轿车电控制动系统的结构和发展

崔金明

摘 要：本文以ABS电子控制防抱死制动系统为基础，详细的介绍了轿车电控制动系统的结构和发展；详述了ASR驱动防滑系统、EBD电子制动力分配装置，ESP电控行驶平稳系统的构成和作用。

关键词：ABS；ASR；EBD；ESP

轿车的电控制动系统，是在原来机械式液压制动系统的基础上，加装的一套电子控制系统，并附带有一套辅助的液压系统。这个系统最初的应用仅是为了在轿车制动时，防止车轮抱死；故称为ABS防抱死制动系统（ ABS是英文防抱死制动系统的缩写）。在这项技术的基础上又发展出了驱动防滑系统ARS（也称为牵引力控制系统TRC），近年来又出现了EBD电子制动力分配装置 以及ESP电子控制行驶平稳系统。本文就以ABS防抱死制动系统为基础，介绍一下轿车电控制动系统的结构和发展。

1 ABS电子控制防抱死制动系统

在汽车制动过程中，附着力是轮胎与路面之间切向作用力的最大值。附着力的大小等于附着系数和路面对轮胎垂直作用力的乘积。附着系数的大小与轮胎类型、轮胎气压、路面情况、车速、负荷、温度等诸因素有关。

滑移率表示车轮纵向运动中滑动成分所占的比例。试验证明：当滑移率为15%～30%左右（轮胎处于滑移的临界状态）时，纵向附着系数最大；而横向附着系数则是在滑移率为0时最大，ABS的作用就是在各种路面和行驶状态制动时，保持滑移率在15%～30%之间。从而保持最佳的制动状态，使制动方向的稳定性和方向操纵性得到改善。

如前所述，附着系数是一个受多因素影响的变量。因此，要想控制滑移率必须随时检测各种信号参数（轮速、车速、节气门位置、车轮转角、制动开关等）。ABS电控系统就是接受了这些信号，通过运算后再去控制油压调节器电磁阀的开与闭。使液压系统的油压值在最大值与最小值之间不断的变化，防止车轮抱死。一般情况液压系统的压力值从最大到最小的变化频率为10～20次/s时，使车轮从转动滑移转动的频率约为10～20次/s，这样可将车轮的滑移率保持在最佳范围内，从而获得最佳的制动效果。这时的汽车制动将获得较大的附着力，制动距离缩短；制动稳定性好；制动时方向操纵性好。

ABS系统是由轮速传感器、电子控制单元、制动压力调节器（执行器）和警告灯等组成。

2 ASR驱动防滑系统

是通过调节驱动轮牵引力来实现汽车急起步、急加速、急转向工况下防止驱动轮滑转，将滑移率控制在15%～30%范围内，提高车辆稳定性。因此也被称为牵引力控制系统TCS或TRC。

ASR控制驱动轮最佳滑移率的方式主要有以下几种：

2.1 对发动机输出转矩进行控制

当系统检测到两驱动轮滑转时，即减小发动机输出转矩，使汽车获得最大驱动力。减小发动机输出转矩的方法有减小喷油量、减小点火提前角、减小进气量等，其中调整进气量可以使加速圆滑、燃烧完全、减少污染，所以应用较广。

2.2 对驱动轮进行制动控制

当系统检测到一侧驱动轮滑转时，对滑转驱动轮直接加以制动（增加车轮轮岗的压力）。该方式反应快，作用迅速，并能起到差速锁的效果。对滑转车轮施加制动，能够使处于高附着系数路面的驱动车轮产生更大的驱动力，这是由普通

差速器的转矩等量分配特性决定的。

2.3 对可变锁止差速器进行控制

它是一种电子控制可变差速器。在差速器向车轮输出端的多片离合器上增减油压实现锁止控制，锁止范围可以从0～100%，控制压力来自储能器。压力大小由控制单元控制电磁阀进行调节，并由压力传感器、转速传感器反馈控制效果。

3 EBD电子制动力分配系统

理论与实践证明，在平直道路上，汽车制动过程中若前轮先抱死滑移，汽车能够维持直线减速停车，汽车处于稳定状态。如果后轮比前轮提前抱死，哪怕只快半秒，汽车在横向干扰力作用下也将发生丢尾或回转运动，制动时车速越高这种现象越严重。所以，后轮先抱死极易导致车辆失去制动平稳性。

EBD可根据车辆的重量和路面条件来控制制动过程，自动以前轮为基础去比较后轮轮胎的滑移率，如发觉前后车轮或内外车轮（转向加制动时）有差异，而且差异程度必须被调整时，它就会调整汽车制动液压系统，使前后轮的液压接近理想化制动力的分布。因此，重踩制动在ABS动作启动之前，EBD已经平衡了每一个轮的有效抓地力，防止出现后轮先抱死或内轮先抱死的情况，改善制动力的平衡并缩短汽车制动距离。

EBD实际上是ABS的辅助功能，它可以改善和提高ABS的效用。在装备有ABS的汽车上不需要增加任何硬件，只需通过改变软件就可以实现电子制动力分配的功能。

4 ESP汽车动态控制系统

当轮胎与路面之间的相互作用力达到极限时，轮胎会出现侧滑，汽车转向的稳定性会受到极大影响，产生侧滑、丢尾。以后驱车辆为例，制动前外轮可以抑制后轮侧滑，而抑制前轮侧滑则必须首先制动后轮然后对前轮制动并降低车速才能实现。ESP系统可以测出汽车转弯时车辆即将发生的侧滑趋势，并能适当地制动某个车轮，帮助汽车转向，使汽车继续按照理想的路线行驶。在极端的情况下，ESP系统还可以采取降低发动机功率输出的办法降低行驶速度，减少对地面侧向附着能力的需求，来维持车辆的稳定行驶。

ESP系统的主要传感器有：车轮转速传感器、转向盘转角传感器、横摆角速度传感器、侧向加速度傳感器、车轮位移传感器。这些传感器的核心部分是横摆角速度传感器，因为汽车的横摆角速度和转向盘转角的比值是反应汽车转向行驶品质的一个重要参数。位移传感器的信号传给ECU，用来控制半主动悬架，改善汽车的接地性能。其它传感器则把汽车每一瞬间的运动状态的信息传给ECU，使之与运动状态相比较，一旦汽车偏离了理想的路线，它就会在极短的时间内采取纠正措施，给制动控制系统或发动机控制系统发出相应的指令，维持汽车在理想的路线上行驶。

总之，轿车电控制动系统的发展和完善，都是建立在ABS防抱死电控制动系统基础上的，ARS系统解决了车辆在急起步、急加速、急转向工况下的驱动轮防滑转问题；EBD系统则是针对前轮和后轮的滑转趋势，分别采取的更加细致的制动力实施顺序和方法；而ESP系统则是解决了汽车转向行驶时的方向稳定性问题，在制动、加速和转向方面完全解脱了对驾驶员的高要求，在汽车的主动安全行驶方面树立了一个新的里程碑。

参考文献：

[1]张西振，惠有利.轿车ABS/ASR系统检修培训教程.

[2]张士江.汽车底盘新结构.

[3]解福泉.汽车典型电控系统构造与维修.