驱动力控制系统
新能源汽车驱动系统的设计与控制
新能源汽车驱动系统的设计与控制随着人们对环境保护意识的不断加强，新能源汽车的市场需求不断增长，成为一个全新的发展领域。
新能源汽车的驱动系统是实现车辆动力输出和运行控制的核心部件，一定程度上决定着车辆的性能和车主的使用体验。
本文将围绕新能源汽车的驱动系统进行探究，明确系统的设计与控制方法。
一、新能源汽车驱动系统概述新能源汽车的驱动系统相比传统化石燃料汽车有很大不同，其动力来源多为电池，通过电机传递力量来驱动车辆。
然而，一般来讲，新能源汽车的驱动系统主要包括马达、电池、变速器和控制系统。
1、电驱马达电驱马达是新能源汽车驱动系统的核心部件，其功率大小直接影响着汽车的动力和续航能力。
通常，电驱马达按转子结构可以分为内转子和外转子型；按磁场型式又可分为永磁同步电机、感应电机、永磁直线电机以及开关磁阻电机等，具体型号要根据车辆的性能和用途来定。
2、电池电池是新能源汽车驱动系统的重要部分，其能量密度高、无污染、寿命长以及续航能力强，但也存在着储能方面的限制。
常见的电池有锂离子电池、钛酸锂电池、铅酸电池和超级电容器等，经过比较锂离子电池因能量和安全性因素表现更为突出。
3、变速器变速器是控制驱动力和车速的重要部分。
由于电驱动马达具有较宽的转速范围，采用传统的机械式变速器不再适用。
所以，新能源汽车采用的多是单速和多档位的电子变速箱，被称为电机控制系统和电机变速装置。
其中电子变速箱带有不断变速的转速系统，能够有效提高电机转速控制精度和响应速度。
根据传动形式，变速器又可分为同步齿轮电动车自动变速器、真空强度电子自动变速器等。
4、控制系统控制系统是新能源汽车驱动系统的关键部分，它支持不同器件之间的联动协作，通过驱动力系统的各个模块使驱动力的分配合理，使车辆的操作更加便捷。
其中，控制器就是实现各个模块协同工作的核心，由软件程序和控制模块组成。
大致包括：电池管理系统、电机控制单元、电子控制器和通讯总线等。
二、新能源汽车驱动系统设计要素新能源汽车驱动系统的设计要素与传统燃油汽车有很大不同，在此介绍其与设计要点。
分布式电驱动车辆动力学状态参数观测及驱动力协调控制
展望未来，我们将继续研究分布式电驱动车辆的动力学状态参数观测及驱动 力协调控制问题，致力于提高车辆的稳定性和操控性。具体的研究方向包括： （1）传感器优化布置：研究如何合理增加传感器数量和类型，以获取更全面的 车辆状态信息；（2）数据采集频率提升：探索更高频率的数据采集方法，以更 好地捕捉车辆动态变化；（3）
结论与展望
本次演示介绍了分布式电驱动车辆动力学状态参数观测和驱动力协调控制的 相关知识，并分析了实验结果及未来研究方向。通过优化传感器布置、数据采集 和预处理方法，我们可以获得较为准确的车辆动力学状态参数观测结果。同时， 驱动力协调控制算法在不同工况下均表现出良好的性能。然而，仍需针对传感器 噪声、数据采集频率和特殊工况等问题进行深入研究。
四、控制策略
针对四轮独立电驱动车辆的特性，本次演示提出了一种基于模型的控制策略。 该策略基于车辆动力学模型和控制模型，根据车辆状态和目标轨迹计算控制输入。 具体策略如下：
1、根据车辆当前状态和目标轨迹，计算出车辆的速度和加速度。 2、根据速度和加速度，利用动力学模型计算出车辆的扭矩需求。
3、利用控制模型计算出电机的 转速和转矩控制输入。
稳定性控制
稳定性控制是分布式电驱动汽车的重要性能指标之一，它直接影响到汽车的 安全性和舒适性。稳定性控制一般包括整车控制器、电动机控制器和轮胎压力监 测系统等方面。
整车控制器是分布式电驱动汽车的“大脑”，它通过对车辆各部位状态信息 的采集和处理，实现车辆的稳定控制。整车控制器一般采用先进的控制算法和策 略，如PID控制、模糊控制等，以保证车辆的稳定性和安全性。
随着电动汽车技术的不断发展，四轮独立电驱动车辆逐渐成为研究热点。这 种车辆具有出色的灵活性和动力学性能，能够实现独立驱动和独立控制。本次演 示将介绍四轮独立电驱动车辆实验平台及其驱动力控制系统的研究。
ASR全称
ASR全称：Acceleration Slip Regulation -----驱动（轮）防滑系统。
它属于汽车主动安全装置。
又称牵引力控制系统防止车辆尤其是大马力车在起步、再加速时驱动轮打滑现象，以维持车辆行驶方向的稳定性。
ASR的作用:它的主要目的是防止汽车驱动轮在加速时出现打滑，（特别是下雨下雪冰雹路冻等摩擦力较小的特殊路面上，当汽车加速时将滑动率控制在一定的范围内，从而防止驱动轮快速滑动。
它的功能一是提高牵引力；二是保持汽车的行驶稳定。
行驶在易滑的路面上，没有 ASR的汽车加速时驱动轮容易打滑；如是后驱动的车辆容易甩尾，如是前驱动的车辆容易方向失控。
有A SR时，汽车在加速时就不会有或能够减轻这种现象。
在转弯时，如果发生驱动轮打滑会导致整个车辆向一侧偏移，当有ASR时就会使车辆沿着正确的路线转向;最重要的是车辆转弯时，一旦驱动轮打滑就会全车一侧偏移，这在山路上极度危险的，有ASR的车刚一般不会发生这种现象。
ASR的原理:ASR是ABS的升级版，它在ABS上加装可膨胀液压装置、增压泵、液压压力筒、第四个车轮速度传感器，复杂的电子系统和带有其自身控制器的电子加速系统。
在驱动轮打滑时ASR通过对比各轮子转速，电子系统判断出驱动轮打滑，自动立刻减少节气门进气量，降低引擎转速，从而减少动力输出，对打滑的驱动轮进行制动。
减少打滑并保持轮胎与地面抓地力的最合适的动力输出，这时候无论你怎么给油，在ASR介入下，会输出最适合的动力。
ABS与ASR的区别：ABS（Anti-lock Braking System）通常是由车轮转速传感器、制动压力调节装置、电子控制装置和ABS警示灯组成；ASR主要有TRC(驱动力控制系统)切换开关、TRC指示灯、TRC停止指示灯、副节气门执行机构，TRC制动力执行机构、TRC和ECU组成。
1、ASR与ABS虽然都是用来控制车轮相对地面的滑动，以使车轮与地面的附着力不下降，但ABS控制的是汽车制动时车轮的“拖滑”和保持汽车在制动过程中能够改变行驶方向，主要是用来提高制动效果和保证制动时的安全；而ASR是控制车轮的“滑转”，用于提高汽车起步、加速及在滑溜路面上行驶时的牵引力和确保行驶的稳定性。
驱动力控制系统 TCS
驱动力控制系统 TCS（又称TRC防滑控制系统 TRAC循迹控制系统）第一节概述一、TCS的作用在摩擦力限度内自动调节汽车的驱动力，避免车轮打滑、轮胎磨损，使车辆能正常行驶及维持转向的稳定性和操控性。
汽车行驶时，轮胎会受到两个力，即加速时的驱动力和转向时的向心力，两力之和称为轮胎力。
汽车的驱动力超过摩擦力的限度时轮胎因打滑的关系，将无法有效的将驱动力传至路面，使车辆无法操纵而发生不安全。
二、ABS与 TCS的区别1、ABS是在制动时防止车轮抱死，以免发生滑行现象，而TCS 是在湿滑起步或加速时防止驱动轮打滑或在摩擦系数相差很大的非对称路面防止单侧驱动轮打滑。
2、ABS对驱动轮和非驱动轮都可以控制，而TCS则只控制驱动轮3、ABS控制期间，各车轮之间的影响不大，而TCS控制期间由于差速器的作用，会使驱动车轮之间产生相互影响三、TCS的控制方式1、控制发动机控制燃油喷射量、节气门开度或点火的时间2、控制制动（驱动轮）与ABS调节器共用或另设调节器3、发动机与制动力同时控制四、TCS的控制范围控制范围：滑移率0-35%（B范围）1、以A范围为目标，可发挥最大的驱动力，但轮胎的向心力不足，转向控制性能变差，若以向心力最大为优先条件，则无法获得有效的见加速力。
2、为兼顾驱动力和向心力，以B范围为控制目标，以路面状况、转向盘转角、车身倾斜度等为据，由TCS ECU计算出最小滑移率目标值，由100%至100%向心力作最佳的调配，使车辆在安全状态下充分发挥其操作性与运动性。
五、TCS系统的控制对象1、起步加速控制当驾驶员在光滑路面上过多踩油门时，会造成车轮的滑转。
驱动控制系统通过自动施加部分制动或减少发动机输出功率的方式，可使车轮的滑移率保持在最佳范围内，由此可防止驾驶员过多踩油门所带来的负作用，获得较好的行驶安全性及良好的起步加速性能。
当然，也可减少轮胎及动力传动系统的磨损。
2、制动力控制汽车装有TCS系统，它可通过制动滑转车轮的办法来平衡驱动轮的转速差。
教案-驱动力控制系统教案(朱明zhubob)
一．复习（10＇）ABS系统具有的故障自诊断功能二教学过程（60＇）一、概述牵引力控制系统(TRC)也称为驱动力控制系统(TCS)或驱动防滑转控制系统(ASR)。
系统作用：(1)在驱动过程中防止驱动车轮发生滑转，(2)并在起步和加速时，根据路面情况给出一个最佳的驱动力。
(3)在湿滑路面上起步、加速或转向时，能提高车辆的稳定性。
TCS和ABS系统的关系：(1)从控制车轮和路面的滑移率来看，采用了相同的技术，(2)但两者所控制的车轮滑移方向是相反的。
(3)TCS系统与ABS系统常合在一起使用，构成行驶安全系统。
(4)TCS和ABS共用许多电子元件，用共同的系统部件来控制车轮的运动。
1．TCS的控制作用汽车在冰雪路面上急加速或超车时，ASR的控制效果是很明显的。
在均匀的结冰路面上、压实的雪路和深雪路面上使用TCS和不用TCS装置的驱动力的比较，在左右轮附着系数不同的路面上，使用TCS和不使用TCS装置的汽车加速性比较的结果。
2．滑转率的控制范围所谓的汽车打“滑”，有两种情况：一是汽车制动时车轮的滑移，ABS是防止制动时车轮抱死而滑移；二是汽车驱动时车轮的滑转。
TCS防止驱动车轮原地不动而不停地滑转。
驱动轮滑转：当汽车起步时，驱动轮不停地转动，汽车却原地不动。
TCS与ABC起作用时，二者的制动力与驱动力正好相反，TRC防止驱动时车轮滑转的方法：适当地控制驱动力，是TCS的作用。
将滑转率Vd控制在10％—30％范围之内，防滑效果较为理想。
3．牵引力控制装置的控制方式1)发动机输出扭矩控制发动机输出转矩改变：汽油机根据燃料喷射量、点火时间、节气门开度调整。
2)驱动轮制动控制这种方法是对发生空转的驱动轮直接加以制动，反应时间最短。
为使制动过程平稳，应缓慢升高制动压力。
制动控制方式的ASR的液压系统可分为两大类。
一类是TCS与ABS的整体结构。
在ABS系统中增加电磁阀和调节器，从而增加了驱动控制功能。
另一类是在ABS的液压装置和轮缸之间增加TCS的液压装置，即为可变容积式。
实现分布式电动汽车驱动力分配控制的技术方案
实现分布式电动汽车驱动力分配控制的技术方案实现分布式电动汽车驱动力分配控制的技术方案分布式电动汽车驱动力分配控制是一种先进的技术，可以提高电动汽车的操控性和性能。
下面，我将逐步介绍实现这一技术方案的步骤。
第一步是建立车辆间的通信网络。
为了实现分布式电动汽车的驱动力分配控制，车辆之间需要能够实时交换数据和信息。
因此，需要在每辆电动汽车上安装通信设备，并建立一个可靠的通信网络，以确保车辆之间的信息能够及时传输。
第二步是收集车辆的传感器数据。
为了实现精确的驱动力分配控制，需要收集每辆车辆的传感器数据，包括车速、转向角度、加速度等。
这些数据将作为控制算法的输入，用于计算每个车轮的驱动力分配。
第三步是开发分布式控制算法。
根据车辆的传感器数据，需要开发一种分布式控制算法来计算每个车轮的驱动力分配。
该算法应该考虑到车辆的操控性能和能耗，并根据实时的驾驶需求来动态调整驱动力分配比例。
第四步是实现驱动力分配控制系统。
基于车辆间的通信网络和分布式控制算法，需要实现一个驱动力分配控制系统。
这个系统可以在每个车辆上安装一个控制单元，用于接收传感器数据、计算驱动力分配比例，并控制每个车轮的驱动力输出。
第五步是测试和优化。
一旦驱动力分配控制系统实现，需要对其进行测试和优化。
通过在不同场景下的实际道路测试，可以评估系统的性能和效果，并根据测试结果进行优化，以提高系统的稳定性和可靠性。
最后，一旦分布式电动汽车驱动力分配控制技术方案成功实现并优化，可以应用于电动汽车的生产和销售中。
这将大大提高电动汽车的操控性和性能，为用户提供更好的驾驶体验。
同时，这种技术也有助于提高电动汽车的能源利用效率，减少能源消耗和环境污染。
关于ASR和EBS的功能与名称
关于ASR和EBS的功能与名称
ASR的正确含义与功能是防驱动轮滑转的电子控制系统，或称驱动力控制调节系统。
当汽车在起步、加速或上坡时，驾驶员猛踩油门，驱动轮上的驱动力一旦超过该轮地面附着力的允许极限时，驱动轮将开始滑转——原地打滑；这时，ASR的测速元件会立即将驱动轮滑转信号传送至控制电脑，电脑将立即发出指令信号，即使驾驶员的油门踏板并未收回，发动机的输出功率与扭矩会立即相应降低，从而避免驱动轮滑转。
ASR的功能是防止驱动轮打滑，此时对防侧滑并无明显效果；而ABS系统在防止紧急制动时车轮打滑的同时，对防止侧滑则有绝对重要的作用。
EBS是电子（控制）制动系统（Electronic Brake System），它集合了ABS、ASR两者的功能，又向前发展了一步。
ABS、ASR两系统都只能在极限状态——紧急制动或猛踩油门急加速时发挥控制调节作用；而EBS系统则是在汽车行驶的全时间内均起作用，既防止车轮抱死，又防止车轮滑转，更能保证在各种制动强度状态时准确、灵敏地控制各车轮立即发挥制动功能，并实现最佳的配合效果——制动距离最短。
但是，EBS又兼有排气制动系统（Exhaust Brake System）或发动机制动系统（Engine Brake System）两者的缩写词组含义。
4--1ABS和ASR概述
（1）按控制方式分类
• 模仿控制方式： 在控制过程中，记录前一控制周期的各种参数， 再按这些参数规定下一控制周期的控制条件（此 方式更接近理想的制动控制）。 。预测控制方式： 预先规定控制参数和设定值等控制条件，然后再 根据检测的实际参数与设定值进行比较，对制动 过程进行控制。
1、以车轮减速度为控制参数动时，在车轮运动中车轮滑动成 分所占的比例 S=(v-rw)/v×100% S=0，车轮纯滚动； S=100%，车轮纯滑动； 0＜S＜100%，边滚动边滑动； 2）当滑移率为20%左右时，制动时能获得的地面制 动力最大，制动效能也最好。
ABS的功用就是在汽车制动过程中 不断自动调整汽车制动系统的压力，使 汽车滑移率始终保持在20%左右。保证 汽车在制动过程中获得最大的纵向制动 力，提高汽车的制动效能。同时也可在 制动中保持较大的侧向附着系数，防止 汽车侧滑或失去转向能力，提高汽车制 动时的方向稳定性。
汽车在没有装ABS和装有ABS在刹车时制动效果的区别
3、ABS分类
• ABS根据冲击强度可分为：超高抗冲型、高 抗冲击型、中抗冲型等品种； • ABS根据成型加工工艺的差异，又可分为： 注射、挤出、压延、真空、吹塑等品种； • ABS依据用途和性能的特点，还可分为： 通用级、耐热级、电镀级、阻燃级、透明级、 抗静电、挤出板材级、管材级等品种。
二、ASR系统的理论概述
1、ASR系统的理论基础 汽车驱动防滑控制（Anti Slip Reguliation）系统 称为ASR，是应用于车轮防滑的电子控制系统。 汽车打滑是指汽车车轮的滑转，车轮的滑转率又 称滑移率。
（1）附着系数随路面的不同而呈大幅度的变 化； （2）在各种路面上， S=20%左右时，附着 系数达到峰值； （3）上述趋势无论制动还是驱动几乎一样。
汽车装置英文缩写
汽车装置英文缩写汽车装置英文缩写ABS防抱死刹车系统GOA全方位车体吸撞结构SAHR主动式安全头枕DSE全面安全防护EES座椅自动调节系统ASC加速防滑控制器ESP 电子稳定程序ITEC无离合器电子手排系统TCS防滑控制系统ABS+T防死锁刹车系统+循迹系统GAS可变几何进气系统epc电子节气门ESA微机控制的电子点火系统ECCS发动机集中电子控制系统LED发光二极管显示器VED荧光显示器LCD 液晶显示1、ESP是英文ElectronicStabilityProgram的缩写，中文译成"电子稳定程序"。
2、ABS是Anti-LockBrakeSystem的英文缩写，翻译过来可以叫做"刹车防抱死系统"。
3、EBD-电子控制制动力分配系统4、ASR是驱动防滑系统的简称，其作用是防止汽车起步、加速过程中驱动轮打滑，特别是防止汽车在非对称路面或转弯时驱动轮空转，并将滑移率控制在10%-20%范围内。
由于ASR 多是通过调节驱动轮的驱动力实现控制的，因而又叫驱动力控制系统，简称TCS，在日本等地还称之为TRC或TRAC。
5、GPS即全球定位系统(Global Positioning System)是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。
经近10年我国测绘等部门的使用表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。
6、OBD是英文On-Board Diagnostics 的缩写，中文翻译为"车载自动诊断系统"。
这个系统将从发动机的运行状况随时监控汽车是否尾气超标，一旦超标，会马上发出警示。
汽车电子电控技术的发展趋势
汽车电子电控技术的发展趋势随着世界上汽车保有量的增加, 能源、排放、安全法规不断严格 , 加之人们对舒适、便利、豪华的追求 , 对汽车的性能提出了更高的要求。
使用传统机械的方法已不能使汽车的性能进一步得到明显的改善和提高。
近年来 , 微电子技术的飞速发展 , 特别是微型计算机技术的巨大进步 , 使上述问题的解决成为可能。
汽车电子电控技术使汽车工业进入一个全新的时代。
一、汽车电子电控技术的发展过程可分为三个阶段 :第一阶段 ,20 世纪 50 年代 , 分立式半导体元件开始用于汽车交流发电机整流器、固态收音机、电子点火、数字钟以及车速控制电路等。
第二阶段 , 20 世纪 70 年代末 80 年代初---90年代 , 集成电路和 4 位、8 位、 16位单片计算机被用来开发汽车专用的电子控制系统 , 其中包括发动机控制系统、自动变速器控制系统、汽车制动防抱死控制系统、电子悬架控制系统、音响系统、空调系统等。
第三阶段 , 进入 21世纪后 , 智能功率器件、智能传感器、32 位单片机及功能更加完备的专用集成电路的应用 , 使汽车的总体结构和性能发生了很大的变化。
在这一阶段里 , 动力传动系统的综合控制、车辆控制系统、数字音响系统、OBD- II 自诊断系统、通讯及导航系统、汽车网络系统都有了很大的发展。
二、汽车电子电控技术应用的现状1 发动机控制系统主要控制功能包括 : 空燃比控制、点火正时控制、怠速控制、废气再循环控制、海拔高度及温度补偿、爆震控制、自诊断功能、巡航车速控制。
利用电控汽油喷射技术 , 使发动机在各种工况下均能获得最佳的空燃比、点火正时、发动机冷起动和加速加浓的开环控制, 在中小负荷使用空燃比的闭环控制加上三效催化转化器；在大负荷时, 采用空燃比开环控制、废气再循环控制等技术 , 是当前改善发动机的动力性、经济性和排放性能的最有效措施。
2 自动变速控制系统汽车实际使用燃油消耗量和驾驶员的操作习惯有直接关系。
电控驱动防滑牵引力控制系统ASR
3．类型 强制锁止式——通过电控或气控锁止机构
人为的将差速器锁止。 自动锁止式（自锁式）——在滑路面上自
动增大锁止系数直至完全锁止。
二、电子控制式防滑差速器
二、汽车防滑转电子控制系统常用控制方式
1．发动机输出功率控制：
在汽车起步、加速时，ASR控制器输出控制信 号，控制发动机输出功率，以抑制驱动轮滑转。 常用方法有：辅助节气门控制、燃油喷射量控制 和延迟点火控制。
2．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。普遍采用ASR与ABS组合的液压控制系统， 在ABS系统中增加电磁阀和调节器，从而增加了 驱动控制功能。
1.液压系统与执行器
⑴ABS/TRC液压系统基本组成
工作情况
①当需要对驱动轮施加制动力矩时：TRC的3个电磁 阀都通电。
②当需要对驱动轮保持制动力矩时：ABS的2个电 磁阀通较小电流。
③当需要对驱动轮减小制动力矩时：ABS的2个电 磁阀通较大电流。
④当无需对驱动轮施加制动力矩时：各个电磁阀都 不通电且ECU控制步进电机转动使副节气门保持 开启。
压力降低过程：此时电磁阀断电，阀回左位，使 调压腔右腔与蓄压器隔断而与储液室接通，于是 调压缸右腔压力下降，制动压力下降。
（2）组合方式的ASR制动压力调节器 ——ABS/ASR组合压力调节器
ASR不起作用时，电磁阀Ⅰ不通电，ABS 起制动作用并通过电磁阀Ⅱ和电磁阀Ⅲ来 调节制动压力。
驱动轮滑转时，ASR控制器使电磁阀Ⅰ通 电，阀移至右位，电磁阀Ⅱ和电磁阀Ⅲ不 通电，阀仍在左位，于是，蓄压器的压力 油通入驱动轮制动泵，制动压力增大。
汽车防抱死制动系统(ABS)
目录
1. 概述 2. ABS的理论基础 3. ABS的构造与工作原理 4. ABS的控制技术 5. 典型ABS举例
2
防抱死制动系统及其功能
简称：ABS （Antilock Braking System ）
车辆制动效果的评价指标
制动距离短：车轮与路面之间的制动力尽可 能大
－侧偏角：车轮滚动方向与 车辆的行驶方向之间的夹角
v-vRcosα Δv
绝对滑移率
Sa
v
vR v
纵向滑移率
v
vRsinα
Sbx
v
vR cos
v
侧向滑移率
Sby
vR
sin
v
13
制动滑移率 与车轮运动状态的关系
S＝０
纯滚动
０﹤S﹤１ 边滚动边滑动
S＝１
纯滑动
结论：滑移率描述了制动过程中车 轮滑移的程度，滑移率值越大，表 明滑移越严重。
14
制动时轮胎与路面之间的制动力系数与滑移率有着密
切的关系，这种函数关系通常用滑移率—制动力系数 特性曲线来描述
制动力系数特性曲线
制动力系数
1.2 fm
A
1 fs
B
0.8
0.6
0.4
0.2
O
Sm
0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
了制动过程中车轮滑移的程度，滑移率值 越大，表明滑移越严重。
12
以上讨论的是汽车在直线路面上行驶的情形。当汽车转向或行驶在弯曲
的道路上时，由于惯性等因素的作用，车轮受到侧向力的作用。此时车
轮的滚动方向与汽车的行驶方向不一致，两者之间的夹角称为侧偏角。
汽车理论 提高操纵稳定性的电子控制系统
第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统
VSC（ESP）的作用
6
第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统
VSC（ESP）的作用
7
第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统
VSC（ESP）的作用
前轴侧滑出现 “驶出”现象
抑制前轮侧滑
加大内侧车 轮的制动力
8
第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统
VSC（ESP）的作用
后轴侧滑出 现甩尾现象
抑制后轮侧滑
加大外侧车 轮的制动力
9
第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统
提高操纵稳定性的各种电子控制系统的有效工作区域
侧倾刚度 分配控制
驱动力 分配控制
制动力 分配控制
10
第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统
一、极限工况下前轴侧滑与后轴侧滑的特点
起始车速120km/h、频率0.6Hz的转向角正弦输入下的响应
汽车理论
第三十七讲
主讲教师：
学时：48
第五章 汽车的操纵稳定性
第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统
➢防抱死制动系统（ABS）与驱动力控制系统（TCS）
ห้องสมุดไป่ตู้
都是提高汽车操纵稳定性的电子控制系统。
➢目前有更多的电子控制系统能显著改善汽车的操
纵稳定性。
➢本节涉及较多动力学基础和电子控制理论，不做
深入要求。
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角速度。稳定的条件可以近似地表示为 C1 C2 1.0。
13
第七节 提高操纵稳定性的电子控制系统
起始车速为110km/h时正弦
起始车速为140km/h时正弦
转向角输入下的 β 曲线
转向角输入下的 β 曲线
14
名词解释：牵引力控制牵引力控制系统Traction Control System,简称TCS
名词解释：牵引力控制牵引力控制系统Traction Control System，简称TCS。
作用是使汽车在各种行驶状况下都能获得最佳的牵引力。
汽车在行驶时，加速需要驱动力，转弯需要侧向力。
这两个力都来源于轮胎对地面的摩擦力，但轮胎对地面的摩擦力有一个最大值。
在摩擦系数很小的光滑路面上，汽车的驱动力和侧向力都很小。
牵引力控制系统的控制装置是一台计算机。
利用计算机检测4个车轮的速度和转向盘转向角，当汽车加速时，如果检测到驱动轮和非驱动轮转速差过大，计算机立即判断驱动力过大，发出指令信号减少发动机的供油量，降低驱动力，从而减小驱动轮轮胎的滑转率。
计算机通过转向盘转角传感器掌握司机的转向意图，然后利用左右车轮速度传感器检测左右车轮速度差；从而判断汽车转向程度是否和司机的转向意图一样。
如果检测出汽车转向不足(或过度转向)，计算机立即判断驱动轮的驱动力过大，发出指令降低驱动力，以便实现司机的转向意图。
当轮胎的滑转率适中时，汽车能获得最大的驱动力。
转弯时如果使轮胎产生较大的滑转，将使汽车的加速能力变好。
该系统可以利用转向盘转角传感器检测汽车的行驶状态，判断汽车是直线行驶还是转弯，并适当地改变各轮胎的滑转率。
ASR是驱动防滑系统(Acceleration Slip Regulation)的简称，其作用是防止汽车起步、加速过程中驱动轮打滑，特别是防止汽车在非对称路面或转弯时驱动轮空转，并将滑移率控制在 10%—20%范围内。
由于ASR多是通过调节驱动轮的驱动力实现控制的，因而又叫驱动力控制系统，简称TCS，在日本等地还称之为TRC或TRAC。
ASR和ABS的工作原理方面有许多共同之处，因而常将两者组合在一起使用，构成具有制动防抱死和驱动轮防滑转控制(ABS/ASR)系统。
该系统主要由轮速传感器、ABS/ASR ECU、ABS执行器、ASR执行器、副节气门控制步进电机和主、副节气门位置传感器等组成。
在汽车起步、加速及运行过程中，ECU根据轮速传感器输入的信号，判定驱动轮的滑移率超过门限值时，就进入防滑转过程：首先ECU通过副节气门步进电机使副节气门开度减小，以减少进气量，使发动机输出转矩减小。
4-3驱动力控制系统(ASR)
工作过程
①当需要对驱动轮施加制动力矩时：TRC的3个电磁 阀都通电。 ②当需要对驱动轮保持制动力矩时：ABS的2个电磁 阀通较小电流。 ③当需要对驱动轮减小制动力矩时：ABS的2个电磁 阀通较大电流。 ④当无需对驱动轮施加制动力矩时：各个电磁阀都 不通电且ECU控制步进电机转动使副节气门保持开 启。
（2）组合式制动压力调节器
• • • • • 3/3电磁阀 蓄压器 增压泵 压力控制开关 单向阀
• ASR不起作用时，电磁阀Ⅰ不通电，ABS起 制动作用并通过电磁阀Ⅱ和电磁阀Ⅲ来调 节制动压力。 • 驱动轮滑转时，ASR控制器使电磁阀Ⅰ通 电，阀移至右位，电磁阀Ⅱ和电磁阀Ⅲ不 通电，阀仍在左位，于是，蓄压器的压力 油通入驱动轮制动泵，制动压力增大。
目前在行驶汽车的结构和工作过程 都具有如下特点：
• ASR可以由驾驶员通过ASR选择开关对其是否进 入工作状态进行选择； • ASR处于关闭状态时，副节气门处于全开位置； ASR制动压力调节装置也不会影响制动系统的正 常工作； • 当驾驶员制动时，若ASR正处于工作状态，ASR 会自动退出防滑转调节过程，不影响制动的进行； • ASR只在一定的车速范围内才进行防滑转调节； • ASR在工作过程中具有不同的优先选择性； • ASR具有自诊断功能；
（1）步进电动机
• 步进电动机控制装在节气门附近的副节气 门，从而控制汽车的输出功率，以提高 ASR驱动力矩，打到防滑的目的。 • 它的工作原理和其他的步进电动机工作原 理一致。
1．制动压力调节器
（1）单独方式的ASR制动压力调节器 • 单独方式的ASR制动压力调节器——与ABS 制动压力调节器在结构上各自分开 • ASR ECU通过电磁阀的控制实现对驱动轮制 动力的控制。
电-液力控制系统仿真实例
图 4-13 单自由度驱动力系统控制系统的开环 Bode 图 由图 4-13 可知该系统幅值裕度较大，相位裕度为 95.4 ，剪切频率为 c 27.6rad / s 。从时域特性来看，系统响应较慢，初始阶段出现一个峰值，但 很快衰减，最终达到稳态。
K L ——负载弹簧刚度；
Ctp ——液压缸总泄露系数；
K ce K c Ctp
计算得负载压降对伺服阀位移的传递函数为
pL
Kq K ce
s
2
2 m
2 m m
s 1
xv
s r
1
s2 02
2 0 0
s 1
式中：
m ——机械谐振频率，m K / mt ；
Xv I
K sv Tsv 1
（4-11）
式中：
Tsv ——伺服阀时间常数
由上述方程，可绘制出单自由度驱动力控制系统方框图如图 4-10 所示。
图 4-10 单自由度驱动力系统控制系统方框图
4.3.2 Simulink 建模
当系统参数为 Kv
K s K sv K f
A Kq K ce
30
1 s
，
m
90rad / s ，0
350rad / s ，
m 0.15 ， 0 0.1 ，r 1rad / s ，Tsv 0.001s 时，可绘出 Simulink 仿真模型
如图 4-11 所示，
图 4-11 单自由度驱动力系统控制系统 Simulink 仿真模型
其阶跃响应曲线和系统 Bode 图分别如图 4-12 和 4-13 所示，MATLAB 程序如下。
汽车专用英语缩写中文名称
汽车专用英语缩写中文对照表（一）ESA－电子点火控制系统EGR－废气再循环EAT－电控自动变速器EFI－电喷燃油喷射系统ECU－电子控制单元ABS－制动防抱死系统ISC－怠速控制系统CCS－巡航控制系统SRS－安全气囊APS－车用导航系统THW－水温信号THA－进气温度信号STA－起动开关信号IDL－怠速触电信号PIM－进气压力信号V S－空气量信号SPD－车速信号VTA－节气门位置信号TORP－机油温度TPS－节气门位置传感器NSW－空档起动开关信号SPI－单点喷射系统MPI－多点喷射系统TDC－上止点PSW－负荷信号V C－系统电压N e－转速、曲轴转角信号G －曲轴位置信号IGf－点火确认信号IGt－点火正时信号DLI－无分电器式点火系统IGd－判缸信号KNK－爆震信号VCM－真空调节阀I C－集成电路DLG－诊断座SAE－接脚ALCL(ALDL)－自诊断接头汽车专用英语缩写中文对照表（二）CALPAC－备用存储器LED－液晶A T－液压变速器ECAT－电控液压式变速器PCS－压力控制开关PWS－压力警告开关FLI－液位指示灯开关TRC－牵引力控制系统TCS－驱动力控制系统ASR－驱动防滑控制系统LSD－防滑差速锁RSV－储液罐切断电磁阀EPS－电子控制电动式动力转向系统RPO－电位计PPS－电控连续型动力转向系统TAO－送风温度SVS－真空转化电磁阀DSP－数字信号处理器O X－氧传感信号M/C－制动总泵切断电磁阀A/C－空调开关信号OBD-II－自诊断系统IIA/D－模拟/数字转换器GDI－缸外喷射TBI－节气门体喷射系统CFI－中央喷射系统A/F－空燃比AUDL－自动门锁AFLO－空气流量计DLOK－电动门锁CAMP－凸轮轴信号。
dtcs控制原理
dtcs控制原理
dTCS，即分布式牵引力控制系统，是由比亚迪和博世共同研发的，专门为新能源汽车打造的驱动力控制系统。
其目标是在各种复杂路面情况下，如冰雪等，保证车辆获得最佳附着力。
dTCS的控制原理与TCS的逻辑类似，但更快、更强。
传统的TCS将控制放在ESP车身电子稳定系统或IPB智能集成制动系统中，而dTCS则内置在电机控制器之中。
在传统TCS系统中，从感应到打滑，到完成扭矩控制，需要100ms时间。
然而，dTCS系统针对电动汽车电机起步时扭矩较大、更容易发生打滑的特性，将控制程序植入到MCU电机控制器中，从而省去了VCU的参与。
这使得dTCS系统的响应时间仅需10ms，相比传统TCS系统提速了10倍。
汉EV四驱版的dTCS更是将扭矩控制时间加快了20倍，扭矩响应闭环加快了10倍，可最大程度减少车轮打滑量，从而极大地提升了整车的安全性、高效性、操控性和舒适性。
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制作人：杨晨笛
END
TCS性能
• TCS不但可以提高汽车行驶稳定性，而且能够提高 加速性，提高爬坡能力。原来只是豪华轿车上才 安装TCS，现在许多普通轿车上也有。TCS如果和 ABS相互配合使用，将进一步增强汽车的安全性能。 TCS和ABS可共用车轴上的轮速传感器，并与行车 电脑连接，不断监视各轮转速，当在低速发现打 滑时，TCS会立刻通知ABS动作来减低此车轮的打 滑。若在高速发现打滑时，TCS立即向行车电脑发 出指令，指挥发动机降速或变速器降挡，使打滑 车轮不再打滑，防止车辆失控甩尾。
TCS与ABS的区别
• TCS与ABS的区别在于，ABS是利用感测器来 检测轮胎何时要被抱死，再减少该轮的刹 车力以防被抱死，它会快速的改变刹车力， 以保持该轮在即将被抱死的边缘，而TCS主 要是使用引擎点火的时间、变速箱挡位和 供油系统来控制驱动轮打滑。装置有TCS和 人类的感觉有所不同，正确来说，应该是 机械来判断 各种状况，把它当做一种信号 来分析，进而分配驱动轮上的动力。
TCS—驱动力控制系统
概述
• 驱动力控制系统(TCS)TCS又称循迹控制系统。汽车在光 滑路面制动时，车轮会打滑，甚至使方向失控。同样，汽 车在起步或急加速时，驱动轮也有可能打滑，在冰雪等光 滑路面上还会使方向失控而出危险。TCS就是针对此问题 而设计的。 TCS依靠电子传感器探测到从动轮速度低于驱 动轮时(这是打滑的特征)，就会发出一个信号，调节点火 时间、减小气门开度、减小油门、降挡或制动车轮，从而 使车轮不再打滑。TCS不但可以提高汽车行驶稳定性，而 且能够提高加速性，提高爬坡能力。原采只是豪华轿车上 才安装TCS，现在许多普通轿车上也有。TCS如果和ABS相 互配合使用，将进一步增强汽车的安全性能。TCS和ABS可 共用车轴上的轮速传感器，并与行车电脑连接，不断监视 各轮转速，当在低速发现打滑时，TCS会立刻通知ABS动作 来减低此车轮的打滑。若在高速发现打滑时，TCS立即向 行车电脑发出指令，指挥发动机降速或变速器降挡，使打 滑车轮不再打滑，防止车辆失控甩尾。
工作原理
• TCS主要是使用引擎点火的时间、变速 箱档位和供油系统来控制驱动轮打 滑 的情形。当TCS感应到车轮打滑的时候， 首先会经过引擎控制电脑改变引擎点火 的时间，减低引擎扭力输出或是在该轮 上施加刹车以防该轮打滑，如果在打滑 很严重的情况下，就再控制引擎供油系 统。TCS在运用的时候，变速箱会维持 较高的挡位，在油门加重的时候，会避 免突然下挡以免打滑的更厉害。TCS最 大的特点是使用现有ABS系统的电脑、 输速感知器和控制引擎与变速箱电脑， 即使换上了备胎，TCS也可以准确的应 用。 TCS与ABS的区别在于，ABS是利 用感测器来检测轮胎何时要被抱死，再 减少该轮的刹车力以防被抱死，它会快 速的改变刹车力，以保持该轮在即将被 抱死的边缘，而TCS主要是使用引擎点 火的时间、变速箱挡位和供油系统来控 制驱动轮打滑。 装置有TCS和人类的感觉有所不同，正 确来说，应该是机械来判断 各种状况， 把它当做一种信号来分析，进而分配驱 动轮上的动力。
系统控制
• 牵引力控制系统的控制装置是一台计算机。利用计算机检测4个车轮的速度和转向盘转 向角，当汽车加速时，如果检测到驱动轮和非驱动轮转速差过大，计算机立即判断驱 动力过大，发出指令信号减少发动机的供油量，降低驱动力，从而减小驱动轮轮胎的 滑转率。计算机通过转向盘转角传感器掌握司机的转向意图，然后利用左右车轮速度 传感器检测左右车轮速度差；从而判断汽车转向程度是否和司机的转向意图一样。如 果检测出汽车转向不足（或过度转向），计算机立即判断驱动轮的驱动力过大，发出 指令降低驱动力，以便实现司机的转向意图汽车停止时，4个车轮的速度都是零。在汽 车起步时，也即从零车速加速时，牵引力控制系统检测驱动轮的滑转率，如果检测到 较大的滑转率时，发出指令降低发动机的功率，减小轮胎的滑转率，在汽车起步时， 完全不让轮胎打滑是不行的，但轮胎的滑转率过大，将加速轮胎的磨损，降低轮胎和 地面的摩擦力，对起步加速没有一点好处。当轮胎的滑转率适中时，汽车能获得最大 的驱动力。转弯时如果使轮胎产生较大的滑转，将使汽车的加速能力变好。该系统可 以利用转向盘转角传感器检测汽车的行驶状态，判断汽车是直线行驶还是转弯，并适 当地改变各轮胎的滑转率。但是牵引力控制系统也有缺点。当司机利用油门开度，调 整汽车行驶状态时，该系统妨碍司机的驾驶意图。例如后轮驱动汽车转弯时，为了减 小转弯半径，技术熟练的司机往往加大油门使汽车加速，利用后驱动轮打滑产生的过 转向现象，调整汽车转向中的状态。但由于牵引力控制系统的作用，后驱动轮不能打 滑。这样就妨碍了司机的驾驶意图，使汽车在较大的转弯圆弧上转向。此外有的人过 分相信牵引力控制系统，认为该系统能保证汽车按司机的意图转向。随便地以超高车 速进入弯道，结果不是出现转向不足就是转向过度。牵引力控制系统和防抱死制动系 统一样，其作用是有限的，过分的依赖这些控制系统是十分有害的。
TCS由来
• 在一部四轮驱动车上， 循 迹能力依其车重分配在驱 动轮上的比例是100%。前 轮驱动车约在60%到6 5%之 间，而在前置引擎后轮驱 动车上则为45%到50%之间。 如果因离合器的 啮合太糟 糕而不易平顺地输出马力， 或因重量分配得不均而使 一个轮子打滑，这些 数据 就会有所改变。为了能使 一部车有充分防滑能力， 循迹控制系统TCS便因应而 诞生。
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主要作用
• TCS对汽车的稳定性有很大的帮助，当汽车行驶在易滑的 路面上时，没有TCS的汽车，在加速时驱动轮容易打滑， 如果是后轮，将会造成甩尾，如果是前轮，车子方向就容 易失控，导致车子向一侧偏移，而有了TCS，汽车在加速 时就能够避免或减轻这种现象，保持车子沿正确方向行驶。 在TCS应用时，可以在仪表板显视出地面是否有打滑的现 象发生，它有一个控制旋扭，如果想要享受一下自己控制 的快感，在适当的时机可以将系统关掉，车子重新启动时 TCS就会自动放开。在系统运用时，仪表板会经由灯号显 示出地面是否有打滑的情形 发生。TCS不会有影响车辆油 耗的情形，关掉之后，车子只要重新发动TCS就 会自动开 放。 • TCS不但可以提高汽车行驶稳定性，而且能够提高速性， 提高爬坡能力。