汽车底盘电控系统原理与维修课件09 ASR与ESP
汽车驱动防滑和行驶稳定控制系统,主要内容： 汽车驱动防滑和行驶稳定控制系统概述 ASR系统的组成和工作原理 ESP系统的组成与工作原理 典型车型驱动防滑及车辆行驶稳定系统 故障案例分析 小结,学习目标：,了解ASR控制的方式、ASR与ABS的区别； 了解ASR和ESP的功用、发展和应用 ； 掌握ASR和ESP结构及工作原理 ； 掌握主要车型ABS/ASR/ESP系统组成、工作过程、控制电路和故障检测方法 。 了解防滑差速器的作用、形式以及四轮驱动防滑差速器的基本结构和工作原理。,汽车驱动防滑系统 ASR 汽车驱动防滑系统 Anti-Slip Regulation，简称 ASR ASR是ABS系统的延伸，它是通过调节驱动车轮的驱动力而对驱动车轮的滑转进行控制的一套电子控制装置。有些车系上将其称为牵引力控制系统(Traction Control System，简称TCS或TRC)。 ASR在技术上与ABS比较接近，部分软、硬件可以共用。 很多车型采用了集成ABS与 ASR功能于一体的结构，控制系统共用一个ECU，这种结构也简称为ABS/ASR防滑控制系统，或者说车辆的防滑控制系统是对ABS和ASR的统称。,概述,车辆行驶稳定控制系统 是一种集成ABS、ASR、EBD(电子制动力分配)、BA(辅助制动)、MSR(发动机转矩控制)等系统功能，能够有效提高汽车行驶稳定性的主动安全系统。 不同的公司对这一系统的命名各不相同： 博世公司：车辆动态控制系统 VDC (Vehicle Dynamic Control)、电子稳定程序系统ESP (Electronic Stability Program) 丰田公司：车辆稳定性控制系统VSC (Vehicle Stability Control)、电子稳定性控制系统ESC (Electronic Stability Control) 本田公司：车辆稳定性辅助系统VSA (Vehicle Stability Assist) 宝马公司：车辆动态稳定控制系统DSC (Dynamic Stability Control) ,车辆行驶稳定控制系统 在ABS/ASR的基础上解决汽车转向行驶时的方向稳定性问题。 在转向时修正转向过度或转向不足倾向以稳定车辆的行驶； 制动或驱动时消除车轮打滑，防止出现危险状况，从而更有效、更显著地提高汽车的操纵稳定性和行驶安全性。 增加了转向角传感器、偏转率传感器、横向和纵向加速度传感器等，具有对汽车行驶方向进行修正、补偿的功能。 通过对各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析，使ABS/ASR自动地向一个或多个车轮施加制动力，将车辆保持在驾驶者所选定的车道内，来帮助车辆维持动态平衡。 可以使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性，在转向过度或转向不足的情形下效果更加突出。,ASR系统的组成和工作原理,ASR系统的作用 在汽车起步和加速时，根据路面附着力和车轮轮速的情况控制驱动车轮的驱动力，改善驱动轮的附着能力，以防止驱动轮滑转，特别是防止汽车在非对称路面或在转弯时驱动轮的空转，并将滑转率控制在20%左右。 ASR和ABS都是控制车轮和路面的滑移率，以使车轮与地面的附着力不下降，因此两系统采用的是相同的技术，它们密切相关，常结合在一起使用，共享许多电子组件和共同的系统部件来控制车轮的运动，构成行驶安全系统。,ASR系统防止驱动轮在驱动时打滑的控制方式,发动机功率控制： 在汽车起步、加速时，ASR控制器输出控制信号，控制发动机输出功率，以抑制驱动轮滑转。 常用方法有：辅助节气门控制、燃油喷射量控制和延迟点火控制。 驱动轮制动控制： 直接对发生空转的驱动轮加以制动，反映时间最短。普遍采用ASR与ABS组合的液压控制系统，在ABS系统中增加电磁阀和调节器，从而增加了驱动控制功能。 同时控制发动机输出功率和驱动轮制动力,防滑差速锁（LSD：Limited-Slip-Differential) 控制： LSD能对差速器锁止装置进行控制，使锁止范围从0%100%。当驱动轮单边滑转时，控制器输出控制信号，使差速锁和制动压力调节器动作，控制车轮的滑移率。这时非滑转车轮还有正常的驱动力，从而提高汽车在滑溜路面的起步、加速能力及行驶方向的稳定性。,在差速器向驱动轮输出驱动力的输出端，设置一个离合器，通过调节作用在离合器片上的液压压力，便可调节差速器的锁止程度。,差速锁与发动机输出功率综合控制： 差速锁制动控制与发动机输出功率综合控制相结合的控制系统可根据发动机的状况和车轮滑转的实际情况采取相应的控制达到最理想的控制效果。,ASR系统与ABS系统的比较,相同之处： 都通过控制车轮上的力矩(ABS：制动力矩；ASR：驱动力矩)，而将车轮的滑移率或滑转率控制在理想范围内。 都要求系统具有快速反应能力，以适应地面附着力的变化。 都要求系统具有较高的控制精度，以免引起汽车及传动系统的振动。 不同之处： ABS对所有车轮均可进行控制，而ASR系统只对驱动车轮进行控制。 ABS控制起作用阶段是在制动过程期间；而ASR控制阶段是在汽车驱动期间(尤其是在起步、加速、转弯等过程中)。 ABS控制期间，各车轮之间的相互影响不大，而ASR控制期间，由于差速器的作用会使驱动车轮之间产生较大的相互影响。,ASR系统的组成,传感器 车轮转速传感器、节气门位置传感器、ASR选择开关等 ECU 执行器 制动压力调节器、节气门驱动装置等,ASR系统主要零部件的工作原理,典型ABS/ASR 系统构成示意图,传感器,主要是车轮转速传感器和节气门位置传感器(包括主节气门位置传感器和副节气门位置传感器)。 除此之外，ASR选择开关是系统特有的一个开关装置，它可以通过人为操作选择是否启用ASR系统。如将ASR的关断开关切断(处于OFF位置)，ECU可使系统退出ASR工作状态，并点亮ASR关断指示灯。 在某些特殊的场合，例如，为了检查汽车传动系统或其他系统故障时，应该让ASR系统停止工作，以避免因驱动轮悬空，ASR对驱动轮施加制动而影响故障检查。,执行器,制动压力调节器 单独方式的制动压力调节器：ASR系统压力调节器与ABS系统的压力调节器在结构上各自独立。 组合方式的制动压力调节器：ASR系统压力调节器与ABS系统的压力调节器在结构上组合为一整体 发动机副节气门驱动器(或电子节气门) ASR警告灯：当ASR出现故障时向驾驶员报警,单独方式的制动压力调节器,ASR不起作用时：电磁阀断电处于左位，调压缸右腔与低压储液器相通。调压缸右移。调压缸左腔通液孔将ABS制动压力调节器与驱动车轮的制动轮缸导通，使ABS正常工作。 ASR起作用时： 电磁阀通电，处于右位，调压缸活塞左移，切断ABS油路，同时轮缸液压升高增压。 电磁阀通一半电而取中位保压。 电磁阀断电而取左位减压,组合方式的制动压力调节器,ASR不起作用时：ASR调节电磁阀断电，处于左位，ECU控制调压电磁阀进行ABS控制。 ASR起作用时：ASR调节电磁阀通电，处于右位。 调压电磁阀断电而取左位，蓄压器的压力油可通入驱动轮轮缸-制动增压。 调压电磁阀通一半电而取中位-保压。 调压电磁阀通电而取右位-减压。,节气门驱动装置,ASR系统通过改变发动机辅助节气门开度来控制发动机的输出功率。 节气门驱动装置由步进电机和传动机构组成。步进电机根据ASR控制器输出的控制脉冲转动规定的转角，通过传动机构带动辅助节气门转动。 ASR不起作用时，辅助节气门处于全开位置，当需要减少发动机驱动力来控制车轮滑转时，ASR控制器输出信号使辅助节气门驱动机构工作，改变辅助节气门开度。,ESP系统的组成与工作原理,ESP系统的作用 电子稳定程序ESP集成了ABS、ASR等系统的功能，在各种情况下都能提高汽车行驶的稳定性，属于汽车主动安全系统。 ABS系统一般是在车辆制动时发挥作用，ASR系统只是在车辆起步和加速行驶时发挥作用。而ESP系统则在整个行驶过程中始终处于工作状态，不停地监控车辆的行驶状态和观察驾驶员的操作意图，从而决定什么时候通过发动机控制系统主动地修正汽车的行驶方向，把汽车从危险的边缘拉回到安全的境地。 ESP系统的类型 4通道或4轮系统：能自动地向4个车轮独立施加制动力。 2通道系统：只能对2个前轮独立施加制动力。 3通道系统：能对2个前轮独立施加制动力，而对后轮只能一同施加制动力。,ESP系统的组成,纵向加速度传感器,转向角传感器,车轮转速传感器,控制单元,制动助力系统,制动压力传感器,液压泵,液压单元,横向加速度传感器,偏转率传感器,ESP系统的工作原理,不足转向,不带ESP,带ESP,过度转向,不带ESP,带ESP,不带ESP系统的汽车在高速行驶急转弯时会出现两种危险状况： 不足转向：有冲出弯道的倾向； 过度转向：有甩尾的倾向。 两者相比，过度转向则是一种危险的不稳定状况，它可导致汽车急速旋转甚至翻车。,传感器实时地检测驾驶员的行驶意图和车辆的实际行驶情况。 转向角传感器用来收集驾驶员的转向意图； 车轮转速传感器、偏转率传感器、纵向/横向加速度传感器等用来监测车辆运动状况。 ECU根据各传感器的信号计算出车辆的实际运动轨迹，如果实际运动轨迹与理论运动轨迹(驾驶员意图)有偏差，或者检测出某个车轮打滑(丧失抓地能力)，ECU就会首先通知副节气门控制机构(或电子节气门)减小开度(收油)，然后通知制动系统对某个车轮进行制动，来修正运动轨迹。 例如，当车辆转向不足时，ESP系统使用发动机和变速器管理系统并有意识地对位于弯道内侧的后轮实施瞬间制动，防止车辆驶出弯道； 当车辆转向过度时，ESP系统使用发动机和变速器管理系统并有意识地对位于弯道外侧的前轮实施瞬间制动，防止离心力。,ESP系统的工作原理,ESP系统主要零部件的结构与工作原理,BOSCH电子稳定程序ESP系统组成,转向角传感器G85,【安装】在转向柱上，位于转向开关与转向盘之间，与安全气囊时钟弹簧集成为一体。 【作用】检测并向控制单元传送转向盘转动的角度信号。传感器测量的角度范围是±720°，对应转向盘转4圈。 【失效影响】若无此信号，则车辆无法确定行驶方向，ESP将失效。 【结构】光源、编码盘、光学传感器等。 【电路】通过CAN总线将数据传给电脑。,转向角传感器G85工作原理,根据光栅原理进行测量,a：光源 b：编码盘 c+d：光学传感器 e：旋转计数器,1：增量模板 2：绝对模板 3：光源 4+5：光传感器,编码盘随转向盘转动，内侧的增量环上的齿槽大小相等且均匀分布，产生的电压脉冲信号均匀；外侧的绝对环上的齿槽大小、分布不均匀，产生的信号也不均匀。比较两组脉冲序列来可确定当前的转向盘绝对转角。,【安装】横向加速度传感器应尽可能靠近车辆重心，所以安装在转向柱下方偏右侧前仪表台内。 【作用】用以检测车辆沿垂直轴线发生转动的情况。即测出偏离预定方向的侧向力及其大小。 【失效影响】若无此信号，则系统无法确定实际状态，ESP将失效。 【电路】用根导线连接J104。,横向加速度传感器G200,横向加速度传感器G200工作原理,1：永久磁铁 2：弹簧 3：减振器板 4：霍尔传感器,当横向加速度作用在车辆上时，减振器板随传感器机体及车辆一起摆动，而永久磁铁则由于惯性摆动时机慢于减振器板。减振器板在振动中会产生电子涡流，将产生一个与永久磁铁磁场方向相反的磁场。在两个叠加的磁场的作用下，霍尔元件中产生一个变化的电压，该电压大小与横向加速度大小成比例。,偏转率传感器G202,【安装】一般安装在靠近汽车中心位置。 【作用】此传感器来自于航天技术，用于检测是否有扭矩作用在物体上，即检测汽车沿垂直轴的偏转程度。 【原理】传感器空心圆筒下部装着8个压电元件，其中4只使空心圆筒处于谐振状态，另外4只将圆筒的谐振波节的变化情况变成电压信号输送给ECU。而圆筒的谐振波节的变化情况与圆筒受到的外来扭矩有关，即与圆筒的偏转率有关。电控单元由此算出偏转程度。,谐振波节,1：金属空心圆柱体 2：压电元件,谐振状态,移动状态,一般将偏转率传感器
