汽车防滑和转向控制系统

第 7章 汽 车 防 滑 与 转 向 控 制 系 统 概 述n汽车操纵稳定性是保证汽车行驶安全的重要性能，是提高行车速度的重要保证，汽车防滑与转向控制是提高操纵稳定性的重要措施，主要包括制动防抱死系统（ABS）、电子制动力分配系统（EBD）、驱动防滑转控制系统（ARS）和电控汽车稳定行驶系统（ESP）等 汽车制动性能的评价指标n制动效能制动性能最基本的评价指标n制动效能的恒定性最主要的就是抗热衰退性能n制动时汽车方向的稳定性 制动力与附着系数 xuX ZrMF 制动时的车轮受力分析a）纵向；b）横向 附着系数与滑移率关系n车轮的纵向运动可分为：纯滚动，纯滑动和边滚边滑车轮与地面之间的附着系数除了与车轮状况、地面状况有关外，还与车轮的运动状态有关%100 vrvs 理想状态：滑移率保持在10%20%,获得较大的纵向、侧向附着系数 防滑控制系统n汽车防滑控制是提高操纵稳定性的重要措施，主要包括制动防抱死系统（ABS）、电子制动力分配系统（EBD）、驱动防滑转控制系统（ARS）和电控汽车稳定行驶系统（ESP）等 防滑控制系统1.制动防抱死系统在制动过程中，通常将车轮滑移率控制在10%20%的范围内。 制动防抱死系统 (ABS) 都是在制动过程中，通过调 节轮缸（或制动气室）的制动压力使作用车轮的制动力矩 受到控制，从而控制车轮的滑移率。2.驱动防滑系统在驱动过程中，通常将车轮滑移率控制在5%15%的范围内。 而防滑驱动控制系统(ASR) 在驱动过程中通常可以通 过调节发动机的输出转矩、转动系的传动比、差速器的锁 紧系数等控制作用于驱动车轮的驱动力矩，以及通过调节 驱动车轮制动轮缸（或制动气室）的制动压力控制作用于 驱动车轮的制动力矩。实现对驱动车轮牵引力矩的控制。 制 动 防 抱 死 系 统ABS的作用：n改善了汽车制动时的方向稳定性n 缩短了制动距离n增加了汽车制动时的转向操纵能力n减少了轮胎磨损 驱动防滑系统ASR的作用：n 防 止 汽 车 在 起 步 、 加 速 和 滑 溜 路 面 行驶 时 驱 动 轮 的 滑 转n 提 高 汽 车 的 牵 引 性 和 操 纵 稳 定 性 以 及燃 料 经 济 性n 减 少 事 故 发 生 率 打 滑 有 TRAC无 TRAC 可 控 汽车防抱死制动系统n前轮抱死 失去转向能力n后轮抱死 侧滑甚至掉头（危险） 为了防止制动时车轮被抱死进行纯粹的滑移，提高制动时的转向操作能力和方向稳定性，缩短制动距离，这种汽车防滑控制系统叫防抱死制动系统 防抱死制动系统的优点 制 动无 ABS有 ABS 行 驶 方 向障 碍 物 汽车防抱死制动系统的形式基本概念：n控制通道 ：能够进行制动压力调节的制动管路n独立控制：车轮的制动压力可以进行单独调节n一同控制：两个车轮的制动压力一同进行调节 低选原则 ：按附着力较小的车轮不发生抱死进行压力调节 高选原则：按附着力较大的车轮不发生抱死进行压力调节 汽车防抱死制动系统的形式按通道数分：n四通道n三通道n双通道n单通道 二、制动防抱死系统的组成与工作原理n 1制动防抱死系统的组成 ABS的工作过程n常规制动n制动压力降低n制动压力保持n制动压力升高 这是一个无限循环的调整过程，永远在调整的过程中。 一 、 车 轮 转 速 传 感 器n【别名】轮速传感器、转速传感器n【作用】检测车轮的转速，送给ECU决定是否开始进行防抱死制动。n【安装位置】车轮上。n【结构】由传感器头和齿圈组成。按传感器头的外形分凿式极轴车速传感器头、柱式极轴车速传感器头和菱形极轴车速传感器头。 前 轮 安 装 位 置 后 轮 安 装 位 置制 动 盘传 感 器齿 圈 支 架传 感 器 凿 式 极 轴 柱 式 极 轴电 缆永 磁 体外 壳感 应 线 圈极 轴齿 圈车 速 传 感 器 头 剖 视 图 车 速 传 感 器 工 作 原 理转 子 感 应 线 圈 永 久 磁 铁 车 轮 转 速 传 感 器 二 、 制 动 压 力 调 节 器n【作用】接受ECU的指令，通过电磁阀的动作来实现车轮制动器制动压力的调节。现代轿车常用液压式制动压力调节器。循环式制动压力调节器：电磁阀直接控制制动压力。可变容积式制动压力调节器：电磁阀间接控制制动压力。 3位 3通 电 磁 阀 基 本 结 构 及 简 化 图 在制动主缸和制动轮缸之间串连一个电磁阀，由电磁阀的通断来控制油路的压力。电磁阀有3/3、2/2等多种类型。电磁阀由ECU控制，实现升压、保压、减压三种状态。固 定铁 芯线 圈 2A电流 5A电流通 轮 缸 通 储能 器通 主 缸柱塞 升 压 保 压 减 压 制动压力调节装置n电磁换向阀n储液罐、液压泵和电动机总成作用就是执行器的压力降低装置传 感 器 ABS电 控 单元制 动 灯 开关 ABS液 压 泵 电机 和 低 压 储 能器液 压 控 制 单 元 车 轮 转 速 传 感 器 ABS警 告 灯故 障 诊 断 插座 执 行 元 件 1、 循 环 式 制 动 压 力 调 节 器 制 动 轮 缸电 磁 阀回 油 泵储 液 器 制 动 主 缸n回油泵：电磁阀在减压时，从制动轮缸流出的制动液经储能器由回油泵泵回制动主缸。n储液器：电磁阀在减压时，从轮缸流出的制动液由储液器暂时储存，然后由回油泵泵回主缸。 循 环 式 制 动 压 力 调 节 器 基 本 结 构 循 环 式 制 动 压 力 调 节 器 工 作 原 理 ： 升 压 （ 常 规 制 动 ）主 缸 踏 板液 压 部 件线 圈 储 液 器 ECU传 感 器轮 缸 电 磁 阀 回 油 泵电 磁 阀 不 通 电 ， ABS不 工作 ， 回 油 泵 也 不 工 作 ， 进入 常 规 制 动 阶 段 。 循 环 式 制 动 压 力 调 节 器 工 作 原 理 ： 减 压 主 缸 踏 板液 压 部 件线 圈 储 液 器 ECU传 感 器轮 缸 电 磁 阀 回 油 泵电 磁 阀 通 较 大 的 电 流 ， 电磁 阀 处 于 减 压 位 置 ， ABS工 作 。 循 环 式 制 动 压 力 调 节 器 工 作 原 理 ： 保 压主 缸 踏 板液 压 部 件线 圈 储 液 器 ECU传 感 器轮 缸 电 磁 阀 回 油 泵电 磁 阀 通 较 小 的 电 流 ， 电磁 阀 处 于 保 压 位 置 ， ABS工 作 。 循 环 式 制 动 压 力 调 节 器 工 作 原 理 ： 升 压 主 缸 踏 板液 压 部 件线 圈 储 液 器 ECU传 感 器轮 缸 电 磁 阀 回 油 泵电 磁 阀 不 通 电 ， ABS不 工作 ， 回 油 泵 也 不 工 作 ， 进入 常 规 制 动 阶 段 。 低 压 储能 器 总 泵 助 力 器常 开 阀 常 闭 阀吸 入 阀压 力 阀 液 压 泵 车 轮 制 动 器 常 规 制 动 阶 段 ： 常 开 阀断 电 -ON， 常 闭 阀 断电 -OFF， 来 自 制 动 总泵 的 制 动 液 进 入 制 动 轮缸 。 此 时 ABS不 工 作 。电磁阀2/2 ABS控制过程升压 低 压 储能 器 总 泵 助 力 器常 开 阀 常 闭 阀吸 入 阀压 力 阀 液 压 泵 车 轮 制 动 器 减 压 阶 段 ： 保 压 后 ， 若车 轮 仍 趋 于 抱 死 时 ， 常开 阀 通 电 -OFF， 常 闭阀 通 电 -ON， 制 动 轮缸 内 的 制 动 液 进 入 储 能器 ， 并 由 液 压 泵 泵 回 到制 动 总 泵 。减 压 后 ， 车 轮 转 速 上 升 若 太 快 ， 再 次 进 入到 升 压 阶 段 ， 进 入 新 的 一 个 循 环 ， 重 复 上述 过 程 ， 直 至 汽 车 停 车 为 止 。7、 电 磁 阀 2/2 ABS工 作 原 理 减 压 低 压 储能 器 总 泵 助 力 器常 开 阀 常 闭 阀吸 入 阀压 力 阀 液 压 泵 车 轮 制 动 器 保 压 阶 段 ： 当 车 轮 趋 于抱 死 时 ， 常 开 阀 通 电 -OFF， 常 闭 阀 断 电 -OFF， 通 往 制 动 轮 缸 的通 道 被 切 断 ， 轮 缸 内 的油 压 保 持 不 变 。6、 电 磁 阀 2/2 ABS工 作 原 理 保 压 3制动防抱死系统的工作范围n防抱死只在汽车速度超过一定值才进行压力调节，当车速低于一定值，防抱死制动系统自动终止制动压力调节n只有当在制动过程中有车轮趋于抱死，防抱死制动系统才会趋于抱死的车轮进行压力调节，防止该车轮抱死拖滑n防抱死制动系统具有自诊功能，能过对系统的工作情况进行检测，一旦发现影响系统正常工作的故障，关闭防抱死制动系统，并点亮防抱死制动报警灯，给驾驶员报警信号，常规制动不受影响 制动防抱死系统的ECUn接受传感器信息计算车轮转速、加减速度、车轮滑移率，并判断车轮是否有抱死趋势，然后向制动压力调节器发出制动压力控制指令，由制动压力调节器执行压力调节的任务。 2制动防抱死系统的ECU 制动防抱死系统的ECU的功能n制动时车速的控制n初始检测功能n故障检测功能n传感器检测功能n失效保护功能 防抱死制动系统的特点1.改善制动效能2.改善制动时的方向操作性3.改善制动时的横向稳定性4.减小轮胎的局部磨损5.减轻驾驶员的劳动强度，提高了乘客的乘坐的舒适性的安全性6.使用方便，工作可靠 n电控驱动防滑/牵引力控制系统 汽车驱动防滑系统 ASR Acceleration Slip Regulation TCS Traction Control System），n ASR系统是继ABS后采用的一套防滑控制系统，是ABS功能的进一步发展和重要补充。ASR系统和ABS系统和密切相关，通常配合使用，构成汽车行驶的主动安全系统 n目前，汽车ABS系统中的电控单元一般都预留ASR功能端子，为选装ASR系统提供了便利条件 ASR的基本组成n ASR的基本组成： ECU：ASR电控单元 执行器：制动压力调节器 节气门驱动装置 传感器：车轮车速传感器 节气门开度传感器 二 、 ASR系 统 的 防 滑 控 制 原 理n 即 牵 引 力 的 最 大 值 为 路 面 附 着 力 ， 或 者 说 附 着力 是 路 面 传 递 牵 引 力 的 极 限n 汽 车 在 起 动 、 加 速 过 程 中 ， ， 则 需 要 提 高 路 面的 附 着 系 数 。 附 着 系 数 是 一 个 与 车 轮 滑 转 程 度有 关 的 变 量 。 汽 车 驱 动 能 力 的 高 低 反 映 在 对 路面 最 大 附 着 系 数 的 利 用 率 上 3 ASR的 优 点n汽车起步，行驶中驱动轮可提供最佳驱动力与无ASR相比，提高了汽车的动力性，特别是在附着系数较小的路面上，起步、加速性能和爬坡能力较佳。n能保持汽车的方向稳定性和前轮驱动汽车的转向控制能力。路面附着系数越低，行驶稳定性提高越明显n减少了轮胎的磨损和发动机油耗。 驱动防滑系统的控制原则n后轮驱动 车速低时，两后轮独立控制或按高选原则一同控制 车速高时 两后轮按低选原则一同控制n前轮驱动 两前轮都按独立控制n四轮驱动 前轮独立控制 后轮 车速低时独立控制或高选原则一同控制 后轮 车速高时 低选原则一同控制 ASR系 统 防 止 驱 动 轮 在 驱 动 时 打 滑 的 控 制方 式u发动机转矩控制 汽油机：减少喷油量、推迟点火时间节气门位置调整及采用辅助空气装置；u驱动轮制动控制 直接对发生空转的驱动轮加以制动，反映时间最短，但从舒适性和防止制动器过热的因素考虑，制动力不能太大，对制动时间必须限制 u差速器锁止控制 u综合控制n 一是同时控制发动机输出功率和车轮的制动力； 控制信号同时起动ASR制动压力调节器和辅助节气门调节器，在对驱动车轮施加制动力的同时减小发动机的输出功率，以达到理想的控制效果。n n 总 结 ： ） 前 三 项 一 般 不 作 为 单 独 控 制 方 式 使 用 。 ） 汽 车 行 驶 过 程 中 ， 路 面 滑 溜 情 况 千 差 万别 ， 驱 动 力 的 状 态 也 是 不 断 变 化 ， 综 合 控 制 系统 将 根 据 发 动 机 的 状 况 和 车 轮 滑 转 的 实 际 情 况采 取 相 应 的 控 制 。 ASR的基本组成 防滑控制原理1.车轮转速传感器把信号送控制器2.控制器计算滑转率3.滑转率超出控制目标，根据节气门开度，发动机转速、等确定控制方式，输出控制信号使相应的执行器动作 防滑控制原理n控制发动机的输出功率 调节主节气门前方的副节气门的开度 调节点火和喷油时间（只用于发动机输出功率的瞬时调节）n控制车轮的制动力 滑砖率控制较快，但考虑到制动器发热，舒适性，只适用于车速不高，短时间情况下n发动机输出功率和驱动车轮的制动的综合控制 1 两车轮同时滑转，高转速，高车速，先减小功率，不行的化，再制动 2两车轮滑转率不一致，发动机输出功率小，车速不高，先制动，再辅以减小发动机输出功率 ASR的传感器n 1车轮车速传感器：与ABS系统共享。n 2节气门开度传感器：与发动机电控系统共享。n 3ASR选择开关：ASR专用的信号输入装置。ASR选择开关关闭时ASR不起作用。 ASR的电子控制单元（ECU） n ASR的ECU也是以微处理器为核心，配以输入输出电路及电源等组成。n ASR与ABS的一些信号输入和处理是相同的，为减少电子器件的应用数量，ASR控制器与ABS电控单元常组合在一起。 （3）ASR的执行机构 （ASR制动压力源是蓄压器，通过电磁阀来调节驱动车轮制动压力大小）1）制动压力调节器n单独方式：ASR制动压力调节器和ABS制动压力调节器结构上各自分开n组合方式：ASR制动压力调节器和ABS制动压力调节器结构上各自共用2）节气门驱动装置 由步进电动机和传动机构组成，并根据ASR控制器输出的控制脉冲转动规定的转角，通过传动机构带动辅助节气门转动。 组合方式：ASR制动压力调节器 节气门驱动装置n ASR控制系统通过改变发动机辅助节气门的开度来控制发动机的输出功率。n节气门驱动装置由步进电机和传动机构组成。n ASR不起作用时，辅助节气门处于全开位置，当需要减少发动机驱动力来控制车轮滑转时，ASR控制器输出信号使辅助节气门驱动机构工作，改变辅助节气门开度。 戴维斯MK4防滑控制系统防滑控制开关制动开关制动踏板行程传感器 防滑控制系统报警灯n进行防滑控制时会点亮，直至防滑控制过程结束，灯灭n如果在进行防滑控制时车速达到40km/h，防滑自动退出，报警灯灭n驱动防滑控制过程的时间超过设定的时间限值，退出防滑控制，以防制动器过热，报警灯灭，经预定的冷却以后，防滑过程继续 丰田车系防抱死制动与驱动防滑（ABS/TRC）n丰田公司把ASR称作牵引力或驱动理控制系统，常用TRCTraction Control System表示。 电子控制器ECU：与ABS共用n ASR（TRC） 车轮车速传感器：与ABS共用 系统组成 制动压力调节器：控制驱动轮制动管路副节气门：设有节气门开度传感器 n ASR（TRC）系统工作过程： ASR系统与ABS系统的比较n ASR和ABS相同点都是控制车轮和路面的滑移率，以使车轮与地面的附着力不下降，因此两系统采用的是相同的技术，它们密切相关，常结合在一起使用，共享许多电子组件和共同的系统部件来控制车轮的运动，构成行驶安全系统。n ASR系统与ABS系统的不同主要在于 （1）ABS系统是防止制动时车轮抱死滑移，提高制动效果，确保制动安全；ASR系统（TRC）则是防止驱动车轮原地不动而不停的滑转，提高汽车起步、加速及滑溜路面行驶时的牵引力，确保行驶稳定性。 n（2）ABS系统对所有车轮起作用，控制其滑移率；而ASR系统只对驱动车轮起制动控制作用。n（3）ABS是在制动时，车轮出现抱死情况下起控制作用，在车速很低（小于8km/h）时不起作用；而ASR系统则是在整个行驶过程中都工作，在车轮出现滑转时起作用，当车速很高（80120 km/h）时不起作用。n （4）ASR处于防滑转控制过程中，如果汽车制动， ASR就立刻终止防滑转，以使制动过程不受ASR的影响 电子稳定程序（ESP）n 1995年博世公司推出了电子稳定程序（ESP系统）。实际上ESP系统也是一种牵引力控制系统，但是与其它牵引力控制系统比较，ESP不但控制驱动轮，而且可控制从动轮。如后轮驱动汽车出现转向过度时，ESP便会慢刹外侧的前轮来稳定车子，防止后轮失控而发生甩尾现象；在转向过小时，为了校正行驶循迹方向，ESP则会慢刹内侧后轮，从而校正行驶方向。ESP是一个主动安全系统，通过有选择性的分缸制动及发动机管理系统干预，防止车辆滑移。ESP判定为出现转向不足将制动内侧后轮，从而稳定车辆。当ESP判定为出现转向过度将制动外侧前轮，防止出现甩尾，并减弱过度转向趋势，从而稳定车辆。如果单独制动某个车轮不足以稳定车辆，ESP将通过降低发动机扭矩输出的方式来制动其它车轮来满足需求。 电子稳定程序（ESP）n ESP系统包含ABS（防抱死刹车系统）及ASR（驱动防滑转系统），是这两种系统功能上的延伸。因此，ESP称得上是当前汽车防滑装置的最高级形式。n ESP系统由控制单元及转向传感器（监测方向盘的转向角度）、车轮传感器（监测各个车轮的速度转动）、侧滑传感器（监测车体绕垂直轴线转动的状态）、横向加速度传感器（监测汽车转弯时的离心力）等组成。 电子稳定程序（ESP） 电子稳定程序（ESP）特点：n实时监控n主动干预n实时警示功能 汽车电控动力转向系统n汽车转向系统概述 用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为汽车转向系统（Automobile Steering System，图6-1）。 汽车电控动力转向系统为确保行车安全，对转向系统有如下要求：n转向系统应工作可靠，操纵轻便。n对轻微的路面冲击，转向系统应有自动回正能力。n转向机构应能减小地面传到方向盘上的冲击，并保持适当的“路感”。n当汽车发生碰撞时，转向装置应能减轻或避免对驾驶员的伤害。 汽车电控动力转向系统n转向系统的分类n汽车转向系统可按转向的能源不同分为机械转向系统（Mechanical steering system）和动力转向系统（Power steering system）两类。n电控动力转向系统（EPS）可以在低速时减轻转向操作力，以提高转向系统的操纵轻便性；在高速时则可适当加重转向力，以提高操纵稳定性。 汽车电控动力转向系统n动力转向系统的组成 为使汽车操纵轻便及行驶安全，目前轿车、载重汽车、客车大多采用液压转向助力器，构成液压式动力转向系统（H ydraulic power steering system，略作H PS）。 汽车电控动力转向系统图6-3 液压式动力转向系统的油路图 1-油箱；2-溢流阀；3-齿轮油泵；4-进油道量孔；5-单向阀；6-安全阀；7-滑阀；8-反作用阀；9-阀体；10-回位弹簧；11-转向螺杆；12-转向螺母；13-纵拉杆；14-转向垂臂；15-动力缸 汽车电控动力转向系统电控动力转向系统的组成 电子控制动力转向（Electronic Control Power Steering，EPS）系统在低速行驶时可使转向轻便、灵活；当汽车在中高速区域转向时，又能保证提供最优的动力放大倍率和稳定的转向手感，从而提高了高速行驶的操纵稳定性。 汽车电控动力转向系统电控动力转向系统的分类 根据动力源的不同，电子控制动力转向系统可分为液压式电子控制动力转向系统（液压式EPS）和电动式电子控制动力转向系统（电动式EPS）。 液压式EPS在传统的液压动力转向系统的基础上增设了控制液体流量的电磁阀、车速传感器和ECU等，ECU根据检测到的车速信号，控制电磁阀，使转向动力放大倍率实现连续可调，从而满足汽车在中、低速时的转向助力要求。 电动式EPS是利用直流电动机作为动力源，ECU根据转向参数和车速等信号，控制电动机转矩的大小和方向。 汽车电控动力转向系统n良好的随动性：即方向盘与转向轮之间具有准确的 对应关系，同时能保证转向轮可维持在任意转向角位置。n有高度的转向灵敏度：即转向轮对方向盘具有灵敏的响应。n良好的稳定性：即具有很好的直线行驶稳定性和转向自动回正能力。 n助力效果能随车速变化和转向阻力的变化作相应的调整：低速时，有较大的助力效果，以克服路面的转向阻力；中、高速时，要有适当的路感，以避免因转向过轻（方向盘“发飘”）而发生事故。电控动力转向系统的特点 汽车电控动力转向系统液压式电控动力转向系统 图6-6 流量控制式动力转向系统1-动力转向油泵；2-电磁阀；3-动力转向控制阀；4-ECU；5-车速传感器；p-压力油管；T-回油管 n 电磁阀安装在通向转向动力缸活塞两侧油室的油道之间，当电磁阀的阀针完全开启时，两油道就被电磁阀接通了一个旁路，使动力缸活塞两侧压力差减小，助力减小；相反则助力增大。流量控制式动力转向系统的工作过程图6-7 电磁阀结构图6-8 电磁阀驱动信号 流量控制式动力转向系统的工作电路n 动力转向ECU是EPS的核心控制部件。它根据车速传感器提供的车速信号，通过改变旁通电磁阀驱动信号占空比的方式调节转向力。丰田流量控制式动力转向系统电路图 电动式电控动力转向系统1.电动式EPS的组成 图6-10 电动式EPS的组成1-方向盘；2-输入轴（转向轴）；3-ECU；4-电动机；5-电磁离合器；6-转向齿条；7-横拉杆；8-转向车轮；9-输出轴；10-扭力杆；11-转矩传感器；12-转向齿轮 三菱轿车电动式电控动力转向系统 三菱米尼卡（Minica）轿车所用电子控制电动式动力转向系统主要由ECU、直流电动机和离合器、车速传感器、转矩传感器和转向机总成等组成。 三菱米尼卡轿车电动式电控动力转向系统的组成 1.三菱电动式EPS的组成1）电动机和离合器 图6-12 电动机的行星齿轮机构1-转矩传感器；2-卷轴；3-转矩杆；4-输入轴；5-直流电动机和 离合器；6-行星小齿轮；7-恒星齿轮；8-行星小齿轮；9-齿轮齿条转向机的小齿轮；10-从动齿轮；A-主动齿轮；B-内齿圈 系统的ECU根据车速的快慢来控制电动机的电流，车辆在停驶和极低速状态下电动机电流最大，助力作用大。电动机产生的助力经离合器传动齿轮减速后，起到助力作用。 2）转矩传感器 转矩传感器的功能是将转动方向盘时转矩和转角变为转向信号，输送给ECU。一般转矩杆的扭转角度设定为4左右，这是由于采用行星齿轮机构，使转矩传感器的检测精度提高所致。3）车速传感器 车速传感器安装在变速器上，是一种电磁感应式传感器。该传感器的作用是根据车速的变化，把主、副系统的脉冲信号输送给ECU，车速传感器每转动一周产生8个脉冲信号，由于是主、副两个系统， 故信号的可靠性更高。车速传感器的结构1-壳体；2-定子线圈；3-磁极；4-下侧定子；5-定子 4）汽车交流发电机的L端子 利用交流发电机的L端子电压，可以判断出发电机是否运转，所以把交流发电机的L端子看成是向ECU输送信号的一个传感器。 直流电动机的最大电流约为30A，在发动机不工作时，转向系统的工作由蓄电池供电；发动机工作时，由发电机供电。5）电子控制系统电子控制系统由一个8位单片机MC6805及外围电路组成。电子控制电动式动力转向的工作过程 如图6-14所示。电子控制电动式动力转向的工作过程 2.三菱电动式EPS的工作原理6种车速下电动机的电流状态 电控四轮转向系统电控四轮转向系统概述： 目前，绝大多数汽车都是以两个前轮作为转向车轮，这样的转向系统称为两轮转向系统（Two-wheel steering，略作2WS）。 为了使汽车具有更好的弯道通过性和操纵稳定性，一些汽车在后桥上也安装了转向系统，前后左右四个车轮均为转向车轮，这样的转向系统称为四轮转向系统（Four-wheel steering 或all-wheel steering，略作4WS）。 汽车采用四轮转向（4WS）系统的目的是：在汽车低速行驶时，依靠逆向转向（前、后车轮的转角方向相反）获得较小的转向半径，改善汽车的操纵性；在汽车以中、高速行驶时，依靠同向转向（前、后车轮的转角方向相同）减小汽车的横摆运动，使汽车可以高速变换行进路线，提高转向时 的操纵稳定性。 4WS转向系统的一般布置形式1-车速传感器；2-方向盘转角传感器；3-车轮转速传感器；4-后轮转向执行机构；5-后轮转角传感器（a）2WS车 （b）4WS车 低速转向时的行驶轨迹 （a）2WS车 （b）4WS车 中、高速转向时的操纵性比较 4WS系统在不同车速下的前后轮转向比率及车轮偏转状态 转向角比例控制式4WS系统 所谓转向角比例控制，是指使后轮的偏转方向在低速区与前轮的偏转方向相反，在高速区与前轮的偏转方向相同，并同时根据方向盘转向角度和车速情况控制后轮与前轮偏转角度比例。 转向角比例控制式四轮转向系统的构成 1.系统组成部件1）转向枢轴 偏置轴与转向枢轴的构造 偏置轴与转向枢轴的工作原理 2）4WS转换器 4WS转换器的作用是驱动从动杆转动，实现2WS向4WS方式的转换和后轮转向方向与转向角比例控制。4WS转换器与后轮转向传感器的工作原理及电压特性如图6-23所示。（a）后轮执行结构（4WS转换器） （b）后轮转向传感器的 工作原理与电压特性图6-23 4WS转换器与后轮转向传感器的工作原理及电压特性 3）转向角比例控制系统 转向角比例控制系统主要由转向ECU、车速传感器、4WS转换开关、转向角比例传感器和4WS转换器等组成，转向ECU是控制中心。 转向角比例控制式四轮转向系统的工作原理 2.系统的主要控制功能1）转向控制方式的选择 当通过2WS选择开关选择2WS方式时，ECU控制4WS转换器使后轮在任何车速下的转向角为零，这是为习惯于前轮转向的驾驶人设置的；在4WS方式下，驾驶员还可根据驾驶习惯和行驶情况通过4WS转换开关进行NORM 工况与SPORT工况的变换，对后轮转向角比例控制特性进行选择。2）转向角比例控制 当选定4WS方式时，ECU根据车速信号和转向角比例传感器信号，计算车速与转向角的实际数值，控制4WS转换器电动机调节后轮转向角控制比例。3）安全保障功能 当转向控制系统发生故障时，4WS故障警告灯将点亮，并在ECU中记忆故障部位，同时，后备系统实施以下控制。 当4WS转换器主电动机发生故障时，ECU驱动辅助电动机工作，使后轮以NORM模式与前轮作同向转向运动，并根据车速进行转向角比例控制。当车速传感器发生故障时，ECU取SP1和SP2两个车速传感器中输出车速信号高的为依据，控制4WS转换器主电动机仅进行同向转向的转向角比例控制。当转向角比例传感器发生故障时，ECU驱动4WS转换器辅助电动机使后轮处于与前轮同向转向最大值，并终止转向角比例控制。如果辅助电动机发生故障，则通过驱动主电动机完成这一控制。当ECU出现异常时，4WS辅助电动机驱动后轮至与前轮同向转向最大值位置，以避免后轮处于反向运动状态，并终止转向角比例控制。当后轮处于与前轮同向转向状态时，后轮 的最大转向角很小，且有利于确保高速转向时的方向稳定性。 6.5.3横摆角速度比例控制式4WS系统 横摆角速度比例控制是一种能根据检测出的车身横摆角速度来控制后轮转向量的控制方法。 它与转向角比例控制相比，具有两方面优点：一是它可以使汽车的车身方向从转向初期开始就与其行进方向保持高度一致；二是它可以通过检测车身横摆角速度感知车身的自转运动。 因此，即使有外力（如横向风等）引起车身自转，也能马上感知到，并可迅速通过对后轮的转向控制来抑制自转运动。1.系统组成 横摆角速度比例控制式4WS系统的组成如6-25所示。 a-液压泵；b-分流器；c-前动力转向器；d-后转向助力器；e-带轮传动组件；f-转角传动拉索；g-前带轮；h-后带轮；l、2-轮速传感器；3-车速传感器；4-挡位开关；5-油面高度传感器；6-转角传感器；7-横摆角速度传感器；8-电动机转角传感器；9-转向电动机；10-ABS ECU；11-4WS ECU横摆角速度比例控制式4WS系统 1）前轮转向机构图6-26 前轮转向机构 1-方向盘；2-齿轮齿条副；3-液压油缸；4-齿条端部；5-控制齿条；6-前带轮；7-转角传动拉索；8-弹簧；9-带轮传动组件 2）后轮转向机构 图6-27 后轮转向机构1-后带轮；2-凸轮推杆；3-衬套；4-滑阀；5-主动齿轮；6-脉动电动机；7-从动齿轮；8-阀控制杆；9-液压缸右室；l0、 12-功率活塞；11-液压缸轴；13-液压缸左室；14-弹簧；15-阀套筒；16-控制凸轮 2.控制原理1）后轮转角控制 方向盘转角与后轮转角的关系如图6-28所示。图6-28中的后轮转角特性是由机械转向与电动转向特性合成后得到的。 图6-28 方向盘转角与后轮转角之间的关系 大转角控制（机械式转向）。 图6-29 大转角控制原理 1-前带轮；2-滑阀；3-支点A；4-阀控制杆；5-液压缸轴；6-功率活塞；7-阀套筒；8-控制凸轮 小转角控制（电控转向）。 （a）阀控制杆的运动 （b）整体的运动 图6-30 小转角控制原理 1-阀套筒；2-滑阀；3-支点A；4-从动齿轮；5-阀控制杆 2）使汽车滑移角为零的控制3）受到横向风作用时的控制4）ABS作用的控制6.5.4本田序曲汽车的4WS系统1.系统组成 本田序曲（H onda Prelude）汽车上采用的电动式电控四轮转向系统如图6-31所示。四轮转向控制单元对输入的传感器信息进行分析处理，计算出所需的后轮转向角，并操纵后轮转向执行器电动机使后轮实现正确的转向。 在此转向系统中，前轮转向器和后轮转向执行器之间没有任何机械连接装置，四轮转向控制ECU利用方向盘转角、 车速和前轮转向角传感信息控制后轮转向角。 图6-31 本田序曲汽车电动式电控四轮转向系统 1）后轮转向执行器 图6-32 本田序曲汽车后轮转向执行器的构造 2）后轮转角传感器3）前轮转角传感器4）车速传感器2.系统的失效保护功能 如果4WS ECU检测到系统出现故障，将使系统转换到失效保护状态。在这种状态下，ECU存入故障码，并接通四轮转向指示灯发出警告。 同时，控制ECU切断后轮转向执行器电源，使后轮保持在直行位置，系统回归为2WS特性。 为防止后轮转向执行器断电时回正过快而造成方向不稳，ECU在使系统进入保护状态的同时，会施加阻尼力矩，使回 正弹簧缓慢地将后转向横拉杆推回到中央位置。