汽車電器與電子技術課程設計報告書

1、下載可編輯汽車電器與電子技術課程設計設計說明書華夏 HX7160轎車電器與電子設備線路說明書ABS 電控系統(tǒng)線路設計與分析.專業(yè) .整理 .下載可編輯華夏 HX7160 轎車 ABS 電控系統(tǒng) 線路設計與分析簡要：“ABS”，Anti-lock BrakingSystem 中文譯為 “防鎖死剎車系統(tǒng)”.它是一種具有防滑 、防鎖死等優(yōu)點的汽車安全控制系統(tǒng) 。ABS 是常規(guī)剎車裝置基礎上的改進型技術，可分機械式和電子式兩種 ?，F(xiàn)代汽車上大量安裝防抱死制動系統(tǒng)，ABS 既有普通制動系統(tǒng)的制動功能，又能防止車輪鎖死，使汽車在制動狀態(tài)下仍能轉(zhuǎn)向，保證汽車的制動方向穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生側(cè)滑和跑偏，是目前汽車上

2、最先進、制動效果最佳的制動裝置。關鍵字 ：汽車安全控制系統(tǒng) 、防抱死制動 、汽車電器與電子.專業(yè) .整理 .下載可編輯一、課程設計的目的隨著汽車技術的發(fā)展，汽車電子與電子設備的應用日益增多。在全面系統(tǒng)的分析掌握汽車電器與電子設備結(jié)構(gòu)原理的基礎上，掌握轎車類汽車電器與電子設備線路設計的方法 、規(guī)則與應用 ，以滿足教學 、科研和生產(chǎn)實際的要求 ，培養(yǎng)學生的分析解決問題的能力。二、 ABS 電控系統(tǒng)的組成和類型2.1 ABS 的組成與結(jié)構(gòu)ABS系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)上 ，增加了電子控制系統(tǒng)發(fā)展起來的 。 ABS 電子控制系統(tǒng)由輪速傳感器 、電控單元和制動壓力調(diào)節(jié)器等部分組成 。ABS系統(tǒng)工作時

3、，電控單元根據(jù)各車輪輪速傳感器的輸入信號和控制程序向制動壓力調(diào)節(jié)器輸出控制指令 ，調(diào)節(jié)各制動輪缸的壓力，使輪胎滑移率控制在最佳值 ，從而使得汽車具有最短制動距離、方向穩(wěn)定和轉(zhuǎn)向操縱性能。.專業(yè) .整理 .下載可編輯在常見的 ABS 系統(tǒng)中，每個車輪上各安裝一個轉(zhuǎn)速傳感器 ，將有關各車輪轉(zhuǎn)速的信號輸入電子控制裝置 。電子控制裝置根據(jù)各車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸入的信號對各個車輪的運動狀態(tài)進行監(jiān)測和判定 ，并形成相應的控制指令 。制動壓力調(diào)節(jié)裝置主要由調(diào)壓電磁閥組成，電動泵組成和儲液器等組成一個獨立的整體 ，通過制動管路與制動主缸和各制動輪缸相連 。制動壓力調(diào)節(jié)裝置受電子控制裝置的控制，對各制動輪缸的制動壓

4、力進行調(diào)節(jié) 。圖 1 ：ABS 系統(tǒng)的組成1- 右前輪車輪轉(zhuǎn)速傳感器2- 制動液壓調(diào)節(jié)器3-ABS 電控單元4-ABS 警告燈5- 右后輪車輪轉(zhuǎn)速傳感器6- 左后輪車輪轉(zhuǎn)速傳感器 7- 制動燈開關 8- 制動主缸 9- 比例閥 10- 制動輪缸 11- 左前輪車輪轉(zhuǎn)速傳感器 12- 蓄電池 13- 點火開關車輪轉(zhuǎn)速傳感器車輪轉(zhuǎn)速傳感器的作用是檢測車輪的轉(zhuǎn)速信號并將之輸送給電控單元 。 車輪轉(zhuǎn)速傳感器通常為電磁感應式。車輪轉(zhuǎn)速傳感器主要由永久磁鐵和感應線圈組成。齒圈轉(zhuǎn)動時 ，磁極交替的通過齒頂和.專業(yè) .整理 .下載可編輯齒隙。當磁極正對齒頂時 ，磁極與齒圈的空氣隙最小 ，電磁線圈的磁通量最大

5、；當磁極正對齒隙時 ，磁極與齒圈的空氣隙最大 ，電磁線圈的磁通量最小 。 磁通量交替變化使電磁線圈產(chǎn)生交變電壓信號。圖二：車輪轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理圖1- 齒圈2- 磁芯端部3- 電磁線圈接線端子4- 電磁線圈5- 鐵心 6- 磁力線電控單元電控單元由輸入級 、數(shù)字控制器 、輸出級及穩(wěn)壓保護裝置等組成。車輪轉(zhuǎn)速傳感器的信號 ，先進行濾波整形放大 ，然后計算出制動滑動率 、車輪的角減速度或角加速度 ，再通過判別處理 ，最后由其輸出級將指令信號輸出至制動壓力調(diào)節(jié)器以執(zhí)行制動壓力調(diào)節(jié)的任務。（1）輸入級電路主要由低通濾波器和輸入放大器等組成，將四個車輪轉(zhuǎn)速傳感器送來的正弦交流電壓轉(zhuǎn)換成方波信號，并用此

6、信號輸入數(shù)字控制器的兩個大規(guī)模集成電路LS1 和 LS2。（2）數(shù)字控制器由兩個相似的互相獨立的數(shù)字電路LS1 和 LS2組成 。兩個電路平行運行，各自獨立地處理來自兩輪 通道 VL（左.專業(yè) .整理 .下載可編輯前）+HR（右后）和通道 VR（右前）+HL （左后）的信號，并執(zhí)行邏輯加過程 。 用這種方式可很容易實現(xiàn)通道隔離 。 以隔開電路中的錯誤，因車橋的振動或路面顛簸所弓起的干擾信號在這里被濾掉。后置串聯(lián)的數(shù)學邏輯電路利用輸入級中所傳遞的車輪信息 ，計算出車輪的滑移率和車輪的角減速度或角加速度 。 其控制邏輯具有自動適應變化的功能 ，即通過自動調(diào)節(jié)適應于受控系統(tǒng)的各種變化 。最終把這些控

7、制信號轉(zhuǎn)換成電磁閥的執(zhí)行命令 。(3)輸出級兩個輸出級電路中均采用大功率的晶體管 ，接收從兩個大規(guī)模集成電路傳來的電磁閥激磁執(zhí)行指令 。整流輸出能使電磁閥在所加電壓和溫度范圍內(nèi)能始終保持其電磁力和轉(zhuǎn)換時間性能的穩(wěn)定。(4)穩(wěn)壓與保護裝置電子控制裝置中設一集成塊用來穩(wěn)定汽車電源電壓 ，該集成塊具有監(jiān)測和保護功能 。 其內(nèi)部有一監(jiān)測電路 ，一個故障存儲器和一個報警電路 。 當汽車電源電壓過低時 ，警告燈發(fā)出報警信號 ，并自動切斷電源系統(tǒng)的電路 ，停止系統(tǒng)工作 。制動壓力調(diào)節(jié)器制動壓力調(diào)節(jié)器的種類較多，目前普遍采用二位二通電磁液壓閥的制動壓力調(diào)節(jié)器 。.專業(yè) .整理 .下載可編輯工作過程 ：（1）增

8、壓過程當滑移率高于理想值范圍時 ，ECU 輸出增壓信號時 ，進油閥 、出油閥均斷電 ，這時，制動輪缸只與制動主缸相通 ，制動主缸的高壓制動液進入制動輪缸 ，使制動輪缸壓力增大 ，滑移率降低 。（2）減壓過程當滑移率低于理想值范圍時 ，當 ECU 輸出減壓信號時 ，兩電磁閥均通電 。進油閥關閉 ，斷開連接制動主缸的通道 ；出油閥打開 ，制動輪缸與儲壓器相通 ，同時回油泵電機運轉(zhuǎn) ，使制動輪缸制動液經(jīng)儲壓器泵回制動主缸 ，制動輪缸壓力減小 。（3）保壓過程當滑移率處于理想值范圍時 ，當 ECU 輸出保壓信號時 ，進油閥通電關閉 ，出油閥斷電關閉 ，制動輪缸與制動主缸和儲壓器通道均被封閉，制動輪缸的

9、壓力將保持不變 。（4）故障安全模式當 ABS 系統(tǒng)出現(xiàn)故障時 ， ECU 終止系統(tǒng)運行 ，兩電磁閥始終保.專業(yè) .整理 .下載可編輯持斷電狀態(tài) ，制動主缸與制動輪缸直接相通 ，保證制動系統(tǒng)按常規(guī)制動方式工作 。2.2ABS 系統(tǒng)的類型1.液壓 ABS 系統(tǒng)與氣壓 ABS 系統(tǒng)根據(jù)傳力介質(zhì)不同 ，ABS系統(tǒng)可分為液壓式和氣壓式兩類。氣壓式 ABS 是利用壓縮空氣作為傳力介質(zhì)的 。氣壓 ABS 一般用在貨車和大型客車上 。液壓式 ABS 是利用制動液作為傳力介質(zhì)的 。液壓 ABS主要用在轎車 、小型客車上 。2.三通道與四通道ABS 系統(tǒng)根據(jù) ABS電控單元所控制通道的數(shù)量 ，ABS系統(tǒng)分為三通

10、道 ABS 與四通道 ABS 兩種類型 。在三通道 ABS 系統(tǒng)中，電控單元對三路制動壓力進行獨立的調(diào)節(jié)控制 。一般兩個前輪制動壓力分別控制 ，兩個后輪制動按低選原則 （在兩個后輪中 ，按制動附著系數(shù)小的一側(cè)為依據(jù) ，同時控制兩個后輪制動壓力的原則）一同控制 ；四通道ABS，電控單元對四路制動壓力進行獨立調(diào)節(jié)，分別控制 4 個車輪的制動滑移率 。3.整體式與分離式ABS 系統(tǒng)根據(jù)制動壓力調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)形式 ，ABS系統(tǒng)分為整體式和分離式兩種類型 。整體式 ABS 是將制動主缸結(jié)合為一個整體 ；分離式 ABS 是執(zhí)行器和制動主缸分別為獨立的總成 ，兩總成之間用高 、低壓管路連通。4.ABS 與 A

11、SR 結(jié)合的系統(tǒng).專業(yè) .整理 .下載可編輯將 ABS 與 ASR 系統(tǒng)結(jié)合 ，組成 ABS/ASR 系統(tǒng) 。三、 ABS 電控系統(tǒng)的工作原理和分析3.1 輪胎附著力和附著系數(shù)制動時車輪與地面的作用力如圖所示 。 其中：垂直力 W 是車輪與地面的正壓力 ，由汽車的載荷決定 ；縱向力 Fx 為制動力 ，其方向與車輪運動方向相反 ；側(cè)向力 Fy 是汽車的側(cè)向穩(wěn)定力 ，其方向與與車輪運動方向垂直 。圖二：制動時車輪與地面的作用力縱向力、側(cè)向力與縱向附著系數(shù) X、側(cè)向附著系數(shù) Y 的關系為：Fx=W X；Fy=W Y；W 輪胎對地面正壓力； Fx 縱向附著力 ；Fy側(cè)向附著力。X 縱向附著系數(shù) ；Y側(cè)

12、向附著系數(shù) ；3.2滑移率的概念汽車制動時 ，車輪在路面上同時伴隨著滾動和滑動，滑動的程.專業(yè) .整理 .下載可編輯度通常用滑移率來表示。制動滑移率的定義為 ：Vr0S100%V式中S 車輪制動滑移率 ；V 車速中心移動速度 ； 沒有地面制動力時的車輪滾動半徑；r0 車輪角速度 。車輪制動滑移率的數(shù)值在0100 的范圍內(nèi) 。3.3輪胎附著系數(shù)與滑移率的關系圖三：干燥硬實路面上輪胎的附著系數(shù)與滑移率的關系P峰值附著系數(shù)Sp 峰值附著系數(shù)時的滑移率3.4ABS 系統(tǒng)的基本工作原理ABS防抱制動系統(tǒng)由汽車微電腦控制，當車輛制動時 ，它能使車輪保持轉(zhuǎn)動 ，從而幫助駕駛員控制車輛達到安全的停車。這種防抱

13、制動系統(tǒng)是用速度傳感器檢測車輪速度，然后把車輪速度信號傳送.專業(yè) .整理 .下載可編輯到微電腦里 ，微電腦根據(jù)輸入車輪速度 ，通過重復地減少或增加在輪子上的制動壓力來控制車輪的打滑率 ，保持車輪轉(zhuǎn)動 。在制動過程中保持車輪轉(zhuǎn)動 ，不但可保證控制行駛方向的能力 ，而且，在大部分路面情況下 ，與抱死 鎖死 車輪相比 ，能提供更高的制動力量。防抱死制動系統(tǒng)是利用閥體內(nèi)的一個橡膠氣囊 ，在踩下剎車時，給予剎車油壓力 ，充斥到 ABS 的閥體中 ，此時氣囊利用中間的空氣隔層將壓力返回 ，使車輪避過鎖死點 。當車輪即將到達下一個鎖死點時 ，剎車油的壓力使得氣囊重復作用 ，如此在一秒鐘內(nèi)可作用 830 次，

14、相當于不停地剎車 、放松，即相似于機械的 “點剎 。因此，ABS 防抑死系統(tǒng) ，能避免在緊急剎車時方向失控及車輪側(cè)滑 ，使車輪在剎車時不被鎖死 ，不讓輪胎在一個點上與地面摩擦 ，從而加大摩擦力 ，使剎車效率達到 90%以上，同時還能減少剎車消耗 ，延長剎車輪鼓 、碟片和輪胎兩倍的使用壽命 。裝有 ABS 的車輛在干柏油路、雨天、雪天等路面防滑性能分別達到 80%90%、30% 10%、15% 20%。普通制動系統(tǒng)在濕滑路面上制動 ，或在緊急制動的時候 ，車輪容易因制動力超過輪胎與地面的摩擦力而完全抱死 。當 ABS 系統(tǒng)工作時 ，電控單元根據(jù)各車輪轉(zhuǎn)速傳感器的檢測信號和控制程序 ，調(diào)節(jié)各制動輪

15、缸的制動壓力使車輪的滑移率控制在1030的范圍內(nèi) ，使汽車獲得最大的制動力且保持制動時的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱性 。.專業(yè) .整理 .下載可編輯ABS系統(tǒng)具有縮短制動距離 、改善制動過程方向穩(wěn)定性 、保持制動過程轉(zhuǎn)向操縱能力和延長輪胎的使用壽命等優(yōu)點 。四、分析電控系統(tǒng)的電路4.1 汽車導線尺寸的設計確定負載電流I=P/U=U/R由文獻數(shù)據(jù)可知 ，在流經(jīng) ABS 電源模塊和啟動開關之間，電流強度可以達到10A-30A ，電壓是 24V 。電信號的控制電流一般是幾十到一百多毫安，電壓是 5V。LED 報警燈的工作電流一般是 0.002-0.03A ，電壓是 0.7V。一般 ABS壓力調(diào)節(jié)器的 4

16、個常開進油電磁閥的最大起動電流約為3.6A；4 個常閉出油電磁閥最大起動電流約為2.4A。而 L9349 的工作電壓為 4.5-32V ，兩路通道內(nèi)阻 0.2，最大負載電流3A；另兩路內(nèi)阻 0.3，最大負載電流 5A 。4.1.2確定導線面積A=I lUvl=0.0185 2 m4.1.3將A值化整選用比 A 值大一檔的規(guī)格 ，小于 1 2時，機械強度不足 ，不予推薦 。表 1導線規(guī)格 （*DIN ISO6722第 3 部分*DIN VDE0298）標稱面線絲數(shù)20電導線直絕緣層允許連續(xù)工作積 （ 目*阻率*徑*/ 厚度*電流*/A2）3050.專業(yè) .整理 .下載可編輯13218.51.50

17、.61913.51.53012.71.80.624172.5507.62.20.73222.74564.712.80.84229.86843.143.40.85438.310801.824.51.07251.8161261.166.31.09869.6251960.7437.81.312991.6352760.5279.01.3158112503360.36810.51.5198140703600.25912.51.5245174954750.19614.81.62922071206080.15316.51.6344244綜合上面數(shù)據(jù) ，帶入計算公式得電源模塊 ：標稱面線絲數(shù)20電導線直絕緣層

18、允許連續(xù)工作積（目*阻率 *徑*/ 厚度 *電流 */A2 ）30502.5507.62.20.73222.7其他模塊 ：標稱面線絲數(shù)20電導線直絕緣層允許連續(xù)工作.專業(yè) .整理 .下載可編輯積（目*阻率 *徑*/ 厚度 *電流 */A2 ）305013218.51.50.61913.5計算實際電壓降UvlUvl =IUl A4.2 原理分析S178、S179 為保護 ABS 控制單元的熔斷絲 ，最大允許電流分別為 40A 和 25A。F 為制動燈開關 ，當踩下制動器時 ，制動開關閉合 ，相應的制動燈亮。TV14 為診斷插口 ，在出現(xiàn)故障時用來診斷ABS 系統(tǒng)的故障原因。G44G47 為車輪轉(zhuǎn)速傳感器 ，把各個車輪的轉(zhuǎn)速信號及時輸送給 ABS電控單元 （ECU）， ABS ECU根據(jù)設定的控制邏輯對 4 個轉(zhuǎn)速傳感器輸入的信號進行處理 ，計算汽車的參考車速 、各車輪轉(zhuǎn)速和減速度 ，確定各車輪的滑移率 。通過 N99 N102 、N133 N136 八個電磁閥 ，自動調(diào)節(jié)制動器中的液壓壓力 。V64 為電動液壓泵 ，用來把液壓油從低壓儲存罐送至液壓制動系統(tǒng)（或制動主缸 ）。當點火開關接通時，若制動系統(tǒng)在正常工作范圍內(nèi)，則指示燈.專業(yè) .整理 .下載可編輯會在短暫的亮一會兒后熄滅 ，若出現(xiàn)故障 ，則一直亮著 。 右后