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车辆电子稳定程序和自动泊车辅助系统构造原理

 换换熊 2017-04-26

    摘要:电子稳定程序(Electronic Stability Program、ESP),是一种可以控制驱动轮,也可以控制从动轮,包含ABS及ASR的汽车防滑装置。电子稳定程序系统可降低各种场合下发生侧滑的危险,并能自动采取措施。通过有针对性地单独制动各个车轮,车身电子稳定程序系统使车辆保持稳定行驶,从而避免重大意外事故。

    一、电子稳定程序的作用
      1.防止转向过度的后轮侧滑
    ESP能够同时精确测量4个车轮的制动力。这样,在车辆不按转向意图行骋时,车辆可以被“拉”回到正确的行驶轨迹上。一辆具有转向过度特性的汽车会在后轮上产生向外拉的效果而跑离弯道;此时,通过在右前轮上施加制动力,ESP会相应产生一个具有稳定作用的顺时针转矩,从而将车辆拉回到正确的行驶轨迹上来。
      图1所示为ESP防止后轮转向过度示意图。
    2.防止转向不足的前轮侧滑
    一辆具有转向不足特性的汽车,在左转向时,会在前轮上产生向外拉的效果;而通过卫SP在左后轮上施加制动力,车辆将被拉回到正确的行驶轨道上来。
      图2所示为ESP防止前轮转向不足示意图。

    ESP最主要的作用是在紧急情况下,可以帮助驾驶人保持对车辆的控制,从而避免重大意外事故。具体主要是通过防止车辆侧滑,在车辆和地面间有附着力的前提下,保证车辆的方向操控性。通过对驾驶人的动作和路面情况的判断,对车辆的行驶状态进行及时的干预。
    二、电子稳定程序的构造和工作原理
    ESP的结构如图3所示。

    1.转向角传感器
    该传感器在转向柱锁开关和转向盘之间的转向柱上。安全气囊的带滑环的回位环集成在该传感器内且位于该传感器下部。该传感器将转向盘的转角信息传递给带EDS/ASR/ESP的ABS控制单元。角度的变化范围为±720°,即转向盘转4圈。
    转向角传感器角度的测量是通过光栅原理来实现的。转向角传感器的结构如图4所示。

    2.横向加速度传感器
      由于物理方面的原因,该传感器应尽量与汽车重心离的近一些,因此,该传感器装在驾驶人座椅下。横向加速度传感器用于接收是否有侧向力及该侧向力的大小的信息,这个侧向力总是试图使车脱离原行驶路线。
    横向加速传感器的结构如图5所示。

    3.偏转率传感器
    这个传感器也应尽量离汽车的重心近一些。该传感器是从宇航技术借用来的,它用来确定物体上是否作用有转矩。按照安装位置就能确定绕空间某一轴的转动。在ESP中,该传感器用于确定车辆是否绕垂直轴线转动。
    人们把这个过程称作偏转率或旋转率的测量。以前在BOSCH系统上装有一个传感器,该传感器是按陀螺仪的原理工作的。但不久这种传感器就被横向加速度和偏转率组合传感器取代,这个组合传感器是按另一种原理工作的。
    图6所示偏航率传感器基本组件是一个小的金属空心圆筒,其上有8个压电元件,其中4个使空心圆筒处于谐振状态(图 6b),另4个用于监控作用在圆筒上的振荡波节是否改变。如果空心圆筒上作用有转矩,振荡波节就会改变。振荡波节会移动(图6c),起监控作用的压电元件会测量到这个改变并通知控制单元,于是控制单元就可以计算出偏转率了。

    4. ESP按键
    该按键的位置因车型不同而不同,一般在组合仪表区。驾驶人用该按键可关闭ESP功能。踏下制动踏板或再次按下该按钮,即可接通ESP。如果忘了再次接通ESP,那么在下次起动发动机时,ESP就会自动激活。
    ESP按键如图7所示。

    ESP在下述情况下应关闭:汽车在深雪或松软土地上艰难行进时、汽车带防滑链行驶时和汽车在功率检测试验台上检测时。
    当ESP正在工作时,超过某一车速后,就无法关闭ESP了。
 

    三、大众自动泊车辅助系统的构造和工作原理
    大众自动泊车辅助系统不仅能辅助车辆停人更小的平行于车道的车位(平行泊车),而且还能将车辆停入横置于车道上的车位(垂直泊车)。
    3.1自动泊车辅助系统示意图
    要实现自动泊车这样一个复杂的功能,需要车辆的各个子系统协同工作。图8所示的系统示意图展示了CAN数据总线中的联网关系。

    3.2测量泊车位长度
    使用自动泊车辅助系统倒车入位的过程可分为如下几个阶段:测量泊车位长度、启动自动泊车辅助系统、在自动泊车辅助系统帮助下进行泊车。
    自动泊车辅助系统在向驾驶人提供转向帮助之前,必须先对泊车位进行测量,并识别车辆相对于泊车位的位置。
    即使自动泊车辅助系统未开启,传感器(G568和G569)仍保持工作状态。这样在车辆前行过程中,当车速低于40 km/h(平行泊车位)或低于20 km/h(垂直泊车位)时,两个位于车前端的传感器便会测量车两侧所有可停入的泊车位。这两个传感器的探测距离在4.5m左右。
    通过上述方法还能找到并识别出在转弯处或弯道上的泊车位,与在笔直道路上没有差别。除车辆以外,系统还能识别到其他物体以及某一物体后的或是两个物体之间的泊车位。如果PLA没有识别出泊车位前面较小的物体,当车辆靠近这些物体时,会由泊车距离控制系统发出警告声。
    无论泊车位在道路的左边还是右边,最后一个被测泊车位的数据会临时存储在自动泊车辅助系统的控制单元中。当发现新的泊车位或车辆已远离上一个泊车位(驶离平行泊车位超过15m,垂直泊车位超过8m)时,关于上一个泊车位的数据就会被删除。
    若在有效范围内按下PLA按键开启了自动泊车辅助系统,记录在控制单元中的泊车位就会在组合仪表显示器上显示为在长方形阴影中的一段空白区域。
    图9可以帮助理解在道路右边测量泊车位的过程。

    平行泊车测量如图10所示,符合要求的平行泊车位长度应大于车身长度加上机动距离与安全距离(前、后至少各留有0. 4 m )。驶过泊车位时的车速要低于40km/h。车辆的最佳起始位置应在平行泊车位旁,处于行驶方向,且车辆侧面与已停放好的车辆之间的距离为0. 5~2. 0m。

    测量垂直泊车位如图11,符合要求的垂直泊车位长度应大于车身长度加上机动距离与安全距离(左、右至少各留有0. 35m)。驶过泊车位时的车速要低于20km/h车辆所在的最佳位置应在垂直泊车位旁,处于行驶方向,且车辆侧面与已停放好的车辆之间的距离为0. 5~2. 0m。


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