电动汽车辅助系统

由夹有帘线的橡胶气囊和密闭在其 中的压缩空气做成。
由橡胶膜片和金属压制件组成
电动汽车技术与原理 第 38 页
•空气弹簧
空气弹簧，刚度可变，调整车身高度。
电动汽车技术与原理 第 39 页
传统的悬架的不足
• 传统的悬架系统弹簧刚度、减振器阻尼不能随路面状况和车速的 变化而调整，舒适性较差，
电子控制器再将这些信号与轮速传感器、压力传感器进 行比较，判断出驾驶员的意图和汽车当前状态，判断制 动属常规制动还是控制制动。
若是常规制动，则电子控制器不给液压控制单元控制信 号。人力作用,制动主缸向制动轮缸传递压力.
若是控制制动，电子控制器向液压控制单元发出控制信 号，制动轮缸的高压制动液由液压控制单元中的泵和高 压蓄能器直接提供，缩短制动系统的反应时间，减少紧 急制动制动距离。
⑵.转向传动机构传动比iw2 ： 转向摇臂转角增量与转向盘所在一侧的转向节的转角
相应增量之比。 ⑶.转向系角传动比i ： i=iw1 iw2
转向系角传动比越大，转向越轻便; 传动比过大，将导致转向操纵不够灵敏。
➢转向盘自由行程
转向盘在空转阶段中的角行程。
自由行程过大，转向不灵敏。 自由行程过小，路面冲击大，驾驶员过度紧张。
• 电子控制电动助力转向系统
（Electric Power Steering，EPS） 未来转向系统的发展方向； 适于在电动汽车中应用的转向系统； 随着微机及电动机控制技术的发展而成熟。
• EPS系统组成
传感器（车速传感器、转矩传感器、转向角传感器） 电子控制器ECU 执行机构（电动机、电磁离合器、齿轮减速及其传动件）
1. 1 概述
• 汽车转向系统发展要求
（1）良好的操纵性；操纵轻便灵活 （2）较高的转向灵敏度；响应的快慢程度 （3）转向车轮的运动规律正确稳定；车轮滚动无滑动 （4）具有良好的稳定操控性；自动回正，直线行驶稳定
性 （5）安全可靠性；减轻或避免对驾驶员的伤害 （6）较小的转弯半径。 转向性能
电动汽车技术与原理 第 26 页
2 线控制动系统
• 电子液压式制动系统
组成
制动踏板
电子控制器
液压控制单元HCU
（电机、液压泵、高压蓄能器、方向控制阀等）

传感器
（轮速、压力、温度传感器）
电动汽车技术与原理 第 27 页
2 线控制动系统
• 电子液压式制动系统 原理
位移传感器将驾驶员踩下制动踏板的运动速度和踏板的 行程信号传送到电子控制器；
使车辆具有良好的乘坐舒适性、平顺性和行驶稳定性。
电动汽车技术与原理 第 35 页
•悬架的组成 弹性元件、阻尼元件（减振器） 、导向杆系三部分组成
，在一些车辆上还要加装横向稳定器。
横向推力杆 横向稳定杆
衰减弹性元件的振动，吸收并散发振动能量。 在汽车转向时，减小车身的倾斜和横向角阻尼振元动件。
使导约车向束架杆车与系轮车：按桥一的定连的弹接轨性具迹元有运件弹动性，，承吸受收并、传缓递和各路方面向冲的击力和和振力动矩。。
电动汽车技术与原理 第 28 页
2 线控制动系统
• 电子机械式制动系统 组成
电子踏板模块 （位移传感器和力传感器）
传感器组 （车轮转速传感器、方向盘转角传感器、偏航角度传感
器、加速度传感器等） 电子控制单元ECU 4个独立的电机制动模块EMB 电源模块 通信网络
电动汽车技术与原理 第 29 页
齿条助力式EPS的电动机和减速机构直接驱动齿条提供助 力。
齿轮助力式EPS的电动机和减速机构和小齿轮相连，直接 驱动转向齿轮，实现助力转向。
电动助力转向系统类型
电动汽车技术与原理 第 15 页
1. 3 EPS系统的工作原理
• 当操纵方向盘时，转矩传感器产生与输入转向力矩相对应的电压 信号，该信号与车速信号同时输入ECU。
• 由ECU中的微机系统运算处理后，确定其助力转矩的大小和方向， 即选定电动机的驱动电流和方向，调整转向的辅助动力。
• 电动机的转矩通过电磁离合器输出，再经减速机构减速增扭后， 加在汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向作用 力。
电动汽车技术与原理 第 16 页
大众“双齿轮”电动助力转向系统示意图
电动汽车技术与原理 第 2 页
1. 1 概述
• 就轮式汽车，改变行驶方向的方法
驾驶员通过专设机构，使汽车转向桥上车轮相对汽车纵 轴线偏转一定角度。
路面作用于转向轮向后的反作用力就产生了垂直于车轮 的分量，成为汽车转弯运动的向心力。
• 汽车直线行驶，转向轮也会受到路面侧向干扰力作用， 产生自动偏转而干扰行驶方向。此时驾驶员也可以利用 这一套机构使转向轮向相反的方向偏转，从而使汽车恢 复原来的行驶方向。
•控制电机开始工作 •电机驱动的第二个小齿轮 •驱动转向齿条产生助力
1. 4 电子控制器ECU及其控制策略
➢电子控制器ECU的基本组成
包括RAM、ROM、单片机及与其相应的外围接口电路。 外围接口电路主要包括： 整形放大输入接口电路 A/D转换器、D/A转换器 电流控制电路、驱动电路 故障诊断输出、稳压电源
3 电控悬架系统
• 3. 1概述 • 3. 2电控悬架系统的功能 • 3. 3电控悬架系统分类 • 3. 4全主动式电控悬架系统
电动汽车技术与原理 第 34 页
3. 1 概述
• 汽车悬架是指车身（或车架）与车轮（或车桥）之间的一切传动 连接装置的总称。
• 其功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力），纵向反力 （牵引力和制动力）和侧向反力以及这些反力所形成的转矩传递 到车身上，并缓和其冲击，吸收来自车轮振动的能量，在汽车启 动与制动时，抑制车身的俯仰，在转向时承受来自车身的侧倾力。
电动汽车技术与原理 第 8 页
1. 1 概述
• 机械转向不足： 无法同时满足转向轻便和转向灵敏
• 动力转向优点： 可使转向即轻便又灵敏，且有缓冲减震作用
• 动力转向分类：
液压动力转向 气压动力转向 电动动力转向
动力转向
传力介质 控制方式
电动汽车技术与原理 第 9 页
机械式 电控式
1. 2 EPS系统的基本组成
电动汽车技术与原理 第 19 页
1. 4 电子控制器ECU及其控制策略
➢电子控制器ECU的工作原理
转向时，转向转矩、转向角和车速信号整形放大，通过 A/D转换输入到微处理器CPU。 CPU根据这些信号计算出助力转矩、电流，把电流命令 值通过D/A输入电流控制电路。 电流控制电路把电流命令值同电流实际值比较，产生差 值信号，该信号被送到电动机驱动电路。同时CPU控制 电动机驱动电路输出决定电动机转动方向的信号。 电动机按其要求电流值和转向提供转向机构相应助力。
ECU结合其它传感器信号计算出最佳制动力，输出到4个 车轮上的独立制动模块；
通过它提供适当的控制量给电机执行器，使其完成必要 的转矩响应，从而控制制动器实现制动。
线控制动系统还能根据路面状况、车速和车载质量等信 息有效控制制动距离，并能对驾驶员的动作意图做出反 应。
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电动汽车技术与原理 第 33 页
具有变K刚度 特性，悬 以保架 证车刚 辆在度 不同的； 载荷情况下具有相 当的行M 驶平 顺性。悬 架 的 簧 载 质 量 ；
f 悬架的垂直变形。
簧载质量一定，悬架刚度越小，偏频越小。 悬架刚度一定，簧载质量越大，偏频越小。
2.4 气体弹簧 •空气弹簧
质量比其他弹簧小，寿命相对较长，但高度尺寸大，适合于在 大型车上布置。
电动汽车技术与原理 第 10 页
1. 2 EPS系统的基本组成
➢EPS系统的功能
输入信号
控制单元
方向盘转角 方向盘转动速度
车速
转向助力功能 主动回正功能
转向力矩 电机转动速度
直线行驶功能
电动汽车技术与原理 第 11 页
助力 力矩
电子控制电动助力转向系统的基本组成
转向力矩传感器
• 用磁性材料构成的定子 和转子可以形成闭合的 回来，线圈A、B、C、D 分别绕在极靴上，构成 一个桥式回路。
• 改变或恢复汽车行驶方向的专设机构---汽车转向系统。
电动汽车技术与原理 第 3 页
转向摇臂 转向直拉杆 转向节臂
转向器
转向轴
转向万向节
转向盘
转向节
梯形臂
来自百度文库
横拉杆
转向梯形
机械式转向系工作过程
转向系相关术语
➢转向中心与转弯半径
（1）转向中心：汽车转向时，所有车轮轴线都应交
于一点，此交点o称为转向中心。
GOLF2004转向助力特性图
重车 轻车
1. 5 EPS系统的优点
• 调整简单、控制灵活。 • 低速停车获得较大转向助力。高速时消减路面不平对转向轮冲
击传到方向盘造成的“打手”现象。 • 高速行驶时，要求助力系统能对转向系统有一种“反向”助力，
即适当增加转向系统的阻尼。传统的液压或气压动力转向系统 很难做到，而EPS系统利用电动机特性即可实现。 • 电机只需在要求转向时运行，节省能源消耗。结构紧凑，一般 要比同规格的液压式动力转向系统轻25%。 • EPS系统有助于四轮转向的实现，促进车辆悬架系统发展。
纵向推力杆
•悬架系统的自然振动频率
由悬架刚度和簧载质量所决定的汽车自然振动频率（振动 系统的固有频率），一般称之为车辆的偏频（车身上下运动的 频率）。其取值范围一般在1~1.6Hz之间（步行时人体上下运 动的频率）。
n

1
2
K M

1
2
g f
因其 为车中 辆的： 载荷一直是变化的，因此需要悬架的弹簧
• 转向轴扭转变形的扭转 角和转矩成正比，所以 只要测定转向轴的扭转 角，就可间接知道转向 力的大小。
电动汽车技术与原理 第 13 页
电动助力转向系统类型
• 电动助力转向系统利用电动机作为动力源，根据车速和转向参数，由 电子控制单元完成助力控制。
• 根据电动机布置位置不同，分为三种类型
转向柱助力式EPS的电动机固定在转向柱的一侧，通过减 速机构与转向轴相连，直接驱动转向轴助力转向。
电动汽车技术与原理 第 25 页
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2 线控制动系统
• 分类
电子液压式制动系统 （Electro Hydraulic Braking，EHB）
电子机械式制动系统 （Electro Mechanical Braking，EMB）
EHB 将电子与液压系统相结合所形成的制动系统。由电子系 统提供控制，液压系统提供动力。 EMB 将传统制动系统中的液压油或空气等传力介质完全由 电制动取代，是制动控制系统发展方向。
电动汽车技术与原理 第 20 页
电子控制器ECU的基本组成框图
EPS电机正反转控制电路
a1和a2端为触发信号端， 用以触发电动机产生正 反转。
控制触发信号端电流的 大小，就可以控制电动 机通过电流的大小。
电动汽车技术与原理 第 22 页
助力电动机电流的控制逻辑
电动汽车技术与原理 第 23 页
电动汽车辅助系统
• 1电控助力转向系统 • 2线控制动系统 • 3电控悬架系统 • 4电动空调系统
电动汽车技术与原理 第 1 页
1电控助力转向系统
• 1. 1概述 • 1. 2 EPS系统的基本组成 • 1. 3 EPS系统的工作原理 • 1. 4 电子控制器ECU及其控制策略 • 1. 5 EPS系统的优点
（2）转弯半径：由转向中心o到外转向轮与地面接
触点距离R称为汽车的转弯半径。
➢转向梯形与前展
两转向轮内转角β与外转角 α之差β-α称为前展。 为了产生前展，将转向机 构设计成梯形。
Cotα=cotβ+B/L
➢转向系角传动比
⑴.转向器角传动比iw1 ： 转向盘转角增量与转向摇臂转角的相应增量之比。
汽车线控制动系统结构简图一
1-车轮转速传感器 2-踏板传感器 3-电子控制单元 4-电机制动模块 5-电源 6-通信网络
电动汽车技术与原理 第 30 页
汽车线控制动系统结构简图二
车轮制动模块
电动汽车技术与原理 第 32 页
2 线控制动系统
• 电子机械式制动系统
原理
当驾驶员踩下制动踏板后，传感器检测出制动动作和踏 板力，经车载网络传给ECU；
转向力矩传感器 控制单元
电机
转向小齿轮 转向柱
驱动小齿轮 转向齿条
方向盘转角传感器
大众“双齿轮”电动助力转向系统工作原理
•司机旋转方向盘
方向盘转角传感器将方向盘转动角度、转速传给控制单元
•转向小齿轮旋转
转向力矩传感器将计算出的转向力传给控制单元。
•控制单元工作
根据转向力、车速、方向盘转角、方向盘转速以及存储在控制 单元中的特性曲线图，计算出必要的助力力矩