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1、北华航天工业学院成人教育学院 毕业设计（论文）题 目 汽车主动避碰系统 专 业 机械设计制造及其自动化 层 次 本科 学 生 刘伟 班 号 HB11152 学 号 05 指 导 教 师 王春海 答 辩 日 期 2012年6月2日 北华航天工业学院北华航天工业学院成人教育毕业设计（论文）评语姓名： 刘伟 班号： HB11152 学号： 05 专业： 机械设计制造及其自动化 层次： 本科 毕业设计（论文）题目：汽车主动避碰系统 工作起止日期：_2011 _ 年_ 11 月_25_ 日起 _2012 年_ 6 月_ 1 _ 日止指导教师对毕业设计（论文）进行情况、完成质量的评价意见： 指导教师签字：
2、 指导教师职称： 评阅人评阅意见： 评阅教师签字： 评阅教师职称： 答辩委员会评语： 根据毕业设计（论文）的材料和学生的答辩情况，答辩委员会作出如下评定： 学生 毕业设计（论文）答辩成绩评定为： 对毕业设计（论文）的特殊评语： 答辩委员会主 任（签字）： 职 称： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委 员（签字）： 年 月 日 摘 要随着电子和信息技术的发展, 汽车性能已在传统的行驶、转向、制动性能等基础上有了很大提高。人们对于汽车的安全性要求也从被动安全性转向主动安全性。本文就在此出发点上，着重介绍了几种发展比较成熟的现代汽车制动系统，如ABS、ESP及ASR等等。通过对这三种制动系统的
3、功用构造、工作原理及工作过程的介绍，让大家更加了解现代汽车制动系统的安全性。另外本文又介绍了几种制动系中较为先进的新技术，如电子差速锁（EDS）、电子制动力分配系统（EBD）、辅助制动系统（BAS）、紧急制动辅助装置（EBA）、转弯制动控制（CBC）和全电路制动（BBW）等等。通过对这些新技术的功用及原理的简单介绍，让大家有了一些初步认识。虽然发展并没有那么成熟，或者说是广泛，但是其前景还是很明朗的。关键词：汽车制动 安全技术 ABS 电子技术Abstract：Along with electronic and the information technology development, t
4、he automobile performance in the traditional travel, changed, foundations and so on in braking quality had the very big enhancement. The people also change the initiative security regarding the automobile secure request from the passive security. This article on in this starting point, emphatically
5、introduced several kind of development quite mature modern automobile braking system, like ABS, ESP and ASR and so on. Through to these three kind of braking system function structure, the principle of work and the work process introduction, lets everybody even more understand the modern automobile
6、braking system the security. Moreover this article also introduced in several kind of braking systems a more advanced new technology, like electronic differential lock (EDS), electronic braking force distribution system (EBD), assistance braking system (BAS), emergency brake auxiliary unit (EBA), cu
7、rve brake control (CBC) and the entire electric circuit apply the brake (BBW) and so on. Through to these new technical functions and the principle simple introductions, let everybody have some preliminary understanding. Although develops not that maturely, or said is widespread, but its prospect is
8、 very bright.Keywords：Automobile brake Safety work ABS Electronic technology目 录摘 要.IABSTRACT：II第一章绪论1第二章防抱死制动系统（ABS）22.1 ABS防抱死制动系统概述22.2 ABS发展历程22.3 ABS系统的工作原理32.4 ABS系统的作用6第三章 电子稳定程序控制系统（ESP）83.1 ESP的作用83.2 ESP电子系统的构成93.3 ESP系统的工作原理10第四章 驱动防滑控制系统（ASR）124.1汽车驱动防滑系统（ASR）的基本原理124.2汽车驱动防滑控制的作用134.3制动控
9、制模式13第五章 其他主动安全技术165.1电子差速锁（EDS）165.1.1 EDS的结构组成和工作原理165.1.2 EDS作用165.2电子制动力分配系统（EBD）175.3辅助制动系统（BAS）175.4紧急制动辅助装置（EBA）175.5 转弯制动控制（CBC）185.6全电路制动（BBW）18结 论.20致谢.21参考文献22千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。第一章 绪论现代汽车技术的发展的主要方向是安全、环保和节能，世界各国都在围绕这三个方面开展大量研究开发工作。其中对人类生命财产有直接关系的是汽车安全。汽车安全性包括主动安
10、全性和被动安全性两大类，主动安全性是指避免交通事故发生之前的主动安全技术包括制动、转向、悬架、车距雷达报警系统，即自适应巡航控制系统等。汽车制动系统是汽车主动安全性的重要组成部分。汽车制动系统从20世纪初代时外鼓轮制动器、鼓式制动器、盘式制动器、液压制动器发展到电子控制制动系统。1914年液压系统应用在制动系统中；1951年盘式制动器诞生；1952年带真空助力器的制动主缸研发成功；20世纪70年代由于电子控制技术在汽车上的应用，制动系统获得了飞跃的发展，ABS迅速应用于各种汽车上。此后电子控制系统不断发展，汽车制动系统也步入了电子化时代。汽车制动系统至今已有防抱死制动系统（ABS）、电子差速锁
11、（EDS）、牵引力控制系统（TCS、ASR）、电子制动力分配系统（EBD）、电控液压制动系统（EHB）、电子稳定程序控制系统（ESP）、辅助制动系统（BAS）、机电一体化制动系统（EMB）、线控制动系统（BBW）等。良好的制动性能是汽车安全行驶的重要保障。其作用也是特别大的，首先它能提供平稳的停车功能，能使停车过程平顺柔和。其次提供制动片的清干功能。当车辆在湿滑路面上行驶时，系统会在固定间隔时间发出微弱的制动脉冲，用来清干制动片上的水膜，以保证可靠的制动。再者塞车辅助制动功能，在发生塞车的情况下，驾驶员只需控制油门踏板。一旦把脚从油门踏板上挪开，系统会自动施加一定的制动力以减速停车。这样，驾驶
12、员就不需要在油门踏板和制动踏板之间频繁的轮换。而起步辅助功能，可防止汽车向后或向前溜动。当车辆在斜坡上处于停止状态时，迅速、有效的踩一下制动踏板，然后踩油门踏板。传统汽车制动方式是采用在车轮上安装机械式摩擦制动器经过了一百多年的发展，汽车制动系统的形式已经基本固定下来，但是随着电子（特别是大规模、超大规模集成电路）的发展，汽车制动系统的形式也将发生变化。本文就在此出发点上，着重介绍了几种发展比较成熟的现代汽车制动系统，通过对其功用、工作原理及工作过程的介绍，让大家更加了解现代汽车制动系统的安全性。之后又介绍了几种制动系中的新技术，虽然发展并没有那么成熟，或者说是广泛，但是其前景还是很明朗的。随
13、着电子技术以及电子行业的高速发展，我相信将来的汽车制动系统主动安全技术会越来越依靠电子，这样制动的效果，制动可靠性会越来越高。将来的制动主动技术也会越来越成熟。第二章 防抱死制动系统（ABS）2.1 ABS防抱死制动系统概述“ABS”中文译为“防抱死刹车系统”。它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。ABS是常规刹车装置基础上的改进型技术，可分机械式和电子式两种。现代汽车上大量安装防抱死制动系统，ABS既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏，是目前汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。普通制动系统在湿滑路
14、面上制动，或在紧急制动的时候，车轮容易因制动力超过轮胎与地面的摩擦力而安全抱死。ABS 与常规的液压制动系统相比有三个显著的优点： （1） 车辆控制装备有ABS的汽车驾驶员在紧急制动过程中，保持着很大程度的操纵控制。在紧急制动过程中，用标准的液压制动器产生的打滑使驾驶员失去对车辆的控制。ABS 恢复稳定性并使驾驶员恢复对车辆的控制。（2） 减少浮滑现象潮湿、光滑道路和抱死车辆纵使形成被称为浮滑现象的状态，当车辆驾驶员行驶在具有一层水和油薄模的路面之上时， 出现与浮滑现象相仿。由于ABS 减少了车轮抱死的机会， 因此， 也减少了制动过程中出现浮滑现象的机会。（3） 改善了轮胎的磨损使用ABS防止
15、车轮抱死，消除了在紧急制动过程中轮胎平斑的可能性。2.2 ABS发展历程ABS系统的发展可以追溯到本世纪初期，早在1928年制动防抱死理论就被提出，在30年代机械式制动防抱死系统就开始在火车和飞机上获得应用，博世（BOSCH）公司在1936年第一个获得了用电磁式车轮转速传感器获取车轮转速的制动防抱死系统的专利权。进入50年代，汽车制动防抱死系统开始受到较为广泛的关注。福特（FORD）公司曾于1954年将飞机的制动防抱死系统移置在林肯（LINCOIN）轿车上，凯尔塞海伊斯（KELSEHAYES）公司在1957年对称为AUTOMATIC的制动防抱死系统进行了试验研究，研究结果表明制动防抱死系统确实
16、可以在制动过程中防止汽车失去方向控制，并且能够缩短制动距离；克莱斯勒（CHRYSLER）公司在这一时期也对称为SKID CONTROL的制动防抱死系统进行了试验研究。由于这一时期的各种制动防抱死系统采用的都是机械式车轮转速传感器的机械式制动压力调节装置，因此，获取的车轮转速信号不够精确，制动压力调节的适时性和精确性也难于保证，控制效果并不理想。随着电子技术的发展，电子控制制动防抱死系统的发展成为可能。在60年代后期和70年代初期，一些电子控制的制动防抱死系统开始进入产品化阶段。凯尔塞海伊斯公司在1968年研制生产了称为“SURE TRACK”两轮制动防抱死系统，该系统由电子控制装置根据电磁式转
17、速传感器输入的后轮转速信号，对制动过程中后轮的运动状态进行判定，通过控制由真空驱动的制动压力调节装置对后制动轮缸的制动压力进行调节，并在1969年被福特公司装备在雷鸟（THUNDERBIRD）和大陆马克III（CONTINENTALMKIII）轿车上。克莱斯勒公司与本迪克斯（BENDIX）公司合作研制的称为SURE-TRACK的能防止4个车轮被制动抱死的系统，在1971年开始装备帝国（IMPERIAL）轿车，其结构原理与凯尔塞海伊斯的SURE-TRACK基本相同，两者不同之处，只是在于两个还是四个车轮有防抱制动。博世公司和泰威士（TEVES）公司在这一时期也都研制了各自第一代电子控制制动防抱系
18、统，这两种制动防抱系统都是由电子控制装置对设置在制动管路中的电磁阀进行控制，直接对各制动轮以电子控制压力进行调节。U别克（BUICK）公司在1971年研制了由电子控制装置自动中断发动机点火，以减小发动机输出转矩，防止驱动车轮发生滑转的驱动防抱死系统.瓦布科（WABCO）公司与奔驰（BENZ）公司合作，在1975年首次将制动防抱死系统装备在气压制动的载货汽车上。这一时期的各种ABS系统都是采用模拟式电子控制装置，由于模拟式电子控制装置存在着，反应速慢、控制精度低、易受干扰等缺陷，致使各种ABS系统均未达到预期的控制效果，所以，这些防抱控制系统很快就不再被采用了。进入70年代后期，数字式电子技术和
19、大规模集成电路的迅速发展，为ABS系统向实用化发展奠定了技术基础。博世公司在1978年首先推出了采用数字式电子控制装置的制动防抱死系统-博世 ABS2，并且装置在奔驰轿车上，由此揭开了现代ABS系统发展的序幕。尽管博世 ABS2的电子控制装置仍然是由分离元件组成的控制装置，但由于数字式电子控制装置与模拟式电子控制装置相比，其反应速度、控制精度和可靠性都显著提高，因此，博世ABS2的控制效果己相当理想。从此之后，欧、美、日的许多制动器专业公司和汽车公司相继研制了形式多详的ABS系统。2.3 ABS系统的工作原理控制装置和ABS警示灯等组成，在不同的ABS系统中，制动压力调节装置的结构形式和工作原
20、理往往不同，电子控制装置的内部结构和控制逻辑也可能ABS通常都由车轮转速传感器、制动压力调节装置、电子不尽相同。在常见的ABS系统中，每个车轮上各安装一个转速传感器，将有关各车轮转速的信号输入电子控制装置。电子控制装置根据各车轮转速传感器输入的信号对各个车轮的运动状态进行监测和判定，并形成相应的控制指令。制动压力调节装置主要由调压电磁阀组成，电动泵组成和储液器等组成一个独立的整体，通过制动管路与制动主缸和各制动轮缸相连。制动压力调节装置受电子控制装置的控制，对各制动轮缸的制动压力进行调节。ABS的工作过程可以分为常规制动，制动压力保持，制动压力减小和制动压力增大等阶段。在常规制动阶段，ABS并
21、不介入制动压力控制，调压电磁阀总成中的各进液电磁阀均不通电而处于开启状态，各出液电磁阀均不通电而处于关闭状态，电动泵也不通电运转，制动主缸至各制动轮缸的制动管路均处于沟通状态，而各制动轮缸至储液器的制动管路均处于封闭状态，各制动轮缸的制动压力将随制动主缸的输出压力而变化，此时的制动过程与常规制动系统的制动过程完全相同。（一）减压过程当电磁阀通入较大的电流时，柱塞移至上端，主缸和轮缸的通路被截断，轮缸和液压油箱接通，轮缸的制动液流入液压油箱，制动压力降低。与此同时，驱动电动机启动，带动液压泵工作，把流回液压油箱的制动液加压后输送到主缸，为下一个制动周期作好准备，见图2-1。图2-1 ABS工作（
22、减压过程）这种液压泵叫再循环泵。它的作用把减压过程中的轮缸流回的制动液送回高压端，这样可以防止ABS工作时制动踏板行程发生变化。因此，在ABS工作过程中液压泵必须常开。（二）保压过程给电磁阀通入较小的电流时，柱塞移至图2-2所示的位置，所有的通道都被截断，所以，能保持制动压力。图2-2 ABS工作（保压过程）（三）增压过程电磁阀断电后，柱塞又回到图2-3所示的初始位置。主缸和轮缸再次相通，主缸端的高压制动液（包括液压泵输出的制动液）再次进入轮缸，增加了制动压力，见图2-3。增压和减压速度可以直接通过电磁阀的进出油口来控制。图2-3 ABS工作（增压过程）在制动过程中，电子控制装置根据车轮转速传
23、感器输入的车轮转速信号判定有车轮趋于抱死时，ABS就进入防抱制动压力调节过程。例如，电子控制装置判定右前轮趋于抱死时，电子控制装置就使控制右前轮刮动压力的进液电磁阀通电，使右前进液电磁阀转入关闭状态，制动主缸输出的制动液不再进入右前制动轮缸，此时，右前出液电磁阀仍末通电而处于关闭状态，右前制动轮缸中的制动液也不会流出，右前制动轮缸的刮动压力就保持一定，而其它末趋于抱死车轮的制动压力仍会随制动主缸输出压力的增大而增大；如果在右前制动轮缸的制动压力保持一定时，电子控制装置判定右前轮仍然趋于抱死，电子控制装置又使右前出液电磁阀也通电而转入开启状态，右前制动轮缸中的部分制动波就会经过处于开启状态的出液
24、电磁阀流回储液器，使右前制动轮缸的制动压力迅速减小右前轮的抱死趋势将开始消除，随着右前制动轮缸制动压力的减小，右前轮会在汽车惯性力的作用下逐渐加速；当电子控制装置根据车轮转速传感器输入的信号判右前轮的抱死趋势已经完全消除时，电子控制装置就使右前进液电磁阀和出液电磁阀都断电，使进液电磁阀转入开启状态，使出液电磁阀转入关闭状态，同时也使电动泵通电运转，向制动轮缸泵输送制动液，由制动主缸输出的制动液经电磁阀进入右前制动轮缸，使右前制动轮缸的制动压力迅速增大，右前轮又开抬减速转动。ABS通过使趋于抱死车轮的制动压力循环往复而将趋于防抱车轮的滑动率控制，在峰值附着系数滑动率的附近范围内，直至汽车速度减小
25、至很低或者制动主缸的常出压力不再使车轮趋于抱死时为止。制动压力调节循环的频率可达320HZ。在该ABS中对应于每个制动轮缸各有对进液和出液电磁阀，可由电子控制装置分别进行控制，因此，各制动轮缸的制动压力能够被独立地调节，从而使四个车轮都不发生制动抱死现象。尽管各种ABS的结构形式和工作过程并不完全相同，但都是通过对趋于抱死车轮的制动压力进行自适应循环调节，来防止被控制车轮发生制动抱死。2.4 ABS系统的作用评价车辆制动性能的主要指标是制动距离和制动减速度。以提高汽车行驶安全性能而开发的。A B S 系统有以下四种作用：（1）缩短制动距离：汽车在紧急制动时，ABS系统可以将滑移率控制在没有装备
26、ABS系统的车辆的2025左右，也就是说，它可以获得最大的纵向制动力的效果。（2）增强制动时的操纵稳定性：汽车制动时，四个轮子上的制动力是不同的。如果前轮抱死，驾驶员就无法控制汽车的方向；倘若后轮先抱死，则会出现侧滑、甩尾，甚至是整个汽车掉头等严重事故。ABS 系统可以防止制动时四个轮子被完全抱死，有效提高了汽车行驶的稳定性。资料表明，装有ABS系统的车辆，可以使由于车轮侧滑引起的事故比例大幅度下降。 （3）改善了轮胎的磨损状况：车轮抱死会造成轮胎杯形磨损，轮胎面磨耗不均匀，导致轮胎磨损耗费增加。经测定，汽车在紧急制动时车轮抱死所造成的轮胎累加磨损费，已超过了一套防抱死系统的造价。因此，立足长
27、远，装用ABS 系统具有一定的经济效益。（4）减轻司机的心理疲劳：ABS 系统的使用与普通制动系统几乎没有区别。制动时只要把脚踏在制动踏板上，ABS 系统就会根据情况自动进入工作状态。ABS 系统在任何路面上应急制动只要求一种制定的制动操纵， 而不需要顾虑车轮抱死问题。这就可以在心理上减轻司机的疲劳，进而保证驾车的安全可靠性。第三章 电子稳定程序控制系统（ESP）研究表明，25%造成严重伤害的交通事故和60%引起死亡的交通事故都是因为车辆侧滑所致。而电子稳定程序ESP可以防止很多这种由于侧滑所导致的交通事故。中国每年死于交通事故的人数达到10万人之多，居世界第一。ESP可大大降低交通事故并提高
28、道路安全。许多研究和分析都证实了ESP在增强道路安全方面的成效。近年来世界范围内新车的ESP装配率，显示了其正在被越来越多的人所认可。2006 年欧洲的ESP装配率达到42%。在美国的装配率也提升得非常快，几乎翻倍到达21%。到目前为止，欧洲是ESP最大的市场，而且将继续保持几年。ESP将成为所有车辆的标准配置，它是继安全带之后最具拯救生命潜力的科技。3.1 ESP的作用 ESP最主要的作用是在紧急情况下，与ABS和ASR共同工作，帮助驾驶员保持对车辆的控制，在车辆和地面间还有附着力的前提下，通过对驾驶员的动作和路面等实际情况的判断，对车辆的行驶状态进行及时干预，从而避免重大意外事故。装了ES
29、P的汽车，不再盲目服从司机，它能纠正司机的过度转向和不足转向。ABS和ASR只能被动地作出反应，而ESP则能够探测和分析车况并纠正驾驶的错误，防患于未然。ESP的具体作用归纳为3点。（1）控制驱动力，防止车轮打滑ESP能够避免车辆的起步打滑，系统对制动、发动机管理和变速换挡控制及时干预，让汽车在启动时保持合适的扭矩，而整个过程ESP利用微处理器分析来自传感器的信号并输出相应的控制指令。（2）控制转向过度或不足在转向过程中，如果驾驶员对车辆的操作过于激烈，会使车辆不能按照自己的轨迹行驶，后驱汽车常出现转向过度情况，此时后轮失控而甩尾。当ESP感知到这种情况将要出现之前，便会对外侧前轮制动，让前轮
30、得到一个反向转矩来稳定车身；在转向不足时，为了校正循迹方向， ESP则对内侧后轮制动，形成一个加强汽车转向的转矩，从而校正汽车的行驶方向。（3）控制方向，减少对开路面制动距离 对开路面，指的是汽车的左右轮分别位于不同附着系数的路面上，例如，一半是干燥路面，而另一半是积水甚至是积雪路面。在这种路面上刹车时，制动系统在对附着力较低的路面上的车轮施加制动力时，为了防止车轮的抱死滑动，制动系统不能够对车轮施加与干燥路面上的车轮同样大的制动力。原因是如果没有反方向控制车身，不对称的制动力会使车辆受到一个水平方向的转矩，在路面旋转打滑，ESP系统察觉到后，系统会给电动机一个必要的转向角度命令。这时，驾驶员
31、能够感觉到方向盘的变化，并随之继续控制方向盘，反向旋转。在这样的作用下，制动力能够发挥地面附着力的最大值，并把制动距离缩短5% 10% ，这是大众最新的“ESP Plus”转向控制系统所能达到的最新成果。3.2 ESP电子系统的构成ESP系统是一种牵引力控制系统，它在ABS和ASR的基础上增加了相应功能的传感器。3.2.1 ESP的组成（1）传感器：转向传感器、车轮传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器、方向盘油门刹车踏板传感器等。这些传感器负责采集车身状态的数据。 （2）ESP电脑：将传感器采集到的数据进行计算，算出车身状态然后跟存储器里面预先设定的数据进行比对。当电脑计算数据超出存储器预存的
32、数值，即车身临近失控或者已经失控的时候命令执行器工作，以保证车身行驶状态能够尽量满足驾驶员的意图。 （3）执行器：说白了ESP的执行器就是4个车轮的刹车系统，其实ESP就是帮驾驶员踩刹车。和没有ESP的车不同的是，装备有ESP的车其刹车系统具有蓄压功能。简单的说蓄压就是电脑可以根据需要，在驾驶员没踩刹车的时候替驾驶员向某个车轮的制动油管加压好让这个车轮产生制动力。另外ESP还能控制发动机的动力输出什么的，反正是相关的设备他都能插一腿！ （4）与驾驶员的沟通：仪表盘上的ESP灯。该系统的电子部件主要包括电子控制单元( ECU) 、方向盘传感器、纵向加速度传感器、横向加速度传感器、横摆角速度传感器
33、、轮速传感器等。作为保证行车安全的一个重要电控系统，其各个传感器的正常工作是进行有效控制的基础。图3-1所示为汽车ESP的构成示意图。图3-1 汽车ESP的构成示意图3.2.2 ESP各电子部件的主要功用（1）方向盘传感器 ESP通过计算方向盘转角的大小和转角变化速率来识别驾驶员的操作意图。方向盘转角传感器将方向盘转角转换为一个可以代表驾驶员期望的行驶方向的信号，方向盘转角一般是根据光电编码来确定的，安装在转向柱上的编码盘上包含了经过编码的转动方向、转角等信息。这一编码盘上的信息由接近式光电耦合器进行扫描。接通点火开关并且方向盘转角传感器转过一定角度后，处理器可以通过脉冲序列来确定当前的方向盘
34、绝对转角。方向盘转角传感器与ECU的通讯一般通过CAN总线完成。（2）摆角速度传感器横摆角速度传感器检测汽车沿垂直轴的偏转，该偏转的大小代表汽车的稳定程度。如果偏转角速度达到一个阈值，说明汽车发生测滑或者甩尾的危险工况，则触发ESP控制。当车绕垂直方向轴线偏转时，传感器内的微音叉的振动平面发生变化，通过输出信号的变化计算横摆角速度。（3）纵向/横向加速度传感器ESP中的加速度传感器有沿汽车前进方向的纵向加速度传感器和垂直于前进方向的横向加速度传感器，基本原理相同，只是成90夹角安装。ESP一般使用微机械式加速度传感器，在传感器内部，一小片致密物质连接在一个可以移动的悬臂上，可以反映出汽车的纵向
35、/横向加速度的大小，其输出在静态时为2.5V左右，正的加速度对应正的电压变化，负的加速度对应负的电压变化，每1.01.4V对应1g的加速度变化，具体参数因传感器不同而有所不同。（4）轮速传感器在汽车上检测轮速信号时，最常用的传感器是电磁感应式传感器，一般做法是将传感器安装在车轮总成的非旋转部分（如转向节或轴头）上，与随车轮一起转动的导磁材料制成的齿圈相对。当齿圈相对传感器转动时，由于磁阻的变化，在传感器上激励出交变电压信号，这种交变电压的频率与车轮转速成正比，ECU采用专门的信号处理电路将传感器信号转换为同频率的方波，再通过测量方波的频率或周期来计算车轮转速。3.3 ESP系统的工作原理传感器
36、记录车辆的变量： 车轮速度、转向角度、侧向加速度及横向移动。基于这些数据，通过ESP分析驾驶员对方向盘的操作方向，并计算车辆是否遵照驾驶员提出的转向要求行驶， 最后ESP干预，有针对性地对各个车轮实施制动。在图3-2中，方向盘转角传感器信号经微机控制器处理后，通过CAN总线发送给ECU；横摆角速度传感器、纵向/横向传感器由于信号特点和安装位置类似，故设计在同一个模块内；由于ESP对轮速传感器信号的实时性要求较高，故经过信号调理后，直接送入ECU。在图3-2的A和B中，需要微处理器对信号进行处理并通过CAN总线传送数据，本文选用Infineon公司的SAK-C164CI。该芯片是专为汽车应用而设
37、计，内置AD转换器、输入信号捕捉、正交解码器，运算速度快，非常适合ESP的传感器信号处理。图3-2 ESP的工作原理第四章 驱动防滑控制系统（ASR）4.1汽车驱动防滑系统（ASR）的基本原理ASR驱动防滑系统，即Acceleration Slip Regulation的缩写。功能与TCS相同，同样是为了防止车辆在起步、再加速时驱动轮打滑，维持车辆行驶方向稳定性的系统，叫法不同，通常多在大众等德国系车型上看到这个缩写。汽车在路面上行驶时，其驱动力取决于传递到驱动轮的发动机输出扭矩和轮胎与路面之间的附着极限。传递到驱动轮的发动机输出扭矩是由发动机的外特性和传动系的传递特性(速比、传动效率、驱动轮
38、半径等) 决定的，它按照驾驶员的操作表现出一定的规律控制。而轮胎与路面之间的附着极限与轮胎结构、路面状况、天气条件和车速等诸多因素有关，是一个变化范围很广的不确定量。大量的试验表明，表征轮胎与路面之间附着极限的附着系数与驱动滑转率（率为正值，制动时此系数被称为制动滑移率，为负值，两者可统称为滑动率）有图4-1所示的关系。从图中可以看到，当驱动滑转率从0 开始增加时，附着系数也随之急剧增大，当滑转率达到某一值S T （一般介于01080130 之间) 时， 附着系数达到最大值max ，此后，随着滑转率的继续增加， 附着系数反而下降。滑转率在0 与S T 之间， 即曲线的上升段为稳定区， 在该区可
39、稳定驱动， 在S T 与纯滑转(即驱动滑转率为100 %) 之间， 即曲线的下降段为非稳定区， 在该区不能稳定驱动， 所以从牵引性能来考虑， 驱动轮的纵向滑转率最好在S T 处。另一方面，轮胎与路面之间的侧向附着系数随滑转率的增大而急剧减小。所以从侧向稳定性能考虑， 车轮纵向滑转率应越小越好， 若汽车失去侧向附着， 则将失去转向操纵能力， 若汽车后驱动轮失去侧向附着能力， 则将失去方向稳定性， 易发生甩尾。由此可见， 理想的驱动轮纵向滑动率应略小于S T ， 即约在01050115 之间(这个数值与ABS 所控制的滑动率范围不同， ABS 通常将车轮滑动率控制在01100120 之间) 。因此
40、， 汽车驱动防滑控制就是在驱动力和汽车稳定性、转向操纵性之间取得平衡。图4-1 车轮滑转率与路面附着系数的关系4.2汽车驱动防滑控制的作用它的主要目的是防止汽车驱动轮在加速时出现打滑，（特别是下雨下雪冰雹路冻等摩擦力较小的特殊路面上，当汽车加速时将滑动率控制在一定的范围内，从而防止驱动轮快速滑动。它的功能一是提高牵引力；二是保持汽车的行驶稳定。行驶在易滑的路面上，没有 ASR的汽车加速时驱动轮容易打滑；如是后驱动的车辆容易甩尾，如是前驱动的车辆容易方向失控。有ASR时，汽车在加速时就不会有或能够减轻这种现象。在转弯时，如果发生驱动轮打滑会导致整个车辆向一侧偏移，当有ASR时就会使车辆沿着正确的
41、路线转向;最重要的是车辆转弯时，一旦驱动轮打滑就会全车一侧偏移，这在山路上极度危险的，有ASR的车刚一般不会发生这种现象。4.3制动控制模式汽车驱动防滑控制可以分为以下几种控制方式：发动机输出扭矩调节、驱动轮制动干预、差速器锁止控制、离合器和变速器控制等。（1）发动机输出扭矩调节传动系位于发动机与驱动轮之间，它可使发动机输出的动力特性适合于在各种工况下汽车行驶的需要，使汽车能正常行驶。最常见的是机械式传动系，液力机械传动系用于大型客车。高级轿车和各类工程车辆上。电力传动比较少见，只用于大型矿山车辆上。（2）驱动轮制动干预驱动轮制动干预就是在发生打滑的驱动轮上施加制动力矩，使车轮转速降至最佳的滑
42、转率范围内。因为制动干预直接对驱动轮施加制动力矩，可以提供最快的反应时间。从表4-1 可以看出， 所列的控制方式大多不具备迅速响应能力，难以及时防止驱动轮的过度滑转。它们单独使用难以保证把滑转率控制在稳定区域，因此难以很好地实现汽车起步、加速过程中的防滑目的。制动干预的一个重要功能就是差速锁止效应，即在两侧附着系数分离且差别较大的路面上，若只有一侧驱动轮打滑(低附着系数一侧) 时，可以通过对此驱动轮施加制动力矩，造成差速锁止效应，从而适当降低打滑车轮的滑转率，增加牵引力。（3）汽车差速器差速器是驱动轿的主件。它的作用就是在向两边半轴传递动力的同时，允许两边半轴以不同的转速旋转，满足两边车轮尽可
43、能以纯滚动的形式作不等距行驶，减少轮胎与地面的摩擦。 汽车在拐弯时车轮的轨线是圆弧，如果汽车向左转弯，圆弧的中心点在左侧，在相同的时间里，右侧轮子走的弧线比左侧轮子长，为了平衡这个差异，就要左边轮子慢一点，右边轮子快一点，用不同的转速来弥补距离的差异。 如果后轮轴做成一个整体，就无法做到两侧轮子的转速差异，也就是做不到自动调整。为了解决这个问题，早在一百年前，法国雷诺汽车公司的创始人路易斯.雷诺就设计出了差速器这个玩意。 （4）离合器控制离合器位于发动机飞轮与变速器之间。主动部分（压盘与离合器盖）固定于飞轮后端面，从动部分（摩擦片）位于飞轮与压盘之间，并通过中心的花键孔与变速器第一轴相连。压紧部分位于压盘与离合器盖之间，利用其弹力将摩擦片紧紧地夹在飞轮与压盘之间，主从动部分利用摩擦力矩来传递发动机输出的扭矩。分离机构由安装于离合器盖和压盘上的分离杠杆、套于变速器第一轴轴承盖套筒上的分离轴承以及安装于飞轮壳上的分离叉组
