基于不平路面汽車制動防抱死系統的參數設計

布仁+楊風和++于澎濤++楊麗娟++張翠清++韋麗珍

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.19.059

摘 要：制動防抱死系統通過基準加速度的變化來識別不平路面，并用兩個指標來表示該種路面的不平程度：快指數和慢指數。快指數和慢指數主要會影響車輪的滑動率門限值，從而影響車輛在該不平路面上的性能，因此，提出了不平路面的快指數和慢指數的設計策略。

關鍵詞：制動防抱死 快指數 慢指數

中圖分類號：U463.5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）07（a）-0059-02

汽車制動防抱死系統（Antilock Braking System，簡稱ABS），是汽車在制動過程中防止車輪抱死，從而保證汽車在制動過程中，保持方向穩定性及縮短制動距離，從而提高了汽車安全性。對于行駛中的汽車，采取制動時車輪抱死是非常危險的：若汽車前輪抱死，汽車將會失去轉向能力；若汽車后輪先抱死，則汽車會出現甩尾、跑偏等現象，因此汽車在制動時，為了保證安全，不允許讓車輪抱死。

目前汽車上安裝的ABS，基本上是基于平直良好路面設計的，但是汽車行駛路面還有不平路面等多種路面條件。在這些路面上，人們依然采用這樣的控制方法，會增加制動距離，行車安全性能下降。

1 研究內容

由于不同的車輛對同一種不平路面的響應不一樣，而且相同的車輛對不同的不平路面的響應也不一樣，所以在汽車制動防抱死系統開發中，該系統必須要準確地識別出該種不平路面，再進行參數標定，才能獲得最佳的性能。

汽車制動防抱死系統通過基準加速度（基準加速度的定義是車輪輪心加速度與車輛加速度的差值，摘自于參考文獻4）來識別不平路面，并用兩個指標來表示該種路面的不平程度：快指數和慢指數。快指數是指基準加速度只要超過門限值，就對其增加量進行計算，否則遞減直到零；慢指數是指基準加速度在一個周期內都超過門限值，才對其增加量進行計算，否則也進行遞減直到零。快指數能夠很快地響應每次單個跳躍事件，捕捉每一次的基準加速度，以最快的速度將路面的不平信息提供給制動防抱死系統；而慢指數則捕捉長期的路面特征，將一段時間內的路面的不平信息提供給制動防抱死系統。快指數或者慢指數的數值越大，表明該種不平路面的程度就越高。

所以，制動防抱死系統對不平路面的識別，主要是對兩個指標的設計，并且這兩個指標都影響車輪的滑動率門限值，從而影響車輛在該種不平路面的性能。如果這兩個指標的設計太低，那車輪的滑動率門限值增量也較低，當車輪稍微有一點滑動率就將大于滑動率門限值， 制動防抱死系統就會對車輪進行卸壓，車輛將損失制動減速度并增加制動距離，駕駛員就會感覺車輛無法停住；如果這兩個指標的設計太高，車輪的滑動率門限值增量將加大，只有當車輪有比較大的滑動率甚至抱死時，制動防抱死系統才會介入并對車輪進行卸壓，這將會導致車輛的轉向能力變差甚至失去轉向能力，并導致整車的穩定性變差甚至失去穩定性。因此，一套理想的設計參數，既可以獲得比較高的制動減速度和比較短的制動距離，又可以獲得比較好的轉向能力和穩定性。

2 快指數和慢指數的設計

快指數設計的策略是：如果基準加速度大于正的快門限值，或者小于負的快門限值，都進行快指數的計算。否則，快指數進行遞減，如圖1所示。

慢指數設計的策略是：在一個周期內，基準加速度必須大于正的慢門限值，同時也要小于負的慢門限值，才進行慢指數的計算，否則，慢指數進行遞減，如圖2所示。

3 結語

該論文是課題的研究階段性成果，這是在沙石路面汽車傳統ABS系統的缺陷及改進設想的基礎上，提出的通過基準加速度的變化來識別不平路面，并用兩個指標來表示該種路面的不平程度：用快指數和慢指數來表示。課題下一步準備編程及在實車上試驗，得出準確數據，并進行對比優化，以用于實車。

參考文獻

[1] 余志生.汽車理論[M].3版.機械工業出版社，2001：96-100.

[2] Scott Floyd.The ABS trim manual[Z].2003.

[3] Scott Floyd.The design of wheel slip threshold rough[Z].2004.

[4] Steve Keen.The design of wheel oscillation index[Z].2004.

[5] 布仁，李竟達.基于沙石路面汽車傳統ABS系統的缺陷與完善[J].產業與科技論壇，2016（4）：48-49.