汽车动力学研究[精编].doc

汽车驱动防滑控制系统的的研究摘要：汽车行驶安全性受到了人们的高度关注，对汽车的行驶安全性能要求不断提高，汽车安全系统已经 成为汽车研究发展的重要部分汽车驱动防滑系统，是一种主动安全装置，可根据车辆的行驶行为使车辆 驱动轮在恶劣路面或复杂路面条件下得到最佳纵向驱动力，能够在驱动过程中，特别在起步、加速、转弯 等过程中防止驱动车轮发生过分滑转，使得汽车在驱动过程中保持方向稳定性和转向操纵能力及提高加速 性能等关键词：汽车驱动防滑系统；方向稳定性；转向操纵能力Study on acceleration slip regulationAbstract [Nowadays, it is highly attended to car driving security; the request about car driving security continually heightens. Car security system has been one important part of car research and development Acceleration Slip Regulation, shorter form ASR, is one kind of equipment used for active security・ According to the state of car, it enables the car driving wheel get the best vertical force in bad condition road. In the driving course, especially during the course of underway, accelerated, swerve, it prevents driving wheel from excess slipping・ It can keep direction stability, turning control ability, and accelerated ability.Key words： acceleration slip regulation; direction stability; turning control ability一、汽车驱动防滑控制系统的原理和结构1. 汽车驱动防滑控制系统的基本原理汽车在路面上行驶时，英车轮的驱动力不但取决于发动机输出扭愆和传动系的速比，而 U受到车轮轮胎与路血附着条件的限制。

肖车轮的驱动力超过轮胎与路血间的附着力时，车 轮就会产生滑转现象汽车起步和加速行驶时，如果路面附着力较小，车轮的驱动力常会超 过车轮轮胎与路血的附着力，发生驱动车轮过度滑转这不但降低汽车的驱动性能，加剧车 轮轮胎磨损!增加燃油消耗，而且汽车的操纵性、稳定性和安全性也大大降低引入驱动车轮滑转率的概念可以表征驱动车轮滑转成分，其计算式为：r⑴—varco式小Sd为驱动年轮的滑转率I•为驱动千轮的半径w为驱动车轮角速度Va为汽车车轮中心速度当Sd=0时，驳动车轮处于纯滚动状态Sd=l时，驱动车轮处于完全滑转状态OvSdvl时， 驳动车轮处于边滚边滑状态，滑转率越大，驱动车轮滑转成分越大.2. 汽车驱动防滑控制系统的典型结构及工作过程汽车驱动防滑控制系统是在ABS的基础上发展起来的，它与ABS共用轮速传感器、控制 机构和压力驱动元件等并扩展了电子控制单元ECU功能，增设了节气门控制机构、ASR 开关指示灯和ASR诊断系统等，其工作过程为：1 •在汽车行驶过程中，伦速传感器将驱动午伦转速及非驱动午轮转速转变为电信号传送 给电了控制单元ECU, ECU则根据车轮转速计算出驱动车轮的滑转率2. 如果驱动车轮发生过度滑转，滑转率超岀了目标范|札ECU再综合参考由主、副节气 门位置传感器传来的节气门开度信号，发动机转速信号等因素确定控制策略。

并向相应的控 制机构发出指令使其工作，不断调整节气门开度和发动机输出扭矩，从而使汽车的驱动车轮 始终处于最佳的滑转范囤内3. 如果ASR系统的某个部件发生故障，ASR诊断系统将通过仪表盘上的工作指示灯显 示二、汽车驱动防滑控制系统的主要控制模式驱动车伦的滑转率可以由驱动防滑转系统的电子控制装置根据设置在各不轮上的车轮 转速传感器输入的车伦转速信号经过处理后判定，驱动不轮滑转率的控制则由驱动防滑转系 统的电子控制装置通过各种途径对作用于驱动轮上的力和力愆进行调节而实现控制驱动年 伦的滑转率主要有下列途径1. 发动机转短调节方式当驱动车轮发生滑转时，表明作用于驱动年轮的驱动力矩过大，此时如果以口适应的方 式调节发动机的输出转矩，使作川于驱动车轮的驱动力矩适度调节，就可对驱动车轮的滑转 率进行控制，调节发动机输出转矩的途径主要有：（1）调节发动机的进气量；（2）调节发动机 的供汕量；（3）调整发动机的点火参数减小发动机的进气量可以通过设置由驱动防滑转电 子控制装置控制的副节气门或可变配气相位机构进行口适应调节来实现冃前最为广泛采用 节气门调节方式，即调节发动机的进气量节气门开度调节是指在原节气门通道的基础上, 串联一个副节气门，通过传动机构控制其开度，从而使其有效节气门开度获得调节。

副节气 门的开度通过步进电动机控制，但由于副节气门从全开位置驱动到全闭位置需要一定时间 因此，使用节气门调节发动机输出转矩的时滞大，响应时间略长这种控制方式工作平稳, 过渡圆滑，易于与其它控制方式配合使用2. 驱动轮制动控制方式驱动伦制动力矩调节是在发生打滑的驱动轮上施加制动力矩，使车伦转速下降，把滑转 率控制在理想的范围内该调节控制方式反应时间短，是防止滑转的最迅速的一种方式但 在车轮速度较高的情况卜"，制动控制方式会彩响汽车行驶的舒适性，稳定性同时，特别在 高速行驶的状况卜，制动力控制容易造成车身的抖震，而且由于制动系统的摩擦较大，摩擦 力做功后，把午轮的动能转化为摩擦片的热能，使得摩擦片过热，影响摩擦片的寿命所以 制动力控制一般在高速的时候，作为发动机调节输出转矩控制的补充方式制动控制方式主 耍应用在左右不伦的路而附着情况不一样的情况K，汽不在这种路而上行驶就会造成左右车 轮的附着情况差别，施加制动力矩能够起到控制差速作用左右两伦行驶在分离肓低附着力 系数的路而上，右驱动伦处于高附着力系数路而，左驱动伦处于低附着力系数路而；这时， 汽车的驱动力只取决于低附着力系数路而上的驱动力要降低低附着力系数路而车伦的伦 速，即降低滑转轮的伦速，可以在这个伦加上一制动力。

通过对低附着系数路面上的驱动伦 施加制动力，实际上加人了非滑转轮的驱动力，就可以充分利用高附着路面的附着条件，提 高汽车的驱动力从而使得两个半轴产生差速的作用，改善汽车的滑转情况驱动伦制动控 制的特点是反应速度、控制强度和灵皱度强，由于控制强度大而影响车辆行驶的平稳与舒适 由于控制强度大，因此，在高速行驶中使用制动控制会影响年辆行驶平稳舒适，应尽量避免 使用3. 差速锁控制方式普通的开式差速器在任何时刻部向左右伦输出和同的扭矩，这在路而两侧附着系数并别 较人时，高附着系数一侧驱动伦的驱动力得不到充分发挥，限制了车辆的牵引性当汽车起 步时，调节差速器的锁止程度，能使驱动力充分发挥，提高车速与行驶稳定性：当左右驱动 伦在不同的分离附着系数路而上以及弯道上行驶时，能提高汽车稳定行驶的能力但该方法 成木较高，主要用在高档轿车上如何根据汽车不同的滑转情况，组合ASR的控制方式，使 得ASR系统的性能指标应具有在良好的行驶稳定性、良好的转向能力、附着力系数利用率以 及良好的驾驶舒适性三、 驱动防滑控制系统的关键技术原理特点1. 传感系统ABS传感系统提供的减速度、伦速等运动情况，也可以为ASR ECU用于检测车伦滑转 率信号的计算。

与ABS传感器系统不同之处：ASR传感系统向ECU提供制动系统工作信号， 以判定系统处于制动力控制方式还是驱动力发动机输出调节方式，以及发动机副节气门位 置，变速器工作状况等札I关信息，便于ECU计算滑转率和控制决策提供依据2. 电控处理系统电子控制单兀ECU是处理系统的核心ECU接收传感器信号并进行处理后，经过控制策 略以及控制算法的分析计算，预编控制程序，并向输出系统输出控制ECU包括输入与输出 接口，微型计算机以及安全保护电路采用高速集成数字化电路，加快大容量数据的数字化 处理ABS系统可以采用单独的ECU实现信息处理和指令控制，集成控制系统的ABS / ASR 可以共用一个ECU但有些不辆集成控制系统采用两个ECU对相同信号施行并行独立处理， 目的在于互和印证，消除课差，也可以用作兀余系统ABS所设定的预编程序可为ASR系统 共用判断进入ASR模式和进入ABS模式的条件，在ABS系统上增加ASR功能模块程序ASR ECU增加CAN总线芯片及驱动电路，用于高速数据的传送，以及与副节气门的通信，发动 机等的通信控制CAN总线系统是汽车电了发展的重要方向之一，适用范围很广，可以适 用于可靠性和实时性要求较高的系统，高档发动机和动力传动系统的实时控制系统；也可适 用于车身控制系统、仪表盘、故障诊断系统。

3. 执行系统ABS执行系统是在ECU控制指令驱动下口动调节系统压力，以获得预期的控制效果根 据制动系统丄作的不同，执行系统压力调节装置分为液压式和气压式两种基本类型根据不 同丄作机构的特点，控制信号也需要改变和调节，所以ECU的控制信号是根据整个ABS或者 ASR系统综合考虑而得出的控制信号，简单换零件和不同型号的系统内部的元件会导致系统 参数的改变，从而使得控制的不准确性，其至是出现危险的情况四、 目前ASR研究的关键技术及期望解决的问题1. 发动机节气门开度调节与制动力矩控制协同工作与ABS系统只是一个反应时间近似一定的制动控制单环系统不同，ASR是由反应时间不 同的制动控制和发动机控制等组成的多环系统控制汽车驱动力矩一般要用到节气门开度调 节和制动力矩调节两种手段，但在什么情况下用前者，什么情况下用示者，怎样协同工作才 能使驱动力调节效果达到最佳，这需要经过反复试验，并做认真分析才能得出结论2. 执行机构滞后的影响ASR系统从数据采集到获得驱动力矩变化，在各个传递坏节上需要消耗时间，如制动系 统增压约迟滞（）.025s,减压需迟滞0・015s,加上节气门调节也存在同样的问题这样驱动 力矩的调节存在滞后，累积后就会脱离要求的控制范围，影响驱动力矩调节效果。

3. 电子控制单元的抗干扰问题干扰可通过各种途径侵入到ECU中，第一是输入系统，它会使数字信号出错，ECU根据 这种输入信息做岀的反应必然是错课的；第二是输出系统，使各种输出信号混乱，不能正常 反映ECU的真实输出，导致一系列严重麻果；如果进入了微处理器中，将使总线上的数字信 号错乱，发生程序失控、死机等另外，在ASR控制期间，离合器处于接合状态，发动机的 惯性，传动系统的振动会对ASR控制带来困难因此系统对抗干扰能力要求很高，实现起来 比较困难4. 汽车行驶过程中的道路识别技术日前人多数ASR控制系统都采用基于最佳滑移率控制为目标的控制方法，而在实际的 控制器的研究过程中，由于逻辑门限控制方法具冇结构简单、成木较低等特点，所以得到了 较为广泛的应用按照常用的系统的结构，由传感器采集车轮转速及车身的加速度信号，并 山此获得车辆的滑移率的信息，并以车辆滑移率门限值为主、车轮加减速度门限值为辅的控 制方法和控制逻辑算法对车辆的执行系统进行控制以优化驱动力的分配，保证车辆能够充分 地利用地面韵附着力5. 新的控制理论和控制算法的研究在ASR系统的。