2012款寶馬3系F30行駛動態管理系統技術剖析

◆文/山東 劉春暉

寶馬車輛采用中央高級行駛動態協調控制系統的歷史可追溯到數年前，而寶馬3系（E9x）所采用的縱向動態管理系統也屬于中央高級行駛動態協調控制系統。縱向動態管理系統將“動態定速巡航控制系統”和“主動定速巡航控制系統”集成在LDM控制單元內。這些集成功能可使動力傳動系統和制動器控制更平順協調。

寶馬 X5(E70)首次采用了帶有VDM控制單元的垂直動態管理系統，通過集成在控制單元內的垂直動態控制系統(VDC)功能控制調節式減振器。以前的系統僅將車輛高度和垂直加速度作為輸入信號使用，而垂直動態控制系統的高級調節方案將所有與行駛動態相關的信號(如車速、縱向和橫向加速度)都視為輸入信號。此外，VDM控制單元還協調垂直動態控制系統和主動側翻穩定裝置(ARS)的功能，這樣可在更多的行駛狀態下改善車輪與路面的接觸情況并減小車身的垂直運動。

行駛動態管理系統可在基本的有效方向中加以辨別，其可以沿著或圍繞車輛固定的X、Y或Z坐標軸作用，行駛動態管理系統力的作用方向如表1所示。

一、集成式底盤管理系統

F30集成式底盤管理系統(ICM)控制單元在車上的位置如圖1所示，該系統在監控系統時，協調所有行駛動態管理系統和車輛控制系統。該系統的優勢在于具體系統能夠快速獨立地繼續處理其直接功能。ICM控制單元作為上級控制中心，控制和協調干預功能并將指令發送給智能型執行機構，從而實現制動、轉向或扭矩干預等。ICM控制單元對行駛動態管理系統的影響有以下幾個方面。

1.行駛動態協調控制系統

駕駛員可以通過DTC按鈕或駕駛體驗開關啟動或關閉行駛動態協調控制系統(FDR)，其功能模式顯示在組合儀表(KOMBI)上。ICM控制單元評估DTC按鈕、駕駛體驗開關、切換邏輯以及各種相關系統(包括DSC)之間的通信。此外，ICM控制單元還包括對合作功能系統的監控，如果所監控的某項功能停止，那么將切換回正常模式(DSC ON)。

2.動態定速巡航控制系統

表1 行駛動態管理系統力的作用方向

動態定速巡航控制系統(DCC)是帶有制動干預功能的定速巡航控制系統。ICM控制單元內的DCC功能通過相應接口影響傳動系統和制動器。此外，在顯示屏、運轉元件和駕駛動態傳感器系統之間也存在接口。

3.具備啟動/停止功能的主動巡航控制系統

具備啟動/停止功能的主動巡航控制系統(ACC Stop & Go)是擁有距離調節器功能的速度調節裝置。ICM控制單元中的ACC Stop & Go功能通過相應接口作用于傳動系統和制動器。此外，還有連接顯示屏和操作元件以及行駛動態傳感器系統的接口。

作為中央元件，ICM控制單元集成了駕駛動態傳感器和中央安全氣囊傳感器系統。它通過中控臺上的支架安裝在車輛重心附近。有無電子減振器控制系統(EDC)車型中傳感器的配置如表2所示，橫擺率、橫向加速度、縱向加速度及轉向角等信號計算出來后通過FlexRay提供給DSC。

表2 有無電子減振器控制系統(EDC)車型中傳感器的配置

二、動態穩定控制系統

動態穩定控制系統(DSC)在加強主動安全性的車輛控制系統中具有核心作用。它在各種駕駛狀況下優化駕駛穩定性，并且在啟動和加速時優化牽引力。此外，該系統還能辨別轉向不足或轉向過度等駕駛狀況，協助車輛保持穩定。

在F30中，使用兩個版本的DSC。在標準配置中，液壓裝置包括內部燃油壓力傳感器和雙活塞泵。對于配備啟動/停止功能的主動巡航控制系統(可選配置5DF)的車型，可額外安裝兩個燃油壓力傳感器。在此，F20的高靈敏度傳感器持續探測當前車輛狀態，如信息來自輪速、轉向角、橫向加速度、縱向加速度、壓力和橫擺傳感器(監測車輛垂直軸上的旋轉)等。由此在DSC控制單元內計算出的單軌模型作為基本參數用于DSC的調節干預。在此過程中，將比較駕駛員輸入的相關數據(方向盤角和車速，即“所需狀態”)和車輛傳感器數據(即“實際狀態”)。

如果所計算的所需狀態和實際測量狀態不相符，一旦超過預先定義的公差，將采取穩定化或牽引力加強措施。通過選擇性地降低或提高發動機扭矩(通過主動發動機牽引扭矩控制)或通過特定車輪的制動干預，可再次確保駕駛穩定性或實施牽引力的要求。F30 DSC系統概覽如圖2所示，F30 DSC系統電路圖如圖3所示，F30 DSC系統功能如表3所示。DSC可在DSC ON、動態牽引力控制(DTC，其控制按鈕見圖4)和DSC OFF三種模式下運轉。

應該注意的是，駕駛員應始終負責采用適當調整的駕駛風格，DSC也無法超越物理定律，不要因安全性有所提高而冒險行駛，其中DSC具備的各項功能如表4所示。

事故后自動制動(PostCrash)是“主動保護”安全套裝(可選配置5AL)的子系統，它能夠在特定的事故狀況下將車輛制動至靜止，而無需駕駛員加以干涉。因此，可以進一步降低碰撞的風險，至少可以減小其影響。

表3 F30 DSC系統功能

表4 DSC具備的各項功能

如果ACSM碰撞安全性模塊探測到十分嚴重的碰撞，就會通過PT-CAN和FlexRay向DSC發送信號(同樣的信號由電子燃油泵控制裝置EKPS加以評估，以中斷燃油供應)。在DSC中，所需的制動扭矩達到最高壓力動態(油泵全速)以實現5m/s2的恒定設定點減速。自動制動在1.5s后完成，車輛必須固定，避免滾離。在自動制動中，ABS還避免車輪堵塞，ASC對車輛進行穩定化。如有必要，可從DTC或DSC OFF執行強制啟動。

駕駛者可隨時施加超過設定點減速的制動力，因此駕駛員可以取消自動制動，油門和制動踏板處于監控狀態。在識別到加速請求或長時間減速的情況下，自動制動將終止。

DSC、ABS在碰撞前已發生故障以及制動液液位過低等情況下，自動制動將不啟動。如果這一故障在碰撞期間或之后發生，控制仍將終止，因為這個故障之后將被理解為碰撞造成的結果。此外，如果因為碰撞程度嚴重，啟動了安全蓄電池終端，自動制動也不會啟動。

三、動態定速巡航控制系統

動態定速巡航控制系統(DCC)是帶有舒適制動干預功能的定速巡航控制系統。車速達到約30km/h后，DCC就會恒定保持所選車速，與傳統定速巡航控制系統相比，該系統具有以下附加功能。

1.主動制動干涉

如果發動機牽引扭矩在滑行(超車)模式中不足以保持所選擇的速度，車輛將通過附加控制的制動干涉自動減速。

2.彎道限速器(CSL)

根據實際橫向加速度，在需要控制轉向時，降低行駛速度。當離開彎道后，將對速度進行調節，直到再次達到所需要的速度。

3.舒適動態系統(CDS)

該系統被稱為“手控加速模式”，讓駕駛員能夠在兩個動態階段中通過方向盤上的操作元件連續加速或減速。因此，駕駛員可以在車流中加速或減速無需提前估計目標速度。

4.調整下坡行駛

通過切斷過多的燃油量以及擋位的適當下調，在受控下坡行駛中保持所需速度，釋放車輪制動器，降低油耗。通過DSC制動控制系統以及替代溫度模型應用的相應措施來補償漏油，并在前后橋之間分配扭矩，這意味著可避免制動控制管路中出現漏油的情況。

通過圍繞速度讀數移動的標志，在組合儀表(KOMBI)中注明所需/續航速度，根據具體系統狀態，這個標志顯示為綠色(啟用)或橙色(系統中斷)。調整了所需速度或在啟用DCC功能時，更新后的數值會快速顯示在顯示屏上，以供駕駛員確認。

四、電子減震器控制系統

配備自適應M底盤(可選配置2VF)的車型通常采用電子減震器控制系統(EDC)。四個可連續調節的減振器通過拉伸/壓縮階段組合，可根據需要調節產生相應的阻尼力。根據行駛操控情況自動將減振器調節為更硬(更動態/更運動)或更軟(更舒適)的狀態。F30 EDC系統概覽如圖5所示，F30 EDC系統電路圖如圖6所示。

1.系統功能

電子減振器控制系統是用于控制垂直動態性能的可變電子控制式減振器調節系統，該系統集成在選裝配置SA 2VF“自適應M底盤”內。EDC的部件及功能包括：①4個可連續調節的減振器，帶有拉伸、壓縮階段組合調節功能；②VDM控制單元；③前橋上的2個車輪加速傳感器，確定車輪運動；④集成在ICM控制單元內的傳感器集群，確定車身運動(傾斜、垂直、滾動)。車輛上的傳感器持續探測車身和車輪加速、當前橫向/縱向加速度、車速以及方向盤位置等方面的信息。

VDM控制單元根據這些測量數據，依據道路和行駛狀況計算出針對各車輪減振器內電磁閥的控制指令，因此可始終根據需求調節相應的阻尼力，這樣能夠改善駕乘舒適性，提高駕駛動力。同時能夠改善車輛對長途旅行的適應性，提高車身穩定性與靈活性，盡可能減少車輪載荷波動，縮短制動距離，從而提高駕駛安全性。駕駛員可以通過駕駛體驗開關在較為舒適和較為動感的系統模式之間選擇。

在減振器、前橋傳感器與車輛導線束之間還有獨立導線，這些導線并未在系統電路圖中顯示出來，維修時可單獨更換這些導線。

2.駕駛體驗控制按鈕

F30在中控臺操作裝置中將駕駛體驗開關作為標準配置，F30駕駛體驗控制按鈕如圖7所示。根據車輛的配置規格，駕駛員可以使用駕駛體驗控制開關選擇不同的程序，改變車輛的不同屬性，以下程序可供駕駛員選擇：①超級運動SPORT+，該程序至少與下列一項可選配置相關聯，運動型自動變速器(可選配置2TB)、可變傳動比運動型轉向系統(可選配置2VL)、自適應M運動型底盤(可選配置2VF)、寶馬 Sport Line(PA 7AC)；②運動模式；③舒適模式；④ECO PRO模式。

運動模式可根據控制器進行調節，可規定運動模式僅適用于底盤和懸架或僅適用于傳動系統，也可以兩者都適用。ECO PRO支持低油耗駕駛模式，其將調整發動機控制以及空調/加熱等舒適性功能，此外，還可顯示具體情況信息，有助于優化行駛油耗，同時可在組合儀表上顯示所實現續航里程。