当前课程知识点：汽车理论 > 第五章：汽车的操纵稳定性 > 知识点5.23：提高汽车操纵稳定性的电子控制系统 > 提高汽车操纵稳定性的电子控制系统
同学们 大家好
下面进行第五章
汽车的操纵稳定性第23知识点
提高操纵稳定性的
电子控制系统介绍
实际上在我们前面也都介绍过
汽车防抱死控制系统
和牵引力控制系统
一般来讲也都可以提高
汽车的操纵稳定性
并且在过去我们讨论的
提高操纵稳定性的
这样一些措施里边
经常都是从轮胎
悬架 转向系 传动系来
相对来讲被动的
提高汽车的固有的操纵稳定性
实际上的话这些实际上也是
提高汽车本身的
也就是说它从硬件的角度来讲
来提高它的操纵稳定性
下面我们讨论一下
就是说这种软件的方面
也就是从控制的角度来讲
怎么来提高汽车的操纵稳定性
随着微计算器和传感器
执行机构等等
这些技术的迅速的发展
实际上我们各大汽车公司
也都开发了很多种
可以显著改善
汽车操纵稳定性的
电子控制系统
在这里主要介绍两种
一种就是四轮转向系统
第二种就是
车辆稳定性的控制系统
当然车辆稳定性控制系统
有多种称呼 叫ESC的
当然ESC
是这种国际标准化组织
它的一种标准的称呼
早期有叫VDC的
有ESP的 叫VSC等等
这种叫法呢 还是多种多样的
首先我们介绍一下
四轮转向系统
四轮转向系统
汽车在转弯行驶的时候
两个后轮也是跟着前轮
是做一定的转向的作用
它的功能主要有这样一些
一个就是在低速行驶的时候
来提高机动性
在低速行驶的时候
两个前轮比如向左转
实际上两个后轮是向右转
这样就使得转弯半径变小了
就会使得转弯半径变小
这样可以提高机动性
高速行驶的时候
实际上两个后轮
是和两个前轮同向转向
但是它转得小一点
前轮转得大一点
后轮转得小一点
使得汽车在转向的时候
它相对来讲有点侧向运动的样子
尤其是在高速公路上
在做移线的时候
假如要是只是两轮转向
我是转弯过去的
假如是四轮转向
就是除了转弯
它还有一个侧向行驶
这样就是使得转弯作用减小
也就是横摆角速度就变小了
横摆角速度变小了
第三个作用就是改善转向特性
改善转向特性
比如汽车不足转向量太大了
在这个时候
后轮就往相反方向转一点
就相当于增加一点后轮侧偏角
这个时候
当然就会变成适度的不足转向
假如我要是过多转向
我就把我的后轮
向转弯方向倾斜一点
这样也就变成了不足转向
就是可以改善转向特性
最后一项就是减小车身的侧偏角
减小车身的侧偏角
对于改善驾驶的舒适性的作用
还是很大的
四轮转向汽车在行驶的时候
由于后两轮也随着前轮
做相应的转向运动
这样就有很多的优点
一般两个前轮
汽车在高速回转行驶的时候
车身后部都会甩出去一点
甩出去一点
车身以稍微横着一点的姿态
做曲线运动
这个时候增加了驾驶者的判断
和操作上的一些困难
一般来讲我们希望
一个驾驶者坐在车里的时候
都是汽车顺着轴线走
顺着轴线走
汽车真正走的方向
和轴线有一点区别
那这时候开车就得歪着踩
一般来讲
都是正对着方向才舒服一点
四轮转向汽车
它通过后轮的调节
可以使得质心的侧偏角
总是接近于零
这样汽车在运动的时候
就会自然流畅很多
下面这个图
对比了两轮转向
和四轮转向的情况
这个图
当然显示的是日产的汽车
它因为是在国际上
最早推出四轮转向汽车的
这里边白的框框
这个位置
白的汽车的位置
实际就是四轮转向汽车
它在做移线行驶的时候
可以使得汽车的纵轴线
基本上就是顺着行驶方向
也就是使得汽车质心侧偏角非常小
接近于零
而这里边黑的汽车位置
实际就是两轮转向的汽车
两轮转向
那么大家可以看到
它在那做同样移线运动的时候
它和质心的侧偏角
实际它的质心侧偏角
就相对来讲比较大
车总是歪着 总是歪着
并且转向结束以后
就移线结束以后
它还需要在这振荡
还需要振荡
不像四轮转向 它就很顺畅
基本上没有振荡
就马上进入另一个直线行驶状态
当然车辆稳定性控制系统
它基本上是在ABS基础上发展出来的
它主要就是在大侧向加速度
大侧偏角的情况下
这样一些极限功况的情况下
利用左右两侧制动力
产生的横摆力偶距
来防止出现难以控制的
这种侧滑现象
比如在内侧车轮上加制动力
它基本上可以防止弯道行驶中
因前轴侧滑
而失去路径跟踪的能力
我在转弯的时候
在内侧加一点制动力
就会使得它减少不足转向的趋势
这个时候防止前轮侧滑
当然如果在外侧车轮上
增加制动力
那么就会防止
弯道行驶中后轴侧滑
因为你在外侧
加了制动力以后
实际也就使得转弯半径变大
就会增加不足转向趋势
上面这个图
实际也就是在内侧车轮上
加了制动力以后的状况
当然就是说
没有VSC的情况
那么这个时候
它就会偏出你的行驶道路
就因为它的不足转向量太大了
使得前轴会产生一定的侧滑
当在内侧加了一定的制动以后
当在内侧车轮上加了
一定制动以后
就会使得汽车顺畅的
沿着原来的弯道来行驶
下面这个图
它实际上也就是
原来这个车有一定的过多转向
有过多转向
在这种情况下
当侧向加速度达到一定的程度
它就会发生后轴侧滑
在这种情况下
假如在外侧车轮上
加上一定的制动力
就会使得转弯半径变大一些
使得增加不足转向的趋势
这个时候车子也可以沿着
原来的弯道来行驶了
当然在日本的汽车技术文献当中
经常在轮胎的附着圆的范围里边
在各个区域和方向上
来表明各种电子控制系统的名称
这个就是一个典型的附着的圆
在轮胎的附着区域里面
大家可以看到
四轮转向基本上是在中心区域
也就是轮胎
基本上处于线性范围的时候
那么这个时候
在这里边做控制
这个TCS
也就是牵引力控制
是在大驱动力的情况下来起作用
ABS是在大的制动力的情况下
来起作用
实际上VSC系统
也就是车辆稳定性的
这个控制系统
经常是在左右转弯
也就是侧向附着极限的情况下
然后它来发挥这种作用
当然了 无论是TCS ABS
还是VSC
基本上都是
在路面附着条件利用的
到极限的时候
它来起作用的
也就是有非常大的
地面反作用力的这种情况下
基本上使得轮胎都进入了
非线性区域的时候
它来发挥作用的
以ABS为基础
而发展起来的ESC系统
是一种价格非常低的
电子控制系统
它的危险的侧滑工况下
又能够很好的发挥作用
所以ESC现在已经得到了
非常普及的这种应用
现在一套ESC系统
现在基本上售价
也就一千多块钱
相对于这种四轮转向系统
需要几万块钱的
执行机构来讲
它得到了更加普遍的应用
现在实际上四轮转向系统
应用得非常不普遍
也就是在早期的时候
在一些高档车上
有很少量的这种配置
当然在欧洲
主要的电子系统
有知名度很高的
像这种车辆稳定性
叫车辆动力学控制系统
简称VDC
这个就是博世早期
在给奔驰汽车公司
开发出来产品的时候
它的名称
现在博世公司
已经把它的VDC系统
改名成为ESP系统
这个当然也是作为博世公司
这么一个商标
它的商标
实际上目前统称为
一般来讲都是ESC系统
实际VDC系统和ESC系统
它基本上都是一样的
它基本上都是跟着驾驶者
在开车的时候方向盘的转角
油门踏板的位置
以及制动系统的油压
来判断驾驶者的行驶意图
比如说制动系统
有一定的油压
那么它就知道你是制动状况
驾驶员踩着加速踏板
那么当然知道你是驱动的情况
方向盘打了这样转角
它就知道你是转向的情况
你又踩着驱动又转向
那当然就是转向驱动
你同时又有转向又制动
那就可能就是转弯制动
总之就是说它
首先根据这些来判断
你的驾驶意图
然后再根据横摆角速度
侧向加速度等等
来判断汽车的行驶状况
有了驾驶意图
有了驾驶状况
这个时候实际上就是看一看
是否需要干预
它来判断一下
你对汽车轮胎与路面的附着
是否到了附着极限附近
需要到了附着极限附近
它就需要进行干预
同时VDC
它是可以调节发动机的
输出的扭矩
它通过这个
比如它来改变驱动力
尤其是在过去
最早的TCS
它只是通过制动力来干预这个
它有时候它会形成一些
驱动力和制动力的干涉
那么假如直接调节扭矩
来防止车轮打滑
相对来讲就相对容易了
尤其当感觉到
转弯的时候又在驱动
它假如感觉到
这个时候有危险
它有时候就会
你尽管踩着加速踏板
那它通过电子节气门
使得你这个时候并不驱动
并且它直接干预发动机的扭矩
也可以不驱动
实际上干预速度要快得多
然后它还通过左右侧
制动力的差
构成了横摆力偶矩
来进行了总制动力的控制
或者横摆力偶矩的控制
使得汽车行驶状态
更加接近于驾驶员的行车意图
一般来讲
这个ESC
它的构成主要有这样一些
一个就是用于
向各个车轮施加制动的
这种执行机构
一般来讲也就是在ABS
它进行主动增压的
这样一些机构
然后第二块
它要控制发动机的扭矩
一个它是通过电子节气门
早期是通过电子节气门
现在多数都是直接
和发动机通讯
人家让你调扭矩
然后由于它要调扭矩
自己也改变节气门
当然在这上面
还要装置什么各种传感器
比如像轮速传感器
横摆角速度传感器
侧向和纵向加速度传感器等等
同时方向盘转角
方向盘力矩传感器
这些也都是要有的
同时还需要有主缸的
这样一些传感器
有了这些传感器
有了执行机构
最后统一由一个电子控制单元
来进行控制 支配等等
有关这一部分的知识介绍
就到这里
-绪论
--默认
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--视频-1.1
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--制动防抱死系统
-知识点4.15：汽车防抱死制动系统--作业
-知识点4.0：前四章知识总结
--前四章知识总结
-期中考试--期中考试
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-知识点5.2：汽车操纵稳定性概述(2)评价方法
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--轮胎的侧偏现象
-第五章：汽车的操纵稳定性--知识点5.3：轮胎的侧偏现象
-知识点5.4：轮胎结构参数对侧偏特性的影响
-知识点5.4：轮胎结构参数对侧偏特性的影响--作业
-知识点5.5：车轮外倾角对轮胎侧偏特性的影响
-知识点5.5：车轮外倾角对轮胎侧偏特性的影响--作业
-知识点5.6：线性二自由度汽车操纵稳定性模型
-知识点5.6：线性二自由度汽车操纵稳定性模型--作业
-知识点5.7：前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应
-第五章--知识点5.7：前轮角阶跃输入下汽车的稳态响应
-知识点5.8：稳态响应的评价方法
-知识点5.8：稳态响应的评价方法--作业
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-知识点5.9：前轮角阶跃输入下汽车的瞬态响应--作业
-知识点5.10：瞬态响应的评价方法
-知识点5.10：瞬态响应的评价方法--作业
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-知识点5.11：横摆角速度的频率响应特性--作业
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-知识点5.13：汽车的侧倾轴线--作业
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-知识点5.15：汽车的侧倾角
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-知识点5.17：侧倾外倾与侧倾转向
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-知识点5.18：变形转向与变形外倾
-知识点5.18：变形转向与变形外倾--作业
-知识点5.19：汽车操纵稳定性与转向系的关系
-知识点5.19：汽车操纵稳定性与转向系的关系--作业
-知识点5.20：转向盘中间位置操纵稳定性实验
-知识点5.20：转向盘中间位置操纵稳定性实验--作业
-知识点5.21：汽车操纵稳定性与传动系的关系
-知识点5.21：汽车操纵稳定性与传动系的关系--作业
-知识点5.22：地面切向反作用力控制转向特性简介
-知识点5.22：地面切向反作用力控制转向特性简介--作业
-知识点5.23：提高汽车操纵稳定性的电子控制系统
-知识点5.23：提高汽车操纵稳定性的电子控制系统--作业
-知识点5.24：汽车的侧翻
--汽车的侧翻
-知识点5.24：汽车的侧翻--作业
-知识点6.1：汽车的平顺性
--汽车的平顺性
-知识点6.1：汽车的平顺性--作业
-知识点6.2：人体对振动的反应
--人体对振动的反应
-知识点6.2：人体对振动的反应--作业
-知识点6.3：平顺性的评价方法
--平顺性的评价方法
-第六章：汽车的平顺性--知识点6.3：平顺性的评价方法
-知识点6.4：路面不平度的统计特性
-第六章：汽车的平顺性--知识点6.4：路面不平度的统计特性
-知识点6.5：空间功率谱密度化为时间功率谱密度
-第六章--知识点6.5：空间功率谱密度化为时间功率谱密度
-知识点6.6：汽车振动系统及其简化
-知识点6.6：汽车振动系统及其简化--作业
-知识点6.7：单质量系统的自由振动
-知识点6.7：单质量系统的自由振动--作业
-知识点6.8：单质量系统频率响应特性
-知识点6.8：单质量系统频率响应特性--作业
-知识点6.9：单质量系统对路面随机输入的响应概述
-第六章--6.9：单质量系统对路面随机输入的响应概述
-知识点6.10：单质量系统对路面随机输入的响应量的计算分析
-第六章-6.10：单质量系统对路面随机输入的响应量的计算分析
-知识点6.11：车身车轮双质量系统的振动
-知识点6.11：车身车轮双质量系统的振动--作业
-知识点6.12：双质量系统的频率响应特性
-知识点6.12：双质量系统的频率响应特性--作业
-知识点6.13：系统参数对双质量系统振动响应量的影响
-知识点6.13：系统参数对双质量系统振动响应量的影响--作业
-知识点6.14：主动与半主动悬架概述
-知识点6.14：主动与半主动悬架概述--作业
-知识点6.15：双轴汽车的振动
--双轴汽车的振动
-第六章：汽车的平顺性--知识点6.15：双轴汽车的振动
-知识点6.16：双轴汽车的频率响应特性
-知识点6.16：双轴汽车的频率响应特性--作业
-知识点6.17：双轴汽车振动响应量的计算
-知识点6.17：双轴汽车振动响应量的计算--作业
-知识点6.18：人体—座椅系统的振动
-知识点6.18：人体—座椅系统的振动--作业
-知识点6.0：第五、六章知识总结
-期末考试--考试入口
