现代汽车安全技术.pptx
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2，防止前轮抱死，提高制动时的 操纵性。
3，最大可能利用车轮与地面的附 着，减少制动距离
4，减少轮胎磨损，减轻驾驶员的 紧张程度
地面制动力、制动器制动力与附着 力之间的关系
制动时车轮动力学方程
-------ABS的控制原理基础
ua
FXb FZb m
ω Tb
FXb Wb
FXb W
r
I
d
dt
现代汽车安全技术
主讲：黑猫
第一章 绪论
现代汽车的三大主题：
节能，环保，安全
1.1 汽车交通事故概述
联合国世界卫生组织（WHO）向安南秘书 长提交的最新报告显示，近几年全球每年 因交通事故造成死亡的人数多达约120万 ．另外还有数百万人在汽车事故中受伤致 残。
直接经济损失5000亿美元
汽车交通事故，不分高低贵贱，各类时间 地点，随时可能发生---黛安娜王妃
参考车速
制动压力保持
N
N
滑移率s
s大于门限值 Y
制动压力增加
车轮角加速 回到+a
制动压力增加
制动压力保持
车轮角加速 回到+Ak
车轮因惯性加速 越过+a越过+Ak
制动压力减小
车轮的角减 速度减小到-a
1）预测控制技术
只以车轮减速度作为控制参数 减速度测量比较准确，但受转动惯量影响比
较大 只以滑移率作为控制参数 车速测量主要靠估算，精度有限。同时响应
FXb r
Tb
ABS单轮模型
理论曲线
附着系数
1
0.9
Fz = 4 KN β = 0°
0.8
v = 60 Km/h
0.7
0.6
0.5
0.4
路面状态从1到6
0.3
0.2
0.1
0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
滑移率
实际附着系数-滑移率曲线
各种路面上的附着系数 与滑移率的关系曲线
已知：某车整车质量为2t，制动器最大制动力为1500Nm ，车轮半径为0.25m。求该车的72km/h初速度制动的有
ABS作用和无ABS作用时的最短制动距离。
该车车速为20m/s，有ABS作用时，附着系数取0.9
制动时间为 20m/s / 0.9*10=2.2s
制动距离为 2.2s*20m/s/2=22m
需要制动器提供最大制动力为：
0.9*10*2000=18000N
制动器能产生的制动力最大为： 1500/0.25*4=24000N 满足要求 无ABS作用时，附着系数取0.7 20m/s / 0.7*10=2.86s 2.86s*20m/s/2=28.6m
如果整车 重量为3t? 如果车速 为100km/h
慢，估计外部环境变化能力有限。 以车轮减速度和车轮加速度作为控制参数 以车轮减速度和车轮加速度，以及滑移率
作为控制参数
预测控制技术的实用化
1）制动装置的滞后性 2）驱动轴的振动
学习控制算法
制动防抱装置(ABS)的基本结构
ABS构造1
ABS构造2
轮速传感器
电磁感应式利用电磁感应 原理，将车轮转动的位移 信号转化为电压信号，由 随车轮旋转的齿盘和固定 的感应元件组成。此类传 感器的不足之处在于，传 感器输出信号幅值随转速 而变，低速时检测难，频 响低，高速时易产生误信 号，抗干扰能力差。
采取干预
安全保障体系的构成： 人，车，路(环境)，法规，管理
简述哈顿矩阵模型，从工作 实际出发，论述如何建立完 善汽车安全保障体系。
第二章 汽车主动安全技术
2.1 ABS-防抱制动系统
车轮的三种运动状态：滚动，滑动 ，边滑边滚
发展历史： 火车/飞机－－中高档轿车－－大
型客车－－汽车标准配置 ABS是目前世界上最成功的汽车电
制动时的车辆运动分析
制动力受到地面附着力的限制 当左右制动力不一致时会产生偏转力矩
制动跑偏情况
问题： 是不是有了 制动力不平 衡就一定会 产生制动跑 偏？
前轴侧滑受力图
Fj
B uB C
A α
uA
O
Fj 离心力
后轴侧滑受力图
uB
Fj
Bα C
A
uA
O
滑移率与附着系数曲线
ABS的作用
1，防止后轮抱死，提高制动时的 行驶稳定性。
子产品
滑移率与附着系数
附着系数的意义 纵向附着系数（制动附着系数） 横向附着系数（侧滑附着系数）
滑移率的定义： （V-w×r）/v×100％
滑 移
s uw rr0w 100%
率
uw
单纯的滚动 边滚边滑
抱死拖滑
s0
0 s 100%
s 100%
制动时轮胎的印迹
滑移率 0
100%
2.1.2.5 ABS控制技术
制动开始
车轮制动 趋于抱死
部分制动液流出 减小制动压力
车轮抱死 增大制动压力 趋势消除
2.1.2.5 ABS控制技术
控制策略
ABS控制策略
逻辑门限 滑模控制 模糊控制 最优控制
逻辑门限值的控制过程
车轮的减速度 Y
车轮的角减速度 低于门限值-a
车轮速度 汽车的减速度
霍尔式利用霍尔半导体元件的霍尔效 应工作。当电流Iv流过位于磁场中的 霍尔半导体层时。电子向垂直于磁场 和电流的方向转移，在半导体横断面 上出现霍尔电压UH，这种现象称之为 霍尔效应。
传感器安装位置
ECU （电子控制单元）
ABS的ECU接受由设于各车轮上的传感器 传来的转速信号，经过电路对信号的整形 、放大和计算机的比较、分析、判别处理 ，向ABS执行器发出控制指令。一般来说 ，ABS电控单元还具有初始检测、故障排 除、速度传感器检测和系统失效保护等功 能。
事故发生率，发达国家低，发展中国家高 －－香港，南非，德国
1.2 汽车安全技术研究的发展
预防安 全技术
图1-1 主动安全技术
事故前 安全技 术
车况、路况检测 改善驾驶视野 提高车辆被视让性 驾驶员注意力检测
事故避免系统 驾驶操纵性提
高： ABS,ASR,VS C,CCS,AT,4 WS,4WD
车速对附着系数与滑移 率的关系曲线的影响
ABS控制滑移率区域
车轮与发动机的转动惯 量对ABS控制的影响
ABS控制的基本思想
车轮运动状态 的重要参数
单独使用时， 不能充分的利 用附着条件
角速度
角减（加）速度
滑移率
单独使用时，不 能适应各种变化
的路况
ABS逻辑门限值控制
滑移率在峰值 获得较大的纵向 附着系数附近波动 和横向力
碰撞安 全技术
安全气囊 安全带 行人保护 吸能车体
被动安全技术
抑制安 全技术
阻燃 自动灭火 自动报警 安全门锁 汽车黑匣子
先进安全汽车ASV—21世纪的汽车
行人保护
主动防碰撞
防瞌睡 防酒后驾驶
汽车安全保障体系
ห้องสมุดไป่ตู้
哈顿矩阵模型
× 碰撞前，碰撞时，碰撞后 人员， 车辆， 环境
3，最大可能利用车轮与地面的附 着，减少制动距离
4，减少轮胎磨损，减轻驾驶员的 紧张程度
地面制动力、制动器制动力与附着 力之间的关系
制动时车轮动力学方程
-------ABS的控制原理基础
ua
FXb FZb m
ω Tb
FXb Wb
FXb W
r
I
d
dt
现代汽车安全技术
主讲：黑猫
第一章 绪论
现代汽车的三大主题：
节能，环保，安全
1.1 汽车交通事故概述
联合国世界卫生组织（WHO）向安南秘书 长提交的最新报告显示，近几年全球每年 因交通事故造成死亡的人数多达约120万 ．另外还有数百万人在汽车事故中受伤致 残。
直接经济损失5000亿美元
汽车交通事故，不分高低贵贱，各类时间 地点，随时可能发生---黛安娜王妃
参考车速
制动压力保持
N
N
滑移率s
s大于门限值 Y
制动压力增加
车轮角加速 回到+a
制动压力增加
制动压力保持
车轮角加速 回到+Ak
车轮因惯性加速 越过+a越过+Ak
制动压力减小
车轮的角减 速度减小到-a
1）预测控制技术
只以车轮减速度作为控制参数 减速度测量比较准确，但受转动惯量影响比
较大 只以滑移率作为控制参数 车速测量主要靠估算，精度有限。同时响应
FXb r
Tb
ABS单轮模型
理论曲线
附着系数
1
0.9
Fz = 4 KN β = 0°
0.8
v = 60 Km/h
0.7
0.6
0.5
0.4
路面状态从1到6
0.3
0.2
0.1
0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
滑移率
实际附着系数-滑移率曲线
各种路面上的附着系数 与滑移率的关系曲线
已知：某车整车质量为2t，制动器最大制动力为1500Nm ，车轮半径为0.25m。求该车的72km/h初速度制动的有
ABS作用和无ABS作用时的最短制动距离。
该车车速为20m/s，有ABS作用时，附着系数取0.9
制动时间为 20m/s / 0.9*10=2.2s
制动距离为 2.2s*20m/s/2=22m
需要制动器提供最大制动力为：
0.9*10*2000=18000N
制动器能产生的制动力最大为： 1500/0.25*4=24000N 满足要求 无ABS作用时，附着系数取0.7 20m/s / 0.7*10=2.86s 2.86s*20m/s/2=28.6m
如果整车 重量为3t? 如果车速 为100km/h
慢，估计外部环境变化能力有限。 以车轮减速度和车轮加速度作为控制参数 以车轮减速度和车轮加速度，以及滑移率
作为控制参数
预测控制技术的实用化
1）制动装置的滞后性 2）驱动轴的振动
学习控制算法
制动防抱装置(ABS)的基本结构
ABS构造1
ABS构造2
轮速传感器
电磁感应式利用电磁感应 原理，将车轮转动的位移 信号转化为电压信号，由 随车轮旋转的齿盘和固定 的感应元件组成。此类传 感器的不足之处在于，传 感器输出信号幅值随转速 而变，低速时检测难，频 响低，高速时易产生误信 号，抗干扰能力差。
采取干预
安全保障体系的构成： 人，车，路(环境)，法规，管理
简述哈顿矩阵模型，从工作 实际出发，论述如何建立完 善汽车安全保障体系。
第二章 汽车主动安全技术
2.1 ABS-防抱制动系统
车轮的三种运动状态：滚动，滑动 ，边滑边滚
发展历史： 火车/飞机－－中高档轿车－－大
型客车－－汽车标准配置 ABS是目前世界上最成功的汽车电
制动时的车辆运动分析
制动力受到地面附着力的限制 当左右制动力不一致时会产生偏转力矩
制动跑偏情况
问题： 是不是有了 制动力不平 衡就一定会 产生制动跑 偏？
前轴侧滑受力图
Fj
B uB C
A α
uA
O
Fj 离心力
后轴侧滑受力图
uB
Fj
Bα C
A
uA
O
滑移率与附着系数曲线
ABS的作用
1，防止后轮抱死，提高制动时的 行驶稳定性。
子产品
滑移率与附着系数
附着系数的意义 纵向附着系数（制动附着系数） 横向附着系数（侧滑附着系数）
滑移率的定义： （V-w×r）/v×100％
滑 移
s uw rr0w 100%
率
uw
单纯的滚动 边滚边滑
抱死拖滑
s0
0 s 100%
s 100%
制动时轮胎的印迹
滑移率 0
100%
2.1.2.5 ABS控制技术
制动开始
车轮制动 趋于抱死
部分制动液流出 减小制动压力
车轮抱死 增大制动压力 趋势消除
2.1.2.5 ABS控制技术
控制策略
ABS控制策略
逻辑门限 滑模控制 模糊控制 最优控制
逻辑门限值的控制过程
车轮的减速度 Y
车轮的角减速度 低于门限值-a
车轮速度 汽车的减速度
霍尔式利用霍尔半导体元件的霍尔效 应工作。当电流Iv流过位于磁场中的 霍尔半导体层时。电子向垂直于磁场 和电流的方向转移，在半导体横断面 上出现霍尔电压UH，这种现象称之为 霍尔效应。
传感器安装位置
ECU （电子控制单元）
ABS的ECU接受由设于各车轮上的传感器 传来的转速信号，经过电路对信号的整形 、放大和计算机的比较、分析、判别处理 ，向ABS执行器发出控制指令。一般来说 ，ABS电控单元还具有初始检测、故障排 除、速度传感器检测和系统失效保护等功 能。
事故发生率，发达国家低，发展中国家高 －－香港，南非，德国
1.2 汽车安全技术研究的发展
预防安 全技术
图1-1 主动安全技术
事故前 安全技 术
车况、路况检测 改善驾驶视野 提高车辆被视让性 驾驶员注意力检测
事故避免系统 驾驶操纵性提
高： ABS,ASR,VS C,CCS,AT,4 WS,4WD
车速对附着系数与滑移 率的关系曲线的影响
ABS控制滑移率区域
车轮与发动机的转动惯 量对ABS控制的影响
ABS控制的基本思想
车轮运动状态 的重要参数
单独使用时， 不能充分的利 用附着条件
角速度
角减（加）速度
滑移率
单独使用时，不 能适应各种变化
的路况
ABS逻辑门限值控制
滑移率在峰值 获得较大的纵向 附着系数附近波动 和横向力
碰撞安 全技术
安全气囊 安全带 行人保护 吸能车体
被动安全技术
抑制安 全技术
阻燃 自动灭火 自动报警 安全门锁 汽车黑匣子
先进安全汽车ASV—21世纪的汽车
行人保护
主动防碰撞
防瞌睡 防酒后驾驶
汽车安全保障体系
ห้องสมุดไป่ตู้
哈顿矩阵模型
× 碰撞前，碰撞时，碰撞后 人员， 车辆， 环境