轎車電控制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和發(fā)展

崔金明

摘 要：本文以ABS電子控制防抱死制動系統(tǒng)為基礎(chǔ)，詳細(xì)的介紹了轎車電控制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和發(fā)展；詳述了ASR驅(qū)動防滑系統(tǒng)、EBD電子制動力分配裝置，ESP電控行駛平穩(wěn)系統(tǒng)的構(gòu)成和作用。

關(guān)鍵詞：ABS；ASR；EBD；ESP

轎車的電控制動系統(tǒng)，是在原來機(jī)械式液壓制動系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加裝的一套電子控制系統(tǒng)，并附帶有一套輔助的液壓系統(tǒng)。這個系統(tǒng)最初的應(yīng)用僅是為了在轎車制動時，防止車輪抱死；故稱為ABS防抱死制動系統(tǒng)（ ABS是英文防抱死制動系統(tǒng)的縮寫）。在這項技術(shù)的基礎(chǔ)上又發(fā)展出了驅(qū)動防滑系統(tǒng)ARS（也稱為牽引力控制系統(tǒng)TRC），近年來又出現(xiàn)了EBD電子制動力分配裝置 以及ESP電子控制行駛平穩(wěn)系統(tǒng)。本文就以ABS防抱死制動系統(tǒng)為基礎(chǔ)，介紹一下轎車電控制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和發(fā)展。

1 ABS電子控制防抱死制動系統(tǒng)

在汽車制動過程中，附著力是輪胎與路面之間切向作用力的最大值。附著力的大小等于附著系數(shù)和路面對輪胎垂直作用力的乘積。附著系數(shù)的大小與輪胎類型、輪胎氣壓、路面情況、車速、負(fù)荷、溫度等諸因素有關(guān)。

滑移率表示車輪縱向運(yùn)動中滑動成分所占的比例。試驗證明：當(dāng)滑移率為15%～30%左右（輪胎處于滑移的臨界狀態(tài)）時，縱向附著系數(shù)最大；而橫向附著系數(shù)則是在滑移率為0時最大，ABS的作用就是在各種路面和行駛狀態(tài)制動時，保持滑移率在15%～30%之間。從而保持最佳的制動狀態(tài)，使制動方向的穩(wěn)定性和方向操縱性得到改善。

如前所述，附著系數(shù)是一個受多因素影響的變量。因此，要想控制滑移率必須隨時檢測各種信號參數(shù)（輪速、車速、節(jié)氣門位置、車輪轉(zhuǎn)角、制動開關(guān)等）。ABS電控系統(tǒng)就是接受了這些信號，通過運(yùn)算后再去控制油壓調(diào)節(jié)器電磁閥的開與閉。使液壓系統(tǒng)的油壓值在最大值與最小值之間不斷的變化，防止車輪抱死。一般情況液壓系統(tǒng)的壓力值從最大到最小的變化頻率為10～20次/s時，使車輪從轉(zhuǎn)動滑移轉(zhuǎn)動的頻率約為10～20次/s，這樣可將車輪的滑移率保持在最佳范圍內(nèi)，從而獲得最佳的制動效果。這時的汽車制動將獲得較大的附著力，制動距離縮短；制動穩(wěn)定性好；制動時方向操縱性好。

ABS系統(tǒng)是由輪速傳感器、電子控制單元、制動壓力調(diào)節(jié)器（執(zhí)行器）和警告燈等組成。

2 ASR驅(qū)動防滑系統(tǒng)

是通過調(diào)節(jié)驅(qū)動輪牽引力來實現(xiàn)汽車急起步、急加速、急轉(zhuǎn)向工況下防止驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)，將滑移率控制在15%～30%范圍內(nèi)，提高車輛穩(wěn)定性。因此也被稱為牽引力控制系統(tǒng)TCS或TRC。

ASR控制驅(qū)動輪最佳滑移率的方式主要有以下幾種：

2.1 對發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制

當(dāng)系統(tǒng)檢測到兩驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)時，即減小發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，使汽車獲得最大驅(qū)動力。減小發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的方法有減小噴油量、減小點火提前角、減小進(jìn)氣量等，其中調(diào)整進(jìn)氣量可以使加速圓滑、燃燒完全、減少污染，所以應(yīng)用較廣。

2.2 對驅(qū)動輪進(jìn)行制動控制

當(dāng)系統(tǒng)檢測到一側(cè)驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)時，對滑轉(zhuǎn)驅(qū)動輪直接加以制動（增加車輪輪崗的壓力）。該方式反應(yīng)快，作用迅速，并能起到差速鎖的效果。對滑轉(zhuǎn)車輪施加制動，能夠使處于高附著系數(shù)路面的驅(qū)動車輪產(chǎn)生更大的驅(qū)動力，這是由普通

差速器的轉(zhuǎn)矩等量分配特性決定的。

2.3 對可變鎖止差速器進(jìn)行控制

它是一種電子控制可變差速器。在差速器向車輪輸出端的多片離合器上增減油壓實現(xiàn)鎖止控制，鎖止范圍可以從0～100%，控制壓力來自儲能器。壓力大小由控制單元控制電磁閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，并由壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器反饋控制效果。

3 EBD電子制動力分配系統(tǒng)

理論與實踐證明，在平直道路上，汽車制動過程中若前輪先抱死滑移，汽車能夠維持直線減速停車，汽車處于穩(wěn)定狀態(tài)。如果后輪比前輪提前抱死，哪怕只快半秒，汽車在橫向干擾力作用下也將發(fā)生丟尾或回轉(zhuǎn)運(yùn)動，制動時車速越高這種現(xiàn)象越嚴(yán)重。所以，后輪先抱死極易導(dǎo)致車輛失去制動平穩(wěn)性。

EBD可根據(jù)車輛的重量和路面條件來控制制動過程，自動以前輪為基礎(chǔ)去比較后輪輪胎的滑移率，如發(fā)覺前后車輪或內(nèi)外車輪（轉(zhuǎn)向加制動時）有差異，而且差異程度必須被調(diào)整時，它就會調(diào)整汽車制動液壓系統(tǒng)，使前后輪的液壓接近理想化制動力的分布。因此，重踩制動在ABS動作啟動之前，EBD已經(jīng)平衡了每一個輪的有效抓地力，防止出現(xiàn)后輪先抱死或內(nèi)輪先抱死的情況，改善制動力的平衡并縮短汽車制動距離。

EBD實際上是ABS的輔助功能，它可以改善和提高ABS的效用。在裝備有ABS的汽車上不需要增加任何硬件，只需通過改變軟件就可以實現(xiàn)電子制動力分配的功能。

4 ESP汽車動態(tài)控制系統(tǒng)

當(dāng)輪胎與路面之間的相互作用力達(dá)到極限時，輪胎會出現(xiàn)側(cè)滑，汽車轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性會受到極大影響，產(chǎn)生側(cè)滑、丟尾。以后驅(qū)車輛為例，制動前外輪可以抑制后輪側(cè)滑，而抑制前輪側(cè)滑則必須首先制動后輪然后對前輪制動并降低車速才能實現(xiàn)。ESP系統(tǒng)可以測出汽車轉(zhuǎn)彎時車輛即將發(fā)生的側(cè)滑趨勢，并能適當(dāng)?shù)刂苿幽硞€車輪，幫助汽車轉(zhuǎn)向，使汽車?yán)^續(xù)按照理想的路線行駛。在極端的情況下，ESP系統(tǒng)還可以采取降低發(fā)動機(jī)功率輸出的辦法降低行駛速度，減少對地面?zhèn)认蚋街芰Φ男枨?，來維持車輛的穩(wěn)定行駛。

ESP系統(tǒng)的主要傳感器有：車輪轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、橫擺角速度傳感器、側(cè)向加速度傳感器、車輪位移傳感器。這些傳感器的核心部分是橫擺角速度傳感器，因為汽車的橫擺角速度和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的比值是反應(yīng)汽車轉(zhuǎn)向行駛品質(zhì)的一個重要參數(shù)。位移傳感器的信號傳給ECU，用來控制半主動懸架，改善汽車的接地性能。其它傳感器則把汽車每一瞬間的運(yùn)動狀態(tài)的信息傳給ECU，使之與運(yùn)動狀態(tài)相比較，一旦汽車偏離了理想的路線，它就會在極短的時間內(nèi)采取糾正措施，給制動控制系統(tǒng)或發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令，維持汽車在理想的路線上行駛。

總之，轎車電控制動系統(tǒng)的發(fā)展和完善，都是建立在ABS防抱死電控制動系統(tǒng)基礎(chǔ)上的，ARS系統(tǒng)解決了車輛在急起步、急加速、急轉(zhuǎn)向工況下的驅(qū)動輪防滑轉(zhuǎn)問題；EBD系統(tǒng)則是針對前輪和后輪的滑轉(zhuǎn)趨勢，分別采取的更加細(xì)致的制動力實施順序和方法；而ESP系統(tǒng)則是解決了汽車轉(zhuǎn)向行駛時的方向穩(wěn)定性問題，在制動、加速和轉(zhuǎn)向方面完全解脫了對駕駛員的高要求，在汽車的主動安全行駛方面樹立了一個新的里程碑。

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