关于汽车驱动防滑技术的探讨

?时间:2016-04-13 06:44:16?贡献者:蒿羽

导读:汽车构造关于汽车驱动防滑控制技术的探讨关于汽车驱动防滑控制技术的探讨摘 要随着汽车行驶速度的提高,道路行车密度的增大,汽车行驶安全 性已经受到了高度关注。汽车的行驶安全性能

汽车驱动防滑系统(asr)简介
汽车驱动防滑系统(asr)简介

汽车构造关于汽车驱动防滑控制技术的探讨关于汽车驱动防滑控制技术的探讨摘 要随着汽车行驶速度的提高,道路行车密度的增大,汽车行驶安全 性已经受到了高度关注。

汽车的行驶安全性能要求不断提高,汽车安 全系统已经成为汽车研究发展的重要部分。

汽车安全系统主要依靠制 动踏板的制动装置保证汽车行驶安全,汽车照明系统辅助警示与提醒, 至今在主动安全系统中汽车防抱死〔ABS)等技术,以及汽车辅助安全 系统如安全带,安全气囊等的广泛应用,而且有更多的安全性系统参 与制动与动力分配系统的发展,如汽车驱动防滑系统〔ASR〕,汽车电 子稳定系统(ESP),汽车电子制动力分配系统(EBD), 汽车辅助刹车系 统(BA),汽车自适应巡航速度控制系统等(ACC),保证汽车在危险状况 下行驶的安全性。

上述这些系统具有智能化的控制作用,根据车辆的 行驶状况,自动地完成对汽车制动性能、 转向辅助等的控制,无需人的 主动性操作,可见汽车安全系统已经向智能型方向发展。

本文探讨了 ASR 系统的原理、 发展、 现状及与 ABS 系统的关系, 简要讨论了当前较先进,运用较广泛的 ESP 系统。

介绍了汽车驱动防 滑控制系统常用的四种控制方式。

以日系车丰田 ABS/TRC 系统为例分 析了 ASR 系统的基本组成和工作原理。

关键词:汽车驱动防滑系统 ASR汽车防抱死系统 ABS汽车电子稳定系统 ESP 汽车驱动力控制系统 TRC1

汽车构造关于汽车驱动防滑控制技术的探讨汽车驱动防滑系统 (Acceleration Slip Regulation, 简称 ASR) , 是一种主动安全装置,可根据车辆的行驶行为使车辆驱动轮在恶劣路 面或复杂路面条件下得到最佳纵向驱动力 ,能够在驱动过程中,特别 在起步、加速、转弯等过程中防止驱动车轮发生过分滑转,使得汽车 在驱动过程中保持方向稳定性和转向操纵能力及提高加速性能等。

驱动防滑系统是汽车制动防抱死系统功能的自然扩展, 它的作用 是维持汽车行驶时的方向稳定性, 并尽可能利用车轮—路面间的纵向 附着能力,提供最大的驱动力。

在装备了 ABS 的汽车上,ASR 系统添 加了发动机输出力矩的调节和驱动轮制动压力的调节功能后,所用的 车轮转速传感器和压力调节器可全部为 ASR 所利用。

ASR 和 ABS 在控 制算法上相类似,许多程序模块可以通用,大大简化了程序结构,节省 存储空间。

因而在实际应用中可以把两者集成在一起,并将它们的控 制逻辑也集成在一个控制器中,形成 ABS/ASR 集成系统。

ASR 与 ABS 虽然都是用来控制车轮相对地面的滑动,以使车轮与 地面的附着力不下降, 但 ABS 控制的是汽车制动时车轮的“拖滑”和 保持汽车在制动过程中能够改变行驶方向, 主要是用来提高制动效果 和保证制动时的安全;而 ASR 是控制车轮的“滑转”,用于提高汽车 起步、加速及在滑溜路面上行驶时的牵引力和确保行驶的稳定性。

汽车驱动防滑控制系统 ASR,是国际上世纪年代中期开始发展的 新型实用汽车安全技术,第一台汽车驱动防滑控制系统由瑞典的沃尔 沃(VOLVO)汽车公司在 1985 年试制成功,安装在沃尔沃轿车上,当时2

汽车构造关于汽车驱动防滑控制技术的探讨称为电子牵引力控制系统(ETO) 。

它通过调节燃油量来调节发动机输 出转矩,从而控制驱动轮滑转率,产生最佳驱动力。

1986 年在底特律 国际汽车展中,美国通用汽车公司克尔维特分部在其生产的英迪牌轿 车上安装了牵引力控制系统,为驱动防滑控制系统的发展作了良好的 宣传。

同年 12 月,博世公司第一次将制动防抱死 ABS 技术与驱动防滑 控制 ASR 技术相结合,并应用到奔驰 C 级轿车上,进行批量生产。

同时, 奔驰公司与 WABCO 公司也开发出了驱动防滑控制系统,并应用在货车 上。

1987 年,博世公司在原 ABS/ASR 的基础上开始大批量生产两种不 同形式的汽车驱动防滑系统,一种是完全通过发动机输出转矩控制的 ABS/ASR,可以保证汽车的方向稳定性,另一种是驱动轮制动力调节与 发动机输出转矩调节综合控制的 ABS/ASR,既可保证方向稳定性,又可 改善牵引性。

同年 9 月,日本丰田汽车公司在其生产的皇冠上安装了 ASR。

1989 年,德国大众汽车公司首次将驱动防滑控制系统安装在前 驱动的奥迪 A6 轿车上。

目前汽车防滑的最高级装置应该属 ESP。

ESP 是 ABS,ASR 这两种 系统在功能上的延伸,称得上是当前汽车防滑装置的最高级形式。

ABS 和 ASR 只能在汽车车轮发生滑动时被动地作出反应,而 ESP 能够探测 和分析车况并纠正驾驶错误,对过度转向或不足转向很敏感 ,传感器 感觉到不良滑动就会迅速制动车轮使其恢复附着力,产生相反的转矩 而使汽车保持在原来的车道上。

ESP 包含以下部件转向传感器、车轮 传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器。

控制单元通过这些传感器 的信号对车辆的运行状态进行判断 ,进而发出控制指令,并自动地向3

汽车构造关于汽车驱动防滑控制技术的探讨一个或多个车轮施加制动力甚至在某些情况下每秒进行百次以上的 制动,以把车子保持在驾驶者所选定的车道内。

这些传感器还向控制 装置提供汽车在任何瞬间的运行状况信息。

ESP 目前有 3 种类型能自 动向全部四个车轮独立施加制动力的四通道或四轮系统只能对两个 前轮独立施加制动力的双通道系统能对两个前轮独立施加制动力而 对后轮只能一同施加制动力的三通道系统。

ESP 可以和 ABS 及 ASR 集 成在一起共同工作。

在非紧急的情况下, ESP 可充分发挥其主动做出 反应的优势,其转弯控制功能可在正常转弯制动时为内侧轮和外侧轮 分别选择最佳的制动压力,以提高方向的稳定性。

ABS 和 ASR 可以防 止车轮过度滑转,以提高汽车的制动性和驱动性能。

随着计算机技术 和现代控制技术的发展,汽车防滑控制技术必将更迅速地向性能更完 善的方向发展,以达到汽车的更佳安全性、操纵性、经济性和舒适性, 使汽车成为人类的最优代步工具。

4

汽车构造关于汽车驱动防滑控制技术的探讨下面详细介绍 ASR 系统的工作原理以及类别。

ASR 也称为牵引力 控制系统(Traction Control System,TCS 或 TRC) ,基本组成及 工作原理如下图所示:传感器将路面情况以及车轮的运转情况反馈给 ECU,如果出现了 打滑现象,ECU 给执行器发指令,执行器通过控制发动机转速、驱动 轮制动器、防滑差速器来使汽车驱动前后轴或者左右轴转速匹配,摆 脱打滑困境。

汽车驱动防滑控制系统常用的控制方式有以下几种: 1.发动机输出功率/扭矩控制 若公共汽车的两侧附着状况均不好,例如都是结冰路面,当猛踩 加速踏板时,由于地面附着能力不足,两侧驱动轮会同时飞转。

在这 种情况下, 驱动防滑系统通过自动减少发动机功率输出的办法来控制。

发动机输出功率和发动机转速的适度降低, 可减少驱动轮的过分滑转, 一方面提高了车轮—路面间的侧向附着能力,维持了方向稳定性;另 一方面增大了纵向附着能力,有利了起步和加速。

控制发动机的输出功率,以抑制驱动车轮的滑转,如下图所示:5

汽车构造关于汽车驱动防滑控制技术的探讨发动机输出功率/扭矩控制通常有以下几种方法: ① 调节喷油量。

减少或中断供油。

② 调整点火时间。

减小点火提前角或停止点火。

③ 调整进气量。

调整节气门的开度和辅助空气装置。

2.驱动轮制动控制。

ASR ECU 通过电磁 阀的控制来实现驱动轮制动力的控制,控 制过程如下:正常制动时 ASR 不起作用, 电磁阀不通电,阀的位置在左位,调压缸 的活塞被回位弹簧推至右边极限位置。

起 步或加速时,若驱动轮出线滑移需要实施 制动时,ACR 使电磁阀通电,阀至右位, 蓄压器中的制动液推动活塞左移。

压力保 持过程,此时电磁阀版通电,阀在中位, 调压缸与储液室和蓄压器都断开,于是活 塞保持原位不懂,制动压力保持不变。

压力降低过程,此时电磁阀断6

汽车构造关于汽车驱动防滑控制技术的探讨电,阀回左位,使调压腔右膛与蓄压器断开而与储液室接通,于是调 压缸右腔压力下降,制动压力下降。

3.发动机输出功率和驱动车轮的制动力同时控制 控制信号同时起动 ASR 制动压力调节器和辅助节气门调节器, 在对驱 动车轮施以制动力的同时,减小发动机的输出功率,以达到理想的控 制效果。

4.防滑差速锁止控制 防滑差速器的 ASR 系统如图 4-4 所示。

以下以日系车丰田 ABS/TRC 系统为例分析 ASR 系统的基本组成和 工作原理。

1、丰田车系统 ABS/TRC 组成。

丰田公司把 ASR 称作牵引力或驱动力控制系统 (Traction Control System,TRC) 。

其系统组成及系统零部件在车上的布置如图 4-14 和 图 4-15 所示,各零部件的作用如表 4-5 所示。

7

汽车构造关于汽车驱动防滑控制技术的探讨8

汽车构造关于汽车驱动防滑控制技术的探讨2、副节气门执行器及工作过程。

副节气门执行器的功用是根据电子 控制单元传送的指令来控制副节气门的开启角度, 从而控制进入发动 机气缸的空气量,达到控制发动机输出扭矩的目的。

如图 4-16 和图 4-17 所示。

9

汽车构造关于汽车驱动防滑控制技术的探讨3.TRC 制动执行器及工作过程。

丰田车系 TRC 制动执行器主要由 TRC 隔离电磁阀总成和 TRC 制动供能总成组成,液压控制系统原理如图 4-18 所示。

10

汽车构造关于汽车驱动防滑控制技术的探讨4.车轮转速控制过程。

ECU 不断地从 4 个车速传感器接收信号并不断地计算每个车轮的 速度,同时根据两个非驱动车轮速度估算出汽车的行驶速度,然后设 置目标转速。

如果在湿滑路面上突然踩下加速踏板,若驱动轮开始滑转,则其 转动速度就会超过目标控制速度,ECU 就会向副节气门执行器传送减 小副节气门开度的信号。

汽车驱动防滑控制系统是伴随着汽车 ABS 系统的产品化而发展 起来的,实质上它是 ABS 基本思想在驱动领域的延伸与扩展。

ASR 技术能够根据汽车行驶状态,运用数学算法和控制逻辑使 汽车驱动轮在恶劣的路面或复杂输入条件下充分地利用地面的附着 性能,以获得最大的驱动力,由于防滑控制系统能够提高汽车的牵引 性、操纵性、稳定性和舒适性,减少轮胎磨损和事故风险,增加行驶 安全性和驾驶轻使性, 使得汽车在附着状况不好的路面上能顺利起步 和行驶,并安全地制动。

目前,这项技术正由豪华轿车向普通轿车和 货车上普及,而新的控制策略和方法还在不断的探索之中。

就现在大多数 ASR 控制策略的研究来看, 还存在控制精度和其他诸 多问题,距离产品化研究还有一定的差距。

所以说,国内 ASR 技术的 研究与开发和国内比起来还属于刚刚起步阶段。

由于顾客对汽车装置要求的提高,促进了驱动防滑控制的发展, 汽车驱动防滑控制系统也必将和 ABS 一样逐渐成为汽车的标准配置。

11

汽车构造关于汽车驱动防滑控制技术的探讨参考文献:1、 《汽车驱动防滑控制系统的研究》作者:广东工业大学 罗俊奇 2、 《汽车驱动防滑控制系统结构及检修》12

?
?

微信关注公众号,送福利!