汽車電器與電子技術(shù)課程設(shè)計(jì).doc
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汽車電器與電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書華夏HX7160轎車電器與電子設(shè)備線路說明書 ABS電控系統(tǒng)線路設(shè)計(jì)與分析 華夏HX7160轎車ABS電控系統(tǒng) 線路設(shè)計(jì)與分析簡要:“ABS”, Anti-lock Braking System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(diǎn)的汽車安全控制系統(tǒng)。ABS是常規(guī)剎車裝置基礎(chǔ)上的改進(jìn)型技術(shù),可分機(jī)械式和電子式兩種。現(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,是目前汽車上最先進(jìn)、制動效果最佳的制動裝置。關(guān)鍵字:汽車安全控制系統(tǒng)、防抱死制動、汽車電器與電子一、課程設(shè)計(jì)的目的隨著汽車技術(shù)的發(fā)展,汽車電子與電子設(shè)備的應(yīng)用日益增多。在全面系統(tǒng)的分析掌握汽車電器與電子設(shè)備結(jié)構(gòu)原理的基礎(chǔ)上,掌握轎車類汽車電器與電子設(shè)備線路設(shè)計(jì)的方法、規(guī)則與應(yīng)用,以滿足教學(xué)、科研和生產(chǎn)實(shí)際的要求,培養(yǎng)學(xué)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(shí),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。 在常見的ABS系統(tǒng)中,每個(gè)車輪上各安裝一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器,將有關(guān)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(gè)車輪的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和判定,并形成相應(yīng)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(gè)獨(dú)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力進(jìn)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(guān) 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(diǎn)火開關(guān)2.1.1 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(yīng)式。車輪轉(zhuǎn)速傳感器主要由永久磁鐵和感應(yīng)線圈組成。齒圈轉(zhuǎn)動時(shí),磁極交替的通過齒頂和齒隙。當(dāng)磁極正對齒頂時(shí),磁極與齒圈的空氣隙最小,電磁線圈的磁通量最大;當(dāng)磁極正對齒隙時(shí),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2.1.2 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(hù)裝置等組成。車輪轉(zhuǎn)速傳感器的信號,先進(jìn)行濾波整形放大,然后計(jì)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(wù)。 (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(gè)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,并用此信號輸入數(shù)字控制器的兩個(gè)大規(guī)模集成電路LS1和LS2。(2)數(shù)字控制器由兩個(gè)相似的互相獨(dú)立的數(shù)字電路LS1和LS2組成。兩個(gè)電路平行運(yùn)行,各自獨(dú)立地處理來自兩輪通道VL(左前)+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(shí)現(xiàn)通道隔離。以隔開電路中的錯(cuò)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(xué)邏輯電路利用輸入級中所傳遞的車輪信息,計(jì)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(yīng)變化的功能,即通過自動調(diào)節(jié)適應(yīng)于受控系統(tǒng)的各種變化。最終把這些控制信號轉(zhuǎn)換成電磁閥的執(zhí)行命令。(3)輸出級 兩個(gè)輸出級電路中均采用大功率的晶體管,接收從兩個(gè)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(shí)間性能的穩(wěn)定。(4)穩(wěn)壓與保護(hù)裝置 電子控制裝置中設(shè)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(hù)功能。其內(nèi)部有一監(jiān)測電路,一個(gè)故障存儲器和一個(gè)報(bào)警電路。當(dāng)汽車電源電壓過低時(shí),警告燈發(fā)出報(bào)警信號,并自動切斷電源系統(tǒng)的電路,停止系統(tǒng)工作。 2.1.3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。工作過程:(1)增壓過程當(dāng)滑移率高于理想值范圍時(shí),ECU輸出增壓信號時(shí),進(jìn)油閥、出油閥均斷電,這時(shí),制動輪缸只與制動主缸相通,制動主缸的高壓制動液進(jìn)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(dāng)滑移率低于理想值范圍時(shí),當(dāng)ECU輸出減壓信號時(shí),兩電磁閥均通電。進(jìn)油閥關(guān)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(shí)回油泵電機(jī)運(yùn)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(dāng)滑移率處于理想值范圍時(shí),當(dāng)ECU輸出保壓信號時(shí),進(jìn)油閥通電關(guān)閉,出油閥斷電關(guān)閉,制動輪缸與制動主缸和儲壓器通道均被封閉,制動輪缸的壓力將保持不變。(4)故障安全模式當(dāng)ABS系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),ECU終止系統(tǒng)運(yùn)行,兩電磁閥始終保持?jǐn)嚯姞顟B(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。 2.2 ABS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(jìn)行獨(dú)立的調(diào)節(jié)控制。一般兩個(gè)前輪制動壓力分別控制,兩個(gè)后輪制動按低選原則(在兩個(gè)后輪中,按制動附著系數(shù)小的一側(cè)為依據(jù),同時(shí)控制兩個(gè)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(jìn)行獨(dú)立調(diào)節(jié),分別控制4個(gè)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(gè)整體;分離式ABS是執(zhí)行器和制動主缸分別為獨(dú)立的總成,兩總成之間用高、低壓管路連通。4.ABS與ASR結(jié)合的系統(tǒng)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(shí)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(yùn)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(yùn)動方向垂直。圖二:制動時(shí)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(guān)系為:Fx=WX; Fy=WY; 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)向附著系數(shù);3.2 滑移率的概念汽車制動時(shí),車輪在路面上同時(shí)伴隨著滾動和滑動,滑動的程度通常用滑移率來表示。制動滑移率的定義為: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(shí)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(guān)系圖三:干燥硬實(shí)路面上輪胎的附著系數(shù)與滑移率的關(guān)系P峰值附著系數(shù) Sp峰值附著系數(shù)時(shí)的滑移率3.4 ABS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(dāng)車輛制動時(shí),它能使車輪保持轉(zhuǎn)動,從而幫助駕駛員控制車輛達(dá)到安全的停車。這種防抱制動系統(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到微電腦里,微電腦根據(jù)輸入車輪速度,通過重復(fù)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(gè)橡膠氣囊,在踩下剎車時(shí),給予剎車油壓力,充斥到ABS的閥體中,此時(shí)氣囊利用中間的空氣隔層將壓力返回,使車輪避過鎖死點(diǎn)。當(dāng)車輪即將到達(dá)下一個(gè)鎖死點(diǎn)時(shí),剎車油的壓力使得氣囊重復(fù)作用,如此在一秒鐘內(nèi)可作用830次,相當(dāng)于不停地剎車、放松,即相似于機(jī)械的“點(diǎn)剎。因此,ABS防抑死系統(tǒng),能避免在緊急剎車時(shí)方向失控及車輪側(cè)滑,使車輪在剎車時(shí)不被鎖死,不讓輪胎在一個(gè)點(diǎn)上與地面摩擦,從而加大摩擦力,使剎車效率達(dá)到90%以上,同時(shí)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(dá)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(shí)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(dāng)ABS系統(tǒng)工作時(shí),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(shí)的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱性。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(diǎn)。4、 分析電控系統(tǒng)的電路 4.1汽車導(dǎo)線尺寸的設(shè)計(jì) 4.1.1確定負(fù)載電流I=P/U=U/R 由文獻(xiàn)數(shù)據(jù)可知,在流經(jīng)ABS電源模塊和啟動開關(guān)之間,電流強(qiáng)度可以達(dá)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(bào)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個(gè)常開進(jìn)油電磁閥的最大起動電流約為3.6A;4個(gè)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(fù)載電流3A;另兩路內(nèi)阻0.3,最大負(fù)載電流5A。 4.1.2確定導(dǎo)線面積 A=IlUvl =0.0185m 4.1.3將A值化整 選用比A值大一檔的規(guī)格,小于1時(shí),機(jī)械強(qiáng)度不足,不予推薦。表1 導(dǎo)線規(guī)格(*DIN ISO6722 第3部分 *DIN VDE0298)標(biāo)稱面積()線絲數(shù)目*20電阻率*導(dǎo)線直徑*/絕緣層厚度*允許連續(xù)工作電流*/A305013218.51.50.61913.51.53012.71.80.624172.5507.62.20.73222.74564.712.80.84229.86843.143.40.85438.310801.824.51.07251.8161261.166.31.09869.6251960.7437.81.312991.6352760.5279.01.3158112503360.36810.51.5198140703600.25912.51.5245174954750.19614.81.62922071206080.15316.51.6344244 綜合上面數(shù)據(jù),帶入計(jì)算公式得電源模塊:標(biāo)稱面積()線絲數(shù)目*20電阻率*導(dǎo)線直徑*/絕緣層厚度*允許連續(xù)工作電流*/A30502.5507.62.20.73222.7其他模塊:標(biāo)稱面積()線絲數(shù)目*20電阻率*導(dǎo)線直徑*/絕緣層厚度*允許連續(xù)工作電流*/A305013218.51.50.61913.5 4.1.4計(jì)算實(shí)際電壓降Uvl Uvl =IUlA 4.2 原理分析S178、S179為保護(hù)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(guān),當(dāng)踩下制動器時(shí),制動開關(guān)閉合,相應(yīng)的制動燈亮。TV14為診斷插口,在出現(xiàn)故障時(shí)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(gè)車輪的轉(zhuǎn)速信號及時(shí)輸送給ABS電控單元(ECU),ABS ECU根據(jù)設(shè)定的控制邏輯對4個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器輸入的信號進(jìn)行處理,計(jì)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N99N102、N133N136八個(gè)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(dāng)點(diǎn)火開關(guān)接通時(shí),若制動系統(tǒng)在正常工作范圍內(nèi),則指示燈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G44、右前G45、左后G46、左前G47四個(gè)車輪轉(zhuǎn)速傳感器分別通過8個(gè)端子向電子控制單元輸入各個(gè)車輪的轉(zhuǎn)速信號,當(dāng)駕駛員踩下制動踏板時(shí),制動開關(guān)閉合,同時(shí)K118燈亮,電子控制單元進(jìn)入制動過程,電控單元會根據(jù)車輪的制動情況,向液壓單元發(fā)出指令,以控制制動輪缸油路上電磁閥的通斷和液壓泵的工作來調(diào)節(jié)制動壓力,防止車輪抱死。參考文獻(xiàn):1、魯捷主編,Protel DXP電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程,清華大學(xué)出版社 2、曲金玉、崔振民主編,汽車電器與電子控制技術(shù),北京大學(xué)出版社 3、李東江、張永玉主編,國產(chǎn)轎車電器元件位置與線路圖手冊,機(jī)械工業(yè)出版社- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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