汽车主动安全控制技术

作者:安全管理网 来源:安全管理网 点击:  评论: 更新日期:2016年11月28日

汽车的安全性能分为主动安全性能和被动安全性能。主动安全性能是指车辆防止事故发生的能力,主要依靠车辆底盘性能和相应避免事故发生的装置,例如制动、防滑、防燃、防撞、限速、报警、照明等。被动安全性能是指车辆在事故发生时大幅减低碰撞强度的功能,以最大程度保护乘客,尽可能避免重大伤亡事故。其主要依靠车身的抗变形和相应的安全措施,如车身强度、吸能结构、座椅强度、内部设施强度、安全带、逃逸出口、阻燃防毒内饰、消防设施等。被动安全控制系统提高了汽车的被动安全性能。比如当汽车发生交通事故后安全气囊的自动开启就属于被动安全控制。
        汽车主动安全控制系统指以提高汽车的主动安全性能为主要目标的控制系统。可理解为“防患于未然”。重点是将车轮悬架、制动和转向的性能达到最好的程度,尽量提高汽车行驶的稳定性和舒服性,减少行车时所产生的偏差。比如为了避免汽车紧急制动时车轮抱死发生危险事故而设计的ABS 防抱死控制系统。我们要和被动安全控制系统区别开来。至今汽车主动安全技术已有防抱死制动系统( ABS )、牵引力控制系统(TCS、ASR)、电子差速锁(EDS)、电子制动力分配系统(EBD)、电子稳定程序控制系统(ESP)等。
        1、防抱死制动系统( ABS:Anti-Lock Brake System)
        当汽车在行驶时制动,尤其在潮湿、泥泞、冰雪路面等低附着系数路面快速行驶中进紧急制动时,车轮很容易抱死拖滑。如果有一个以上车轮抱死,就会造成车轮侧滑甩尾、方向失控,导致车辆相撞,甚至造成车毁人亡的严重事故。防抱死制动系统有效防止车轮抱死,以保持汽车的转向稳定性和操纵性,提高车轮与地面附着系数的利用率和缩短制动距离。
        在制动时,ABS根据每个车轮速度传感器传来的速度信号,可迅速判断出车轮的抱死状态,关闭开始抱死车轮上面的常开输入电磁阀,让制动力不变,如果车轮继续抱死,则打开常闭输出电磁阀,这个车轮上的制动压力由于出现直通制动液贮油箱的管路而迅速下移,防止了因制动力过大而将车轮完全抱死。在让制动状态始终处于最佳点(滑移率S为20%),制动效果达到最好,行车最安全。在制动总泵前面腔内的制动液是动态压力制动液,它推动反应套筒向右移动,反应套筒又推动助力活塞从而使制动踏板推杆向右移。因此,在ABS工作地时候,驾驶员可以感觉到脚上踏板地颤动,听到一些噪音。
        汽车减速后,一旦ABS电脑检测到车轮抱死状态消失,它就会让主控制阀关闭,从而使系统转入普通的制动状态下进行工作。如果蓄压器的压力下降到安全极限以下,红色制动故障指示灯和琥珀色ABS故障指示灯亮。在这种情况下,驾驶员要用较大的力进行深踩踏板式的制动方式才能对前后轮进行有效的制动。
        2、驱动防滑转控制系统(ASR:Acceleration Slip Regulation)
        驱动防滑转控制系统简称ASR,也被称为牵引力控制系统(TCS)。它的主要目的是防止汽车驱动轮在加速时出现打滑,特别是下雨下雪冰雹路冻等摩擦力较小的特殊路面上,当汽车加速时将滑动率控制在一定的范围内,从而防止驱动轮快速滑动。它的功能一是提高牵引力;二是保持汽车的行驶稳定。行驶在易滑的路面上,没有 ASR的汽车加速时驱动轮容易打滑;如是后驱动的车辆容易甩尾,如是前驱动的车辆容易方向失控。有ASR时,汽车在加速时就不会有或能够减轻这种现象。在转弯时,如果发生驱动轮打滑会导致整个车辆向一侧偏移,当有ASR时就会使车辆沿着正确的路线转向;最重要的是车辆转弯时,一旦驱动轮打滑就会全车一侧偏移,这在山路上极度危险的,有ASR的车辆一般不会发生这种现象。在驱动轮打滑时ASR通过对比各轮子转速,电子系统判断出驱动轮打滑,自动立刻减少节气门进气量,降低引擎转速,从而减少动力输出,对打滑的驱动轮进行制动。减少打滑并保持轮胎与地面抓地力的最合适的动力输出,这时候无论你怎么给油,在ASR介入下,会输出最适合的动力。
        3、电子制动力分配系统(EBD:Electric Brakeforce Dis-tribution)
        在EBD发明初期,由于其成本高昂,只配备在较高档的汽车中。随着汽车技术的飞速发展,现如今EBD已在绝大部分的乘用车上得到了使用。汽车制动过程中若前轮先抱死滑移,汽车能够维持直线减速停车,处于稳定状态。实际调整前后轮时,它可依据车辆的重量和路面条件来控制制动过程,自动以前轮为基准去比较后轮轮胎的滑动率(即车辆的实际车速和车轮的圆周线速度之差与车辆实际车速之比),如发觉前后车轮有差异,而且差异程度必须被调整时,它就会调整汽车制动液压系统,使前、后轮的液压接近理想化制动力的分布。可以说在ABS动作启动之前,EBD巳经平衡了每一个轮的有效地面抓地力,防止出现后轮先抱死的情况,改善制动力的平衡并缩短汽车制动距离。当紧急刹车车轮抱死的情况下,EBD在ABS动作之前就已经平衡了每一个轮的有效地面抓地力,可以防止出现甩尾和侧移,并缩短汽车制动距离。
        从工作原理来讲,它是ABS的一个附加作用系统,可以提高ABS的效用,共同为行车安全添筹加码。所以在安全指标上,汽车的性能又多了“ABS+EBD”。值得一提的是,即使车载ABS失效,EBD也能保证车辆不会出现因甩尾而导致翻车等恶性事件的发生。同时它还能较大地减少ABS工作时的振噪感,不需要增加任何的硬件配置,成本比较低,不少专业人士更是直观地称之为“更安全、更舒适的ABS”。在车轮轻微制动时,电子制动力分配(EBD)功能就起作用,转弯时尤其如此,速度传感器记录4个车轮的转速信息,电子控制单元计算车轮的转速。如果后轮滑移率增大,则调节制动压力,使后轮制动压力降低。电子制动力分配(EBD)功能保证了较高的侧向力和合理的制动力分配。
        EBD使用特殊的ECU(中央处理器)功能来分配前轴和后轴之间的制动力。当汽车制动时,中央处理器根据接收到的轮速信号、载荷信号、踏板行程信号以及发动机等有关信号,经处理后向电磁阀和轴荷调节器发出控制指令,使各轴的制动力得到合理分配。EBD在汽车制动时即开始控制制动力,而ABS则是在车轮有抱死倾向时开始工作。EBD的优点在于在不同的路面上都可以获得最佳制动效果,缩短制动距离,提高制动灵敏度和协调性,改善制动的舒适性。
        4、电子稳定程序控制系统(ESP:Electronic Stability Program)
        电子稳定控制系统简称ESP,用于自动控制车辆转弯过程的寻迹稳定性。在紧急闪避障碍物或在转弯时出现转向不足、转向过度进而使车身侧倾角度过大、车尾偏摆力矩超过某一程度、车体的行进方向与转向盘所转过的角度差距达到了某一程度时,将车辆行驶方向快速修正到原行驶路径上。ESP通常是电子制动力分配系统EBD中的一个自动控制程序,通过对各有关传感器电信号的计算、分析来监控车辆的行驶状况。ESP可向ABS、ASR或EBD等输出指令,通过对有关车轮的制动和制动力大小的控制,使行驶车辆自动保持动态平衡。
        ESP的工作原理是:当ESP发现车辆转弯过程中出现转向过度时,ESP会降低发动机的输出功率,并执行前面外车轮的制动作用,来产生一向外的力量,使车身行驶的方向恢复到正常的轨迹;如果ESP发现车辆在转弯过程中出现转向不足时,除了会降低发动机动力输出外,还会对后面两个车轮根据转向不足的程度施加不同的制动力,从而使汽车在转弯过程中有较好的稳定性。
        ESP是当前汽车安全水准的最高形式, 它是针对各种较差路况,低附着路面,高速弯道行驶等状态下研发的一种车辆主动安全稳定控制系统"能大大提高汽车的行驶安全性和操纵稳定性,从而显著减少因外界各种恶劣路况及驾驶员失误等所造成的重大损失。
        5、电子差速锁(EDS:Electronic Differential System)
        它是ABS的一种扩展功能,用于鉴别汽车的轮子是不是失去着地摩擦力,从而对汽车的加速打滑进行控制。汽车加速过程中,当电子控制单元根据轮速信号判断出某一侧驱动轮打滑时,EDS就自动开始工作,通过液压控制单元对该车轮进行适当强度的制动,从而提高另一侧驱动轮的附着利用率,提高车辆的通过能力。当车辆的行驶状况恢复正常后,电子差速锁即停止工作。同普通车辆相比,带有EDS的车辆可以更好地利用地面附着力,来提高车辆的运行性。
        EDS的工作原理比较容易理解。因为差速器允许传动轴两侧的车轮以不同的转速转动,并倾向于将动力分配到阻力更小的一侧,如果传动轴某一侧的车轮打滑或者悬空时,由于阻力很小它将从差速器吸收到几乎全部动力,形成车轮一侧空转另一侧静止的局面,造成功率损失。当EDS电子差速锁通过ABS 系统的传感器,自动探测到由于车轮打滑或悬空而产生的两侧车轮转速不同的现象时,就会通过ABS系统对打滑车轮进行制动,这样差速器会将驱动力传递给非打滑侧的车轮,从而避免牵引力的损失。当车辆的行驶状况恢复正常后,电子差速锁即停止作用。一般情况下EDS电子差速锁有速度限制,只能在车速低于40km/h启动,例如当时速低于40km/h通过湿滑路面时,EDS也可锁死打滑车轮,提高行车安全。
        同普通车辆相比,带有EDS的车辆可以更好地利用地面附着力,从而提高车辆的运行性,尤其在倾斜的路面上,EDS的作用更加明显。但它有速度限制,只有在车速低于40km/h时才会启动,主要是防止起步和低速时打滑。
       

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