宝马F25底盘车型行驶动态管理系统解析

BMWCHE/2015-11-06/技术解析/阅读:次
       (一)概述
       行驶动态管理系统是一种集成式底盘管理系统，它由动态稳定控制(DSC)系统、电子减振器控制(EDC)系统、动态定速巡航控制(DCC)系统等组成，集成式底盘管理系统控制模块(ICM控制模块)对相关数据进行综合分析，对行驶中的车辆进行3个轴线方向(x、 y、 z) 的控制。也就是说，按车辆行驶时基本作用方向来区分，行驶动态管理系统可以沿着和围绕着车辆固定坐标系的某一轴线进行控制，相关起作用的系统与车身控制方向相对应，见下表。
注: o 表示起作用
行驶动态管理系统的系统作用与车身控制方向对应关系表
       (二)集成式底盘管理(ICM)系统
       1、ICM控制模块
       ICM控制模块利用一个支架固定在中控台上，它是行驶动态管理系统的主控模块，其内部装有行驶动态管理系统的传感器和安全气囊控制系统的中央传感器，见下图。
1. ICM控制模块
F25底盘车型的lCM控制模块图
       ICM控制模块有连接显示和操作元件以及传感器的接口。车辆配置不同，ICM控制模块包括的传感器也不同，见下表。

注：〇表示安装   ●表示选装
车辆配量与lCM控制模块的传感器对应关系表
       ICM控制模块对以上相关传感器信号进行处理，然后将横摆率、横向加速度、纵向加速度、转向角等信号通过Flex Ray总线传送至动态稳定控制模块。   .
       2、系统功能
       ICM控制模块对行驶动态管理系统内的子系统进行控制，影响结果如下：
       (1)驱动力分配(SA2VG)系统。驱动力分配系统有针对性地使后部弯道内侧车轮制动，实现中性的自转向特性并减小不足转向趋势。为了避免将制动干预转化为减速，在干预持续期间，发动机功率会相应提高。
       (2)行驶动态协调控制(FDR)系统。驾驶员可通过操作元件(DTC按钮)或行驶动态操控开关启用行驶动态协调控制系统 (DTC模式启用，DSC模式停用)。模式转换及启用信息由仪表板显示。
       ICM控制模块分析DTC按钮和行驶动态操控开关的信号以及模式切换逻辑数据，相关系统(DSC等) 的通信数据也在ICM控制模块内进行处理。此外，ICM控制模块负责对协作功能进行系统监控，任何一项所监控的功能失灵时就会切换回正常模式 (DSC模式启用)。
       (3)下坡车速控制(HDC)系统。该系统用于在下坡行驶过程中为驾驶员提供支持。按压HDC按钮，下坡车速控制被激活，系统将在下坡行驶时根据驾驶员设置信号调节出5 ~25km/h的稳定车速。如果实际车速与驾驶员设置的车速不符，那么下坡车速控制系统就会对两个车速进行相互匹配，即进行协调控制，此时 DSC调节作用会为驾驶员提供支持。
       为了确认下坡车速控制指令是否真实，当驾驶员操作HDC按钮时，ICM控制模块将根据其他驾驶辅助系统的当前状态信息对该操作进行检验。
       (4)动态定速巡航控制(DCC)系统。该系统是一个带有制动干预功能的定速巡航控制系统。动态定速巡航控制功能由 ICM控制模块激活，动态定速巡航控制系统通过相应接口影响传动系统和制动器。
 
       (三)动态稳定控制(DSC)系统
       1、概述
       在底盘控制系统中，动态稳定控制系统是提高主动行驶安全性的核心系统。该系统能够对所有行驶状态下的行驶稳定性以及起步和加速时的牵引力进行优化控制，同时，还能识别不足转向或过度转向等不稳定的行驶状态，使车辆保持在安全行驶轨迹上。F25 动态稳定控制系统见下图。
1.动态稳定控制模块(DSC控制模块)  
2.中控台操作单元  3.ICM控制模块
F25动态稳定控制系统图
       F25动态稳定控制系统电路图见下图。
1.左前制动摩擦片磨损传感器  2.左前车轮转速传感器  
3.制动液液位开关 4.发动机控制模块 (DME控制模块)    
5.接线盒配电盒  6.动态稳定控制模块(DSC控制模块)    
7.右前车轮转速传感器  8.右后制动摩擦片磨损传感器  
9.右后车轮转速传感器   10.行李箱配电盒  
11. EMF控制模块  12.左后车轮转速传感器  
13.制动信号灯开关  14.转向柱开关中心(SZL)    
15.仪表板(KOMBI)    16.便捷登车及启动(CAS)系统
 17.脚部空间模块(FRM模块)    18.中央网关控制模块(ZGM控制模块)  
 19.接线盒电子装置(JBE)    20.中控台操作单元
 21.驻车制动按钮   22.中央操作元件(ZBE)    
23. 集成式底盘管理系统控制模块(lCM控制模块)    Flex Ray.快速预定容错总线  K-CAN.车身总线 PT一CAN.动力总线
F25动态稳定控制系统电路图
       2、系统功能
       动态稳定控制系统利用相关传感器持续探测当前车辆状态，相关信号由车轮转速传感器、转向角传感器、 横向加速度传感器、 纵向加速度传感器、 压力和横摆率传感器 (围绕车辆垂直轴旋转) 等提供。Dsc控制模块内部存储有单一轨迹模型数据，该模型数据作为基本参数用于动态稳定控制系统的调节及干预，Dsc控制模块需要考虑驾驶员的相应指令 (转向角度和车速) 并进行比较。
       如果计算的规定状态与测量的实际状态间存在偏差且超出公差范围，那么动态稳定控制系统就会采取相关措施，提高稳定性或牵引力，此时会相应启用发动机管理系统、 制动管理系统及 xDrive系统，这样就能够在发动机制拖力矩控制或驱动力分配系统启用的情况下，降低或提高发动机扭矩，从而针对单个车轮进行制动干预，确保行驶稳定性并达到牵引力要求。
       动态稳定控制系统与其他相关系统的功能对应关系见下表。
动态稳定控制系统与其他相关系统的功能对应关系表
       动态稳定控制系统可以在以下3种模式下运行：DSC打开、DTC(动态牵引力控制)打开、DSC关闭。 

       (四) xDrive系统
       1、概述
       Drive 系统是一种智能型四轮驱动控制系统，该系统利用一个电控片式离合器持续在前桥和后桥之间分配驱动力矩，从而改善驾驶性能。F25的xDrive系统控制流程图见下图。

1.分动器的VTG控制模块  2.分动器离合器执行机构
3.仪表板(KOMBI)  4.DSC传感器(横向加速度、纵向加速度和横摆率传感器)  
5.转向角传感器   6.DSC液压单元  7.DSC控制模块
8.RPA按钮  9.HDC按钮  10.DTC按钮  11.制动液液位开关
12.车轮转速传感器  13.白动变速器控制模块(EGS控制模块)  
14.汽油/柴油发动机控制模块(DME/DDE 控制模块)  F-CAN.底盘总线FlexRay.快速预定容错总线PT-CAN.动力总线.
F25的xDrive系统控制流程图
       xDrive系统的主控模块是 VTG控制模块，该模块是Flex Ray总线的用户。F25的VTG控制模块电路图见下图。

1. VTG控制模块  2.动态稳定控制模块 (DSC控制模块)    
3.接线盒配电盒   4.集成式底盘管理系统控制模块 (ICM控制模块)  
 5.中央网关控制模块(ZGM控制模块)   6.便捷登车及启动(CAS)系统  
7.脚部空间模块(FRM模块)    KI.30.30号电源(永久正极)    KI.30B.30B号电源(永久正极，根据时间情况)
F25的VTG控制模块电路图
       2、系统功能
       F25的xDrive系统调节特性经过优化，该系统与行驶稳定控制系统进行联网通信，能够在可变方式下持续调节行驶动力和驱动力。
       (1) 不足转向。F25的xDrive系统不足转向干预示意图见下图。

1.车辆入弯前，xDrive系统使驱动力矩分配稍微偏重后部  
2、3.车辆转弯时xDrive系统将更多的驱动力矩分配给后桥，克服不足转向  
4.当不足转向趋势减小时，xDrive系统重新将更多的驱动力矩分配给前桥，干预减弱  
5. xDrive系统重新进行标准分配，不再需要驱动力矩分配干预
F25的xDrive系统不足转向干预示意图
       当不足转向趋势增强时，xDrive系统会将更多的驱动力矩分配给后桥，这样可使前桥产生更大侧向力，从而减轻不足转向。此外，驱动力矩分配系统在提高发动机驱动力矩的同时对弯道内侧的后车轮进行制动干预，从而在无需车辆减速的情况下使车辆重新获得中性行驶特性。
       (2)过度转向。F25的xDrive系统过度转向干预示意图见下图。

1.车辆人弯前，xDrive系统使驱动力矩分配稍微偏重后部  
2.当车辆出现过度转向趋势时，xDrive系统将更多的驱动力矩分配给前桥  
3.当过度转向趋势增大时，驱动力分配系统对弯道外侧的后车轮进行制动干预
 4.当过度转向趋势减小时，xDrive 系统重新将较少的驱动力矩分配给前桥，干预减弱  
5. xDrive系统重新进行标准分配，不再需要驱动力矩分配干预
F25的xDrive系统过度转向干预示意图
       在过度转向的行驶情况下，xDrive系统以尽可能减轻后桥负荷为目标来分配驱动力矩。同时，动态稳定控制系统通过对弯道外侧的后车轮进行额外干预，迅速稳定车辆并重新恢复中性行驶特性。
 
       (五)驱动力矩分配系统
       F25 配备驱动力矩分配系统。驱动力矩分配系统执行的功能是xDrive 系统的动态稳定控制(DSC)功能。
       对于配备xDrive系统的车辆，为了提高操纵灵敏性，必须减小不足转向趋势和所需转向角，这可以通过后桥上的可变力矩分配来实现。当采用运动型驾驶模式时，驱动力矩分配系统对弯道内侧的后车轮进行制动，同时通过提高发动机驱动力矩补偿所产生的制动力矩，从而达到动态稳定控制的目的。
       出于行驶动力方面的原因，当车辆高速行驶时，驱动力矩分配系统功能被解除。
 
       (六)动态定速巡航控制(DCC)系统
       动态定速巡航控制系统是带有舒适制动干预功能的定速巡航控制系统，当车速达到约30km/h以上时，该系统能够保持实际车速与设定车速不变。与传统定速巡航控制系统相比，动态定速巡航控制系统具有以下特殊功能：
       (1) 主动制动干预功能。在滑行模式下，如果仅利用发动机制拖力矩无法保持设定的车速，那么主动制动干预功能就会被激活，进行附加调节式制动干预，使车辆减速。
       (2)弯道限速功能。在车辆转弯过程中，弯道限速器(CSL)根据当前横向加速度信号降低纵向车速，保持车身稳定。当车辆出弯时，重新调节为预期车速。
       (3)舒适动态管理功能。该功能由舒适动态管理(CDS)系统执行。驾驶员可以利用方向盘上的操作元件启用手动节气门模式，分别以两个动态挡位持续加速或减速，这样可以更迅速地达到预期车速。因此，在车辆行驶过程中，驾驶员可在无需事先估算目标车速的情况下加速或减速。
       (4) 调节式下坡行驶功能。为了降低油耗，动态定速巡航控制系统在车辆滑行断油期间执行调节式下坡行驶功能。为了减轻下坡行驶模式下的车轮制动器负荷，变速器被调整至换低挡，前桥与后桥之间的力矩重新被分配。
       仪表板有一个围绕车速表移动的绿色标记，它显示的是预期车速。当动态定速巡航控制系统启用时，该标记以绿色亮起。当动态定速巡航控制系统停用时，该标记以橙色亮起，同时恢复车速显示。如果进行预期车速调节或激活动态定速巡航控制功能，那么仪表板将短时显示更新后的数值并作为操作反馈信息。
       此外，为了安全地执行动态定速巡航控制功能，在动态稳定控制系统中有一个替代温度程序，该程序用于执行相应的泄i漏补偿和力矩分配措施功能，这样可防止制动控制回路泄漏。
 
       (七)电子减振器控制(EDC)系统
       1、概述
       电子减振器控制系统是用于控制垂直动态性能的可变电子控制式减振器调节系统，该系统能够根据不断变化的道路和行驶条件持续调节减振器的阻尼力，见下图。
1.电子调节式减振器   2.行驶动态操控开关
3.车轮加速度传感器  4.电磁调节阀  5.EDC控制模块
F25电子减振器控制系统图
       2、系统功能
       电子减振器控制系统由以下部件组成: EDC控制模块、4个电子调节式减振器、 2个前桥上的车轮加速度传感器(探测车轮运动)、l个集成在ICM控制模块内的传感器组件(探测车身运动状况，如俯仰、垂直、侧倾)。
       EDC控制模块是 Flex Ray总线的用户。相关传感器持续探测以下信息: 车身和车轮加速度、横向加速度、 纵向加速度、 车速、 方向盘位置。EDC控制模块根据这些测量数据以及道路和行驶状况计算出针对各车轮的控制指令，持续调节相应减振器的阻尼力，在提高行驶动力性的同时改善行驶舒适性，具体表现在以下方面:改善长途行驶性能，提高车身稳定性和灵敏性，将车轮负荷波动降至最低并缩短制动距离。此外，利用行驶动态操控开关可以手动选择舒适特性或运动特性。
 
       (八) 行驶动态操控开关
       行驶动态操控开关位于中控台操作元件处，见下图。

1.行驶动态操控开关  2.控制器
F25行驶动态操控开关图
       使用行驶动态操控开关可选择3个行驶动力模式(特性曲线)：标准、运动、超级运动。可以用控制器对运动模式下的控制状态进行调节，判断运动模式是仅针对传动系统、 底盘系统，还是同时针对这两大系统。F25 行驶动态操控开关的行驶动力模式说明见下表。
F25行驶动态操控开关的行驶动力模式说明表
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