Управление полным приводом: Заключение. Особенности управления автомобилями с разными типами привода

Содержание

Интеллектуальная система управления полным приводом автомобиля

Автор: Хамадеев Рустем Рауфович

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №23 (313) июнь 2020 г.

Дата публикации: 01.06.2020 2020-06-01

Статья просмотрена: 213 раз

Скачать электронную версию

Скачать Часть 2 (pdf)

Библиографическое описание:

Хамадеев, Р. Р. Интеллектуальная система управления полным приводом автомобиля / Р. Р. Хамадеев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 23 (313). — С. 143-145. — URL: https://moluch.ru/archive/313/71027/ (дата обращения: 13.07.2023).

В данной статье рассматривается интеллектуальная система управления полным приводом, приводятся структурные схемы аппаратной и программной части системы управления.

Ключевые слова: автомобиль, интеллектуальная система, система управления, полный привод.

Большую часть времени современные автомобили проводят в городских условиях и на дорогах с хорошим дорожным покрытием. При движении в таких условиях, постоянный полный привод не дает никаких преимуществ, а лишь увеличивает расход топлива. Гораздо более рационально в таких условиях иметь систему интеллектуального полного привода, которая будет перераспределять крутящий момент на заднюю ось, только при необходимости. Такая система позволяет снизить расход топлива до 20 %, не сильно снижая при этом проходимость автомобиля.

Ведущие автомобильные концерны тратят большие средства на их разработку. Они существенно повышают безопасность, удобство и скорость вождения. [1]

Интеллектуальная система полного привода — это совокупность программных и технических средств для решения задачи по распределению крутящего момента по осям автомобиля. Одной из важнейших составляющих интеллектуальной системы полного привода автомобиля является система управления. Для разработки такой системы в первую очередь нужно составить структурную схему системы. Разрабатываемая система физически состоит из датчиков, микроконтроллера, исполнительного устройства и жидкокристаллического индикатора. Структурная схема аппаратной части представлена на рисунке 1. Датчики собирают информацию о параметрах движения автомобиля и передают ее микроконтроллеру. Для правильной работы системы управления интеллектуального полного привода необходимо наличие следующих датчиков:

– Датчик частоты вращения колес автомобиля;

– Датчик бокового ускорения;

– Датчик угла поворота руля;

– Датчик температуры муфты;

– Датчик включения стоп-сигналов.

Микроконтроллер служит для обработки данных, поступающих с датчиков, и посылает управляющие сигналы исполнительному устройству. Исполнительное устройство согласно сигналам, получаемым с микроконтроллера, передает крутящий момент на задний мост автомобиля. На жидкокристаллическом индикаторе выводится информация о режиме работы системы интеллектуального полного привода, которую подает микроконтроллер.

Рис. 1. Структурная схема аппаратной части

С программной точкой зрения, разрабатываемая система управления содержит модуль обработки сигналов, модуль фильтрации данных, алгоритм работы, модуль отправки сигналов, модуль вывода информации на жидкокристаллический дисплей. Модуль обработки сигналов получает данные с датчиков, затем эти сигналы фильтруются. Далее в соответствии с алгоритмом работы происходит передача сигналов на исполнительное устройство. В конце производится вывод информации о режиме работы системы интеллектуального полного привода на жидкокристаллический индикатор.

Структурная схема программной части системы управления представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Структурная схема программной части системы управления

Входными сигналами в систему управления являются электрические сигналы, приходящие с датчиков, а выходными — сигналы, поступающие с микроконтроллера на жидкокристаллический индикатор. Механизмом в большей части является микроконтроллер, который обрабатывает данные и формирует управляющие сигналы.

В настоящее время, на рынке существует большое количество компаний, производящих микроконтроллеры. Для разрабатываемой системы управления необходимо подобрать такой микроконтроллер, количество портов ввода которого соответствовал бы количеству подключаемых датчиков и вспомогательных микросхем. Так же важной, чтобы разрядность микроконтроллера соответствовала решаемой задачи [2]. Под данные требования подходит микроконтроллер фирмы Texas Instruments TMS320F28335. Также можно использовать уже готовый модуль TE-TMS320F28335 на основе данного микроконтроллера.

Большую роль также играет программное обеспечение, записанное в микроконтроллер. От программного обеспечения зависит работоспособность всей системы интеллектуального полного привода, и его разработка является одной из важнейших задач, которой следует посвятить особое внимание.

Литература:

Омеличев А. В. Учебник по устройству автомобиля. Издание второе. Исправленное и дополненное— М.: МОНОЛИТ, 288 стр.-2017.
Остроух А. В., Николаев А. Б., Сальный А. Г., Кухаренко В. Н. Общие принципы построения SCADA-систем // Автоматизация и управление в технических системах. — 2013. — № 2(4). — С. 8–12.

Основные термины (генерируются автоматически): интеллектуальный полный привод, жидкокристаллический индикатор, исполнительное устройство, микроконтроллер, полный привод, структурная схема, датчик, интеллектуальная система, крутящий момент, программная часть системы управления, система управления.

Ключевые слова

автомобиль, система управления, интеллектуальная система, полный привод

автомобиль, интеллектуальная система, система управления, полный привод

Управление автомобилем с передним, задним и полным приводом

Чтобы стать полноценным водителем, недостаточно только пройти курсы в автошколе и получить водительское удостоверение.

Необходимо ещё и обзавестись автомобилем. И здесь часто у начинающих водителей возникает заминка, связанная с тем, что нужно определиться, каким приводом должна обладать машина. Всё потому, что каждая из них обладает своими особенностями, которые необходимо учитывать. К примеру, управление авто с передним приводом отличается от заднеприводной или полноприводной версии. Потому важно знать разницу между ними, выбирая машину.

Отметим, что при нормальных условиях разница между приводами практически незаметна. То есть, при обычной дорожной ситуации, когда машина движется по сухой трассе с оптимальной скоростью, то поведение авто с разными приводами одинаково. Но при возникновении форс-мажоров, машины ведут себя по-разному. И одной из самых распространённых экстремальных ситуаций на дороге является занос, при котором неправильные действия водителя могут привести к полной потере управления.

Дополнительно при выборе авто по этому критерию также важно учитывать:

конструкционные особенности;
поведение на дороге;
стоимость обслуживания.
Давайте рассмотрим перечисленные типы автомобилей.

Машины с передним приводом
Что касается других достоинств переднеприводных авто, то к ним относится более простая конструкция. Это сказывается на стоимости обслуживания, прохождении неровностей, объёме салона. Но есть у такого привода и недостатки, среди которых:Переднеприводные автомобили считаются оптимальными для начинающих. Это обусловлено даже человеческим фактором. Попадая в занос, новичок чаще всего начинает паниковать и жать на педаль газа. А именно это и необходимо делать, чтобы вернуть управляемость. При заносе обычно уносит в сторону заднюю часть авто, повышение же тяги на ведущих колёсах позволяет выровнять машину на дороге.

Повышенная вероятность ухода в занос из-за того, что задняя часть авто очень лёгкая, поскольку в её конструкции нет массивных элементов.
Пробуксовка колёс при начале движения в случае подачи на них повышенной тяги.
Появление вибраций на рулевом управлении при повышении оборотов (бывает при определённых условиях).
Несмотря на это, переднеприводный автомобиль является лучшим вариантом для новичка.

Авто с задним приводом

Управление заднеприводного автомобиля требует наличия навыков, то есть этот тип привода больше подходит для опытных водителей, которые в экстремальных ситуациях уже не теряются.

Во время заноса авто с задними ведущими колёсами, следует уменьшать тягу. Здесь всё просто: в сторону опять же уходит задняя часть, и если продолжать жать на педаль газа, то это будет приводить к скольжению колёс по поверхности дороги, а снижение оборотов позволит восстановить сцепление с дорожным полотном и выровнять машину.

Также особенностью заднеприводных авто являются отличные скоростные показатели, которые для начинающего будут только вредить, особенно учитывая то, что на высокой скорости вероятность ухода в занос в несколько раз увеличивается.

К тому же конструкция заднего привода значительно сложнее, что сказывается на стоимости обслуживания.

Полноприводные версии
Полный привод тоже требует наличия определённых навыков. Особенности вождения полноприводного авто заключаются в том, что при возникновении экстремальных ситуаций, начинающий водитель просто не знает, как ему поступить: сбросить «газ» или повысить. К тому же авто с приводом на все колёса обладает отличной устойчивостью к уходу в занос, а это может расслабить. При появлении заноса, водителю на полноприводном авто, по сути, никаких особых действий предпринимать не стоит, можно лишь немного понизить обороты силовой установки, но полностью отпускать акселератор не нужно.

Что касается конструкции, то такой тип привода является самым сложным, а это сказывается на стоимости обслуживания. Также такие машины отличаются повышенным расходом топлива, зато обладают отличной проходимостью.

Здесь мы попытались объяснить, в чём разница между переднеприводным, заднеприводным и полноприводным авто, но рассмотрели лишь ключевые моменты. В автошколе этот вопрос должен рассматриваться в более развёрнутой форме, ведь от правильного выбора первой машины во многом зависит безопасность на дороге и обретение навыков.

Знай свою трансмиссию: 4WD, AWD и антипробуксовочная система

В чем разница между 4WD и AWD? Может ли противобуксовочная система заменить полный привод? Система, которая соответствует вашим потребностям, будет зависеть от того, хотите ли вы заняться скалолазанием или просто хотите быть в безопасности в плохую погоду.

Полный привод против полного привода

Чтобы сделать автомобиль полноприводным, конструкторы берут двухколесную трансмиссию и добавляют раздаточную коробку между трансмиссией и карданным валом или полуосями. Этот корпус содержит систему передач, которая может перенаправлять часть мощности на второй карданный вал, что приводит к обычно не работающей оси. Раздаточная коробка также имеет понижающую передачу, обеспечивающую низкий диапазон, значительное механическое преимущество и точное управление дроссельной заслонкой для маневров на низкой скорости.

Первоначально AWD отличался от 4WD использованием вязкостной муфты и систем пакета сцепления, которые перераспределяют мощность в зависимости от условий движения; они постепенно перешли к системам 4WD, в результате чего разница между ними заключалась в включении понижающей передачи.

Мощность, поступающая на каждую ось, может варьироваться для изменения характеристик управляемости автомобиля: система с передним смещением будет вести себя как переднеприводный автомобиль, а система с задним смещением — как с задним приводом машина.

Блокируемые дифференциалы

Внедорожные полноприводные системы имеют блокируемые дифференциалы, обеспечивающие равномерное распределение мощности на каждую сторону выходного вала, будь то передний и задний карданные валы в центральном дифференциале или левое и правое колеса в межосевые дифференциалы. Это обеспечивает меньшее скольжение на бездорожье, но поскольку внутренние и внешние колеса должны двигаться с разной скоростью при повороте, они могут привести к потере сцепления колес с тротуаром.

Полный привод «По дороге»

Это новый тип полноприводного автомобиля с гибридной трансмиссией, в котором используется двигатель для привода одной оси и электродвигатели для привода другой оси. Это снижает сложность и вес трансмиссии, сохраняя при этом преимущества полного привода. Поскольку электродвигатели включаются только при трогании с места и при пробуксовке колес, характеристики управляемости этих автомобилей сильно смещены в сторону ведущей оси двигателя.

Вот пост, о котором мы писали некоторое время назад, о лучших внедорожниках и полноприводных автомобилях для зимы.

Противобуксовочная система

Системы полного и полного привода помогают автомобилю двигаться вперед, но противобуксовочная система также может улучшить торможение и управляемость. При обнаружении проскальзывания колеса система активирует тормоза и уменьшает дроссельную заслонку, чтобы сохранить сцепление с дорогой. Это работает настолько хорошо, что, по оценкам Национальной администрации безопасности дорожного движения, 35 процентов аварий можно предотвратить с помощью систем контроля тяги и устойчивости.

Противобуксовочная система также может улучшить AWD и 4WD. Системы спуска с холма используют торможение для замены низкоскоростных раздаточных коробок, а векторизация крутящего момента улучшает управляемость за счет изменения мощности на каждом колесе, чтобы толкать автомобиль в поворотах.

ГКН Автомобилестроение | Системы и решения | Системы полного привода

Производительность по запросу

Модульные аппаратные и программные технологии GKN Automotive позволяют создавать более интеллектуальные полноприводные системы. Наш опыт системной интеграции помогает брендам создавать более интеллектуальные и динамичные впечатления от вождения.

Интеллектуальные системы полного привода

Высокоинтегрированные системы полного привода GKN Automotive обеспечивают мощность, изысканность и гибкость, необходимые брендам.

Наш непревзойденный опыт системной интеграции означает, что GKN Automotive поставляет больше, чем просто аппаратное обеспечение – мы делаем вождение лучше.

Блок передачи энергии (PTU)

Легкий и компактный блок передачи мощности (PTU)

GKN Automotive упрощает и удешевляет интеграцию полного привода в переднеприводные платформы. Являясь пионером в разработке систем полного привода с 1980-х годов, глобальная сеть разработки и производства GKN Automotive обеспечивает поддержку локальной системной интеграции и поиск поставщиков для программ полного привода по всему миру.

Наш высокоинтегрированный шарнир равных угловых скоростей PX дополнительно улучшает компоновку и обеспечивает более быструю реакцию системы.

Стратегия модульной системы полного привода GKN Automotive использует ряд заднеприводных агрегатов для удовлетворения требований клиентов

Электромагнитное управляющее устройство

Автомобильное электромагнитное управляющее устройство (EMCD) GKN для рядных полноприводных систем обеспечивает интеллектуальное управление крутящим моментом на задних колесах.

Обеспечивая более динамичные ходовые качества и выдающееся сцепление на любой местности, программный модуль управления управляет передним/задним смещением и беспрепятственно взаимодействует с системой контроля устойчивости автомобиля и другими системами шасси.

Усилитель заднего привода

Модульная концепция оси GKN Automotive Booster для подвесных систем полного привода снижает трудоемкость и сложность проектирования за счет максимального повторного использования мехатронных компонентов.

Боковой модуль навесного сцепления интегрируется в основной корпус RDU.

Двойной полный привод RDU

Модуль Twin AWD RDU расширяет функциональные возможности системы, обеспечивая значительное улучшение тяги и производительности при минимальных дополнительных затратах.

Модуль Twin AWD RDU идеально подходит для приложений, требующих более высокой производительности полного привода.

RDU Twinster с вектором крутящего момента

Модуль RDU GKN Automotive Twinster с вектором крутящего момента предоставляет инженерам инструменты, позволяющие поднять опыт вождения на новый уровень.