基于ABS系統(tǒng)的功能拓展技術(shù)

20世紀(jì)80年代末，拓展了ABS的現(xiàn)有功能，開發(fā)出了驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)(ASR)，通過對(duì)制動(dòng)過程的調(diào)節(jié)來改善牽引力。由于全球運(yùn)輸業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和對(duì)于制動(dòng)系統(tǒng)要求的提高，又推出了基于ABS的拓展功能如電子制動(dòng)力分配鄺艮制系統(tǒng)(EBD/EBL)、輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPM)、防側(cè)翻穩(wěn)定性控制(RSC)和電子穩(wěn)定性控制(ESC)等。

　　基于ABS的拓展技術(shù)

　　1.驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)/牽引力控制系統(tǒng)(ASR/TCS)

　　ASR(Anti-SlipRegulation)/TCS(TractionControlSystem)驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)也叫牽引力控制系統(tǒng)，其主要優(yōu)點(diǎn)是維持了車輛的驅(qū)動(dòng)力和轉(zhuǎn)向力;當(dāng)車輛在濕滑的路面起步、加速和轉(zhuǎn)向時(shí)保證了駕駛的穩(wěn)定性;可以通過警告燈提醒駕駛員路面的濕滑(ASR起作用時(shí)燈亮);將輪胎因打滑的磨損減少到最小程度;進(jìn)一步減少了事故的可能性。

　　ASR電控單元通過兩種調(diào)節(jié)功能組合進(jìn)行工作，即一方面進(jìn)行制動(dòng)調(diào)節(jié)，另一方面通過發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩調(diào)節(jié)來改善牽引性能。當(dāng)有一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)，可通過對(duì)其與非驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速對(duì)比加以識(shí)別。ASR制動(dòng)控制部分對(duì)該滑轉(zhuǎn)車輪施加制動(dòng)壓力。二個(gè)車輪均發(fā)生滑轉(zhuǎn)，則ASR的發(fā)動(dòng)機(jī)控制部分介入工作，降低發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。ASR通過自動(dòng)施加制動(dòng)和自動(dòng)降低發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩來改善車輛起步和加速行駛工況，提高車輛牽引力。

　　2.越野路面功能

　　越野路面(OFFROAD)模式可以允許在特殊路面上更大的制動(dòng)滑移率(瞬時(shí)抱死)。越野路面ABS在車輛速度小于15km/h時(shí)使ABS控制失去作用，并且允許更大的制動(dòng)滑移率直到40km/h。

　　在故障導(dǎo)致ABS燈常亮的情況之外，選擇的越野路面模式由ABS燈慢閃提示給駕駛員。ECER13系列7要求：當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)打開，ABSOFFROAD功能可以自動(dòng)重設(shè)。目前越野路面功能的輸入通常用一按健式開關(guān)實(shí)現(xiàn)。車輛制造商應(yīng)該在使用說明書中說明在正常路面下不允許使用越野路面功能，因?yàn)樵谶@種條件下車輛可能不能滿足ECERl3一類ABS的要求。

　　3.改善牽引力模式

　　在深雪條件或類似條件下，牽引力可以通過激發(fā)一特殊模塊得到增加，電控單元將根據(jù)不同的臨界值，通過發(fā)動(dòng)機(jī)控制和差速制動(dòng)分配來允許更高的滑移率。

　　改善牽引力模式通過ASR燈的慢閃來確認(rèn)，并以此通知駕駛員車輛穩(wěn)定性可能降低。

　　4.輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)

　　輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS：TirePressureMonitoringSystems)可以認(rèn)為是一種簡(jiǎn)單的智能輪胎技術(shù)，主要用于對(duì)汽車行駛時(shí)實(shí)時(shí)對(duì)輪胎氣壓進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)輪胎漏氣和低氣壓進(jìn)行報(bào)警，以保障行車安全。目前，TPMS主要有兩種類型，一種是Wheel-SpeedBasedTPMS(間接式TPMS)。另一種是Pressure-SensorBasedTPMS(直接式TPMS)。

　　間接式TPMS是借用ABS中的輪速傳感器測(cè)量4個(gè)車輪的轉(zhuǎn)速。當(dāng)某只輪胎的氣壓下降時(shí)，輪胎滾動(dòng)半徑減小，車輪轉(zhuǎn)速相應(yīng)增大，系統(tǒng)主要通過比較兩條對(duì)角線上車輪轉(zhuǎn)速的總和判斷壓力是否下降。間接式TPMS主要缺點(diǎn)是無法對(duì)兩個(gè)以上輪胎同時(shí)缺氣的狀況和速度超過100km/h的情況進(jìn)行判斷。

　　直接式TPMS技術(shù)又分為主動(dòng)式(Active)和被動(dòng)式(Passive)兩種。主動(dòng)式TPMS利用安裝在每一個(gè)輪胎上的以鋰離子蓄電池為電源的壓力傳感器來直接測(cè)量輪胎的氣壓，并通過射頻RF(RadioFrequency)信號(hào)發(fā)射到中央接收單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，再通過監(jiān)視器隨時(shí)顯示各輪胎氣壓，當(dāng)輪胎氣壓太低或有滲漏時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警。被動(dòng)式TPMS，也叫無蓄電池TPMS，用一個(gè)中央收發(fā)器(CentralTransceiver)代替了一般直接式TPMS中的中央接收器。這個(gè)收發(fā)器不但要接收信號(hào)而且要發(fā)射信號(hào)，安裝在輪胎中的轉(zhuǎn)發(fā)器(Transponder)(代替了發(fā)射器)接收來自中央收發(fā)器的信號(hào)，同時(shí)使用這個(gè)信號(hào)的能量來發(fā)射一個(gè)反饋信號(hào)到中央收發(fā)器上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理結(jié)果顯示在監(jiān)視器上。雖然此技術(shù)不用蓄電池供電，但是它需要將轉(zhuǎn)發(fā)器整合至輪胎中，這牽涉到各輪胎制造商需建立共同的標(biāo)準(zhǔn)才有可能。因此，無蓄電池TPMS短期內(nèi)還難以廣泛使用。

　　5.制動(dòng)性能監(jiān)控系統(tǒng)(BPM)

　　基于ABS輪速監(jiān)控的原理開發(fā)出了車輛制動(dòng)性能監(jiān)控系統(tǒng)(BPM：BrakingPerformanceMonitoring)，其主要功能為制動(dòng)期間主動(dòng)監(jiān)控不同車輪的制動(dòng)性能，一旦有車輪制動(dòng)性能異常，該系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警告信息。在制動(dòng)效能不良的情況下，大約3km以后發(fā)出警告信息;在制動(dòng)能力完全失去的情況下，系統(tǒng) 將快速報(bào)警;信號(hào)通過CAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，另外信號(hào)也可以作為ABS當(dāng)前故障在CAN網(wǎng)絡(luò)終端顯示。

　　工作原理與TPMS類似，根據(jù)輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)及ABS齒圈齒數(shù)，ABS傳感器產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)脈沖，電控單元累計(jì)每個(gè)車輪的信號(hào)脈沖數(shù)量，同時(shí)計(jì)算對(duì)角線間車輪的脈沖數(shù)量總和的差別(在制動(dòng)工況下，大約1km的范圍內(nèi)累計(jì)一次)。并且考慮轉(zhuǎn)向、對(duì)稱載荷及滑移變化等的影響，對(duì)計(jì)算結(jié)果有一定的補(bǔ)償。如果差別超出了預(yù)先設(shè)定的限值一次或多次，電控單元通過顯示終端通知駕駛員制動(dòng)能力降低。

　　系統(tǒng)在以下情況停止計(jì)數(shù)：滑移不穩(wěn)定、ABS/ASR開始工作、高的減速度、急轉(zhuǎn)彎、橫向加速度達(dá)到某一特定的值、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩快速變化以及其他不穩(wěn)定工況。電子制動(dòng)力分配/限制系統(tǒng)(EBD/EBL)#e#6.電子制動(dòng)力分配/限制系統(tǒng)(EBD/EBL)

　　電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)(ElectronicBrakeforceDistribution，簡(jiǎn)稱EBD)是在汽車防抱制動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上拓展的制動(dòng)力調(diào)節(jié)功能，此功能與傳統(tǒng)的感載閥裝置相似，并且優(yōu)化了車輛的制動(dòng)性能。

　　EBL的工作原理：威伯科公司目前在ABS基礎(chǔ)上集成的電子制動(dòng)力限制 EBLElectronicBrakeforceLimitation)功能與EBD功能相似，傳統(tǒng)的EBD功能只有在車輛減速度大于0.25g時(shí)才開始工作，而EBL功能安裝有壓力傳感器，車輛在制動(dòng)過程中ABS能監(jiān)測(cè)出后橋的制動(dòng)壓力，能使EBL功能在更低的車輛減速度下實(shí)現(xiàn)壓力的調(diào)整，最低允許車輛的制動(dòng)減速度在0.1g時(shí)工作，這樣幾乎在所有的制動(dòng)過程中，EBL都可以作用，因此EBL功能是更加優(yōu)化的一種功能。

　　7.防側(cè)翻穩(wěn)定性控制(RSC)

　　防側(cè)翻穩(wěn)定性控制(RollStabilityControl，簡(jiǎn)稱RSC)，相對(duì)于ESC/ESP而言，它主要應(yīng)用于高附著系數(shù)路面，相對(duì)成本較低，而且也較容易實(shí)現(xiàn)。

　　在RSC系統(tǒng)的電控單元中集成了一個(gè)橫向加速度傳感器，這個(gè)傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量車輛相應(yīng)的橫向加速度，并計(jì)算臨界加速度限制，當(dāng)橫向加速度接近這一臨界點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)激活原有的ASR電磁閥和驅(qū)動(dòng)橋的ABS電磁閥，從而對(duì)驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行制動(dòng)，以使車輛減速，同時(shí)對(duì)于帶掛車的牽引車，系統(tǒng)將激活額外的一個(gè)電磁閥，對(duì)掛車控制閥輸出制動(dòng)信號(hào)，從而對(duì)掛車進(jìn)行制動(dòng)。

　　在RSC工作的過程中，系統(tǒng)對(duì)相應(yīng)的車輪進(jìn)行制動(dòng)，進(jìn)而控制車輛的行駛穩(wěn)定性，同時(shí)，RSC系統(tǒng)還會(huì)通過SAEJ1939CAN總線控制發(fā)動(dòng)機(jī)和緩速器的輸出扭矩，從而有效的避免翻車事故的發(fā)生。

　　8.電子穩(wěn)定性控制(ESC/ESP)

　　電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)(Electronicstabilitycontrol，簡(jiǎn)稱ESC或者 Electronicstabilityprogram,簡(jiǎn)稱ESP)是一種全功能的電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)，不僅包含防側(cè)翻電子穩(wěn)定系統(tǒng)，還具備了糾正車輛轉(zhuǎn)向的能力，覆蓋了低附著系數(shù)路面的工作情況，是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，當(dāng)車輛在轉(zhuǎn)向、制動(dòng)或打滑時(shí)，通過對(duì)制動(dòng)、動(dòng)力系統(tǒng)的干涉，穩(wěn)定車輛的行駛，讓車輛更安全也更穩(wěn)定。

　　ESC的工作過程，當(dāng)車輛在低附著系數(shù)路面上避讓障礙物時(shí)，不帶穩(wěn)定性控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)向輪角度調(diào)整非常大，但仍然無法避免車輛滑出車道，而且整個(gè)過程中車輛也有折疊的危險(xiǎn)。當(dāng)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)激活時(shí)，轉(zhuǎn)向輪角度調(diào)整不大，和在正常道路上避讓障礙物的調(diào)整情況類似。

　　整個(gè)過程中，首先當(dāng)車輪轉(zhuǎn)向變道時(shí)，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)橫向加速度，對(duì)車輛所有車輪進(jìn)行制動(dòng)，以降低車輛橫向加速度，防止翻車，接著當(dāng)駕駛員向左轉(zhuǎn)向時(shí)，由于路面附著系數(shù)低，車輛出現(xiàn)過度轉(zhuǎn)向，系統(tǒng)對(duì)左側(cè)轉(zhuǎn)向輪進(jìn)行制動(dòng)，以糾正車輛的過度轉(zhuǎn)向，幫助車輛進(jìn)入正確行駛車道，防止車輛滑出車道，出現(xiàn)危險(xiǎn)。當(dāng)車輛進(jìn)入車道后，由于路面附著力不夠，而導(dǎo)致了車輛向左過度轉(zhuǎn)向，這時(shí)根據(jù)ESC電控單元中的橫向角速度傳感器和轉(zhuǎn)向管柱內(nèi)的轉(zhuǎn)向角度傳感器測(cè)得的差異進(jìn)行計(jì)算，對(duì)車輛右側(cè)轉(zhuǎn)向輪進(jìn)行制動(dòng)，使車輛完成整個(gè)避讓過程，回復(fù)到直線行駛狀態(tài)。

　　兩個(gè)相同的避讓過程中，顯而易見的，由于電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的介入，在這種濕滑道路情況下，讓駕駛員對(duì)車輛的操縱變得更容易，也讓整個(gè)過程更安全。

　　ESC和RSC性能比較：ESC控制策略的適用范圍覆蓋了RSC的范圍，RSC系統(tǒng)適用于在高附著系數(shù)路面對(duì)車輛的側(cè)翻控制，而ESC系統(tǒng)適用于在高、低附著系數(shù)路面上對(duì)側(cè)翻控制、偏航控制和側(cè)向滑移的控制，從偏航控制和側(cè)翻控制兩個(gè)角度進(jìn)行對(duì)比，表2列出了它們的區(qū)別。

　　RSC/ESC是基于整車CAN線系統(tǒng)并通過其與各總成進(jìn)行數(shù)據(jù)交流，來實(shí)現(xiàn)對(duì)整車行駛的穩(wěn)定控制。對(duì)于不同的車型都要進(jìn)行單獨(dú)的試驗(yàn)匹配，以達(dá)到理想的穩(wěn)定性能控制效果。該試驗(yàn)耗時(shí)長、費(fèi)用高、需要有大批量的生產(chǎn)來支撐。