交通运输毕业论文浅谈汽车底盘电子控制技术的发展与现状

交通运输毕业论文浅谈汽车底盘电子控制技术的发展与现状内容摘要：

列入了 ABS 研究项目，目前仅有个别厂家投入小批量生产。 装备 ABS 的国产车型有一汽奥迪、捷达、上海别克、桑塔纳、广州本田和神龙富康等轿车。 国内从事 ABS 研究与生产的单位有上海汽车制动系统有限公司、东风汽车公司、重庆公路研究所、重庆宏安ABS 有限公司、陕西兴平 514 厂、清华大学、西安公路交通大学和吉林工业大学等 [1]。 牵引力控制系统（ Traction Control System，简称 TCS） 在驱动力矩过大时，汽车的驱动轮会相对地面作滑转运动。 通常希望驱动轮的滑转率 不超过 20％，这样驱动轮不仅能获得最大的地面驱动力，而且还能承受一定的侧向力。 这种对驱动轮滑转率进行控制的系统称为 TCS 系统，它是在 ABS 的基础上发展起来的。 它不仅要对 ABS 的制动压力调节装置进行扩展，而且还需要发动机电子管理系白城师范学院本科毕业论文 4 统（ EMS）的有机配合。 TCS 系统能够控制驱动轮的滑转率在最佳范围内，防止车辆在光滑路面上加速时车轮打滑，造成后轮驱动车辆出现甩尾，前轮驱动车辆转向失去控制，并使车辆产生最佳驱动力。 （如图 23） TCS 的工作原理 是 借用 ABS 的 感应器 来监视所有轮胎的转速，只要驱动轮开始打滑空转， 转速比其它轮胎高到一个设定限度时，车上计算机 就会自动做 松油门或踩 刹车 的控制，让驱动轮的牵引力和转速降低下来，打滑空转的现象就会消失，车 辆 也就可以 恢复 正常的操控和行驶。 通常这时候，驾驶 员 踩油门的右脚会感觉 到很强 的反推力量，同时 仪表板 上的TCS 控制灯也会开始闪烁。 TCS 依靠电子 传感器 探测到 从动轮 速度低于驱动轮时 （ 这是打滑的特征 ） ，就会发出一个信号，调节点火时间、减小气门开度、减小油门、降挡或制动车轮，从而使车轮不再打滑。 目前国内市场 TCS 在 10 万以上的新车型中普及率已越来越高。 TCS 很可能成为续 ABS 后，在各类车辆上广泛普及的主动安全技术。 电子稳定控制系统（ Electronic Stability Program，简称 ESP） ESP 主要是在紧急情况下对 车辆的行驶状态进行主动干预，它整合了 ABS 和 TCS的功能，并且增加横摆扭矩控制 —— 防侧滑功能，可以防止车辆在高速行驶转弯或制动过程中失控。 图 24 所示为汽车侧滑时，ESP 的作用图。 ESP 系统的工作状况一般是在大侧向加速度、大侧向偏角的极限工况下进行的。 ESP 系统通过操纵车轮制动力或驱动力的差值产生的横摆力矩来预防难以控制的侧滑的现象，稳定了车体对路径的跟踪性能，使汽车在较高行驶速度时安全性有明显提高。 第一代底盘电子控制技术 5 2020 年全球的 ESP 装配率达到 33%。 当今在欧洲和美国等发达国家，每两辆新乘用车和轻型商用车就有一辆 装配了 ESP。 美国和欧洲的立法者最近都做出决定，要求强制装配 ESP。 2020 年 9 月起，美国所有 吨以下车辆都必须装配 ESP。 2020 年 11 月起，欧洲所有乘用车和轻、中、重型车辆都要求装配 ESP。 在 2020 年，我国只有约 11%的新车装配了 ESP。 随着今年国内车市新车型的不断推出，目前我国 20 万元以上新车配备 ESP 的比率大幅提高，别克新君越、新天籁、雅阁八代等都装配了 ESP。 相信随着我国车市的进一步发展，电子稳定控制系统一定会如同当今的 ABS 一样，成为我国汽车的一个标准安全配置。 四轮转向系统（ 4 Wheel Steering，简称 4WS） 四轮转向，就是后轮和前轮具有相同的转向作用，后轮不但能与前轮转向同一个方向，还能与前轮转向相反的方向。 它的目的是提升车辆在高速行驶或在侧向风力影响下的操纵平稳性，提高低速行进时的操纵轻易性。 当轿车高速行驶时便从一个车道向另一个车道移动调整，以降低汽车转向时的转弯半径。 在低速行驶时提高汽车的操纵轻便性，并减少在停车场时的转弯半径。 1984 年汽车的四轮转向系统开始发展，四轮转向的两种主要方式是同向位转向和逆向位转向，同向位转向是指后轮转向方向和前轮转向方向相同；逆向位转向是 指后轮转向方向和前轮转向方向相反。 目前很多公司都采用了四轮转向技术，其中大部分用于大型车辆上，还有一些用于 SUV 以及跑车上。 装配了四轮转向之后，车辆的转弯半径变小、低速行驶时的机动性增强并且提高高速行驶时的可控制能力和操纵性。 QUADRASTEER 是德尔福公司研制的四轮转向系统，是目前为止最先进的四轮转向系统。 QUADRASTEER 在传统的前轮转向基础上，增加了一个电动盾轮转向系统。 系统有的主要部件有四个：可转向的整体准双曲面后轴、前轮定位传感器、电动机驱动的执行器以及一个控制单元。 车辆速度传感器和前轮定 位传感器源源不断地把数据传递给控制单元，根据传递的数据，控制单元来确定后轮的角度是否合适，进而经过计算，来确定操作阶段是否正确。 中相、负相、正相这三种运行方式是该系统的主要运行方式。 当汽车在低速行进时，后轮的转弯方向与前轮的转弯转向方向相反，叫做负相；当汽车在中速行进时，后轮笔直而保持中相；当汽车高速行进时，后轮的转弯方向和前轮转弯方向相同，叫做正相。 当汽车在低速行进时，负相拖曳操纵，尾部追随车辆的真实轨迹，比两轮转向更严密，它让汽车在城市交通中的行进更方便。 当车辆在低速行进时，如倒车进车库或野营带拖车停 车时， QUADRASTEER 将使它更容易操纵。 倒拖车时，负相大大的调高了拖车对转向动作的响应，使车辆更加容易白城师范学院本科毕业论文 6 的就位。 当车辆在高速行进时， QUADRASTEER 提升了汽车的平稳性。 在高速行进时后轮的转向方向与前轮的转向方向相同，以帮助降低车辆的侧滑和扭摆，对平衡车辆在转弯、超车、或躲避坑洼路段时的反应均有提升。 并且， QUADRASTEER 可以与四轮驱动系统全部兼容，还可以提升四轮驱动系统的能力，依照制造厂商的提出的条件，不仅由驾驶者选择，还可以实现全自动化。 例如，使用选择界面，驾驶者在不同驾驶条件下，能够调节 后轮转向的性能。 共有三种选择模式：一个两轮转向，一个一般驾驶，一个拖车拖运。 如果该四轮转向系统被破坏，这时，两轮转向模式由 QUADRSTEER 系统可以控制回到正常模式。 4WD 与 4WS 互相兼容，但功能不同。 它们之间有重合，产生的效果，设计的目的也不是很相同，减少侧风对车身的影响和对车辆状态的调整，是4WS 的作用 [2]。 第二代底盘电子控制技术 7 3 第二代底盘电子控制技术 发达国家已经开始研发全电子控制的汽车底盘控制系统和网络化管理的整车样车，即第二代的线控驱动技术。 其构架图如图 31 所 示。 自动防故障系统 、电源和一些辅助系统与方 向盘总成、转向执行总成和主控制器（ ECU） 三个主要部分 构成了 汽车线控转向系统。 因此而产生的汽车线控转向系统（ SBW）取消了传统的转向盘与转向轮之问的机械连接，彻底摆脱了传统转向系统的局限性，不仅能够自由地设计汽车转向力的传递特性，并且还可以设计汽车转向的角传递特性，给汽车转向特性的设计带来更大的空间 [3]。 在国外，日本大学和本田汽车公司对汽车线控转向系统做了一些研究，设计出的转向系统传动比比较理想，能够让车辆的稳态增益不受到车速的影响。 在中国，吉林大学在线控转向技术部分也已经做了很 多的研究，宗长富教授等人用建模的方式对方向盘的力矩进行研究，模拟了一种能够为驾驶员提供路感的方向盘转向回正力矩，不仅设计了前轮转向控制算法，还让汽车具备了稳定的转向特性，通过传统的一些制动器机械装置，以及电控单元 ECU、电源、传感器等元件组成了 IAI 汽车线控制动系统（ BBW）。 由乘驾者对制动踏板进行操作并产生制动信号， ECU 捕捉到该信号并综合其他的汽车行进状况，对制动器传送最佳指令，进而确保车辆最。