轎車電控制動系統的結構和發展

崔金明

摘 要：本文以ABS電子控制防抱死制動系統為基礎，詳細的介紹了轎車電控制動系統的結構和發展；詳述了ASR驅動防滑系統、EBD電子制動力分配裝置，ESP電控行駛平穩系統的構成和作用。

關鍵詞：ABS；ASR；EBD；ESP

轎車的電控制動系統，是在原來機械式液壓制動系統的基礎上，加裝的一套電子控制系統，并附帶有一套輔助的液壓系統。這個系統最初的應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（ ABS是英文防抱死制動系統的縮寫）。在這項技術的基礎上又發展出了驅動防滑系統ARS（也稱為牽引力控制系統TRC），近年來又出現了EBD電子制動力分配裝置 以及ESP電子控制行駛平穩系統。本文就以ABS防抱死制動系統為基礎，介紹一下轎車電控制動系統的結構和發展。

1 ABS電子控制防抱死制動系統

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和路面對輪胎垂直作用力的乘積。附著系數的大小與輪胎類型、輪胎氣壓、路面情況、車速、負荷、溫度等諸因素有關。

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

如前所述，附著系數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（輪速、車速、節氣門位置、車輪轉角、制動開關等）。ABS電控系統就是接受了這些信號，通過運算后再去控制油壓調節器電磁閥的開與閉。使液壓系統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，使車輪從轉動滑移轉動的頻率約為10～20次/s，這樣可將車輪的滑移率保持在最佳范圍內，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；制動穩定性好；制動時方向操縱性好。

ABS系統是由輪速傳感器、電子控制單元、制動壓力調節器（執行器）和警告燈等組成。

2 ASR驅動防滑系統

是通過調節驅動輪牽引力來實現汽車急起步、急加速、急轉向工況下防止驅動輪滑轉，將滑移率控制在15%～30%范圍內，提高車輛穩定性。因此也被稱為牽引力控制系統TCS或TRC。

ASR控制驅動輪最佳滑移率的方式主要有以下幾種：

2.1 對發動機輸出轉矩進行控制

當系統檢測到兩驅動輪滑轉時，即減小發動機輸出轉矩，使汽車獲得最大驅動力。減小發動機輸出轉矩的方法有減小噴油量、減小點火提前角、減小進氣量等，其中調整進氣量可以使加速圓滑、燃燒完全、減少污染，所以應用較廣。

2.2 對驅動輪進行制動控制

當系統檢測到一側驅動輪滑轉時，對滑轉驅動輪直接加以制動（增加車輪輪崗的壓力）。該方式反應快，作用迅速，并能起到差速鎖的效果。對滑轉車輪施加制動，能夠使處于高附著系數路面的驅動車輪產生更大的驅動力，這是由普通

差速器的轉矩等量分配特性決定的。

2.3 對可變鎖止差速器進行控制

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行調節，并由壓力傳感器、轉速傳感器反饋控制效果。

3 EBD電子制動力分配系統

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，汽車處于穩定狀態。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生丟尾或回轉運動，制動時車速越高這種現象越嚴重。所以，后輪先抱死極易導致車輛失去制動平穩性。

EBD可根據車輛的重量和路面條件來控制制動過程，自動以前輪為基礎去比較后輪輪胎的滑移率，如發覺前后車輪或內外車輪（轉向加制動時）有差異，而且差異程度必須被調整時，它就會調整汽車制動液壓系統，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已經平衡了每一個輪的有效抓地力，防止出現后輪先抱死或內輪先抱死的情況，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電子制動力分配的功能。

4 ESP汽車動態控制系統

當輪胎與路面之間的相互作用力達到極限時，輪胎會出現側滑，汽車轉向的穩定性會受到極大影響，產生側滑、丟尾。以后驅車輛為例，制動前外輪可以抑制后輪側滑，而抑制前輪側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。ESP系統可以測出汽車轉彎時車輛即將發生的側滑趨勢，并能適當地制動某個車輪，幫助汽車轉向，使汽車繼續按照理想的路線行駛。在極端的情況下，ESP系統還可以采取降低發動機功率輸出的辦法降低行駛速度，減少對地面側向附著能力的需求，來維持車輛的穩定行駛。

ESP系統的主要傳感器有：車輪轉速傳感器、轉向盤轉角傳感器、橫擺角速度傳感器、側向加速度傳感器、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向盤轉角的比值是反應汽車轉向行駛品質的一個重要參數。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動狀態的信息傳給ECU，使之與運動狀態相比較，一旦汽車偏離了理想的路線，它就會在極短的時間內采取糾正措施，給制動控制系統或發動機控制系統發出相應的指令，維持汽車在理想的路線上行駛。

總之，轎車電控制動系統的發展和完善，都是建立在ABS防抱死電控制動系統基礎上的，ARS系統解決了車輛在急起步、急加速、急轉向工況下的驅動輪防滑轉問題；EBD系統則是針對前輪和后輪的滑轉趨勢，分別采取的更加細致的制動力實施順序和方法；而ESP系統則是解決了汽車轉向行駛時的方向穩定性問題，在制動、加速和轉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。

參考文獻：

[1]張西振，惠有利.轎車ABS/ASR系統檢修培訓教程.

[2]張士江.汽車底盤新結構.

[3]解福泉.汽車典型電控系統構造與維修.