汽车底盘新技术介绍.ppt

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1、 第五章第五章 底盘新技术底盘新技术行驶系的组成（车架、车桥、车轮和悬架）传动系的组成转向系的组成制动系的组成制动系的组成5.1 悬架系统新技术悬架系统新技术n5.1.1 概述 悬架特性弹簧、阻尼元件决定 平顺性弹簧-阻尼系统软软操纵稳定性弹簧-阻尼系统硬硬矛盾电子控制悬架电子控制悬架电子控制悬架电子控制悬架1、半主动悬架、半主动悬架 只改变悬架的阻尼，不改变刚度只改变悬架的阻尼，不改变刚度 （不消耗汽车动力，结构简单）不消耗汽车动力，结构简单）2、主动悬架、主动悬架 同时改变悬架的阻尼和刚度同时改变悬架的阻尼和刚度 （性能优越，消耗汽车动力，结构复杂，成本高）（性能优越，消耗汽车动力，结构复

2、杂，成本高）工作原理：工作原理：5.1.2 半主动悬架半主动悬架不需要外加能量系统不需要外加能量系统控制原理控制原理n控制目标量控制目标量车身振动加速度车身振动加速度n控制量控制量阻尼阻尼C小孔节流原理小孔节流原理 5.1.3 主动悬架主动悬架 油气主动式悬架油气主动式悬架电磁阀驱动电磁阀驱动 空气主动式悬架空气主动式悬架步进电机驱动步进电机驱动控制功能：控制功能：根据各种复杂工况对悬架系统的不同要求，及根据各种复杂工况对悬架系统的不同要求，及时改变悬架的时改变悬架的刚度、阻尼系数和车身高度刚度、阻尼系数和车身高度，以，以保证汽车行驶中的操纵稳定性和乘坐舒适性保证汽车行驶中的操纵稳定性和乘坐舒

3、适性(1)主动悬架的控制功能主动悬架的控制功能 软 低、中、高主动悬架 硬 低、中、高控制内容：车速及路面感应车速及路面感应 车身姿态车身姿态 车身高度车身高度1）车速与路面感应控制）车速与路面感应控制A、车速高车速高提高行驶稳定性提高行驶稳定性 增大增大K、CB、前轮振动前轮振动减小车身振动和冲击减小车身振动和冲击 减小后轮减小后轮K、CC、坏路面坏路面抑制车身产生大的振动抑制车身产生大的振动 增大增大K、C2）车身姿态控制）车身姿态控制控制车身过度摇摆控制车身过度摇摆A、转向转向时车身侧倾控制时车身侧倾控制 转向传感器检测转角、转速转向传感器检测转角、转速 增大增大K、CB、制动制动车身点

4、头控制车身点头控制 车速传感器、制动开关车速传感器、制动开关 增大增大K、CC、起步起步车身俯仰控制车身俯仰控制 车速传感器、节气门位置传感器车速传感器、节气门位置传感器 增大增大K、C3）车身高度控制）车身高度控制A、高速感应控制 90km/h 降低车高 90km/h 降低车高提高行驶稳定性 （2）油气主动式悬架）油气主动式悬架五大传感器：转向盘转角传感器转向的快慢、大小加速度传感器加速踏板油门动作传感器车速传感器输出与转速成正比的脉冲信号车身高度传感器车身与车桥的相对高度制动压力传感器制动管路中压力信号主动式油气悬架系统工作原理主动式油气悬架系统工作原理低速正常行驶低速正常行驶高速、转向、

5、高速、转向、启动、制动启动、制动（3）主动式空气悬架）主动式空气悬架K、C、车身高度5.1.4 主要元件主要元件（1）微机控制系统 CMOS单片机 反应时间反应时间：0.070.09S监视模块监视模块及时发现各部分可能出现的故障（2）车身高度传感器）车身高度传感器1）光电式车身高度传感器检检测测车车身身与与车车桥桥之之间间的的相相对对位位置置 On/oFF幅度、频率光敏元件的光电效应光电效应原理砷化镓发光二极管砷化镓发光二极管硅光敏晶体管硅光敏晶体管金属或塑料制成金属或塑料制成光源光源光接收器光接收器遮光盘遮光盘光敏二极管n工作原理：+-PNSiO2电极电极2）电子开关式车身高度传感器）电子开

6、关式车身高度传感器（3）光电式转角传感器）光电式转角传感器5.2 无级变速器液力自动变速器（液力自动变速器（AT）电控机械式自动变速器（电控机械式自动变速器（AMT）机械无级变速器（机械无级变速器（CVT）5.2.1 电控机械式自动变速器（电控机械式自动变速器（AMT）液力变矩器、辅助变速器（一般采用行星齿轮）液力变矩器、辅助变速器（一般采用行星齿轮）和自动换档控制机构（电子控制机构）和自动换档控制机构（电子控制机构）n液力变矩器液力变矩器传递转矩、变矩、变速、离合传递转矩、变矩、变速、离合n泵轮泵轮 主动部分，将发动机动力变成油液动能。主动部分，将发动机动力变成油液动能。涡轮涡轮 输出部分，

7、将动力传至机械式变速器的输入轴。输出部分，将动力传至机械式变速器的输入轴。导轮导轮 反作用元件，它对油流起反作用，达到增扭作用。反作用元件，它对油流起反作用，达到增扭作用。转矩转矩动能动能转矩转矩A、三元件液力变矩器、三元件液力变矩器泵轮泵轮+涡轮涡轮+导轮导轮B、四元件液力变矩器、四元件液力变矩器泵轮泵轮+涡轮涡轮+导轮导轮（两个）（两个）C、带有锁止离合器的液力变矩器、带有锁止离合器的液力变矩器泵轮泵轮+涡轮涡轮+导轮导轮+锁止离合器锁止离合器行驶阻力大行驶阻力大解除锁止，提高平顺性解除锁止，提高平顺性行驶阻力小行驶阻力小锁止，提高行驶速度、燃油经济性锁止，提高行驶速度、燃油经济性转速差+

8、液力损失提高变矩器的效率n行星齿轮变速器行星齿轮变速器 扩大传动比的变化范围扩大传动比的变化范围n通常采用两排行星齿轮来实现各档变速比。通常采用两排行星齿轮来实现各档变速比。行星齿轮组由齿圈、行星齿轮、太阳轮个元件组成。行星齿轮组由齿圈、行星齿轮、太阳轮个元件组成。n 电子液压控制系统电子液压控制系统n主要由传感器、电控单元、换档电磁阀、主要由传感器、电控单元、换档电磁阀、油压调节电磁阀等组成。油压调节电磁阀等组成。n变速器的电子控制，能按照汽车的运行工变速器的电子控制，能按照汽车的运行工况提供稳定和精确的况提供稳定和精确的换档点（时间）换档点（时间）和和换换档品质。档品质。小结小结n电控机械

9、式自动变速器(AMT)：变矩器通过导轮起增扭作用，克服增大的阻力。当汽车行驶阻力小时，锁止离合器将变矩器的泵轮和涡轮锁住，可以提高传动效率。AMT系统根据汽车的负荷、路况和驾驶员意图对电磁阀，执行机构发出指令控制升档和降档、使汽车在发动机动力性或经济性最佳的工况或中间多种模式下工作，并调整管路油压，控制换档感觉更加平稳、舒适。缺点：结构复杂；精度要求高；制造、维修难度大、成本高、传动效率比较低 5.2.2 机械无级变速器（机械无级变速器（CVT）nCVT：传动比连续改变、无换档跳越、减缓换：传动比连续改变、无换档跳越、减缓换档冲击。档冲击。n适应汽车动力性、经济性、舒适性的要求适应汽车动力性、

10、经济性、舒适性的要求n易于与计算机技术结合易于与计算机技术结合金属带金属带+工作轮工作轮+液压泵液压泵+离合器离合器+控制系统控制系统VDT-CVT的结构示意图的结构示意图(CVT):无级传动由无级传动由V型金属传动带和带轮组成型金属传动带和带轮组成,主、被动带轮的可动部分轴向移动时改变传动带主、被动带轮的可动部分轴向移动时改变传动带与带轮结合的与带轮结合的工作半径工作半径从而改变传动比从而改变传动比金属传动带n V型金属传动带由许多套在柔性钢带上具有V型侧面金属n片组成，这种金属带传动，两个带轮间动力传递是靠作为推力块的金属片的推力实现的。CVT与AT、AMT比较n优点：n1）速比变化是无级

11、的，在各种行驶工况下都能选择最佳的速比，其动力性、经济性和排放与AT比较，目前报道大约可以改善5%左右。n2）具有最佳的驾驶舒适性n3）结构相对简单，批量生产成本比较低n缺点：n1）CVT不能实现换空挡，在倒档和起步时还得有一个自动离合器。n2）金属带无级传动是摩擦传动，存在效率和磨损问题，它的工程技术还正在发展之中。n目前只要用于2.5升以下的小排量发动机车型。CVT与AT、AMT比较5.4 ABS系统n目的：目的：n提高汽车制动过程中的方向稳定性和转提高汽车制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力，缩短制动距离向操纵能力，缩短制动距离n措施：措施：n控制滑移率控制滑移率Sn 1、ABS的基本原

12、理n滑移率汽车实际车速与车轮滚动的圆周速度之间的差异n 滑动率与附着系数的关系滑动率与附着系数的关系 2、ABS结构组成液压控制系统液压控制系统电子控制系统电子控制系统制动压力调节器制动压力调节器常规制动装置常规制动装置传感器传感器控制开关控制开关ABS ECUABS ECUABSABS指示灯指示灯制动压力调节器中的电磁阀和回液泵电动机制动压力调节器中的电磁阀和回液泵电动机供能装置、控制装置传动装置、制动器（1）传感器A、轮速传感器B、减速传感器识别路面附着系数信息开关（2）电子控制单元（3）液压调节装置 3、控制过程轮速检测轮速检测参考车速的计算参考车速的计算车轮滑移率的计算车轮滑移率的计算

13、制动压力的跟踪调节制动压力的跟踪调节执行器电磁阀的控制执行器电磁阀的控制 压力调节过程建压阶段建压阶段保压阶段保压阶段降压阶段降压阶段增压阶段增压阶段4、优点 n保持汽车制动时的方向稳定性。n缩短制动距离。n减小汽车制动时轮胎的磨损。n减少驾驶员的疲劳强度（特别是汽车制动时的紧张情绪）。ABS+EBDnEBDElectric Brakeforce Dis-tributionn针对ABS不能根据车辆制动时的实际情况合理分配四个车轮的制动力n汽车制动的瞬间，高速计算出四个轮胎由于附着不同而导致的摩擦力数值，调整制动装置，达到制动力与摩擦力的匹配，以保证车辆的平稳和安全。nEBD是ABS的功能的扩充

14、EBD控制流程图 EBD最佳滑移率控制图 过转向不足转向1,2,3,4分别为 左前轮，右前轮，左后轮，右后轮的脚标 直线制动仿真结果n n ABS EBD/ABS n 车辆运动轨迹 质心速度曲线ABSEBD/ABS5.3 转向系统新技术转向系统新技术 n5.3.1 电子控制动力转向系统（EPS）n（1）概述n 动力助力方式（动力装置）n 气力式n 液力式n 电力式 动力转向系的要求：nA、有效减小操纵力、有效减小操纵力（停车）（停车）nB、转向灵敏性好、转向灵敏性好nC、具有直线行驶稳定性、具有直线行驶稳定性（自动回正）（自动回正）nD、有随动作用、有随动作用（车轮与转向盘）（车轮与转向盘）n

15、E、工作可靠、工作可靠（2）电子控制动力转向系统的组成、原理）电子控制动力转向系统的组成、原理转矩传感器转矩传感器+车速传感器车速传感器+电子控制器电子控制器+电动机电动机+电磁离合器电磁离合器+减速机构减速机构电子控制动力转向的电子控制动力转向的优点优点：1、结构紧凑，重量轻、结构紧凑，重量轻2、节省发动机动力、节省发动机动力3、工作可靠、工作可靠4、能根据工况变化得到很好的行驶稳定性、能根据工况变化得到很好的行驶稳定性 （停车）（3）电子控制动力转向系统的主要零部件）电子控制动力转向系统的主要零部件结构与工作原理结构与工作原理n1）转矩传感器）转矩传感器作用：作用：检测转向盘与转向器之间的

16、相对转矩检测转向盘与转向器之间的相对转矩ABCD桥式回路桥式回路Ui脉冲电压脉冲电压Uo输出电压输出电压UoM 光电式转角传感器光电式转角传感器2）控制装置与控制逻辑）控制装置与控制逻辑怠速ON/OFF减速机构、转向器 控制逻辑：控制逻辑：A、速度升高，助力减小、速度升高，助力减小B、转矩增大，助力增大、转矩增大，助力增大3）电动机）电动机小型永磁电动机T3、T2正向转动正向转动T1、T4反向转动反向转动 思考：思考：四轮转向系统的作用四轮转向系统的作用？5.3.2 四轮转向四轮转向 （4WS）n（1）概述功能：功能：确保车辆良好的操纵性和稳定性，有效控制车辆的横向横向运动特性优点：优点：A、

17、直线行驶稳定性好 高速同相位高速同相位B、改善低速时操纵轻便性，提高机动性 低速逆向位低速逆向位C、转向能力强、转向响应快（2）电子）电子/液压式四轮转向系统液压式四轮转向系统A、转角传感型、转角传感型 后轮可按前轮偏转方向作同相偏转，也可以做反相偏转B、车速传感型、车速传感型 设定车速，车速高于设定值，四轮同相偏转，低于设定值则反相偏转1）车速感应式电子控制四轮转向系统）车速感应式电子控制四轮转向系统控制特性：控制特性：35km/h2）车速、转向盘转角感应式电子控制四轮转向系统）车速、转向盘转角感应式电子控制四轮转向系统5.5 ASR系统系统nASR防止驱动轮打滑，提高汽车操纵稳定n 性和动

18、力性n汽车驱动防滑控制系统（ASR）n汽车牵引力控制系统（TCS）ABS系统的延伸 A B S?目的、措施、原理目的、措施、原理ABS系统n目的：目的：n提高汽车制动过程中的方向稳定性和转提高汽车制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力，缩短制动距离向操纵能力，缩短制动距离n措施：措施：n控制滑移率控制滑移率SnABS的基本原理n滑移率汽车实际车速与车轮滚动的圆周速度之间的差异n 滑动率与附着系数的关系滑动率与附着系数的关系 5.5.1 ASR的基本原理的基本原理V驱动力驱动力制动力制动力 发动机输出功率发动机输出功率驱动力驱动力 路面附着系数路面附着系数措施：控制滑移率S、加速度V1非驱动轮非驱

19、动轮V2驱动轮驱动轮驱动防滑：控制滑移率控制滑移率1、静止起步 正确操纵离合器和加速踏板2、路面一侧很滑、一侧不滑 差速锁3、两侧很滑 驱动防滑系统+差速锁5.5.2 ASR的主要控制过程的主要控制过程ASR的主要控制方式的主要控制方式n1、发动机输出转矩控制、发动机输出转矩控制对应情况：附着系数较小路面，行使速度较高A、节气们开路控制 副节气门 （进气量）B、点火参数调节 减小点火提前角C、燃油供给调节 供油量n2、差速器锁止控制、差速器锁止控制n 控制左右驱动车轮的输入转矩 3、驱动轮制动力矩控制、驱动轮制动力矩控制n 施加一制动力矩，控制滑移率4、变速器控制、变速器控制 控制传动比驱动转矩5、离合器控制、离合器控制改变离合器的结合程度驱动转矩 比较比较5种控制方式的优缺点？种控制方式的优缺点？选择最佳组合5.5.3 驱动防滑控制系统的结构组成驱动防滑控制系统的结构组成ABS/ASR电控单元 针对滑移情况S发出控制指令ASR节气门执行器 底盘新技术：底盘新技术：1、悬架系统新技术2、无级变速器3、转向系统新技术4、ABS系统5、ASR系统本章结束！本章结束！