的離合器1接通，使連接奇數(shù)檔的實心輸入軸轉(zhuǎn)動，1檔同步器自動與低速檔輸出軸上的1檔齒輪嚙合，實現(xiàn)與低速檔輸出軸聯(lián)動。動力傳遞路線如圖6（a）中實線和箭頭所示。n

25、在1檔同步器和1檔齒輪相嚙合的同時，2檔同步器也在電控組件的控制下和2檔齒輪相嚙合，處于工作待命狀態(tài)。此時，控制偶數(shù)擋位輸入軸的離合器2是分離的，因而此時處于與發(fā)動機動力完全斷開的狀態(tài)，如圖6（a）中虛線和箭頭所示的路線，此時連接偶數(shù)檔的空心輸入軸雖然在2檔齒輪的帶動下也會轉(zhuǎn)動，但其完全是在跟隨著其他奇數(shù)檔的齒輪轉(zhuǎn)動，并沒有任何動力的輸出，僅是為接下來的升檔做預(yù)先準備。因此偶數(shù)檔位的輸入軸也就不會對奇數(shù)檔輸入軸的動力造成干涉，高速檔的輸出軸也會跟隨轉(zhuǎn)動，但同樣是處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，沒有任何動力的輸出，不會發(fā)生相互干涉。汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉n變速器進入2

26、檔時，離合器1脫開的同時，離合器2連接，掛上2檔如圖6（b）中實線和箭頭所示，與此同時，3檔又預(yù)先結(jié)合如圖6（b）中虛線和箭頭所示，如此連續(xù)的進行工作，使得變速器在入檔和摘檔時完全沒有間隙。n所以在DCT變速器的工作過程中總是有2個檔位是結(jié)合的，一個正在工作，另一個則為下一步做好準備?？刂婆紨?shù)檔的離合器在電控單元的控制下，與發(fā)動機的動力輸出端結(jié)合，控制奇數(shù)檔輸入軸的離合器與發(fā)動機的輸出端斷開，就完成了輸入軸的動力切換，這一過程中，兩個離合器完全是同步進行的，而不再會像傳統(tǒng)的單離合器變速器那樣，在離合器與發(fā)動機的動力輸出端斷開時，會出現(xiàn)動力中斷的現(xiàn)象。在完成了二檔動力切換同時，控制三檔的同步器也

27、會在電控部件的控制下，與三檔變速齒輪箱嚙合，使三檔的傳動齒輪處于待命狀態(tài)。n除了升檔時，DSG會使更高檔位處于待命狀態(tài)以外，在超速檔時，同樣可以為降檔實現(xiàn)待命狀態(tài)，加快降檔時間。 四、行駛安全控制系統(tǒng)四、行駛安全控制系統(tǒng)1.防抱死制動系統(tǒng)防抱死制動系統(tǒng)(ABS) (ABS) 它通過控制汽車制動時車輪的制動力矩來保證車輪與地面達到最佳滑動率(1520)，從而使汽車在各種路面上制動時，車輪與地面都能達到縱向的峰值附著系數(shù)和較大的側(cè)向附著系數(shù)，以保證車輛制動時不發(fā)生抱死拖滑、失去轉(zhuǎn)向能力等不安全的工況、提高汽車的操縱穩(wěn)定性和安全性，減小制動距離。驅(qū)動防滑系統(tǒng)(ASR)也叫做牽引力控制系統(tǒng)(TCS或T

28、RC)，是ABS的完善和補充，它可以防止起動和加速時的驅(qū)動輪打滑，既有助于提高汽車加速時的牽引性能，又能改善其操作穩(wěn)定性。汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉車輪處于車輪處于“抱死抱死”狀態(tài)的負效應(yīng)狀態(tài)的負效應(yīng) : :(l)由于車輪被抱死,車輛不能實現(xiàn)彎道轉(zhuǎn)向,躲避障礙物或行人而造成交通事故。(2)在非對稱附著系數(shù)的路面,車輪抱死將喪失直線行駛穩(wěn)定性,易出現(xiàn)側(cè)滑、甩尾及急轉(zhuǎn)等危險現(xiàn)象。(3)車輪抱死時的附著力一般低于路面所能提供的最大附著力,車輪在全抱死狀態(tài)的制動距離反而有所增加。(4)因為車輪被抱死導(dǎo)致輪胎局部急劇摩擦,降低了輪胎的使用壽命。 汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重

29、慶大學(xué)汽車系 張偉用一個三位三通閥用2個兩位兩通閥2. 驅(qū)動防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)（驅(qū)動防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)（ASR）n驅(qū)動控制裝置(Anti-Skidding Restraint，Traction Control,Acceleration Slip Regulation,簡稱ASR或TRC)的作用是防止汽車在加速、起步過程中的滑轉(zhuǎn),特別防止汽車在非對稱路面或在轉(zhuǎn)彎時驅(qū)動輪的空轉(zhuǎn),是保持方向穩(wěn)定性、操縱性和最佳驅(qū)動力的裝置?？梢哉f在利用-曲線的性質(zhì),并把滑轉(zhuǎn)/移率控制在某一范圍,這兩者是一致的。ABS控制的是車輪的滑移率,而ASR控制是車輪的滑轉(zhuǎn)率。 汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉ASR控制方式(1)制動控制方

30、式。對將要空轉(zhuǎn)的驅(qū)動輪施加制動力,把發(fā)動機輸出的多余轉(zhuǎn)矩在制動器上消耗掉,控制車輪的滑轉(zhuǎn)率在期望的范圍內(nèi)。(2)發(fā)動機轉(zhuǎn)矩控制方式。調(diào)節(jié)發(fā)動機輸人到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩,使車輪的滑轉(zhuǎn)率在合適的范圍。n制動控制方式比發(fā)動機控制方式響應(yīng)速度快,能有效地防止汽車起步時或者從高路面突然躍變到低路面時車輪的空轉(zhuǎn)。制動控制方式還能對每個驅(qū)動輪進行獨立控制,與差速器鎖止裝置具有同樣的功能。發(fā)動機控制方式則是根據(jù)路面狀況輸人給驅(qū)動輪最佳的驅(qū)動力矩,具體方法有改變?nèi)剂蠂娚淞?、點火時間和節(jié)氣門開度。n兩種方法既可以單獨使用,也可以組合起來使用。汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子

31、新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉3. 汽車電控制動系統(tǒng)汽車電控制動系統(tǒng)EBSn汽車電控制動系統(tǒng)EBS是在ABS的基礎(chǔ)上，用電子控制取代傳統(tǒng)的機械傳動來控制制動系統(tǒng)，以達到良好的制動效果，增加汽車制動安全性。汽車制動時，車輪的制動力與地面附著系數(shù)有關(guān)，當車輪滑移率處于18%左右時，地面附著系數(shù)可以達到最大，此時的側(cè)向穩(wěn)定性也較好。當車輪完全抱死時，地面附著力有所下降，而側(cè)向穩(wěn)定性為零。極易出現(xiàn)側(cè)滑和甩尾現(xiàn)象，容易造成事故。nABS防抱死制動系統(tǒng)就是在汽車制動時，使車輪滑移率處于附著系數(shù)最高點，即保證汽車獲得最大的附著力，同時又能保持相應(yīng)的側(cè)向穩(wěn)定性。當車輪將要抱死時，ABS系統(tǒng)發(fā)一信號給壓力調(diào)節(jié)器，以

32、控制制動器的制動力，使制動力停止增加。這時制動器中的制動液少量回流減壓，然后又增壓，制動力增長，如此連續(xù)幾次達到最佳的制動效果，可以達到1020次秒。汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉nEBS系統(tǒng)比ABS系統(tǒng)增加了各種傳感器，包括三維力傳感器、制動器摩擦片磨損傳感器等。制動時，制動踏板位置信號傳給電控單元，同時各力傳感器把載荷、地面附著力和制動氣壓信號傳給電控單元，由電控單元自動調(diào)節(jié)制動壓力，形成閉環(huán)控制。n該系統(tǒng)用電子控制取代機械傳動，減少制動系統(tǒng)機械傳動的滯后時，縮短制動距離，n在低強度時，使摩擦片磨損最小；n中等強度時，利用ABS達到最佳的附著系數(shù)利用率；n高強度時，施加最大的制動壓力，

33、從而獲得最佳的控制制動力。n摩擦磨損傳感器可以監(jiān)測得各制動片的摩擦情況，控制各制動器壓力分配延長使用壽命。nEBS系統(tǒng)可以與其它電子控制系統(tǒng)一起由一個電控單元進行集中統(tǒng)一控制。實現(xiàn)各種不同要求的控制功能。汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉4. 電子制動力分配（電子制動力分配（EBD）nEBD的英文全稱是“Electric Brake force Distribution”，漢意是“電子制動力分配”。汽車制動時，如果四只輪胎附著地面的條件不同，比如，左側(cè)輪附著在濕滑路面，而右側(cè)輪附著于干燥路面，四個輪子與地面的摩擦力同，在制動時(四個輪子的制動力相同)就容易產(chǎn)生打滑、傾斜和側(cè)翻等現(xiàn)象。nEBD的

34、功能就是在汽車制動的瞬間，高速計算出四個輪胎由于附著不同而導(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)和安全當緊急剎車車輪抱死的情況下，EBD在ABS動作之前就已經(jīng)平衡了每一個輪的有效地面抓地力，可以防止出現(xiàn)甩尾和側(cè)移，并縮短汽車制動距離。nEBD實際上是ABS的輔助功能，它可以改善提高ABS的功效。所以在安全指標上，汽車的性能又多了“ABS+EBD”。汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉5. 電控行駛平穩(wěn)系統(tǒng)電控行駛平穩(wěn)系統(tǒng)ESPnESP是英文“Electronic Stabili

35、ty Program”的縮寫，中文譯成“電控行駛平穩(wěn)系統(tǒng)”。這一組系統(tǒng)通常是支援ABS及ASR的功能，是這兩種系統(tǒng)功能上的延伸因此，ESP稱得上是當前汽車防滑裝置的最高級形式。它通過對從各傳感器傳來的車輛行駛狀態(tài)信息進行分析。然后向ABS、ASR發(fā)出糾偏指令來幫助車輛維持動態(tài)平衡，ESP可以使車輛在各種狀況下保持最佳的穩(wěn)定性，在轉(zhuǎn)向過度或轉(zhuǎn)向不足的情形下效果更加明顯。nESP一般需要安裝轉(zhuǎn)向傳感器、車輪傳感器、側(cè)滑傳感器、橫向加速度傳感器等。ESP可以監(jiān)控汽車行駛狀態(tài)并自動向一個或多個車輪施加制動力。以保持汽車在正常的車道上運行，甚至在某些情況下可以進行每秒150次的制動。汽車電子新技術(shù)重慶大

36、學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉ESP的類型的類型n目前ESP有3種類型：能向4個車輪獨立施加制動力的四通道或四輪系統(tǒng)；能對兩個前輪獨立施加制動力的雙通道系統(tǒng)；能對兩個前輪獨立施加制動力和對后輪同時施加制動力的三通道系統(tǒng)。n有ESP與只有ABS或ASR的汽車之間的差別在于ABS或ASR只能被動地作出反應(yīng)而ESP最重要的特點就是它的主動性，ESP能夠探測和分析車況并糾正駕駛的錯誤，防患于未然。ESP對過度轉(zhuǎn)向或不足轉(zhuǎn)向特別敏感例如汽車在路滑時左拐過度轉(zhuǎn)向太急時會產(chǎn)生向右側(cè)甩尾傳感器感覺到滑動就會迅速制動右前輪使其恢復(fù)附著力，產(chǎn)生一種相反的轉(zhuǎn)矩而使汽車保持在原來的車道上。汽車電子新

37、技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉6.電子液壓制動系統(tǒng)電子液壓制動系統(tǒng)EHB n當前車輛對制動性能的要求越來越高，傳統(tǒng)制動系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)和原理的限制在提高制動性能方面潛力有限，EHB作為一種新型的制動系統(tǒng)彌補了傳統(tǒng)制動系統(tǒng)的不足，可以很大限度地提高車輛制動性能。nEHB是一種線控制動(brake-by-wire)系統(tǒng)，它以電子元件替代了部分機械元件，制動踏板不再與制動輪缸直接相連，駕駛員操作由傳感器采集作為控制意圖，完全由液壓執(zhí)行器來完成制動操作，彌補了傳統(tǒng)制動系統(tǒng)設(shè)計和原理所導(dǎo)致的不足，使制動控制得到最大的自由度，從而充分利用路面附著，提高制動效率。 汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉五、轉(zhuǎn)向系電子控制

38、系統(tǒng)五、轉(zhuǎn)向系電子控制系統(tǒng)1.電子控制電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電控電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用一部直流電機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓助力缸、用蓄電池和電動機提供動力。這種微機控制的轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)和傳統(tǒng)的液壓助力系統(tǒng)比起來具有部件少、體積小、重量輕的特點，且不會發(fā)生漏油等問題。目前應(yīng)用的有電子控制前輪、后輪及前后四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。使用電控轉(zhuǎn)向系可以獲得最優(yōu)化的轉(zhuǎn)向作用力特性，最優(yōu)化的轉(zhuǎn)向回正特性，提高汽車的轉(zhuǎn)向能力和轉(zhuǎn)向響應(yīng)特性，可以提高汽車低速時的機動性以及高速行駛時的穩(wěn)定性。 汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要特點 (1)電動機、減速機、轉(zhuǎn)向柱和轉(zhuǎn)向齒輪箱可以制成一個整體，管道、液壓泵等不需單獨占據(jù)空間，

39、易于裝車。（2)增加了電動機和減速機，而取消了液壓管道等部件，使整個系統(tǒng)趨于小型輕量化。(3)電機僅在必要時用來使電動機運轉(zhuǎn)，故可以節(jié)能。(4)因為零件的數(shù)目少，不需要加油和抽空氣，所以在生產(chǎn)線上的裝配性好。由此，從發(fā)展的角度看，電動式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將成為標準件裝備在汽車上。汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成及工作原理n電動式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本上是由轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、控制元件、電動機和減速機構(gòu)組成的。 n在操縱轉(zhuǎn)向盤時，系統(tǒng)根據(jù)輸出信號檢測出操縱力的大小，同時根據(jù)車速傳感器產(chǎn)生的脈沖信號又可測出車速，再控制電動機的電流，形成適當?shù)霓D(zhuǎn)向助力(見圖)汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽

40、車系 張偉組成結(jié)構(gòu)示意圖汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉2. 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)n線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)簡稱SBW(Steering By Wire System)，它由具有容錯功能的網(wǎng)絡(luò)相連接的控制單元、執(zhí)行器、傳感器和冗余電控單元組成，如圖1所示，取消了轉(zhuǎn)向盤與轉(zhuǎn)向輪之間的機械連接，完全由電實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，擺脫了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的各種限制。不但可以自由設(shè)計汽車轉(zhuǎn)向的力傳遞特性，而且可以設(shè)計汽車轉(zhuǎn)向的角傳遞特性，給汽車轉(zhuǎn)向特性的設(shè)計帶來無限的空間。駕駛員操作轉(zhuǎn)向盤時，轉(zhuǎn)向盤傳感器檢測駕駛員的轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)(橫擺角傳感器、攝像機等)，向轉(zhuǎn)向輔助系統(tǒng)ECU提供環(huán)境檢測數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)向數(shù)

41、據(jù)和環(huán)境檢測數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)總線實時傳送給電子控制單元ECU，ECU按照駕駛員的轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)和環(huán)境檢測數(shù)據(jù)，控制轉(zhuǎn)向執(zhí)行器動作實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，并將車輪的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)矩和路感等反饋給駕駛員。為確保轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全可靠，系統(tǒng)設(shè)置了冗余電控單元，在緊急情況下，系統(tǒng)會忽略錯誤信息，使車輛安全平穩(wěn)地運行。 汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉2.1 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)點線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)點n線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能滿足環(huán)保、節(jié)能和安全的汽車工業(yè)發(fā)展方向，是整個汽車智能化和自動化的線控技術(shù)的一個分支，具有良好的商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化的市場前景。其優(yōu)點主要有以下幾點。a改善了安全性。取消了

42、轉(zhuǎn)向柱等機械連接，避免了撞車事故中轉(zhuǎn)向柱對駕駛員的傷害；電控單元根據(jù)汽車的行駛狀態(tài)對駕駛員的操作做出相應(yīng)的調(diào)整，當汽車運行在非正常工況時，能夠自動對汽車進行穩(wěn)定控制。b提高了舒適性。由于取消了機械結(jié)構(gòu)連接，駕駛員的腿部活動空間明顯增大，而且地面的不平和轉(zhuǎn)向輪的不平衡不會傳遞到轉(zhuǎn)向軸上，從而減緩了駕駛員的疲勞。c經(jīng)濟性好。取消了轉(zhuǎn)向柱等機械連接，減輕了轉(zhuǎn)向機械結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，降低了汽車零部件的制造成本，改善了整車燃油經(jīng)濟性。d操縱穩(wěn)定性好。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)改善了傳統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不能解決的汽車轉(zhuǎn)向過程中轉(zhuǎn)向力和轉(zhuǎn)向響應(yīng)時間的矛盾，使得轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向盤同步工作，控制更加靈敏；具有變傳動比特點的線控系統(tǒng)，克服

43、了傳統(tǒng)的固定轉(zhuǎn)向角傳動比所帶來的轉(zhuǎn)向特性隨著汽車行駛姿態(tài)的不同而變化的缺點；通過優(yōu)化控制穩(wěn)定性因數(shù)，能提高整車的操縱穩(wěn)定性。e個性化的設(shè)置?？梢愿鶕?jù)駕駛員的要求設(shè)置轉(zhuǎn)向傳動比和轉(zhuǎn)向盤反饋力矩H，以滿足不同駕駛員的要求和適應(yīng)不同的駕駛環(huán)境，與轉(zhuǎn)向相關(guān)的駕駛行為都可以通過軟件來設(shè)置與實現(xiàn)。 汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉2.2 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)用線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)用n2005年12月6-9日，2005上海國際汽車零部件及汽車用品展覽會在上海國際展覽中心舉行，同濟大學(xué)自主研發(fā)的“春暉三號一嘉樂”微型電動轎車在展會中亮相?！按簳熑栆患螛贰笨崴萍讱はx，其最大亮點就是采用了線控轉(zhuǎn)向技術(shù)。屬于線控轉(zhuǎn)向四輪驅(qū)

44、動的微型概念車。n863計劃電動汽車專項首席科學(xué)家、同濟大學(xué)校長萬鋼教授領(lǐng)銜研發(fā)了“線控轉(zhuǎn)向四輪驅(qū)動微電動轎車技術(shù)”汽車。汽車的4個車輪邊上各有一個輪轂電機，通過線傳電控技術(shù)控制車輪的轉(zhuǎn)向和車速，提高了整車的主動安全性和操縱穩(wěn)定性。同時，該車采用了高能蓄電池和小型氫燃料電池的混合動力，凸顯出環(huán)保、節(jié)能的理念。3. 四輪轉(zhuǎn)向四輪轉(zhuǎn)向(4WS)3.1 工作原理工作原理n4WS汽車是其后輪與前輪一起共同完成轉(zhuǎn)向運動。4WS汽車的目標就是在低速行駛時，依靠逆向轉(zhuǎn)向(前、后輪的轉(zhuǎn)角方向相反)，改善汽車的操縱性，獲得較小的轉(zhuǎn)向半徑；在中、高速行駛時，依靠同向轉(zhuǎn)向(前、后輪的轉(zhuǎn)角方向相同)，減小汽車的橫擺運

45、動，提高車道變更和曲線行駛的操縱穩(wěn)定性。3.2 控制方式控制方式1）轉(zhuǎn)向角的比例控制2）橫擺角速度比例控制汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉1）轉(zhuǎn)向角的比例控制）轉(zhuǎn)向角的比例控制n所謂轉(zhuǎn)向角的比例控制，就是后輪的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角成比例變化，并讓其在低速轉(zhuǎn)向時，使后輪與前輪反向轉(zhuǎn)動；在中高速行駛時，與前輪同向轉(zhuǎn)向。汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉2）橫擺角速度比例控制橫擺角速度比例控制n是一種根據(jù)檢測出的車身橫擺角速度來控制后輪轉(zhuǎn)向量的控制方法。因為通過橫擺角速度可直接檢測出車身的自轉(zhuǎn)運動，對后輪的轉(zhuǎn)角也作相應(yīng)的增減，就可能從轉(zhuǎn)向初期開始，使車身方向與前進方

46、向之間的誤差非常小。又由于它能直接感知到車輛的自轉(zhuǎn)運動，因此，即使有轉(zhuǎn)向以外的力(如橫向風(fēng)等)引起車身自轉(zhuǎn)，也能馬上感知到，并可迅速通過對后輪的轉(zhuǎn)向控制來抑制自轉(zhuǎn)運動。汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉4. 電子控制防滑差速器電子控制防滑差速器 汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉n能夠防止車輪打滑的差速器即為防滑差速器，它是一種能自動控制汽車驅(qū)動輪打滑的差動裝置，屬于主動安全傳動裝置。防滑差速器的作用就是當汽車在好路面上行駛時，它具有正常的差速作用，當汽車在壞路面上行駛時，它的差速作用被鎖止，從而能起到防止驅(qū)動車輪滑轉(zhuǎn)的作用。裝有防滑差速器的汽車，當某一車輪發(fā)

47、生滑轉(zhuǎn)時，它能將驅(qū)動力矩的大部分或全部傳給不滑轉(zhuǎn)的驅(qū)動車輪，充分利用不滑轉(zhuǎn)車輪同地面間的附著力，產(chǎn)生足夠的牽引力，使汽車越過障礙，繼續(xù)前進。 汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉六、主動懸架系統(tǒng)六、主動懸架系統(tǒng)n所謂主動懸架系統(tǒng)，是在懸架系統(tǒng)中采用有源或無源控制元件組成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。根據(jù)車輛的運動狀況和路面狀況主動作出反應(yīng)，以抑制車身的振動和擺動，使懸架始終處于最佳的減振狀態(tài)。理論研究表明主動懸架性能顯著優(yōu)越于被動懸架。特別是隨著微型電路技術(shù)的發(fā)展，使主動懸架的發(fā)展前景更為廣闊。汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉半主動懸架半主動懸架n半主動懸架的基本工作原理

48、：半主動懸架的基本工作原理：用可調(diào)彈簧或可調(diào)整減振器組成懸架，并根據(jù)簧載質(zhì)量的速度響應(yīng)等反饋信號，按照一定的控制規(guī)律，調(diào)節(jié)可調(diào)彈簧的剛度或可調(diào)減振器的阻尼力。n特點：特點：與主動懸架相比，半主動懸架控制系統(tǒng)消耗的能量很小，造價較低。因此，半主動懸架在商業(yè)上應(yīng)用早于主動懸架。現(xiàn)在一些高檔的轎車，已逐漸開始較多地采用了的主動懸架。 汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉主動懸架主動懸架全主動懸架簡稱主動懸架，它可以根據(jù)汽車行駛條件的變化，主動改變懸架的剛度和阻尼系數(shù)。在汽車行駛路面速度變化以及在汽車起步、轉(zhuǎn)向、制動等工況時主動懸架都可進行有效的控制。此外，主動懸架還可

49、以根據(jù)車速的變化控制車身的高度(車高控制系統(tǒng))，可改善汽車在壞路的行駛性能和高速操縱穩(wěn)定性。根據(jù)懸架介質(zhì)的不同，又可分為油氣式主動懸架(液壓式)和空氣式主動懸架兩種。 汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉七七. 車載網(wǎng)絡(luò)車載網(wǎng)絡(luò)nCAN總線即控制器局域網(wǎng)(CAN-Controller Area Network)，屬于多路傳輸系統(tǒng)的一種，它是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。用以解決現(xiàn)代汽車中眾多電子裝置之間繁忙的信息交換問題。n汽車總線系統(tǒng)是通過某種通訊協(xié)議將汽車中各種電控單元.智能傳感器和智能儀表等連接起來而構(gòu)成

50、汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。汽車總線是在借鑒計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉車輛上引入總線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點：車輛上引入總線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點：減少了線束的數(shù)量和線束的容積，提高了電子系統(tǒng)的可靠性、可維護性；采用通用傳感器，達到數(shù)據(jù)共享的目的；改善了系統(tǒng)的靈活性，通過系統(tǒng)的軟件可以實現(xiàn)系統(tǒng)功能的變化。n從總線所實現(xiàn)的功能角度分，可分為兩類：n一類是控制策略驅(qū)動的總線，如SAE的J1850、德國大眾的ABUS、博世的CAN、美國商用機器的AutoCAN、ISO的VAN、馬自達的ALMNET等。n另一類是以大量數(shù)據(jù)傳輸為目的的多媒體總線，如，IDB-C、IDB-1394、MOS

51、T、AMIC-C等。 汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉主要汽車通訊協(xié)議主要汽車通訊協(xié)議汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉八八. 汽車導(dǎo)航系統(tǒng)汽車導(dǎo)航系統(tǒng)GPSnGPS為全球定位系統(tǒng)，裝有導(dǎo)航系統(tǒng)的汽車，在駕駛室內(nèi)有一顯示屏。上面顯示著某個城市的交通圖(稱為電子地圖)，以及當時汽車在圖上所處的位置。如果駕駛員輸人目的地的地名、在圖上的位置，那么圖上就會顯示一條從汽車所處位置到目的地的最佳路線和行駛方向，引導(dǎo)汽車行駛，起到導(dǎo)航作用。這樣，駕駛員可以安心地駕車到達陌生地區(qū)以及在夜間安全行車。此外，GPS還能夠隨時告訴駕駛員當時的交通狀況，指出什么地方交通擁擠，什么地方車流暢通，以及什么地方有空缺位

52、置可以停車。使駕駛員能繞過擁擠路段，較快到達目的地，避免交通阻塞，提高綜合行車效率。n整個導(dǎo)航系統(tǒng)由GPS導(dǎo)航、自律導(dǎo)航、地圖匹配器、信號處理單元、存貯器、顯示器、傳感器等幾部分組成。GPS導(dǎo)航由GPS天線和GPS接收機組成。汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉nGPS衛(wèi)星發(fā)射出電波發(fā)射時刻信息，而接收機可根據(jù)電波到達的時刻，算出電波行走的時間。將這時間乘以電波傳播速度就可以知道衛(wèi)星與接收機的距離，即衛(wèi)星與裝有該接收機的汽車的距離。同時，各GPS衛(wèi)星的軌道位置也被發(fā)射出去。因此，接收點位置可由以三個衛(wèi)星為中心的三個球面交點求出，即可確定該車在電子地圖上的位置。n當汽車行駛在地下隧道、密集森林、高

53、層建筑群等接收不到GPS信號時，汽車會進行自律導(dǎo)航。nGPS導(dǎo)航和自律導(dǎo)航得到的汽車狀態(tài)及位置的一些信號要經(jīng)過地圖匹配器處理后才能準確無誤地在電子地圖上顯示出來。n電子地圖是這樣制成的：首先利用城市航空測量拍到的全貌照片，經(jīng)過實際調(diào)查、標記、補充形成一張精確的地形圖，它包括各城市道路交通圖、公路網(wǎng)及沿線地名。然后將地形圖通過數(shù)字化儀、掃描儀，送人PC機中，并用專門軟件進行數(shù)據(jù)采集和編輯處理，生成數(shù)字地形模型。再經(jīng)疊加、分類、標記形成一張電子地圖并制成只讀光盤。汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉n汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展非常迅速，目前已有一些系統(tǒng)上采用32位的CPU嵌人實時操作的微處理單元，便于高速行

54、駛的汽車進行快速處理數(shù)據(jù)。激光技術(shù)的應(yīng)用，產(chǎn)生大容量數(shù)字化視盤可以存貯更多的信息。使用薄膜晶體管有源液晶顯示器可使圖像更加清晰。n汽車導(dǎo)航系統(tǒng)能實時提供自身位置和目的位置坐標、全部行駛的直線距離、時間、速度、前進方向等。當遇到道路阻塞、路段施工或走錯路等情況，GPS能夠及時進行檢索，提供新路線。此外，為了讓駕駛員事先了解行駛中路面情況，GPS還能進行語音提示。若將汽車導(dǎo)航系統(tǒng)與其它部門進行聯(lián)網(wǎng)，駕駛員能夠隨時獲得交通狀況的最新信息，從而使汽車避開阻塞和擁擠路段，實現(xiàn)自動道路選擇和無阻擋行駛。汽車導(dǎo)航的普及使用，將會給2l世紀的城市交通帶來新的面貌。 汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉十、線控技

55、術(shù)十、線控技術(shù)n線控技術(shù)已經(jīng)被廣泛用于航空業(yè)，用線控制系統(tǒng)來取代傳統(tǒng)的液壓和機械系統(tǒng)已經(jīng)成為技術(shù)發(fā)展的趨勢，采用線控技術(shù)的制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)有望在未來汽車上率先獲得應(yīng)用。國外GM、DELPHI、KOYO、TRW、BENZ等公司已運用線控技術(shù)開發(fā)了概念車。n汽車電子中各種線控制系統(tǒng)或線驅(qū)動系統(tǒng)將迅速發(fā)展，汽車用線控技術(shù)將在今后數(shù)年中大量出現(xiàn)，如線控制動(brake by-wire)、線控轉(zhuǎn)向(steer by-wire)、線控油門(throttle by-wire)、線控懸架(suspension by-wire)等正在加緊研究開發(fā)。當線控這一目標實現(xiàn)時，汽車將是一種完全的高新技術(shù)產(chǎn)品

56、，發(fā)動機、變速器、傳動軸、驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向機全都不見了。汽車可以說是一臺裝在輪子上的計算機。汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉1. 線控技術(shù)簡介線控技術(shù)簡介n1.1線控技術(shù)的結(jié)構(gòu)原理n線控技術(shù)(by-wire)，就是由“電線”或者電信號實現(xiàn)傳遞控制，而不是通過機械連接裝置來操作的。n線控技術(shù)是在控制單元和執(zhí)行器之間用電子裝置取代傳統(tǒng)的機械連接裝置或液壓連接裝置，由電線取代機械傳動部件，取消了機械結(jié)構(gòu)，賦予汽車設(shè)計新的空間。n線控系統(tǒng)需要高性能的控制器，比如由Freescale半導(dǎo)體公司提供的MPC500MPC5500系列微處理器。還需要有精確高速的通訊協(xié)議網(wǎng)絡(luò)、容錯技術(shù)和分配獨立處理功能的模塊。n

57、線控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)原理是：駕駛員的操縱指令通過人機接口轉(zhuǎn)換為電信號傳到執(zhí)行機構(gòu)，控制執(zhí)行機構(gòu)的動作；傳感器感知功能裝置的狀態(tài)，通過電信號傳給人機接口，反饋給駕駛員，如圖1所示。 汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉線控系統(tǒng)在人機接口通訊、執(zhí)行機構(gòu)和傳感機構(gòu)之間，以及與其他的系統(tǒng)之間要進行大量的信息傳輸，要求網(wǎng)絡(luò)的實時性好、可靠性高，而且要求具有冗余的“功能實現(xiàn)”，以保證在故障時仍可實現(xiàn)裝置的基本功能。汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉1.2 線控技術(shù)的特點線控技術(shù)的特點1.2.1線控技術(shù)的優(yōu)點線控技術(shù)的優(yōu)點a省力，人們可以不用直接操作機械力。b由于操縱控制通過駕駛員的手完成，不需要轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱

58、和腳踏板，這樣就減少了正面碰撞時的潛在危險性，改善了汽車的安全性和舒適性。并為汽車設(shè)計提供了更大的空間。c便于實現(xiàn)個性化設(shè)計，由于駕駛特性如制動、轉(zhuǎn)向、加速等過程都是程序設(shè)定的，設(shè)計師可設(shè)計不同的程序供用戶選擇。d比質(zhì)量輕，性能高(響應(yīng)快)。線控系統(tǒng)取消了許多機械連接裝置、液壓裝置和氣壓裝置，簡化了結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝，便于實現(xiàn)汽車輕量化。e維護用品可大大減小，減少維護費用。取消機械和液壓連接可減少車身質(zhì)量并簡化維護工作，可能磨損的部件更少了。f可以將汽車的車內(nèi)娛樂裝置也集成到網(wǎng)絡(luò)之中，使得汽車導(dǎo)航和自動駕駛成為可能，整個汽車就是一個完整的電路整體。g安裝測試簡單快捷，更穩(wěn)固的電子接口(模塊結(jié)構(gòu))，

59、隔板間無機械連接，簡單布置就能增加電子控制功能。汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉1.2.2 線控技術(shù)的缺點線控技術(shù)的缺點n電子設(shè)備還相當?shù)牟豢煽侩姶鸥蓴_、器件失效、軟件程序的設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)攻擊等等。一旦電路失效而沒有機械冗余就會導(dǎo)致災(zāi)難性的后果轉(zhuǎn)向失靈、油門難以控制和不能制動,所以線控技術(shù)研究的重點應(yīng)該是系統(tǒng)的可靠性和安全性。 汽車電子新技術(shù)重慶大學(xué)汽車系 張偉2. 線控技術(shù)在汽車上的運用線控技術(shù)在汽車上的運用2.1線控制動線控制動(brake bywire)n線控制動系統(tǒng)由實現(xiàn)電子化的供能裝置、控制裝置、傳動裝置、制動器4個部分組成。ECU(電控單元)對制動系統(tǒng)進行整體控制，采用全新的電子制動

60、器，每個制動器有各自的控制單元。機械連接逐漸減少，制動踏板和制動器之間的動力傳遞分離開，取而代之的是電線連接，電線傳遞能量，數(shù)據(jù)線傳遞信號。線控制動是自ABS在汽車上得到廣泛應(yīng)用以來制動系統(tǒng)的又一次飛躍式發(fā)展。n目前線控制動系統(tǒng)分為2種類型：一種是電液制動系統(tǒng)EHB (Electronic-hydraulic Brake)，另一種是電子機械制動系統(tǒng)EMB (Electronic-Mechanical Brake)。n電液制動系統(tǒng)是將電子與液壓系統(tǒng)相結(jié)合，由電子系統(tǒng)控制，液壓系統(tǒng)提供動力；電子機械制動系統(tǒng)則用電線取代傳統(tǒng)制動系統(tǒng)中的空氣或制動液等傳力介質(zhì)，電制動器取代傳統(tǒng)制動器，電子機械制動系統(tǒng)