李　衛(wèi)

基于底盤集成電控制動(dòng)系統(tǒng)的新型主動(dòng)安全技術(shù)發(fā)展綜述

李衛(wèi)

（湖南信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙410020）

汽車人機(jī)一體化的智能主動(dòng)安全技術(shù)充分考察各個(gè)方面和多種因素，達(dá)到人和汽車共同判斷、共同決策和協(xié)調(diào)統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互補(bǔ)的合作“伙伴”關(guān)系。這種技術(shù)本身就是多學(xué)科結(jié)合的產(chǎn)物，包括機(jī)械、計(jì)算機(jī)、信息、生理學(xué)、心理學(xué)和社會(huì)科學(xué)等技術(shù)領(lǐng)域，以及人機(jī)耦合與接口的現(xiàn)代高新技術(shù)。智能化前期工作是用汽車的駕駛輔助系統(tǒng)彌補(bǔ)人的感知、判斷、操縱方面的不足。該技術(shù)將來一旦成熟，就可以進(jìn)一步推進(jìn)汽車主動(dòng)安全智能化。

主動(dòng)安全；底盤電控技術(shù)；汽車制動(dòng)安全

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

為預(yù)防汽車發(fā)生事故，避免人員受到傷害而采取的安全設(shè)計(jì)，稱為主動(dòng)安全設(shè)計(jì)。主動(dòng)安全體系是集視認(rèn)系統(tǒng)、車輛底盤集成電子控制、信息傳遞與處理技術(shù)的車人機(jī)一體化智能化體系。汽車底盤集成電控制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展比較迅速，以制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）為基礎(chǔ)，包含電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)（EBD），電子差速鎖止系統(tǒng)（EDL），驅(qū)動(dòng)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(dá)的國家對(duì)于汽車主動(dòng)安全技術(shù)的工業(yè)重大課題都是在高度計(jì)劃和有序的狀態(tài)下展開的，并且制定了近期、中期和長(zhǎng)期規(guī)劃，在國家法規(guī)和政策的指導(dǎo)下，通過產(chǎn)、學(xué)、研的聯(lián)合，投入相當(dāng)?shù)牧α恐鸩礁吨T實(shí)施，并取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步。我國隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，車流的加大，再加上人口眾多，交通問題會(huì)更加突出。對(duì)此，我國雖然采取了許多相應(yīng)措施，但在加強(qiáng)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(huì)隨著歐、美、日等汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)安全技術(shù)的實(shí)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(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的中國汽車工業(yè)，必須順應(yīng)汽車主動(dòng)安全技術(shù)發(fā)展的方向，在我國有計(jì)劃、有步驟地發(fā)展現(xiàn)代汽車主動(dòng)安全技術(shù)是勢(shì)在必行的。

2　汽車底盤電控制動(dòng)系統(tǒng)組成及原理

（1）制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）。ABS系統(tǒng)組成包括常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)，信號(hào)輸入裝置（傳感器等），電子控制單元（ECU），執(zhí)行機(jī)構(gòu)。主要作用是汽車緊急制動(dòng)的時(shí)候防止車輪抱死拖滑（即停止?jié)L動(dòng)），保證駕駛員在制動(dòng)時(shí)獲取最大的地面制動(dòng)力，提高汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性，并防止后軸側(cè)滑，改善整車的制動(dòng)性能，提高行車安全性。ABS的本質(zhì)原理就是一個(gè)電腦來實(shí)現(xiàn)的高頻率的點(diǎn)剎過程。在緊急制動(dòng)過程中，電腦通過實(shí)時(shí)地監(jiān)控輸入信號(hào)，控制制動(dòng)器的制動(dòng)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(shí)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(dòng)狀態(tài)，有效克服緊急制動(dòng)時(shí)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(dòng)力分配系統(tǒng)（EBD）。EBD系統(tǒng)是在ABS的基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)基本沒有變化。EBD能夠根據(jù)由于汽車制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生軸荷轉(zhuǎn)移的不同，而自動(dòng)調(diào)節(jié)前、后軸的制動(dòng)力分配比例，而且可根據(jù)汽車的行駛工況，實(shí)時(shí)、合理地分配制動(dòng)力給左、右車輪，防止汽車發(fā)生跑偏和側(cè)滑。EBD功能使ECU通過車輪轉(zhuǎn)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(fù)載狀態(tài)下最佳地利用（車輪對(duì)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(chǔ)，通過輪速傳感器會(huì)自動(dòng)探測(cè)到兩驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速，車輪打滑時(shí)出現(xiàn)兩側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速不同時(shí)，EDL系統(tǒng)將對(duì)打滑一側(cè)的車輪進(jìn)行制動(dòng)，并通過差速器將驅(qū)動(dòng)力有效地作用到非打滑側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪，保證汽車平穩(wěn)行駛且不損失動(dòng)力，從而有利于起步、加速和爬坡。

汽車加速過程中，當(dāng)電控單元（ECU）根據(jù)輪速信號(hào)判斷出某一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪打滑時(shí)，EDL就自動(dòng)開始工作，通過液壓控制單元對(duì)該車輪進(jìn)行適當(dāng)強(qiáng)度的制動(dòng)，從而提高另一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的附著利用率，提高車輛的通過能力。當(dāng)車輛的行駛狀況恢復(fù)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(yùn)行性。當(dāng)車輛的行駛狀況恢復(fù)正常后，電子差速鎖即停止作用。

（4）驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)（TCS）。ASR是驅(qū)動(dòng)輪防滑轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)（Anti-Slip Regulation）的簡(jiǎn)稱，有些車系稱為牽引力控制系統(tǒng)（Traction Control System），簡(jiǎn)稱TCS?；竟δ苁欠乐蛊囋诩铀龠^程中打滑，特別是防止汽車在非對(duì)稱路面或在轉(zhuǎn)彎時(shí)驅(qū)動(dòng)輪的空轉(zhuǎn)，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(qū)動(dòng)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(shù)，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(jié)合在一起使用，構(gòu)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(yùn)動(dòng)，電子控制及保護(hù)裝置都被裝在同一個(gè)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(chǔ)上增加了側(cè)滑傳感器和偏航率傳感器。分別用來記錄汽車?yán)@垂直軸線的運(yùn)動(dòng)是否打滑；對(duì)轉(zhuǎn)彎時(shí)產(chǎn)生的離心力起反應(yīng)，確定汽車是否在通過彎道時(shí)打滑。

ESP實(shí)時(shí)監(jiān)控汽車的行駛狀態(tài)，在緊急閃避障礙物，或在轉(zhuǎn)彎時(shí)出現(xiàn)轉(zhuǎn)向不足、轉(zhuǎn)向過度時(shí)，ESP都能幫助車輛克服偏離理想軌跡的傾向。實(shí)際上ESP是一套電腦程序，通過對(duì)從各傳感器傳來的車輛行駛狀態(tài)信息進(jìn)行分析，進(jìn)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(dòng)態(tài)平衡。系統(tǒng)通過測(cè)定汽車圍繞縱軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（偏航率）來記錄偏航角速度和橫向加速度。ESP的電腦會(huì)計(jì)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(cè)得的數(shù)據(jù)，發(fā)出平衡、糾偏指令。轉(zhuǎn)向不足，會(huì)產(chǎn)生向理想軌跡曲線外側(cè)的偏離傾向，而轉(zhuǎn)向過度則正好相反，向內(nèi)側(cè)偏離。ESP通過限制發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出，同時(shí)通過ABS對(duì)各個(gè)車輪進(jìn)行有目的的剎車，產(chǎn)生一個(gè)反偏航扭矩，將車輛帶回到所希望的軌跡曲線上來。比如轉(zhuǎn)向不足時(shí)，剎車力會(huì)作用在曲線內(nèi)側(cè)的后輪上；而在嚴(yán)重轉(zhuǎn)向過度時(shí)會(huì)出現(xiàn)甩尾，這種傾向可以通過對(duì)曲線外側(cè)的前輪進(jìn)行剎車得到糾正。

3　結(jié)語

汽車人機(jī)一體化的智能主動(dòng)安全技術(shù)充分考察各個(gè)方面和多種因素，達(dá)到人和汽車共同判斷、共同決策和協(xié)調(diào)統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互補(bǔ)的合作“伙伴”關(guān)系。這種技術(shù)本身就是多學(xué)科結(jié)合的產(chǎn)物，包括機(jī)械、計(jì)算機(jī)、信息、生理學(xué)、心理學(xué)和社會(huì)科學(xué)等技術(shù)領(lǐng)域，以及人機(jī)耦合與接口的現(xiàn)代高新技術(shù)。智能化前期工作是用汽車的駕駛輔助系統(tǒng)彌補(bǔ)人的感知、判斷、操縱方面的不足。該技術(shù)將來一旦成熟，就可以進(jìn)一步推進(jìn)汽車主動(dòng)安全智能化。可以說汽車主動(dòng)安全技術(shù)是通往自動(dòng)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(shù)。