基于底盤集成電控制動系統(tǒng)的新型主動安全技術發(fā)展綜述

李　衛(wèi)

基于底盤集成電控制動系統(tǒng)的新型主動安全技術發(fā)展綜述

李衛(wèi)

（湖南信息職業(yè)技術學院，湖南 長沙410020）

汽車人機一體化的智能主動安全技術充分考察各個方面和多種因素，達到人和汽車共同判斷、共同決策和協(xié)調(diào)統(tǒng)一，實現(xiàn)人機互補的合作“伙伴”關系。這種技術本身就是多學科結合的產(chǎn)物，包括機械、計算機、信息、生理學、心理學和社會科學等技術領域，以及人機耦合與接口的現(xiàn)代高新技術。智能化前期工作是用汽車的駕駛輔助系統(tǒng)彌補人的感知、判斷、操縱方面的不足。該技術將來一旦成熟，就可以進一步推進汽車主動安全智能化。

主動安全；底盤電控技術；汽車制動安全

1　汽車主動安全技術的內(nèi)涵及其國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

為預防汽車發(fā)生事故，避免人員受到傷害而采取的安全設計，稱為主動安全設計。主動安全體系是集視認系統(tǒng)、車輛底盤集成電子控制、信息傳遞與處理技術的車人機一體化智能化體系。汽車底盤集成電控制動系統(tǒng)發(fā)展比較迅速，以制動防抱死系統(tǒng)（ABS）為基礎，包含電子制動力分配系統(tǒng)（EBD），電子差速鎖止系統(tǒng)（EDL），驅動防滑控制系統(tǒng)（TCS），電子穩(wěn)定程序（ESP）等，極大地提高了汽車的行駛穩(wěn)定性，防止車禍發(fā)生。

歐、美、日等汽車工業(yè)發(fā)達的國家對于汽車主動安全技術的工業(yè)重大課題都是在高度計劃和有序的狀態(tài)下展開的，并且制定了近期、中期和長期規(guī)劃，在國家法規(guī)和政策的指導下，通過產(chǎn)、學、研的聯(lián)合，投入相當?shù)牧α恐鸩礁吨T實施，并取得了實質(zhì)性的進步。我國隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，車流的加大，再加上人口眾多，交通問題會更加突出。對此，我國雖然采取了許多相應措施，但在加強汽車自身安全性能方面還是做得不夠。這不僅不利于我國的交通安全狀況，還會隨著歐、美、日等汽車工業(yè)發(fā)達國家的先進安全技術的實用化、商品化，使剛剛興起的中國民族汽車工業(yè)受到極大沖擊，尤其在汽車業(yè)群雄逐鹿的今天，機遇與挑戰(zhàn)并存的中國汽車工業(yè)，必須順應汽車主動安全技術發(fā)展的方向，在我國有計劃、有步驟地發(fā)展現(xiàn)代汽車主動安全技術是勢在必行的。

2　汽車底盤電控制動系統(tǒng)組成及原理

（1）制動防抱死系統(tǒng)（ABS）。ABS系統(tǒng)組成包括常規(guī)制動系統(tǒng)，信號輸入裝置（傳感器等），電子控制單元（ECU），執(zhí)行機構。主要作用是汽車緊急制動的時候防止車輪抱死拖滑（即停止?jié)L動），保證駕駛員在制動時獲取最大的地面制動力，提高汽車制動時的方向穩(wěn)定性，并防止后軸側滑，改善整車的制動性能，提高行車安全性。ABS的本質(zhì)原理就是一個電腦來實現(xiàn)的高頻率的點剎過程。在緊急制動過程中，電腦通過實時地監(jiān)控輸入信號，控制制動器的制動壓力大小，來不斷地改變汽車車輪的滑移狀態(tài)，始終保持在20%左右，以便獲得最大縱向附著系數(shù)。ABS的工作過程實際上是“抱死——松開——抱死——松開”的循環(huán)工作過程，使車輛始終處于臨界抱死的間隙滾動狀態(tài)，有效克服緊急制動時由車輪抱死產(chǎn)生的車輛跑偏現(xiàn)象，防止車身失控等情況的發(fā)生。

（2）電子制動力分配系統(tǒng)（EBD）。EBD系統(tǒng)是在ABS的基礎上發(fā)展而來的，主要是控制邏輯和控制算法的改變，而硬件結構基本沒有變化。EBD能夠根據(jù)由于汽車制動時產(chǎn)生軸荷轉移的不同，而自動調(diào)節(jié)前、后軸的制動力分配比例，而且可根據(jù)汽車的行駛工況，實時、合理地分配制動力給左、右車輪，防止汽車發(fā)生跑偏和側滑。EBD功能使ECU通過車輪轉速傳感器不斷地比較前、后車輪的速度，控制壓力調(diào)節(jié)器，有效地防止后輪先抱死，在任何負載狀態(tài)下最佳地利用（車輪對道路的）附著條件。

（3）電子差速鎖止系統(tǒng)（EDL）。電子差速鎖組成是以ABS系統(tǒng)為基礎，通過輪速傳感器會自動探測到兩驅動輪的轉速，車輪打滑時出現(xiàn)兩側車輪的轉速不同時，EDL系統(tǒng)將對打滑一側的車輪進行制動，并通過差速器將驅動力有效地作用到非打滑側的驅動輪，保證汽車平穩(wěn)行駛且不損失動力，從而有利于起步、加速和爬坡。

汽車加速過程中，當電控單元（ECU）根據(jù)輪速信號判斷出某一側驅動輪打滑時，EDL就自動開始工作，通過液壓控制單元對該車輪進行適當強度的制動，從而提高另一側驅動輪的附著利用率，提高車輛的通過能力。當車輛的行駛狀況恢復正常后，電子差速鎖即停止工作。同普通車輛相比，帶有EDL的車輛可以更好地利用地面附著力，來提高車輛的運行性。當車輛的行駛狀況恢復正常后，電子差速鎖即停止作用。

（4）驅動防滑控制系統(tǒng)（TCS）。ASR是驅動輪防滑轉控制系統(tǒng)（Anti-Slip Regulation）的簡稱，有些車系稱為牽引力控制系統(tǒng)（Traction Control System），簡稱TCS。基本功能是防止汽車在加速過程中打滑，特別是防止汽車在非對稱路面或在轉彎時驅動輪的空轉，以保持汽車行駛方向的穩(wěn)定性、操縱性和維持汽車的最佳驅動力以及提高汽車的平順性。從控制車輪和路面的滑移率來看，ASR和ABS采用了相同的技術，但兩者所控制的車輪滑移方向是相反的。在汽車上，通常將它們結合在一起使用，構成行駛安全系統(tǒng)。它們可以共用電子元件，還可用共同的部件來控制車輪的運動，電子控制及保護裝置都被裝在同一個殼體內(nèi)。

（5）電子穩(wěn)定程序（ESP）。電子穩(wěn)定程序組成主要前面系統(tǒng)的基礎上增加了側滑傳感器和偏航率傳感器。分別用來記錄汽車繞垂直軸線的運動是否打滑；對轉彎時產(chǎn)生的離心力起反應，確定汽車是否在通過彎道時打滑。

ESP實時監(jiān)控汽車的行駛狀態(tài)，在緊急閃避障礙物，或在轉彎時出現(xiàn)轉向不足、轉向過度時，ESP都能幫助車輛克服偏離理想軌跡的傾向。實際上ESP是一套電腦程序，通過對從各傳感器傳來的車輛行駛狀態(tài)信息進行分析，進而向ABS系統(tǒng)、ASR系統(tǒng)發(fā)出糾偏指令，來幫助車輛維持動態(tài)平衡。系統(tǒng)通過測定汽車圍繞縱軸的旋轉運動（偏航率）來記錄偏航角速度和橫向加速度。ESP的電腦會計算出保持車身穩(wěn)定的理論數(shù)值，再比較由偏航率傳感器和橫向加速度傳感器所測得的數(shù)據(jù)，發(fā)出平衡、糾偏指令。轉向不足，會產(chǎn)生向理想軌跡曲線外側的偏離傾向，而轉向過度則正好相反，向內(nèi)側偏離。ESP通過限制發(fā)動機的動力輸出，同時通過ABS對各個車輪進行有目的的剎車，產(chǎn)生一個反偏航扭矩，將車輛帶回到所希望的軌跡曲線上來。比如轉向不足時，剎車力會作用在曲線內(nèi)側的后輪上；而在嚴重轉向過度時會出現(xiàn)甩尾，這種傾向可以通過對曲線外側的前輪進行剎車得到糾正。

3　結語

汽車人機一體化的智能主動安全技術充分考察各個方面和多種因素，達到人和汽車共同判斷、共同決策和協(xié)調(diào)統(tǒng)一，實現(xiàn)人機互補的合作“伙伴”關系。這種技術本身就是多學科結合的產(chǎn)物，包括機械、計算機、信息、生理學、心理學和社會科學等技術領域，以及人機耦合與接口的現(xiàn)代高新技術。智能化前期工作是用汽車的駕駛輔助系統(tǒng)彌補人的感知、判斷、操縱方面的不足。該技術將來一旦成熟，就可以進一步推進汽車主動安全智能化?？梢哉f汽車主動安全技術是通往自動智能駕駛的必經(jīng)之路。

Development Review of a New Type Active Safety Technology Based on Chassis Integrated Electronic Control Braking System

LI Wei
（Hunan Information Vocational and Technical College，Changsha，Hunan 410020，China）

The inte11igent active safety techno1ogy of car-human integration fu11y inspects many aspects and factors to reach the coordinance and rea1ize the partner re1ationship between human and automobi1e.This techno1ogy is a product that integrates severa1 fie1ds such as mechanica1，computer，psycho1ogy and so on.The pre1iminary work of inte11igence is to use automobi1e driving assistance system to make up the deficiency of human's cognition，judgment and manipu1ation.Once the techno1ogy becomes mature，it can further promote the inte11igence of automobi1e active safety.

active safety；chassis e1ectronic contro1 techno1ogy；car braking safety

U463.1

A

2095-980X（2016）03-0024-01

2016-03-09

李衛(wèi)，主要研究方向：汽車安全技術。