基于底盘集成电控制动系统的新型主动安全技术发展综述

2016-04-05李卫

时代农机 2016年3期

李　卫

李卫

（湖南信息职业技术学院，湖南长沙410020）

汽车人机一体化的智能主动安全技术充分考察各个方面和多种因素，达到人和汽车共同判断、共同决策和协调统一，实现人机互补的合作“伙伴”关系。这种技术本身就是多学科结合的产物，包括机械、计算机、信息、生理学、心理学和社会科学等技术领域，以及人机耦合与接口的现代高新技术。智能化前期工作是用汽车的驾驶辅助系统弥补人的感知、判断、操纵方面的不足。该技术将来一旦成熟，就可以进一步推进汽车主动安全智能化。

主动安全；底盘电控技术；汽车制动安全

1　汽车主动安全技术的内涵及其国内外发展现状

为预防汽车发生事故，避免人员受到伤害而采取的安全设计，称为主动安全设计。主动安全体系是集视认系统、车辆底盘集成电子控制、信息传递与处理技术的车人机一体化智能化体系。汽车底盘集成电控制动系统发展比较迅速，以制动防抱死系统（ABS）为基础，包含电子制动力分配系统（EBD），电子差速锁止系统（EDL），驱动防滑控制系统（TCS），电子稳定程序（ESP）等，极大地提高了汽车的行驶稳定性，防止车祸发生。

欧、美、日等汽车工业发达的国家对于汽车主动安全技术的工业重大课题都是在高度计划和有序的状态下展开的，并且制定了近期、中期和长期规划，在国家法规和政策的指导下，通过产、学、研的联合，投入相当的力量逐步付诸实施，并取得了实质性的进步。我国随着国民经济的快速发展，车流的加大，再加上人口众多，交通问题会更加突出。对此，我国虽然采取了许多相应措施，但在加强汽车自身安全性能方面还是做得不够。这不仅不利于我国的交通安全状况，还会随着欧、美、日等汽车工业发达国家的先进安全技术的实用化、商品化，使刚刚兴起的中国民族汽车工业受到极大冲击，尤其在汽车业群雄逐鹿的今天，机遇与挑战并存的中国汽车工业，必须顺应汽车主动安全技术发展的方向，在我国有计划、有步骤地发展现代汽车主动安全技术是势在必行的。

2　汽车底盘电控制动系统组成及原理

（1）制动防抱死系统（ABS）。ABS系统组成包括常规制动系统，信号输入装置（传感器等），电子控制单元（ECU），执行机构。主要作用是汽车紧急制动的时候防止车轮抱死拖滑（即停止滚动），保证驾驶员在制动时获取最大的地面制动力，提高汽车制动时的方向稳定性，并防止后轴侧滑，改善整车的制动性能，提高行车安全性。ABS的本质原理就是一个电脑来实现的高频率的点刹过程。在紧急制动过程中，电脑通过实时地监控输入信号，控制制动器的制动压力大小，来不断地改变汽车车轮的滑移状态，始终保持在20%左右，以便获得最大纵向附着系数。ABS的工作过程实际上是“抱死——松开——抱死——松开”的循环工作过程，使车辆始终处于临界抱死的间隙滚动状态，有效克服紧急制动时由车轮抱死产生的车辆跑偏现象，防止车身失控等情况的发生。

（2）电子制动力分配系统（EBD）。EBD系统是在ABS的基础上发展而来的，主要是控制逻辑和控制算法的改变，而硬件结构基本没有变化。EBD能够根据由于汽车制动时产生轴荷转移的不同，而自动调节前、后轴的制动力分配比例，而且可根据汽车的行驶工况，实时、合理地分配制动力给左、右车轮，防止汽车发生跑偏和侧滑。EBD功能使ECU通过车轮转速传感器不断地比较前、后车轮的速度，控制压力调节器，有效地防止后轮先抱死，在任何负载状态下最佳地利用（车轮对道路的）附着条件。

（3）电子差速锁止系统（EDL）。电子差速锁组成是以ABS系统为基础，通过轮速传感器会自动探测到两驱动轮的转速，车轮打滑时出现两侧车轮的转速不同时，EDL系统将对打滑一侧的车轮进行制动，并通过差速器将驱动力有效地作用到非打滑侧的驱动轮，保证汽车平稳行驶且不损失动力，从而有利于起步、加速和爬坡。

汽车加速过程中，当电控单元（ECU）根据轮速信号判断出某一侧驱动轮打滑时，EDL就自动开始工作，通过液压控制单元对该车轮进行适当强度的制动，从而提高另一侧驱动轮的附着利用率，提高车辆的通过能力。当车辆的行驶状况恢复正常后，电子差速锁即停止工作。同普通车辆相比，带有EDL的车辆可以更好地利用地面附着力，来提高车辆的运行性。当车辆的行驶状况恢复正常后，电子差速锁即停止作用。

（4）驱动防滑控制系统（TCS）。ASR是驱动轮防滑转控制系统（Anti-Slip Regulation）的简称，有些车系称为牵引力控制系统（Traction Control System），简称TCS。基本功能是防止汽车在加速过程中打滑，特别是防止汽车在非对称路面或在转弯时驱动轮的空转，以保持汽车行驶方向的稳定性、操纵性和维持汽车的最佳驱动力以及提高汽车的平顺性。从控制车轮和路面的滑移率来看，ASR和ABS采用了相同的技术，但两者所控制的车轮滑移方向是相反的。在汽车上，通常将它们结合在一起使用，构成行驶安全系统。它们可以共用电子元件，还可用共同的部件来控制车轮的运动，电子控制及保护装置都被装在同一个壳体内。

（5）电子稳定程序（ESP）。电子稳定程序组成主要前面系统的基础上增加了侧滑传感器和偏航率传感器。分别用来记录汽车绕垂直轴线的运动是否打滑；对转弯时产生的离心力起反应，确定汽车是否在通过弯道时打滑。

ESP实时监控汽车的行驶状态，在紧急闪避障碍物，或在转弯时出现转向不足、转向过度时，ESP都能帮助车辆克服偏离理想轨迹的倾向。实际上ESP是一套电脑程序，通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析，进而向ABS系统、ASR系统发出纠偏指令，来帮助车辆维持动态平衡。系统通过测定汽车围绕纵轴的旋转运动（偏航率）来记录偏航角速度和横向加速度。ESP的电脑会计算出保持车身稳定的理论数值，再比较由偏航率传感器和横向加速度传感器所测得的数据，发出平衡、纠偏指令。转向不足，会产生向理想轨迹曲线外侧的偏离倾向，而转向过度则正好相反，向内侧偏离。ESP通过限制发动机的动力输出，同时通过ABS对各个车轮进行有目的的刹车，产生一个反偏航扭矩，将车辆带回到所希望的轨迹曲线上来。比如转向不足时，刹车力会作用在曲线内侧的后轮上；而在严重转向过度时会出现甩尾，这种倾向可以通过对曲线外侧的前轮进行刹车得到纠正。

3　结语

Development Review of a New Type Active Safety Technology Based on Chassis Integrated Electronic Control Braking System

LI Wei
（Hunan Information Vocational and Technical College，Changsha，Hunan 410020，China）

The inte11igent active safety techno1ogy of car-human integration fu11y inspects many aspects and factors to reach the coordinance and rea1ize the partner re1ationship between human and automobi1e.This techno1ogy is a product that integrates severa1 fie1ds such as mechanica1，computer，psycho1ogy and so on.The pre1iminary work of inte11igence is to use automobi1e driving assistance system to make up the deficiency of human's cognition，judgment and manipu1ation.Once the techno1ogy becomes mature，it can further promote the inte11igence of automobi1e active safety.

active safety；chassis e1ectronic contro1 techno1ogy；car braking safety

U463.1

2095-980X（2016）03-0024-01

2016-03-09

李卫，主要研究方向：汽车安全技术。