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現代汽車安全技術

		點擊數：	更新時間： 2021年05月09日
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現代汽車安全技術
主講：黑貓
第一章   緒論
現代汽車的三大主題：

節能，環保，安全
1.1 汽車交通事故概述
聯合國世界衛生組織（WHO）向安南秘書長提交的最新報告顯示，近幾年全球每年因交通事故造成死亡的人數多達約120萬．另外還有數百萬人在汽車事故中受傷致殘。
直接經濟損失5000億美元
汽車交通事故，不分高低貴賤，各類時間地點，隨時可能發生---黛安娜王妃
事故發生率，發達國家低，發展中國家高－－香港，南非，德國
1.2 汽車安全技術研究的發展
圖1-1
主動安全技術
預防安全技術
車況、路況檢測
改善駕駛視野
提高車輛被視讓性
駕駛員注意力檢測
事故前安全技術
事故避免系統
駕駛操縱性提高：ABS,ASR,VSC,CCS,AT,4WS,4WD
被動安全技術
碰撞安全技術
安全氣囊
安全帶
行人保護
吸能車體
抑制安全技術
阻燃
自動滅火
自動報警
安全門鎖
汽車黑匣子
先進安全汽車ASV—21世紀的汽車
防瞌睡
防酒后駕駛
行人保護
主動防碰撞
汽車安全保障體系
哈頓矩陣模型
    
安全保障體系的構成：
人，車，路(環境)，法規，管理
 ×     碰撞前，碰撞時，碰撞后
人員，
車輛，
環境
采取干預
簡述哈頓矩陣模型，從工作實際出發，論述如何建立完善汽車安全保障體系。
第二章 汽車主動安全技術
2.1 ABS-防抱制動系統
車輪的三種運動狀態：滾動，滑動，邊滑邊滾
發展歷史：
火車/飛機－－中高檔轎車－－大型客車－－汽車標準配置
ABS是目前世界上最成功的汽車電子產品

滑移率與附著系數
附著系數的意義
縱向附著系數（制動附著系數）
橫向附著系數（側滑附著系數）

滑移率的定義：
（V-w×r）/v×100％

滑移率
單純的滾動
邊滾邊滑
抱死拖滑
制動時輪胎的印跡
滑移率

100%

制動時的車輛運動分析
制動力受到地面附著力的限制
當左右制動力不一致時會產生偏轉力矩
制動跑偏情況
問題：
是不是有了制動力不平衡就一定會產生制動跑偏？
前軸側滑受力圖
A
B
C
Fj
uB
uA

O
α
Fj  離心力
后軸側滑受力圖
A
B
C
Fj
uB
uA
α
O

滑移率與附著系數曲線
ABS的作用
1，防止后輪抱死，提高制動時的行駛穩定性。
2，防止前輪抱死，提高制動時的操縱性。
3，最大可能利用車輪與地面的附著，減少制動距離
4，減少輪胎磨損，減輕駕駛員的緊張程度
地面制動力、制動器制動力與附著力之間的關系

r
W
FXb
ua
m

ω
制動時車輪動力學方程-------ABS的控制原理基礎
ABS單輪模型
理論曲線
實際附著系數-滑移率曲線
各種路面上的附著系數與滑移率的關系曲線
車速對附著系數與滑移率的關系曲線的影響
ABS控制滑移率區域
車輪與發動機的轉動慣量對ABS控制的影響
車輪運動狀態
的重要參數
角速度
角減（加）速度
滑移率
ABS邏輯門限值控制
滑移率在峰值
附著系數附近波動
獲得較大的縱向
和橫向力
單獨使用時，不能適應各種變化的路況
單獨使用時，不能充分的利用附著條件
ABS控制的基本思想
已知：某車整車質量為2t，制動器最大制動力為1500Nm，車輪半徑為0.25m。求該車的72km/h初速度制動的有ABS作用和無ABS作用時的最短制動距離。
該車車速為20m/s，有ABS作用時，附著系數取0.9
制動時間為   20m/s / 0.9*10=2.2s
制動距離為   2.2s*20m/s/2=22m
需要制動器提供最大制動力為：
0.9*10*2000=18000N
制動器能產生的制動力最大為：
1500/0.25*4=24000N       滿足要求
無ABS作用時，附著系數取0.7
20m/s / 0.7*10=2.86s
2.86s*20m/s/2=28.6m
如果整車
重量為3t?
如果車速
為100km/h
車輪制動
趨于抱死
部分制動液流出
減小制動壓力
車輪抱死
趨勢消除
增大制動壓力
制動開始
 2.1.2.5  ABS控制技術
2.1.2.5   ABS控制技術
ABS控制策略
邏輯門限
滑模控制
模糊控制
最優控制
控制策略
車輪速度
車輪的減速度
汽車的減速度
參考車速
滑移率s
s大于門限值
車輪的角減速度
低于門限值-a
制動壓力保持
制動壓力減小
車輪的角減
速度減小到-a
車輪因慣性加速
越過+a越過+Ak
Y
N
制動壓力增加
Y
N
車輪角加速
回到+Ak
車輪角加速
回到+a
制動壓力保持
制動壓力增加
邏輯門限值的控制過程
1）預測控制技術
只以車輪減速度作為控制參數
減速度測量比較準確，但受轉動慣量影響比較大
只以滑移率作為控制參數
車速測量主要靠估算，精度有限。同時響應慢，估計外部環境變化能力有限。
以車輪減速度和車輪加速度作為控制參數
以車輪減速度和車輪加速度，以及滑移率作為控制參數

預測控制技術的實用化
1）制動裝置的滯后性
2）驅動軸的振動
學習控制算法
制動防抱裝置(ABS)的基本結構
ABS構造1
ABS構造2
輪速傳感器
電磁感應式利用電磁感應原理，將車輪轉動的位移信號轉化為電壓信號，由隨車輪旋轉的齒盤和固定的感應元件組成。此類傳感器的不足之處在于，傳感器輸出信號幅值隨轉速而變，低速時檢測難，頻響低，高速時易產生誤信號，抗干擾能力差。
霍爾式利用霍爾半導體元件的霍爾效應工作。當電流Iv流過位于磁場中的霍爾半導體層時。電子向垂直于磁場和電流的方向轉移，在半導體橫斷面上出現霍爾電壓UH，這種現象稱之為霍爾效應。

傳感器安裝位置
ECU （電子控制單元）
ABS的ECU接受由設于各車輪上的傳感器傳來的轉速信號，經過電路對信號的整形、放大和計算機的比較、分析、判別處理，向ABS執行器發出控制指令。一般來說，ABS電控單元還具有初始檢測、故障排除、速度傳感器檢測和系統失效保護等功能。
l）輸入級電路
以完成波形轉換整形、抑制干擾和放大信號為目的，將車輪轉速傳感器輸人的正弦波信號轉換成為脈沖方波，經過整形放大后，輸給運算電路。
2）運算電路（微型計算機）
根據輸入信號運算電磁閥控制參數。主要根據車輪轉速傳感器輸人信號進行車輪線速度、開始控制的初速度、參考滑動率、加速度和減速度等運算，調節電磁閥控制參數的運算和監控運算，并將計算出的電磁閥控制參數輸送給輸出級。

3）輸出級電路
利用微機產生的電磁閥控制參數信號，控制大功率三極管向電磁閥線圈提供控制電流。
4）安全保護電路
將汽車12 V電源電壓改變并穩定為ECU作所需的5 V標準電壓，監控這種工作電壓的穩定性。同時監控輸人放大電路、ECU運算電路和輸出電路的故障信號。當系統出現故障時，控制繼動電動機和繼動閥門，使ABS停止工作，轉人常規制動狀態，點亮ABS警示燈，將故障以故障碼的形式存儲在ECU內存中。

①減壓時高速運轉，迅速將制動液泵回制動主缸。
②其余時間低速運轉，油泵低速運轉，將儲能器中制動液抽空，以備下次減壓時儲油。

制動壓力調節器中三個電磁閥線圈與一個監測電阻并聯 ，監測電阻用來檢測電磁閥線圈的故障，當線圈出現故障時，電阻兩端的電壓發生變化，通過AST端子將此故障信息輸人ECU，同時切斷調節器電路，ABS退出工作。
1．常規制動
ABS不介入控制，各進液調壓電磁間斷電導通，各回液電磁閥斷電關閉，電動泵不通電運轉，各制動輪缸與儲液器隔絕，系統處于正常制動狀態。
2．調節制動
制動壓力調節過程由制動保壓、制動減壓和制動增壓組成。
l）制動保壓
進液調壓電磁閥通電關閉，回液調壓電磁閥仍斷電關閉，實現制動保壓；
2）制動減壓
回液調壓電磁間也通電導通，輪缸制動液回流儲液器，實現制動減壓；
3）制動增壓
進液調壓閥導通，回液調壓閥關閉，電動泵運轉，與主缸一起向右前輪輪缸送液，實現制動增壓。
循環式調壓系統
可變容積式
電磁閥

不通電

通大電流

較小電流

柱塞

右邊

左邊

中間

活塞

通回油

通儲能器

不通

單向閥

打開—增壓

關閉—減壓

關閉—保壓

液壓式制動主要由供能裝置（液壓泵、儲液器等）、電磁閥和調壓缸等組成。從布置方式上看，有將壓力調節裝置獨立于制動主缸、助力器的分離式布置型式，它具有布置靈活、成本低但管路復雜的特點；也有將壓力調節裝置以螺栓與主缸和助力器相連的組合式布置型式，它具有結構較緊湊、成本較低的優點；也還有將壓力調節裝置與主缸和助力器制成一體的整體式布置方式，其結構更加緊湊、管路少、更加安全可靠。 
空氣壓力式調節器
隔離閥，排氣閥排列組合，三種工作狀態
ABS試驗
高附著路面
低附著路面
對開路面
對接路面
國家強制性標準GB一1 2 67 6《汽車制動系統結構、性能和試驗方法》 
ABS汽車駕駛與維護
1）緊急制動時，一腳踩死
2）注意ABS工作燈
3) 定期維護輪轂軸承
4）注意輪胎氣壓
5) 注意電池電壓
6）注意制動液
7) 拆卸時要卸壓，組裝后要注意排氣
8) ABS 只有高速才起作用

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