1、第6章汽車電子控制技術(shù)與新能源汽車,6.1汽車電子技術(shù)的現(xiàn)狀 6.2汽車電子控制系統(tǒng) 6.3汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制技術(shù) 6.4汽車底盤電子控制技術(shù) 6.5汽車輔助裝置的電子控制技術(shù) 6.6新能源汽車,6.1汽車電子技術(shù)的現(xiàn)狀,隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，汽車工業(yè)也發(fā)生了巨大的變化，新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料、新能源在汽車上得到廣泛應(yīng)用。汽車已由過(guò)去的以機(jī)為主、以電為輔的傳統(tǒng)運(yùn)輸設(shè)備，發(fā)展到機(jī)械、液壓、電氣及電子并重，高度電氣化及自動(dòng)化的新型交通工具，汽車工業(yè)已進(jìn)入了電子技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車的電子時(shí)代。 汽車電子化是現(xiàn)代汽車工業(yè)的重要標(biāo)志。汽車電子最早實(shí)際應(yīng)用的是德國(guó)Bosch公司1967年研制成功的

2、電子燃料噴射裝置，它代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式化油器，而后該系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展成為發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)，開(kāi)始了計(jì)算機(jī)在汽車上的應(yīng)用。從20世紀(jì)60年代至70年代末，汽車的電子化主要應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)周圍的零部件上;從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，汽車電子化已全面深入到汽車各個(gè)方面，并呈現(xiàn)逐漸加速的趨勢(shì)。,下一頁(yè),返回,6.1汽車電子技術(shù)的現(xiàn)狀,現(xiàn)代汽車已由計(jì)算機(jī)對(duì)其實(shí)現(xiàn)全面的電子控制，汽車電子技術(shù)的應(yīng)用從大的方面來(lái)分大致有以下五部分: 1.發(fā)動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系的電子裝置 (1)汽油機(jī)的最佳電子控制(空燃比、點(diǎn)火、廢氣再循環(huán)、怠速、爆震控制、噴嘴控制等); (2)柴油機(jī)的最佳電子控制(噴油、排氣、增壓控制等); (3)變速箱和離合器的

3、電子控制; (4)發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系聯(lián)合程序控制; (5)無(wú)級(jí)變速器電子控制(CVT)等。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.1汽車電子技術(shù)的現(xiàn)狀,2.安全方面的電子裝置 (1)巡航控制; (2)制動(dòng)防抱死電子控制(ABS ); (3)電控式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng); (4)電控懸架系統(tǒng); (5)安全氣囊(SRS); (6)電子穩(wěn)定性程序(ESP ); (7)多功能行駛數(shù)據(jù)記錄儀(黑匣子)等。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.1汽車電子技術(shù)的現(xiàn)狀,3.儀表及通信方面的電子裝置 (1)電子車速里程表和轉(zhuǎn)速表; (2)車載電話; (3)衛(wèi)星導(dǎo)航; (4)車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù); (5)智能交通系統(tǒng)等。 4.舒適性方面的電子裝置 (1)全

4、自動(dòng)空調(diào)(濕度、溫度、清潔度、含氧量自控系統(tǒng)); (2)門窗自動(dòng)控制系統(tǒng);,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.1汽車電子技術(shù)的現(xiàn)狀,(3)座椅自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng); (4)高級(jí)立體聲音響; (5)無(wú)人駕駛等。 5.新能源方面的電子裝置 (1)代用燃料及其控制; (2)蓄電池電動(dòng)汽車控制; (3)燃料電池電動(dòng)汽車控制; (4)混合動(dòng)力汽車控制等。,上一頁(yè),返回,6.2汽車電子控制系統(tǒng),汽車的電子控制系統(tǒng)一般由傳感器、電控單元ECU和執(zhí)行元件三大部分組成，如圖6-1所示。傳感器將外部運(yùn)行信號(hào)、汽車的狀態(tài)信號(hào)、駕駛員操作信號(hào)等轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并將其送入電控單元;電控單元對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行處理，并產(chǎn)生一定的控制信號(hào);執(zhí)行

5、元件接收電控單元輸出的控制信號(hào)，并輸出相應(yīng)的物理量控制汽車。,下一頁(yè),返回,6.2汽車電子控制系統(tǒng),6.2.1 傳感器 傳感器是將待控制的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并進(jìn)行輸出的元件，它對(duì)于電控單元而言又是輸入元件。傳感器有很多種類，汽車各控制系統(tǒng)常用的傳感器如下: (1)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)主要有進(jìn)氣壓力、空氣流量、空燃比、曲軸轉(zhuǎn)角、爆震傳感器，以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣溫度、冷卻水溫度、機(jī)油溫度和氧傳感器等傳感器。 (2)變速器控制系統(tǒng)主要有車速、節(jié)氣門開(kāi)度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、自動(dòng)變速器輸出軸轉(zhuǎn)速、各傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩、控制油壓、自動(dòng)變速器油溫度、變速桿位置等傳感器。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.2汽車電子控制系統(tǒng),(3)

6、制動(dòng)系統(tǒng)主要有車速、車輪轉(zhuǎn)速、車輛加速度、滑動(dòng)率、制動(dòng)踏板力、制動(dòng)踏板位置等傳感器。 (4)車令向控制系統(tǒng)主要有轉(zhuǎn)向、車輛加速度、車速等傳感器。 (5)懸架控制系統(tǒng)主要有車速、車高、轉(zhuǎn)向角、節(jié)氣門開(kāi)度、制動(dòng)力等傳感器。 (6)空調(diào)控制系統(tǒng)主要有外界氣溫、車內(nèi)溫度、日照量、冷卻水溫、冷媒壓力、冷媒溫度等傳感器。 (7)儀表、報(bào)警、診斷系統(tǒng)主要有燃油余量、冷卻水溫、機(jī)油壓力、機(jī)油質(zhì)量、進(jìn)氣壓力、風(fēng)窗洗滌劑液位、蓄電池液位、門開(kāi)關(guān)、制動(dòng)液量等傳感器。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.2汽車電子控制系統(tǒng),6.2.2電控單元(ECU) 電子控制單元(Electronic Control Unit, ECU )

7、，又稱“行車電腦”、“車載電腦”等，其用途是汽車專用微機(jī)控制器，也叫汽車專用單片機(jī)。它和普通單片機(jī)一樣，由輸入電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)、微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器(ROM , RAM)以及輸出電路等組成，如圖6-2所示。 (1)輸入電路。輸入電路接收傳感器和其他裝置輸入的信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾處理和放大，然后轉(zhuǎn)換成一定電壓的輸入電平。由傳感器送到ECU輸入電路的信號(hào)既有數(shù)字信號(hào)又有模擬信號(hào)，若是數(shù)字信號(hào)，則直接輸入微機(jī);若是模擬信號(hào)，則由A/ D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后輸入微機(jī)。 (2)模數(shù)轉(zhuǎn)換器( A/ D )。模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以將傳感器輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后傳遞給微機(jī)。,上一頁(yè),

8、下一頁(yè),返回,6.2汽車電子控制系統(tǒng),(3)微處理器(CPU )。微處理器，也稱微機(jī)，將上述已經(jīng)預(yù)處理過(guò)的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，并將處理數(shù)據(jù)送至輸出電路。 (4)存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器有只讀存儲(chǔ)器（ROM)和隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)兩種:ROM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是由制造廠寫(xiě)入的，不會(huì)因斷電而消失;RAM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是在機(jī)件運(yùn)行中存入的，斷電后消失，不留任何記憶。 (5)輸出電路。輸出電路輸出的是弱電流，不可能直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件，因此將數(shù)字信息的功率放大，有些還要還原為模擬信號(hào)。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.2汽車電子控制系統(tǒng),6.2.3執(zhí)行元件 執(zhí)行元件的主要任務(wù)是根據(jù)電控單元(ECU）輸出的控制信號(hào)完成所需的機(jī)械動(dòng)作

9、，以實(shí)現(xiàn)某一系統(tǒng)的調(diào)整和控制。將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械運(yùn)動(dòng)的方式有多種，若按其實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的形式來(lái)分類，執(zhí)行器大致可分為直行式執(zhí)行器和旋轉(zhuǎn)式執(zhí)行器兩大類;若從具體的結(jié)構(gòu)來(lái)看，執(zhí)行元件大致有電磁線圈、微型電動(dòng)機(jī)(微電機(jī))和壓電元器件等。,上一頁(yè),返回,6.3汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制技術(shù),對(duì)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)而言，應(yīng)盡可能降低汽車尾氣中有害物質(zhì)的排放量，盡可能改善發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，盡可能提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性。采用機(jī)械控制的傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)，要同時(shí)滿足以上三項(xiàng)目標(biāo)是不可能的，只有采用電子控制技術(shù)才能同時(shí)達(dá)到這三項(xiàng)目標(biāo)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)通過(guò)電子控制手段，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火、噴油、空燃比、排放廢氣等進(jìn)行優(yōu)化控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在

10、最佳工況，達(dá)到提高性能、安全、節(jié)能、降低廢氣排放的目標(biāo)。,下一頁(yè),返回,6.3汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制技術(shù),6.3.1汽油機(jī)電子控制技術(shù) 進(jìn)入20世紀(jì)90年代，已有100多年應(yīng)用歷史的化油器式汽油機(jī)逐漸退出汽車領(lǐng)域，取而代之的是電控多點(diǎn)汽油噴射(Multi-Point Injection, MPI)汽油機(jī)，到了90年代的中后期，現(xiàn)了以分層稀燃為主要特征的汽油缸內(nèi)直噴技術(shù)(Gasoline Direct Injection, GDI ) 化油器式、MPI , GDI三種不同類型汽油機(jī)的供油方式比較如圖6-3所示?；推魇桨l(fā)動(dòng)機(jī)是在進(jìn)氣管道的化油器位置上吸出汽油，與空氣混合，霧化形成混合氣，經(jīng)氣門進(jìn)入氣

11、缸圖6-3(a ) ; MPI電控汽油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)是在進(jìn)氣歧管，氣門之前的位置上噴射汽油，再經(jīng)氣門進(jìn)入氣缸圖6-3 (b) ; GDI直噴式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)則是汽油直接噴入氣缸圖6-3 (c) 。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.3汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制技術(shù),6.3.2柴油機(jī)電子控制技術(shù) 柴油機(jī)電子控制技術(shù)與汽油機(jī)電子控制技術(shù)有許多相似之處，整個(gè)系統(tǒng)都是由傳感器、電控單元和執(zhí)行器三大部分組成。電控柴油機(jī)所用的傳感器，如轉(zhuǎn)速、壓力、溫度等傳感器以及節(jié)氣門位置傳感器，與電控汽油機(jī)是相似的。 處于機(jī)械控制時(shí)代的柴油機(jī)，就已經(jīng)有直列泵、分配泵、單體泵等不同的系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)又有多種不同的結(jié)構(gòu)，因此形成了柴油噴射系統(tǒng)的多樣

12、化。在傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，已經(jīng)發(fā)展了三代柴油機(jī)電控噴射系統(tǒng)，第一代為位置控制系統(tǒng)，第二代為時(shí)間控制系統(tǒng)，第三代為高壓共軌控制系統(tǒng)，這三代技術(shù)在柴油機(jī)上都有應(yīng)用。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.3汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制技術(shù),柴油機(jī)位置控制燃油噴射系統(tǒng)保留了傳統(tǒng)的噴油泵、高壓油管、噴油器等系統(tǒng)，以及噴油泵中齒條、滑套、柱塞上的螺旋槽等控制油量的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，只是對(duì)齒條或滑套的運(yùn)動(dòng)位置由原來(lái)的機(jī)械調(diào)速控制改為微機(jī)控制。 柴油機(jī)時(shí)間控制燃油噴射系統(tǒng)保留了傳統(tǒng)的噴油泵、高壓油管、噴油器等系統(tǒng)，噴油泵中的齒條、滑套、柱塞上的螺旋槽和控制噴油正時(shí)的提前器等全部取消，用高速?gòu)?qiáng)力電磁閥直接控制高壓燃油的噴射，噴油始點(diǎn)

13、取決于電磁閥關(guān)閉時(shí)刻，噴油量取決于電磁閥關(guān)閉的持續(xù)時(shí)間。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.3汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制技術(shù),柴油機(jī)高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)被世界內(nèi)燃機(jī)行業(yè)公認(rèn)為20世紀(jì)三大突破之一，它改變了傳統(tǒng)的柱塞脈動(dòng)供油原理，通過(guò)液力增壓、共軌蓄壓或高壓共軌等形式形成高壓，采用壓力時(shí)間式燃油計(jì)量原理，用電磁閥控制噴射過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)噴射油量和噴射正時(shí)的靈活控制。 柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)與傳統(tǒng)的柴油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)相比，噴射壓力高而且可以控制，噴油速率也可以靈活控制;與傳統(tǒng)泵-噴嘴系統(tǒng)柴油機(jī)相比，高壓共軌系統(tǒng)對(duì)傳統(tǒng)柴油機(jī)結(jié)構(gòu)改造工作量小，應(yīng)用比較方便。因此，高壓共軌系統(tǒng)近年來(lái)得到積極發(fā)展，德國(guó)Bosch公司、日本Den

14、so公司和英國(guó)Lucas公司等都研制出了柴油機(jī)電控高壓共軌系統(tǒng)。可以預(yù)見(jiàn)，高壓共軌系統(tǒng)將成為21世紀(jì)柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的主流。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.3汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制技術(shù),典型的柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)如圖6 -4所示，主要由五個(gè)部分組成，即油泵總成、共軌管總成、噴油器總成、電控單元(ECU)以及各類傳感器。輸油泵從油箱將低壓柴油泵入高壓油泵的進(jìn)油口，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的高壓油泵將柴油增壓后送入共軌管內(nèi)。共軌管將增壓后的柴油蓄積起來(lái)，并消除高壓柴油中的壓力波動(dòng)，然后再輸送給各個(gè)噴油器，通過(guò)控制噴油器上的電磁閥實(shí)現(xiàn)在相應(yīng)時(shí)刻燃油噴射的開(kāi)始和終止。,上一頁(yè),返回,6.4汽車底盤電子控制技術(shù),6.4.1汽車

15、自動(dòng)變速技術(shù) 汽車自動(dòng)變速技術(shù)實(shí)現(xiàn)汽車變速器傳動(dòng)比的自動(dòng)變化，與傳統(tǒng)的機(jī)械變速器相比，具有操縱簡(jiǎn)單、行車安全、駕駛平順舒適、改善汽車排放、提高汽車動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)汽車自動(dòng)變速的方法有多種，但目前在汽車上應(yīng)用較多的主要有三種，即液力自動(dòng)變速器( Automatic Transmission, AT )、機(jī)械自動(dòng)變速器( Automatic Mechanical Transmission ,AMT)和機(jī)械無(wú)級(jí)變速器(Continuously Variable Transmission, CVT )。,下一頁(yè),返回,6.4汽車底盤電子控制技術(shù),1.液力自動(dòng)變速器(AT) 液力自動(dòng)變速器

16、是將發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能平穩(wěn)地傳給車輪的一種液力機(jī)械裝置，具有乘坐舒適性好、操縱方便、動(dòng)力性優(yōu)越、安全性良好等特點(diǎn)，目前在汽車自動(dòng)變速領(lǐng)域占有主導(dǎo)地位。 液力自動(dòng)變速器一般由液力變矩器、行星齒輪變速系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)等幾部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖6-5所示。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.4汽車底盤電子控制技術(shù),液力變矩器是一種以油液為介質(zhì)進(jìn)行可控轉(zhuǎn)矩傳輸?shù)囊毫ρb置，它既能實(shí)現(xiàn)類似離合器的中斷和傳遞動(dòng)力、過(guò)載保護(hù)以及緩和沖擊功能，又能在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)使輸出轉(zhuǎn)矩在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化。液壓控制系統(tǒng)是由一系列的閥體組成的，其主要任務(wù)有:在汽車行駛過(guò)程中接受換擋信號(hào)，控制油泵的泵油壓力，滿足自動(dòng)變速器各系統(tǒng)

17、的工作需要;根據(jù)換擋桿的位置和汽車的行駛狀態(tài)，控制液力變矩器及行星齒輪系統(tǒng)的工作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋;控制液力變矩器中油液的循環(huán)和冷卻;控制液力變矩器中鎖止離合器的工作狀態(tài)。在電控液力自動(dòng)變速器的電子控制系統(tǒng)中，相關(guān)的傳感器和開(kāi)關(guān)主要有節(jié)氣門位置傳感器、車速傳感器、空擋啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)、換擋模式選擇開(kāi)關(guān)、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器、O/ D(超速擋)開(kāi)關(guān)等。傳感器將信號(hào)傳給電子控制單元ECU, ECU控制執(zhí)行器工作，在自動(dòng)變速器中的執(zhí)行器主要是電磁閥。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.4汽車底盤電子控制技術(shù),2.機(jī)械自動(dòng)變速器(AMT) 機(jī)械自動(dòng)變速器是在現(xiàn)有的機(jī)械變速器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一類變速器，保留

18、了機(jī)械變速器絕大部分總成部件，既具有液力自動(dòng)變速器自動(dòng)變速的優(yōu)點(diǎn)，又保留了機(jī)械變速器傳動(dòng)效率高、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易等特點(diǎn)，是目前性價(jià)比最高的一種自動(dòng)變速器。 電控機(jī)械式自動(dòng)變速器是一個(gè)電子控制的發(fā)動(dòng)機(jī)、干式離合器和機(jī)械變速器組成的系統(tǒng)。它保持原發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器和變速器總成，僅少量改變了變速器的操縱系統(tǒng)。電控單元ECU代替了駕駛員的大腦，傳感器代替人的感覺(jué)神經(jīng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)代替駕駛員的手和腳的換擋動(dòng)作，使車輛始終處于最佳擋位下行駛，系統(tǒng)原理框圖如圖6-6所示。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.4汽車底盤電子控制技術(shù),機(jī)械式自動(dòng)變速器根據(jù)當(dāng)前汽車運(yùn)行狀態(tài)、路面狀況以及駕駛員的意圖等進(jìn)行自動(dòng)換擋控制。駕

19、駛員通過(guò)加速踏板和選擇器(包括選擋范圍、換擋規(guī)律、巡航控制等)向ECU表達(dá)意圖，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、輸入軸轉(zhuǎn)速、車速、擋位、節(jié)氣門開(kāi)度等傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)工況和車輛的運(yùn)行狀況，并將相應(yīng)的電信號(hào)輸入ECU , ECU按存儲(chǔ)在其中的預(yù)先設(shè)定的由模擬熟練駕駛員的駕駛規(guī)律(最佳換擋規(guī)律、離合器最佳結(jié)合規(guī)律、發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門的自適應(yīng)調(diào)節(jié)規(guī)律等)對(duì)節(jié)氣門開(kāi)度、離合器結(jié)合以及換擋三者進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器和變速器最佳匹配，從而獲得優(yōu)良的行駛性能、平穩(wěn)起步性能和迅速換擋的能力。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.4汽車底盤電子控制技術(shù),3.機(jī)械無(wú)級(jí)變速器(CVT) 無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)比能按照汽車的行駛要求在一個(gè)范圍自動(dòng)地

20、連續(xù)變化，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)傳遞轉(zhuǎn)矩。裝備CVT的汽車，乘坐舒適、加速快、燃油經(jīng)濟(jì)性好1984年金屬V形帶的發(fā)明使得金屬帶式無(wú)級(jí)變速器得到廣泛應(yīng)用。 CVT主要是由起步離合器、行星齒輪機(jī)構(gòu)、無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)和中間減速機(jī)構(gòu)等構(gòu)成，如圖6-7所示。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.4汽車底盤電子控制技術(shù),汽車前進(jìn)時(shí)，前進(jìn)離合器接合，倒擋離合器松開(kāi)，動(dòng)力從輸入軸傳到行星架，再傳到與其相連的右行星架，經(jīng)前進(jìn)離合器傳至太陽(yáng)輪，通過(guò)太陽(yáng)輪帶動(dòng)主動(dòng)帶輪，再由V形金屬傳動(dòng)帶將動(dòng)力傳遞到從動(dòng)工作帶輪，帶輪的可動(dòng)部分和不可動(dòng)部分形成的V形槽與V形金屬帶嚙合。當(dāng)主、從動(dòng)工作帶輪的可動(dòng)部分在油缸內(nèi)液壓力作用下作軸向移動(dòng)時(shí)，連續(xù)

21、改變了金屬傳動(dòng)帶的工作半徑，從而改變了傳動(dòng)比。然后動(dòng)力經(jīng)中間減速器、主減速器與差速器傳遞到車輪。 汽車倒退時(shí)，前進(jìn)離合器松開(kāi)，倒擋離合器接合使行星齒圈固定，內(nèi)行星齒輪與太陽(yáng)輪嚙合，外行星齒輪與行星齒圈進(jìn)行內(nèi)嚙合，經(jīng)這一雙星行星排的行星齒輪機(jī)構(gòu)，傳遞到太陽(yáng)輪的力矩方向發(fā)生改變，后面的力矩傳遞路線與前進(jìn)時(shí)一樣。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.4汽車底盤電子控制技術(shù),6.4.2汽車懸架電子控制技術(shù) 隨著汽車技術(shù)的發(fā)展和汽車速度的提高，人們對(duì)汽車懸架的性能提出了越來(lái)越高的要求。傳統(tǒng)的機(jī)械式懸架的結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)不能隨汽車行駛速度和路面條件的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)，通過(guò)改善機(jī)械結(jié)構(gòu)和優(yōu)化參數(shù)來(lái)改善懸架的性能已近極限，

22、于是電子控制的懸架系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究越來(lái)越受到重視。 電子控制懸架系統(tǒng)可以根據(jù)汽車的工作狀況和路面的不平度，對(duì)懸架的阻尼、剛度及車體高度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)根據(jù)電子懸架工作方式的不同，可分為半主動(dòng)懸架和主動(dòng)懸架兩大類。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.4汽車底盤電子控制技術(shù),半主動(dòng)懸架根據(jù)路面的沖擊、車輪與車體的加速度、速度與位移信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)懸架的阻尼系數(shù)，消耗來(lái)自不平路面的沖擊能量，而不需要提供能量，以改善懸架緩沖性能。這種電控懸架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、能量消耗小，是目前轎車上普遍采用的一種形式。典型的半主動(dòng)懸架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖6-8所示，在結(jié)構(gòu)上與機(jī)械懸架接近，但其對(duì)振動(dòng)的控制效果在一定程度上卻可以接近主動(dòng)懸架，

23、遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于被動(dòng)懸架。電控減振器的執(zhí)行器一般采用置于減振器上方的步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)空心活塞桿內(nèi)部的轉(zhuǎn)子閥旋轉(zhuǎn)，從而改變轉(zhuǎn)子閥節(jié)流孔與活塞節(jié)流孔的相對(duì)位置，進(jìn)而改變活塞兩側(cè)腔室之間的節(jié)流面積以調(diào)節(jié)懸架的阻尼特性。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.4汽車底盤電子控制技術(shù),主動(dòng)懸架根據(jù)路面沖擊、車輪與車體的加速度、速度與位移信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)懸架的阻尼、剛度及車體高度。這種電控懸架結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高。主動(dòng)懸架的組成如圖6-9所示，一般包括決策和執(zhí)行兩大部分，決策部分由ECU和傳感器等組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過(guò)監(jiān)測(cè)道路條件、汽車的運(yùn)行狀態(tài)和駕駛員的需求，按照所設(shè)定的控制規(guī)律向執(zhí)行機(jī)構(gòu)適時(shí)地發(fā)出控制命令;執(zhí)行部分

24、包含裝在每個(gè)車輪上的電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)、動(dòng)力源等。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.4汽車底盤電子控制技術(shù),主動(dòng)懸架在其結(jié)構(gòu)中植入了可人工或自動(dòng)控制發(fā)力的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，并能根據(jù)路面情況自動(dòng)調(diào)節(jié)減振器剛度和阻尼，以獲得良好的行駛舒適性。從這種懸架的組成種類來(lái)看，大致又可以分為兩大類:一類是電子控制式主動(dòng)液壓懸架，它能通過(guò)車載電腦計(jì)算出懸架受力大小和加速度，利用液壓減振器的伸縮來(lái)保持車身平衡;另一類則是電子控制式空氣懸架，它也是通過(guò)車載電腦計(jì)算懸架的受力及感應(yīng)路面情況，適時(shí)調(diào)整空氣減振器的剛度和阻尼系數(shù)，使車身的振動(dòng)始終保持在一定范圍內(nèi)。這兩類電控主動(dòng)懸架都能實(shí)現(xiàn)車身高度調(diào)節(jié)，能通過(guò)改變減振器阻尼來(lái)抑制車身姿態(tài)變

25、化，不過(guò)在性能表現(xiàn)上卻是各有千秋:電控主動(dòng)液壓懸架在舒適性上稍差一些，對(duì)于復(fù)雜路況的反應(yīng)也比較吃力，甚至還會(huì)導(dǎo)致油壓過(guò)高影響壽命;電控主動(dòng)空氣懸架所要求的懸架結(jié)構(gòu)要復(fù)雜一些，成本高昂、維護(hù)保養(yǎng)成本高。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.4汽車底盤電子控制技術(shù),6.4.3汽車轉(zhuǎn)向電子控制技術(shù) 汽車轉(zhuǎn)向性能是汽車的主要性能之一，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能直接影響到汽車的操縱穩(wěn)定性，它對(duì)于確保車輛的安全行駛、減少交通事故以及保護(hù)駕駛員的人身安全、改善駕駛員的工作條件起著重要的作用。為了提高轉(zhuǎn)向性能，目前普遍采用了動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是最早采用的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)形式，電子技術(shù)和電氣技術(shù)的應(yīng)用使得轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生了革命性

26、的變化，出現(xiàn)了電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Electric Power Steering, EPS)和線控電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Steering-By-Wire , SBW ) 。 電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)雖然在一定程度上克服了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的缺點(diǎn)，降低了油耗，改善了助力特性，但仍然沒(méi)有擺脫液壓油泄漏所造成的環(huán)境污染問(wèn)題，這便推動(dòng)了電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.4汽車底盤電子控制技術(shù),1.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS) 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在1985年首次被日本豐田克雷西達(dá)采用，它完全拋棄了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是在傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了助力電機(jī)、傳感器和電子控制單元

27、等裝置。 EPS是一種直接依靠電力提供輔助轉(zhuǎn)矩的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它用電動(dòng)機(jī)提供助力，助力大小由電控單元(ECU)控制，系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、電動(dòng)機(jī)、電磁離合器、減速機(jī)構(gòu)和電子控制單元ECU等組成，如圖6-10所示。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.4汽車底盤電子控制技術(shù),EPS的基本工作原理是:當(dāng)汽車處于啟動(dòng)或者低速行駛狀態(tài)時(shí)，操縱轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向，裝在轉(zhuǎn)向柱上的轉(zhuǎn)矩傳感器不斷檢測(cè)作用于轉(zhuǎn)向柱扭桿上的轉(zhuǎn)矩，并將此信號(hào)與車速信號(hào)同時(shí)輸入ECU，處理器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，確定助力轉(zhuǎn)矩的大小和方向，從而控制電動(dòng)機(jī)的電流和轉(zhuǎn)向，電動(dòng)機(jī)經(jīng)離合器及減速機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)矩傳遞給轉(zhuǎn)向柱輸出軸，為駕駛?cè)藛T提供輔助轉(zhuǎn)向

28、力。當(dāng)車速超過(guò)一定的臨界值或者出現(xiàn)故障時(shí)，為保持汽車高速時(shí)的操控穩(wěn)定性，EPS系統(tǒng)退出助力工作模式，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)入手動(dòng)轉(zhuǎn)向模式不轉(zhuǎn)向的情況下，電動(dòng)機(jī)不工作。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.4汽車底盤電子控制技術(shù),2.線控電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(SBW ) 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，兩者都是用電機(jī)作為執(zhí)行器，但兩者的本質(zhì)區(qū)別是:在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向車輪之間有轉(zhuǎn)向柱等機(jī)械連接;而在線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向車輪之間沒(méi)有任何機(jī)械連接 線控電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又稱為電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，主要由轉(zhuǎn)向盤總成、轉(zhuǎn)向執(zhí)行總成、主控制單元(ECU)和容錯(cuò)控制單元(RECU)組成，如圖6-11所示。,上

29、一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.4汽車底盤電子控制技術(shù),SBW系統(tǒng)工作時(shí)，裝在轉(zhuǎn)向拉桿上的拉壓力傳感器和線位移傳感器實(shí)時(shí)地反映出路面狀況，即可得出路感信息，再將這些信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳給ECU, ECU依據(jù)車速傳感器傳來(lái)的電信號(hào)以及路感電機(jī)上反饋來(lái)的電流信號(hào)來(lái)控制路感電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和輸出轉(zhuǎn)矩大小，從而完成對(duì)路感電機(jī)的實(shí)時(shí)控制。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，裝在轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)矩傳感器開(kāi)始工作，將在轉(zhuǎn)向軸上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩信號(hào)和轉(zhuǎn)向信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳給ECU;同時(shí)，ECU再依據(jù)車速傳感器傳來(lái)的電信號(hào)、拉桿上兩傳感器的路感信號(hào)以及轉(zhuǎn)向電機(jī)上反饋來(lái)的電流信號(hào)來(lái)決定轉(zhuǎn)向電機(jī)的轉(zhuǎn)向方向和轉(zhuǎn)矩大小，從而完成對(duì)轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)的實(shí)時(shí)控制。在對(duì)轉(zhuǎn)

30、向電機(jī)和路感電機(jī)控制的同時(shí)，容錯(cuò)控制單元RECU又對(duì)ECU進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在ECU發(fā)生故障時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行彌補(bǔ)控制。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.4汽車底盤電子控制技術(shù),6.4.4汽車制動(dòng)電子控制技術(shù) 制動(dòng)系統(tǒng)是汽車安全行駛的重要保障，利用電子控制技術(shù)來(lái)提高汽車制動(dòng)系統(tǒng)的性能并打一展其功能已受到越來(lái)越廣泛的重視。制動(dòng)防抱死系統(tǒng)(Anti-lock Braking System, ABS )目前已非常成熟，在轎車上已成為一種標(biāo)準(zhǔn)配置，同時(shí)一些新型的電子制動(dòng)控制系統(tǒng)還在不斷推出,如電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)(Electronic Braking-force Distribution, EBD )、制動(dòng)輔助系統(tǒng)(B

31、raking Assistant System , BAS ) ,驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)(Acceleration Slip Regulation, ASR)以及電子穩(wěn)定性程序(Electronic Stability Program, ESP )等，這些電子控制技術(shù)的使用，大大提高了汽車的主動(dòng)安全性。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.4汽車底盤電子控制技術(shù),1.制動(dòng)防抱死系統(tǒng)(ABS ) 電子控制制動(dòng)防抱死系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是實(shí)現(xiàn)制動(dòng)器制動(dòng)力的自動(dòng)調(diào)節(jié)，這種裝置使汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生了質(zhì)的變化，它可充分發(fā)揮制動(dòng)器的制動(dòng)效能，提高制動(dòng)減速度和縮短制動(dòng)距離，并能有效地提高車輛制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性，從而大大提高了汽車行駛的

32、安全性，所以發(fā)展迅速。 ABS系統(tǒng)主要由傳感器、控制器和壓力調(diào)節(jié)器三部分組成，圖6-12是以車輪角減速度作比較量的ABS調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.4汽車底盤電子控制技術(shù),在汽車正常制動(dòng)時(shí)，液力蓄能器的高壓油將球閥4推開(kāi)，高壓油作用在減壓活塞上方，使球閥9處于常開(kāi)狀態(tài)，制動(dòng)分泵與制動(dòng)總泵直接相通制動(dòng)過(guò)程中，控制器不斷分析傳感器送來(lái)的信息。當(dāng)減速度達(dá)到某一門限值時(shí)，控制器發(fā)出指令，電磁線圈5通電產(chǎn)生吸力，鐵芯連同推桿6向右移動(dòng)，使球閥4液力蓄能器關(guān)閉高壓油道，同時(shí)使減壓活塞8上方與低壓泄油道相通而上移，球閥9關(guān)閉，分泵油壓與低壓泄油道相通，油壓降低，制動(dòng)器制動(dòng)力下降。松開(kāi)制動(dòng)器后，

33、車輪轉(zhuǎn)速增加。當(dāng)其角加速度達(dá)到設(shè)定的門限值時(shí)，控制器又發(fā)出指令，切斷電磁線圈電流，在液力蓄能器高壓油的作用下，鐵芯左移，球閥4關(guān)閉減壓活塞8上方與低壓泄油道2的通道，蓄能器中的高壓油迫使減壓活塞8下移，頂開(kāi)球閥9，分泵壓力重新上升，又開(kāi)始制動(dòng)，如此循環(huán)，直至停車。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.4汽車底盤電子控制技術(shù),2.電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)(EBD ) 汽車制動(dòng)時(shí)，如果四只輪胎附著地面的條件不同或與地面的摩擦力不同，在四個(gè)輪子的制動(dòng)力相同的情況下汽車就容易產(chǎn)生打滑、傾斜和側(cè)翻等現(xiàn)象。電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)的功能就是自動(dòng)調(diào)節(jié)前、后軸的制動(dòng)力分配比例，在一定程度上可以縮短制動(dòng)距離，提高制動(dòng)效能，并配合AB

34、S提高制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。 當(dāng)發(fā)生緊急制動(dòng)時(shí)，EBD系統(tǒng)在ABS起作用之前，可依據(jù)車輛的重量和路面條件來(lái)控制制動(dòng)過(guò)程，自動(dòng)調(diào)整汽車制動(dòng)液壓系統(tǒng)，使前、后輪的液壓接近理想制動(dòng)力的分布。因此，EBD實(shí)際上是ABS的輔助功能，它可以改善并提高ABS的功效。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.4汽車底盤電子控制技術(shù),3.制動(dòng)輔助系統(tǒng)(BAS ) 有研究表明，在出現(xiàn)緊急情況而實(shí)施緊急制動(dòng)時(shí)，90%左右的駕駛員缺乏果斷，不能將制動(dòng)踏板完全踩到底，使得制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)能力不能充分發(fā)揮，導(dǎo)致制動(dòng)距離延長(zhǎng)，引發(fā)交通事故。制動(dòng)輔助系統(tǒng)就是為解決這一問(wèn)題而研制的。 BAS系統(tǒng)一般是在ABS的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)制動(dòng)踏板位移傳感器

35、或者制動(dòng)主缸油壓傳感器及一套液壓助力系統(tǒng)。當(dāng)制動(dòng)踏板移動(dòng)的速率或制動(dòng)主缸油壓的增長(zhǎng)速率過(guò)快時(shí)，ECU判斷出此時(shí)駕駛員正在實(shí)施緊急制動(dòng)，于是BAS起作用，助力油泵向制動(dòng)主缸油路提供較高的制動(dòng)油壓，使制動(dòng)系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間縮短，從而減小制動(dòng)距離。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.4汽車底盤電子控制技術(shù),4.驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)(ASR 車輛行駛時(shí)不僅要求制動(dòng)時(shí)的安全、高效與穩(wěn)定，而且要求車輛在加(減)速、轉(zhuǎn)向狀態(tài)下仍然具備行駛時(shí)的方向穩(wěn)定性與可操縱性。當(dāng)車輛在驅(qū)動(dòng)狀況下運(yùn)行時(shí)，一旦車輪滑動(dòng)率處于非穩(wěn)定范圍時(shí)，會(huì)使車輛喪失穩(wěn)定性與操縱性。采用驅(qū)動(dòng)防滑控制ASR技術(shù)對(duì)驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行控制，當(dāng)汽車加速時(shí)將滑動(dòng)控制在一定的范

36、圍內(nèi)，從而防止驅(qū)動(dòng)輪快速滑動(dòng)，保證行駛安全。 ASR是在ABS的基礎(chǔ)上的打一充。 ASR與ABS共用車輪轉(zhuǎn)速傳感器和電子控制單元，只是在通往驅(qū)動(dòng)車輪制動(dòng)輪缸的制動(dòng)管路中增設(shè)了一個(gè)防滑轉(zhuǎn)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器，在由加速踏板控制的主節(jié)氣門上方增設(shè)了一個(gè)由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制的副節(jié)氣門，并在主、副節(jié)氣門處各設(shè)置了一個(gè)節(jié)氣門開(kāi)度傳感器。典型的ABS/ASR系統(tǒng)的組成如圖6-13所示。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.4汽車底盤電子控制技術(shù),5.電子穩(wěn)定性程序(ESP ) 在汽車行駛過(guò)程中，汽車不斷受到橫向和縱向的作用力，當(dāng)橫向力(側(cè)向力)超過(guò)車輪的側(cè)向抓地力時(shí)，汽車的操縱能力將大大降低，甚至失控，從而影響行車安全。在AB

37、S和ASR系統(tǒng)基礎(chǔ)上研制的電子穩(wěn)定性程序(Electronic Stability Program, ESP )，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車縱向和橫向滑移的控制，從而大大提高汽車的行駛穩(wěn)定性和安全性。 ESP系統(tǒng)集成了ABS, ASR和BAS三個(gè)系統(tǒng)的基本功能，主要由轉(zhuǎn)向角傳感器、輪速傳感器、橫向加速度傳感器、側(cè)滑傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)ECU以及ESP液壓調(diào)節(jié)器等組成，如圖6-14所示。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.4汽車底盤電子控制技術(shù),ESP通過(guò)傳感器向車載電腦傳遞有關(guān)信息，車載電腦通過(guò)對(duì)這些信息的分析、計(jì)算，辨別駕駛員的行駛意圖，一旦發(fā)現(xiàn)車身出現(xiàn)擺動(dòng)趨勢(shì)，系統(tǒng)將瞬間采取修正措施，使汽車達(dá)到最佳的行駛狀

38、態(tài)和操縱性能，實(shí)現(xiàn)或接近駕駛員的理想行車軌跡。當(dāng)汽車發(fā)生轉(zhuǎn)向不足時(shí)，前輪偏向軌跡外側(cè)，ESP系統(tǒng)通過(guò)對(duì)軌跡內(nèi)側(cè)的后輪制動(dòng)來(lái)產(chǎn)生一個(gè)補(bǔ)償力矩將車輪帶回期望的行駛軌跡，如圖6-15(a)所示;而當(dāng)汽車發(fā)生轉(zhuǎn)向過(guò)多時(shí)，汽車尾部橫向擺動(dòng)，此時(shí)ESP系統(tǒng)則通過(guò)對(duì)軌跡外側(cè)的前輪制動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)補(bǔ)償力矩將車輪帶回期望的行駛軌跡，如圖6-15(b)所示。,上一頁(yè),返回,6.5汽車輔助裝置的電子控制技術(shù),6.5.1安全氣囊系統(tǒng) 汽車安全氣囊系統(tǒng)(Supplement Restraint System, SRS)又稱輔助乘員保護(hù)系統(tǒng)，是一種當(dāng)汽車遭到碰撞而急劇減速時(shí)能很快膨脹的緩沖氣囊，是一種被動(dòng)安全裝置。 當(dāng)汽車發(fā)

39、生正面碰撞事故時(shí)，安全氣囊控制系統(tǒng)檢測(cè)到?jīng)_擊力(減速度)超過(guò)設(shè)定值時(shí)，安全氣囊電腦立即接通充氣元件中的電爆管電路，點(diǎn)燃電爆管內(nèi)的點(diǎn)火介質(zhì)，火焰引燃點(diǎn)火藥粉和氣體發(fā)生劑，產(chǎn)生大量氣體，在0. 03s的時(shí)間內(nèi)即將氣囊充氣，使氣囊急劇膨脹，沖破轉(zhuǎn)向盤上裝飾蓋板鼓向駕駛員和乘員，使駕駛員和乘員的頭部和胸部壓在充滿氣體的氣囊上，緩沖對(duì)駕駛員和乘員的沖擊，隨后又將氣囊中的氣體放出。,下一頁(yè),返回,6.5汽車輔助裝置的電子控制技術(shù),安全氣囊系統(tǒng)主要由碰撞傳感器、SRS電腦、SRS指示燈和氣囊組件四部分組成。 車輛發(fā)生碰撞時(shí)，碰撞沖擊力使碰撞傳感器和觸發(fā)傳感器接通，SRS電腦接通引爆電路，使電流流過(guò)電爆管，使

40、其發(fā)熱將電爆管內(nèi)的點(diǎn)火介質(zhì)引燃，火焰隨即打一散到點(diǎn)火藥粉和氣體發(fā)生劑，產(chǎn)生大量氣體，如圖6-16所示。氣體經(jīng)濾網(wǎng)冷卻后進(jìn)入氣囊內(nèi)，氣囊急劇膨脹，沖破轉(zhuǎn)向盤上的裝飾蓋板，緩沖對(duì)駕駛員和乘員的沖擊。充氣元件與氣囊安裝在轉(zhuǎn)向盤上，與轉(zhuǎn)向盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，電爆管與SRS電腦之間的導(dǎo)線是靠螺旋導(dǎo)線(游絲)來(lái)連接的。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.5汽車輔助裝置的電子控制技術(shù),6.5.2汽車自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng) 汽車空調(diào)系統(tǒng)隨著電子技術(shù)和汽車技術(shù)的發(fā)展而不斷完善，目前大部分高級(jí)轎車采用了自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)。自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)將制冷、采暖(包括除霜)、通風(fēng)三個(gè)功能一體化，以微機(jī)控制為核心，結(jié)合各種傳感器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的有關(guān)運(yùn)行參數(shù)(如冷卻液溫

41、度、轉(zhuǎn)速)、車廂內(nèi)外的條件(如氣溫、空氣濕度、日照強(qiáng)度)以及制冷壓縮機(jī)的開(kāi)停狀況等多種參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并與設(shè)定參數(shù)相比較，進(jìn)行綜合運(yùn)算，求出一個(gè)目標(biāo)值，并與微機(jī)中預(yù)先設(shè)定的性能曲線進(jìn)行比較，給各個(gè)執(zhí)行元件發(fā)出工作指令，通過(guò)控制氣源門、溫度門、出風(fēng)分配門、熱水閥開(kāi)度及鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速等，自動(dòng)控制出風(fēng)的風(fēng)量、分配方式、速度和濕度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)車廂內(nèi)空氣環(huán)境進(jìn)行全方位、多功能的調(diào)節(jié)和控制。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.5汽車輔助裝置的電子控制技術(shù),自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)主要由傳感器、空調(diào)電子控制單元(ECU)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成. 典型的汽車全自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的傳感器主要有室內(nèi)溫度傳感器、室外溫度傳感器、太陽(yáng)輻射傳感器、空氣濕度

42、傳感器、蒸發(fā)器溫度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器等，如圖6-17所示。 空調(diào)ECU對(duì)接收到的各種輸入信號(hào)進(jìn)行比較、判斷并發(fā)出工作指令，讓執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)施相應(yīng)動(dòng)作?？照{(diào)ECU主要進(jìn)行空氣流量控制、通風(fēng)孔選擇、溫度控制以及壓縮機(jī)離合器控制等。 不同品牌和不同類型的汽車自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的執(zhí)行元件可能不盡相同，但這些執(zhí)行元件一般都是伺服電機(jī)或電磁機(jī)構(gòu)。自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)中的伺服電機(jī)一般有進(jìn)風(fēng)控制伺服電機(jī)、空氣混合伺服電機(jī)和送風(fēng)控制伺服電機(jī)等，進(jìn)風(fēng)控制伺服電機(jī)控制送風(fēng)方式，空氣混合伺服電機(jī)可以改變冷暖空氣的混合比例，送風(fēng)控制伺服電機(jī)控制送風(fēng)的方式。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.5汽車輔助裝置的電子控制技術(shù),6.5.3汽車電子

43、導(dǎo)航系統(tǒng) 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Glohal Positioning System, GPS)別是美國(guó)國(guó)防部為滿足軍事部門對(duì)海上、陸地和空中設(shè)施進(jìn)行高精度導(dǎo)航和定位的需要而建立的一套利用導(dǎo)航衛(wèi)星檢測(cè)位置的系統(tǒng)。1994年GPS轉(zhuǎn)為民用以來(lái)，它在汽車上的應(yīng)用獲得迅猛進(jìn)展。汽車電子導(dǎo)航系統(tǒng)就是在全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門新型技術(shù)，其典型組成如圖6-18所示。 GPS系統(tǒng)利用環(huán)繞在地球周圍的24顆GPS衛(wèi)星進(jìn)行定位，汽車根據(jù)接收到的其中3顆衛(wèi)星的信號(hào)計(jì)算汽車所在位置的經(jīng)緯坐標(biāo)，汽車所在地位置以及行駛路線就會(huì)顯示在汽車熒光屏的電子地圖上。如果利用通信衛(wèi)星將汽車的位置信息傳送給監(jiān)控中心，汽車所在

44、地位置以及行駛路線也會(huì)顯示在監(jiān)控中心熒光屏的電子地圖上。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.5汽車輔助裝置的電子控制技術(shù),汽車電子導(dǎo)航系統(tǒng)具有非常強(qiáng)大的功能，主要如下: (1)給汽車提供出行路線規(guī)劃和進(jìn)行導(dǎo)航。提供出行路線規(guī)劃是汽車電子導(dǎo)航系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能，它包括自動(dòng)線路規(guī)劃和人工線路設(shè)計(jì)。駕駛者確定起點(diǎn)和目標(biāo)地，由計(jì)算機(jī)軟件按要求自動(dòng)設(shè)計(jì)最佳行駛路線，包括最快的路線、最簡(jiǎn)單的路線、通過(guò)高速公路路段次數(shù)最少的路線等的計(jì)算。人工線路設(shè)計(jì)是由駕駛者根據(jù)自己的目標(biāo)地設(shè)計(jì)起點(diǎn)、終點(diǎn)和途經(jīng)點(diǎn)等，自動(dòng)建立線路數(shù)據(jù)庫(kù)。線路規(guī)劃完畢后，顯示器能夠在電子地圖上顯示設(shè)計(jì)線路，并同時(shí)顯示汽車運(yùn)行路徑和運(yùn)行方法。 (2)車

45、輛監(jiān)控。利用GPS系統(tǒng)和電子地圖可以實(shí)時(shí)顯示出車輛的實(shí)際位置，并任意放大、縮小;可以隨目標(biāo)移動(dòng)，使目標(biāo)始終保持在屏幕上;還可實(shí)現(xiàn)多窗口、多車輛、多屏幕同時(shí)監(jiān)控。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.5汽車輔助裝置的電子控制技術(shù),(3)對(duì)車輛實(shí)行調(diào)度指揮和緊急援助。監(jiān)控中心可以監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)車輛運(yùn)行狀況，對(duì)被監(jiān)控車輛進(jìn)行合理調(diào)度，監(jiān)控中心也可隨時(shí)與跟蹤目標(biāo)通話，實(shí)行管理;通過(guò)GPS定位和監(jiān)控管理系統(tǒng)可以對(duì)遇有險(xiǎn)情或發(fā)生事故的車輛進(jìn)行緊急援助。監(jiān)控臺(tái)的電子地圖顯示求助信息和報(bào)警目標(biāo)，規(guī)劃最優(yōu)援助方案，并以報(bào)警聲光提醒值班人員進(jìn)行應(yīng)急處理。 (4)在車上進(jìn)行信息查詢。為用戶提供主要地理位置標(biāo)記，如旅游景點(diǎn)、賓館、

46、醫(yī)院等在系統(tǒng)中都建立有數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶能夠在電子地圖上根據(jù)需要進(jìn)行查詢，查詢資料可以文字、語(yǔ)言及圖像的形式顯示，并在電子地圖上顯示其位置。同時(shí)，監(jiān)測(cè)中心可以利用監(jiān)測(cè)控制臺(tái)對(duì)區(qū)域內(nèi)的任意目標(biāo)所在位置進(jìn)行查詢。,上一頁(yè),返回,6.6新能源汽車,在20世紀(jì)的最后幾十年，環(huán)境和能源對(duì)人類生活和社會(huì)發(fā)展的影響越來(lái)越大，節(jié)能、環(huán)保、新能源等字眼越來(lái)越緊密地與汽車聯(lián)系在一起。研制開(kāi)發(fā)更節(jié)能、更環(huán)保、使用替代能源的新型汽車，成為各大汽車公司的當(dāng)務(wù)之急。經(jīng)過(guò)對(duì)各種新燃料、新能源和新動(dòng)力的探索，電動(dòng)汽車成為最主要的選擇之一。電動(dòng)汽車包括純電動(dòng)汽車(Electric Vehicle , EV ) ,混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(H

47、ybrid Electric Vehicle , HEV)和燃料電池電動(dòng)汽車(Fuel Cell ElectricVehicle, FCEV)三種形式,下一頁(yè),返回,6.6新能源汽車,6.6.1 純電動(dòng)汽車(EV) 由于電動(dòng)汽車采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，蓄電池作為動(dòng)力，因此其結(jié)構(gòu)和燃油汽車明顯不同，其系統(tǒng)布置如圖6-19所示。電動(dòng)汽車和燃油汽車在原動(dòng)機(jī)和動(dòng)力傳動(dòng)裝置上是不同的。用電動(dòng)機(jī)代替內(nèi)燃機(jī)及其附屬裝置(即潤(rùn)滑、冷卻、進(jìn)排氣系統(tǒng)等)，使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;在動(dòng)力傳動(dòng)裝置上，取消了燃料箱和燃料控制系統(tǒng)，代之以電源系統(tǒng)、速度控制系統(tǒng)等，反而使整個(gè)裝置的重量及體積近10倍于內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)。 幾年前，幾乎所有的車輛牽引

48、電機(jī)均為直流電機(jī)，這是因?yàn)闋恳绷麟姍C(jī)具有起步加速牽引力大、控制系統(tǒng)較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)得到發(fā)展和應(yīng)用，其突出優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、效率高、基本免維護(hù)、調(diào)速范圍寬。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.6新能源汽車,在交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，動(dòng)力電池的電流經(jīng)動(dòng)力分配單元送入系統(tǒng)控制器，系統(tǒng)控制器將直流電逆變成交流電驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)，電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)定速比減速器后，通過(guò)萬(wàn)向傳動(dòng)軸、主減速器、差速器和半軸驅(qū)動(dòng)車輪，使汽車前進(jìn)或倒退。當(dāng)汽車制動(dòng)減速時(shí)，車輪帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)矢量控制使感應(yīng)電機(jī)成為交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，經(jīng)系統(tǒng)控制器逆變變換后給電池組充電，這一過(guò)程稱為再生制動(dòng)。具有再生制動(dòng)的電動(dòng)汽車使一次

49、充電后的續(xù)駛里程增加10%-15%。由于交流感應(yīng)電機(jī)體積小、重量輕，而動(dòng)力電源逆變器均使用IGBT大功率管，所以動(dòng)力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)有專門的冷卻裝置。系統(tǒng)控制器除了有主逆變器驅(qū)動(dòng)牽引電機(jī)外，還有幾個(gè)小功率DC/AC逆變器，逆變器產(chǎn)生的交流電用來(lái)驅(qū)動(dòng)空調(diào)壓縮泵電機(jī)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵電機(jī)、制動(dòng)泵電機(jī)和冷卻泵電機(jī)。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.6新能源汽車,在電動(dòng)汽車中，儲(chǔ)能元件起著向電動(dòng)機(jī)提供能量的作用，另外還可接收制動(dòng)能量并將其儲(chǔ)存起來(lái)。為使儲(chǔ)能裝置不致過(guò)大和過(guò)重，儲(chǔ)能元件應(yīng)具有較高的比功率和比能量。目前，在純電動(dòng)汽車上應(yīng)用的儲(chǔ)能元件有飛輪電池、超級(jí)電容器、電化學(xué)電池(鉛酸電池、鎳氫電池、銼離子電池)等。

50、 雖然純電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，但其發(fā)展目前仍存在一定的困難，電動(dòng)汽車的發(fā)展瓶頸體現(xiàn)在電池技術(shù)方面，一是電池能量密度低，二是充電時(shí)間長(zhǎng)。另外，電動(dòng)汽車系統(tǒng)的可靠性和高昂的價(jià)格也是阻礙電動(dòng)汽車普及的主要原因。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.6新能源汽車,6.6.2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV) 所謂混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，是車上裝有內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩種動(dòng)力源。將產(chǎn)生動(dòng)力的部件與電能儲(chǔ)存元件以不同的方式結(jié)合起來(lái)，可以形成不同類型的HEV。簡(jiǎn)而言之，HEV就是將傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)(又稱輔助動(dòng)力裝置(APU )、電力驅(qū)動(dòng)和儲(chǔ)能裝置結(jié)合在一起。與常規(guī)的內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力相比，混合動(dòng)力的主要優(yōu)點(diǎn)是，采用了高功率的能量

51、儲(chǔ)存裝置(飛輪、超級(jí)電容器或蓄電池)向汽車提供瞬時(shí)能量，可以減小發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸、提高效率、降低排放。另外，混合電動(dòng)汽車基本上不改變現(xiàn)有的汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，不改變現(xiàn)有能源(石油燃料)的體系，不改變用戶對(duì)汽車的使用習(xí)慣，這是它能夠迅速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的重要因素。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.6新能源汽車,1.串聯(lián)式混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 串聯(lián)式混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)集成為輔助動(dòng)力單元(APU )，如圖6-20所示。 發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳工況點(diǎn)附近驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)以相對(duì)穩(wěn)定的工況運(yùn)行。當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率無(wú)法滿足汽車行駛時(shí)對(duì)功率的需求時(shí)(如啟動(dòng)、高速行駛、爬坡等)，電池組可以向電動(dòng)機(jī)提供額外的電能;當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出的功

52、率超過(guò)汽車行駛時(shí)對(duì)功率的需求時(shí)(如低速、滑行、停車等)，發(fā)電機(jī)向電池組充電。該系統(tǒng)APU與電動(dòng)機(jī)無(wú)機(jī)械連接，整車布置的自由度較大，控制系統(tǒng)也簡(jiǎn)單，但能量轉(zhuǎn)換次數(shù)多，效率不高，續(xù)駛里程有限，仍需設(shè)置充電站。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.6新能源汽車,2.并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng) 并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)是指發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)可以分別獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)車輪，如圖6-21所示，該系統(tǒng)適合于城市間公路行駛的車輛。當(dāng)汽車進(jìn)入市區(qū)行駛時(shí)，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)入電動(dòng)狀態(tài);當(dāng)汽車在市郊公路行駛時(shí)，關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，由發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。 3.混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng) 在該系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)既可以分別驅(qū)動(dòng)汽車也可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)汽車，如圖6 - 22所示，發(fā)動(dòng)

53、機(jī)與電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)是由計(jì)算機(jī)控制的。該系統(tǒng)適合各種行駛條件，且不需外界充電，續(xù)駛里程與內(nèi)燃機(jī)汽車相當(dāng)，是最理想的混合電動(dòng)方案，但技術(shù)含量高，控制復(fù)雜。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.6新能源汽車,混合動(dòng)力汽車與傳統(tǒng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)相比使用了一些新技術(shù)，除發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、蓄電池等各種單元技術(shù)外，重要的技術(shù)是各系統(tǒng)的電子控制技術(shù)和整車的動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化與控制技術(shù)。 根據(jù)車輛的類型、使用工況和設(shè)計(jì)目標(biāo)，合理地選擇發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)形式，充分發(fā)揮其各自的優(yōu)勢(shì)是混合電動(dòng)汽車開(kāi)發(fā)的核心，其中整車控制為研究重點(diǎn)。整車控制的主要任務(wù)有:根據(jù)司機(jī)踏板位置、擋位、制動(dòng)踏板力和蓄電池狀態(tài)，整車ECU計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速用于控制不同的汽車總成;在制動(dòng)時(shí)，整車ECU給電動(dòng)機(jī)發(fā)出能量回收再生發(fā)電控制命令?；旌蟿?dòng)力汽車整車控制系統(tǒng)的原理如圖6-23所示。,上一頁(yè),下一頁(yè),返回,6.6新能源汽車,6.6.3 燃料電池電動(dòng)汽車(FCEV) 采用燃料電池作為能源的電動(dòng)汽車稱為燃料電池電動(dòng)汽車。目前的燃料電池主要以氫燃料電池為主。氫燃料電池是一種電化學(xué)發(fā)電裝置，把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為