轮胎动态摩擦对汽车ABS控制系统的影响

蓝天志

（上汽通用五菱汽车股份有限公司 545006)

轮胎动态摩擦对汽车ABS控制系统的影响

蓝天志

（上汽通用五菱汽车股份有限公司 545006)

汽车防抱死系统的主要作用是改变汽车制动距离与制动减速度效能，防抱死系统可以有效减短制动时的滑行距离，防止车轮抱死，避免在制动过程中方向盘失去其转向功能。在轮胎的魔术公式模型的基础上，以汽车在不同的速度下对轮胎在路面的摩擦系数及滑移率进行了分析，分析结果表明汽车ABS最佳的摩擦系数和滑移率受轮胎动态摩擦的影响较大，但对汽车制动时的制动距离和制动减速度方面效果影响很小。因此，在设计汽车ABS的控制系统时，轮胎动态摩擦特性可以忽略不计。

轮胎模型；动态摩擦特性；ABS滑模控制器

0 引言

轮胎摩擦特性随汽车速度变化而改变，在分析时我们可以找出汽车的最佳滑移率和摩擦系数。在分析时以轮胎稳定状态下时的最佳滑移率和摩擦系数为基准，模糊计算轮胎动态摩擦的最佳滑移率和摩擦系数，分析轮胎动态摩擦对汽车ABS控制系统各方面的影响。

目前为止，魔术公式的精准度颇高，因此在轮胎摩擦性能分析时被广发使用。本文也将使用魔术公式对轮胎摩擦对汽车ABS造成的影响进行分析。

1 汽车ABS定义

ABS是汽车在行驶过程中紧急制动的状态下，通过自动调节车轮制动压力，并将汽车滑移率控制在地面的摩擦力范围内，从而防止汽车紧急制动时，因车轮抱死导致的无法转向，从而引起追尾侧翻等现象，是提高汽车方向稳定性能的一种安全装置，缩短制动距离[1]。

汽车ABS控制系统的目的是通过调节汽车的状态，在完全停止前，使滑移率尽快达到最佳状态，使轮胎与路面的摩擦阻力变大，从而使汽车的制动效果最佳。

2 魔术公式模型分析

魔术公式模型的各项参数都能用通俗易懂的语言来表达各项物理量的作用，很适合用于轮胎摩擦系数的分析。本文为了使研究简单明确，只分析轮胎的纵向摩擦性能变化。分析纵向摩擦系数的模型公式如下。

公式中的轮胎最大纵向摩擦系数为μxm，轮胎的滑移率为指轮胎纵向滑移状况，纵向摩擦系数用μx表示，轮胎纵向摩擦系数刚度因子用Bx表示，在轮胎纵向摩擦系数中曲线的曲率因子是Ex指曲线最大值附近的形状，轮胎的纵向摩擦系数中曲线形状因子为Cx。

因为此模型是动态变化的过程，轮胎的最大纵向摩擦系数应该随车速的变化而变化。

公式中，为轮胎静态纵向摩擦系数;As为摩擦衰减系数。根据以上公式可以得到不同车速下随滑移率的变化曲线，其中采用的参数为

根据以上公式我们能明确计算出车速不同情况下，我们得到不同的轮胎纵向摩擦系数值。随着滑移率的变化而变化，不同的滑移率下轮胎的纵向摩擦系数也不同。当滑移率很小时，纵向摩擦系数值会迅速增大并且达到峰值，根据曲线图我们可以看到，当滑移率继续变大时，轮胎纵向摩擦系数值反而变小。因此，轮胎的纵向摩擦系数值不是无限度增加的，而是存在一个最大值。这个最大值所对应的滑移率便是最佳的，是汽车ABS实现最佳制动的数值[2]。

3 结束语

随着车速、车胎的速度和动态变化，轮胎的最大纵向摩擦系数随着速度的增加，轮胎最大纵向摩擦系数逐渐减小，最佳滑移率也逐渐下降。轮胎的动态摩擦特性对ABS的制动性能影响不大。所以在设计ABS控制系统时，不考虑轮胎的动态摩擦特性的影响。ABS防抱死技术已经被全球认可，提高了制动效率、减少了制动距离、避免了车轮抱死。从而避免丧失转向能力和方向控制。当然，ABS技术仍然存在缺陷。如系统的稳定性，控制模型算法，都需要进一步的研究和改进。

[1]黄亮,单鹏,李刚,郭文涛,基于CarSim的汽车ABS模糊控制研究[J]辽宁工业大学学报2013(03)：195-199.

[2]陈玉忠,董洪磊,李晨风,李辉,张博,基于改进的模糊FMECA法的汽车ABS缺陷风险评估[J]汽车安全与节能学报2016(03)：265-270.

U465文献标示码：A

蓝天志（1989—）男，助理工程师，本科。