汽车主动安全技术课件-秦玉英

1、辽宁工业大学汽车与交通工程学院辽宁工业大学汽车与交通工程学院车辆工程教研室车辆工程教研室汽车主动安全技术汽车主动安全技术汽车新技术课程考核方式统一确定为：汽车新技术课程考核方式统一确定为：1 1、平时成绩占、平时成绩占40%40%，主要包括平时出勤考核和论，主要包括平时出勤考核和论文考核，每个主讲教师要求学生完成一篇与主讲文考核，每个主讲教师要求学生完成一篇与主讲内容相关的论文，具体要求主讲教师自定；内容相关的论文，具体要求主讲教师自定；2 2、期末考试，占总成绩、期末考试，占总成绩60%,60%,每个主讲教师针对主每个主讲教师针对主讲内容出一道大题，最终讲内容出一道大题，最终8 8名主讲教师

2、所出题目名主讲教师所出题目形成期末试卷。每位老师所给成绩均以百分制计形成期末试卷。每位老师所给成绩均以百分制计算。算。3 3、本课题论文题目要求：关于主动安全新技术方、本课题论文题目要求：关于主动安全新技术方面的论文，论文格式按照校报投稿要求撰写，请面的论文，论文格式按照校报投稿要求撰写，请不要在期刊等杂志上全文抄袭，否则按不要在期刊等杂志上全文抄袭，否则按0 0分处理。分处理。4 4、论文上交时间：第、论文上交时间：第1313周周三下午交到车辆教研周周三下午交到车辆教研室（室（9A-3209A-320）主要内容（一）主要内容（一）主动安全技术发展现状与趋势概述主动安全技术发展现状与趋势概述1

3、 12 2VSCVSC车辆稳定控制系统车辆稳定控制系统3 3四轮转向控制技术四轮转向控制技术4 4驱动防滑控制系统驱动防滑控制系统u根据根据“汽车理论汽车理论”和和“汽车设计汽车设计”的概念，所谓主动的概念，所谓主动安全技术就是在汽车的设计和制造时，对汽车的内、外安全技术就是在汽车的设计和制造时，对汽车的内、外部结构进行合理有效的设计，采用更先进的技术和装备，部结构进行合理有效的设计，采用更先进的技术和装备，主动预防、避免或减少汽车在行驶过程中发生事故，以主动预防、避免或减少汽车在行驶过程中发生事故，以提高汽车的主动安全性能。提高汽车的主动安全性能。u意义：防患于未然。通过提高汽车的主动安全技

4、术和意义：防患于未然。通过提高汽车的主动安全技术和安全性能，可以最有效地减少道路交通事故的发生。从安全性能，可以最有效地减少道路交通事故的发生。从而可以从根本上降低道路交通事故对人类生命及财产安而可以从根本上降低道路交通事故对人类生命及财产安全造成的危害。因此，汽车主动安全技术是当今汽车研全造成的危害。因此，汽车主动安全技术是当今汽车研发的重点技术。发的重点技术。什么叫主动安全技术？什么叫主动安全技术？主动安全技术发展现状与趋势概述主动安全技术发展现状与趋势概述1 1u随着汽车在普通家庭的不断普及，车辆事故和因车祸随着汽车在普通家庭的不断普及，车辆事故和因车祸伤亡的人数也在不断增加，汽车的安全

5、性能越来越受到伤亡的人数也在不断增加，汽车的安全性能越来越受到消费者的关注。汽车的安全性能分主动安全和被动安全，消费者的关注。汽车的安全性能分主动安全和被动安全，被动安全只是在发生事故时起保护作用，而主动安全系被动安全只是在发生事故时起保护作用，而主动安全系统则事先防范以避免事故的发生。统则事先防范以避免事故的发生。u汽车的主动安全性因其定位于防患于未然，所以有着汽车的主动安全性因其定位于防患于未然，所以有着广阔的发展前景，越来越受到汽车厂商和消费者的重视。广阔的发展前景，越来越受到汽车厂商和消费者的重视。为满足人们对汽车安全性能要求日益增加的需求，越来为满足人们对汽车安全性能要求日益增加的需

6、求，越来越多的先进技术被应用到汽车主动安全装置上。越多的先进技术被应用到汽车主动安全装置上。2 2驱动防滑转控制系统驱动防滑转控制系统2.1 汽车防滑转系统2.2 汽车防滑转系统的作用2.3 防车轮滑转的控制方式2.4 防滑转系统的基本组成与特点2.5 电子控制防滑转系统的结构与原理 2.1 汽车防滑转系统汽车防滑转系统汽车防滑转系统(Anti Slip Regulation(Anti Slip Regulation，简称，简称ASRASR，有，有些公司或资料称之为牵引力控制些公司或资料称之为牵引力控制(Traction Control)(Traction Control)系系统，简称统，简称

7、TCSTCS。) )，是继制动防抱死系统，是继制动防抱死系统(ABS)(ABS)之后应用于之后应用于车轮防滑的电子控制系统，车轮防滑的电子控制系统，ASRASR是是ABSABS的完善和补充。的完善和补充。作用：防止汽车在起步、加速和滑溜路面行驶时驱动轮作用：防止汽车在起步、加速和滑溜路面行驶时驱动轮的滑转，以提高汽车的牵引性和操纵稳定性。的滑转，以提高汽车的牵引性和操纵稳定性。 汽车防滑转电子控制系统是当驱动车轮出现汽车防滑转电子控制系统是当驱动车轮出现滑转滑转时，时，通过控制发动机的动力输出或对滑转车轮施以制动力来通过控制发动机的动力输出或对滑转车轮施以制动力来抑制车轮的滑转，以避免汽车牵引

8、力和行驶稳定性的下抑制车轮的滑转，以避免汽车牵引力和行驶稳定性的下降。降。汽车产生滑转的特点：汽车产生滑转的特点：滑转与汽车制动时车轮被抱死而拖滑一样，驱动车轮的滑转与汽车制动时车轮被抱死而拖滑一样，驱动车轮的滑转同样会使车轮与地面的附着力下降。地面纵向附着滑转同样会使车轮与地面的附着力下降。地面纵向附着系数减小，使驱动车轮产生的牵引力降低，导致汽车的系数减小，使驱动车轮产生的牵引力降低，导致汽车的起步性能、加速性能和滑溜路面的通过性能下降；地面起步性能、加速性能和滑溜路面的通过性能下降；地面横向附着系数减小，则会降低汽车在起步、加速、滑溜横向附着系数减小，则会降低汽车在起步、加速、滑溜路面行

9、驶时的行驶稳定性。路面行驶时的行驶稳定性。2.1 汽车防滑转系统由于防滑转控制装置由于防滑转控制装置(ASR)(ASR)可使车轮保持最大的附着力，与不装可使车轮保持最大的附着力，与不装备备ASRASR的汽车相比，具有如下优点。的汽车相比，具有如下优点。u汽车在起步、行驶过程中可获得最佳的驱动力，提高了汽车汽车在起步、行驶过程中可获得最佳的驱动力，提高了汽车的动力性。尤其在附着系数小的路面，汽车起步、加速及爬坡的动力性。尤其在附着系数小的路面，汽车起步、加速及爬坡能力的提高就更加显著。能力的提高就更加显著。u汽车的行驶稳定性得以提高，前轮驱动汽车的方向控制能力汽车的行驶稳定性得以提高，前轮驱动汽

10、车的方向控制能力也能改善。路面的附着系数越低，其行驶稳定性能提高就越是也能改善。路面的附着系数越低，其行驶稳定性能提高就越是明显。因此，明显。因此，ASRASR与与ABSABS一样，也是汽车主动安全控制装置。一样，也是汽车主动安全控制装置。u减少了轮胎的磨损，可降低汽车的燃油消耗。减少了轮胎的磨损，可降低汽车的燃油消耗。此外，在此外，在ASRASR起作用时，可通过仪表板上的起作用时，可通过仪表板上的ASRASR指示灯或蜂鸣器指示灯或蜂鸣器向司机提醒，提示司机不要踩刹车过猛向司机提醒，提示司机不要踩刹车过猛( (紧急制动紧急制动) )、注意转向、注意转向盘的操作、不要猛踩加速踏板等，以确保行车的

11、安全。盘的操作、不要猛踩加速踏板等，以确保行车的安全。2.2 汽车防滑转系统的作用车轮滑转率与地面附着系数车轮滑转率与地面附着系数 车轮滑转率车轮滑转率SzSz的定义如下：的定义如下：式中式中VqVq驱动轮轮缘速度；驱动轮轮缘速度； VV汽车车身速度，实际应用时常以非驱动轮轮缘速度汽车车身速度，实际应用时常以非驱动轮轮缘速度(r0(r0) )代替。代替。 当车身未动当车身未动(V=0)(V=0)而驱动车轮转动时，而驱动车轮转动时，Sz=100Sz=100，车轮处于完，车轮处于完全滑转状态；当车身速度与驱动轮轮缘速度相等全滑转状态；当车身速度与驱动轮轮缘速度相等(V=Vq)(V=Vq)时，时，S

12、z Sz =0=0，驱动车轮处于纯滚动状态。，驱动车轮处于纯滚动状态。 在各种路面上，地面的附着系数均随滑转率的变化而改变。在各种路面上，地面的附着系数均随滑转率的变化而改变。试验研究表明车轮滑转率试验研究表明车轮滑转率SzSz在在10%10%30%30%时，纵向附着系数达时，纵向附着系数达到最大，横向附着系数也较大。因此，滑转率是汽车防滑转电到最大，横向附着系数也较大。因此，滑转率是汽车防滑转电子控制系统的重要控制参数。子控制系统的重要控制参数。2.3 防车轮滑转的控制方式u防车轮滑转控制的方式防车轮滑转控制的方式u防滑差速器锁止控制防滑差速器锁止控制u发动机输出功率控制发动机输出功率控制u

13、驱动轮制动控制驱动轮制动控制u发动机输出功率与驱动轮制动综合控制发动机输出功率与驱动轮制动综合控制2.3 防车轮滑转的控制方式 控制器根据各车轮转速传感器信号计算车轮的控制器根据各车轮转速传感器信号计算车轮的滑转率滑转率S Sz z，当，当S Sz z值超过某一限定值时，控制器就输值超过某一限定值时，控制器就输出控制信号，抑制车轮的滑转，控制方式如下。出控制信号，抑制车轮的滑转，控制方式如下。 发动机输出功率控制发动机输出功率控制 当汽车起步、加速时加速踏板采得过猛时，会当汽车起步、加速时加速踏板采得过猛时，会因为驱动力过大而出现两边的驱动车轮都滑转的情因为驱动力过大而出现两边的驱动车轮都滑转

14、的情况。这时，况。这时，ASRASR控制器输出控制信号，控制发动机控制器输出控制信号，控制发动机的功率输出，以抑制驱动车轮的滑转。发动机功率的功率输出，以抑制驱动车轮的滑转。发动机功率控制可以通过改变节气门的开度、调节喷油器的喷控制可以通过改变节气门的开度、调节喷油器的喷油量和改变点火时间等方法实现。油量和改变点火时间等方法实现。 2.3 防车轮滑转的控制方式驱动轮制动控制驱动轮制动控制 当驱动车轮单边滑转时，控制器输出控制信号，当驱动车轮单边滑转时，控制器输出控制信号，对滑转车轮施以制动力，使车轮的滑转率控制在目标对滑转车轮施以制动力，使车轮的滑转率控制在目标范围之内。这时，非滑转车轮仍有正

15、常的驱动力，从范围之内。这时，非滑转车轮仍有正常的驱动力，从而提高了汽车在滑溜路面的起步和加速能力、行驶稳而提高了汽车在滑溜路面的起步和加速能力、行驶稳定性及转向操纵能力。定性及转向操纵能力。 这种控制方式的作用类似于差速锁，在一边驱动这种控制方式的作用类似于差速锁，在一边驱动车轮陷于泥坑部分或完全失去驱动能力时，对其制动车轮陷于泥坑部分或完全失去驱动能力时，对其制动后，另一边的驱动车轮仍能发挥其驱动力，使汽车能后，另一边的驱动车轮仍能发挥其驱动力，使汽车能驶离泥坑。当两边的驱动车轮都滑转，但滑转率不同驶离泥坑。当两边的驱动车轮都滑转，但滑转率不同的情况下，则对两边驱动车轮施以不同的制动力。的

16、情况下，则对两边驱动车轮施以不同的制动力。2.3 防车轮滑转的控制方式发动机输出功率与驱动轮制动综合控制发动机输出功率与驱动轮制动综合控制 为了达到最理想的控制效果。采用发动机输出为了达到最理想的控制效果。采用发动机输出功率控制与驱动轮制动控制相结合的控制系统。汽功率控制与驱动轮制动控制相结合的控制系统。汽车在行驶过程中，路面滑溜的情况千差万别，驱动车在行驶过程中，路面滑溜的情况千差万别，驱动力的状态也是不断变化，综合控制系统将根据发动力的状态也是不断变化，综合控制系统将根据发动机的状况和车轮滑转的实际情况采取相应的控制。机的状况和车轮滑转的实际情况采取相应的控制。比如，在发动机驱动力较小的状

17、态下出现车轮滑转比如，在发动机驱动力较小的状态下出现车轮滑转的主要原因可能是由于路面滑溜，这时采用对滑转的主要原因可能是由于路面滑溜，这时采用对滑转车轮施以制动的方法就比较有效。而在发动机输出车轮施以制动的方法就比较有效。而在发动机输出功率大功率大( (节气门开度大、转速高节气门开度大、转速高) )时出现车轮滑转，时出现车轮滑转，则主要通过减小发动机输出功率的方法来控制车轮则主要通过减小发动机输出功率的方法来控制车轮的滑转。有时候，车轮滑转的情况更为复杂，需要的滑转。有时候，车轮滑转的情况更为复杂，需要通过对车轮制动和减小发动机驱动力的共同作用来通过对车轮制动和减小发动机驱动力的共同作用来控制

18、车轮的滑转。控制车轮的滑转。2.3 防车轮滑转的控制方式防滑差速器锁止控制防滑差速器锁止控制 这种电子控制的差速器可以在不锁止到完全锁这种电子控制的差速器可以在不锁止到完全锁止止(0(0100100) )的范围内，通过对锁止离合器施加的范围内，通过对锁止离合器施加不同的液压来进行控制。当一边的驱动轮出现滑转不同的液压来进行控制。当一边的驱动轮出现滑转或两边的驱动车轮有不同程度的滑转时，控制器输或两边的驱动车轮有不同程度的滑转时，控制器输出控制信号，通过液压控制装置调节差速器的锁止出控制信号，通过液压控制装置调节差速器的锁止程度，以提高汽车的驱动力和行驶稳定性。程度，以提高汽车的驱动力和行驶稳定

19、性。 2.3 防车轮滑转的控制方式1ASRASR系统的基本组成系统的基本组成 目前在汽车上广泛使用的目前在汽车上广泛使用的ASRASR多为发动机输出功率和多为发动机输出功率和驱动轮制动综合控制，其基本组成如图所示。驱动轮制动综合控制，其基本组成如图所示。2.4 防滑转系统的基本组成与特点 车轮转速传感器车轮转速传感器将行驶汽车驱动车轮转速及非驱动将行驶汽车驱动车轮转速及非驱动轮转速转变为电信号，输送给控制器。轮转速转变为电信号，输送给控制器。 控制器控制器根据车轮转速传感器的信号计算驱动车轮的根据车轮转速传感器的信号计算驱动车轮的滑转率，如果滑转率超出了目标范围，控制器再综合参滑转率，如果滑转

20、率超出了目标范围，控制器再综合参考节气门开度信号、发动机转速信号、转向信号考节气门开度信号、发动机转速信号、转向信号( (有的车有的车无无) )等确定控制方式，输出控制信号。等确定控制方式，输出控制信号。 执行器执行器动作，将驱动车轮的滑转率控制在目标范围动作，将驱动车轮的滑转率控制在目标范围之内。之内。 2.4 防滑转系统的基本组成与特点2 2ASRASR的工作特点的工作特点 ABS ABS和和ASRASR都是用来控制车轮相对地面的滑动，以使都是用来控制车轮相对地面的滑动，以使车轮与地面的附着力不下降，但车轮与地面的附着力不下降，但ABSABS控制的是汽车制动时车控制的是汽车制动时车轮的轮的

21、“拖滑拖滑”，主要是用来提高制动效果和确保制动安全；，主要是用来提高制动效果和确保制动安全；而而ASRASR是控制车轮的是控制车轮的“滑转滑转”，用于提高汽车起步、加速及，用于提高汽车起步、加速及滑溜路面行驶的牵引力和确保行驶稳定性。滑溜路面行驶的牵引力和确保行驶稳定性。 虽然虽然ASRASR也可以和也可以和ABSABS一样，通过控制车轮的制动力一样，通过控制车轮的制动力大小来抑制车轮与地面的滑动，但大小来抑制车轮与地面的滑动，但ASRASR只对驱动车轮实施制只对驱动车轮实施制动控制。动控制。 ASR ASR在汽车起步及一般行驶过程中工作在汽车起步及一般行驶过程中工作( (除非司机将除非司机将

22、ASRASR选择开关关闭，使选择开关关闭，使ASRASR控制系统不能进入工作状态控制系统不能进入工作状态) )，当，当车轮出现滑转时即可起作用，而当车速很高车轮出现滑转时即可起作用，而当车速很高(80(80120km120kmh)h)时一般不起作用。时一般不起作用。ABSABS则是在汽车制动时工作，在车轮出现则是在汽车制动时工作，在车轮出现抱死时起作用，当车速很低抱死时起作用，当车速很低(8km(8kmh)h)时不起作用。时不起作用。 ASR ASR在处于防滑转控制过程中，如果汽车制动，在处于防滑转控制过程中，如果汽车制动，ASRASR就立即中止防滑转控制，以使制动过程不受就立即中止防滑转控制

23、，以使制动过程不受ASRASR的影响。的影响。2.4 防滑转系统的基本组成与特点典型的典型的ASRASR系系统统: :电子防滑电子防滑转控制原理如转控制原理如图所示。图所示。2.5 电子控制防滑转系统的结构与原理 ztiWfFFFFFF驱动条件和附着条件：汽车行驶时必须满足的1 1）驱动力和附着力的关系）驱动力和附着力的关系2 2）滑转率）滑转率2.5 电子控制防滑转系统的结构与原理 (1) (1) 附着系数附着系数随路面性质的随路面性质的不同而发生大不同而发生大幅度地变化；幅度地变化；(2) (2) 在各种路在各种路面上当滑转率面上当滑转率或滑移率为或滑移率为20%20%左右时，附着左右时，

24、附着系数达到最大系数达到最大值。值。2.5 电子控制防滑转系统的结构与原理 3 3）滑转率与附着系数的关系）滑转率与附着系数的关系4 4、ASRASR系统与系统与ABSABS系统的比较系统的比较2.5 电子控制防滑转系统的结构与原理 相同点：相同点：uABSABS和和ASRASR都是通过控制作用于被控制车轮的力矩，而都是通过控制作用于被控制车轮的力矩，而将车轮的滑动率控制在设定的理想范围之内，从而缩将车轮的滑动率控制在设定的理想范围之内，从而缩短汽车制动距离或提高汽车的加速性能。短汽车制动距离或提高汽车的加速性能。uABSABS和和ASR ASR 都要求系统具有快速的反应能力，以适应都要求系统

25、具有快速的反应能力，以适应车轮附着力的变化；都要求控制偏差量尽可能达到最车轮附着力的变化；都要求控制偏差量尽可能达到最小；都要求尽量减少调节过程中的能量消耗。小；都要求尽量减少调节过程中的能量消耗。uASRASR和和ABSABS都是控制车轮和路面的滑移率，以使车轮与都是控制车轮和路面的滑移率，以使车轮与地面的附着力不下降，因此两系统采用的是相同的技地面的附着力不下降，因此两系统采用的是相同的技术，它们密切相关，常结合在一起使用，共享许多电术，它们密切相关，常结合在一起使用，共享许多电子组件和共同的系统部件来控制车轮的运动，构成行子组件和共同的系统部件来控制车轮的运动，构成行驶安全系统。驶安全系

26、统。2.5 电子控制防滑转系统的结构与原理 uABSABS对驱动和非驱动车轮都可进行控制，而对驱动和非驱动车轮都可进行控制，而ASRASR只对驱动只对驱动车轮进行控制。车轮进行控制。u在在ABSABS控制期间，离合器通常处于分离状态（手动变速控制期间，离合器通常处于分离状态（手动变速器），发动机也处于怠速运转，而在器），发动机也处于怠速运转，而在ASRASR控制期间，离合控制期间，离合器处于接合状态，发动机的惯性对器处于接合状态，发动机的惯性对ASRASR控制有较大影响。控制有较大影响。u在在ABSABS控制期间，汽车传动系的振动较小，在控制期间，汽车传动系的振动较小，在ASRASR控制期控制

27、期间，很容易使传动系统产生较大的振动。间，很容易使传动系统产生较大的振动。u在在ABSABS控制期间，各车轮之间的相互影响不大，而在控制期间，各车轮之间的相互影响不大，而在ASRASR控制期间，由于差速器的作用会使驱动车轮之间产生较控制期间，由于差速器的作用会使驱动车轮之间产生较大的相互影响。大的相互影响。不同点：不同点：2.5 电子控制防滑转系统的结构与原理 （5 5） ABSABS只是一个反应时间近似一定的制动控制单环只是一个反应时间近似一定的制动控制单环系统，而系统，而ASRASR却是由反应时间不同的制动控制和发动却是由反应时间不同的制动控制和发动机控制等组成的多环系统。机控制等组成的多

28、环系统。 （6 6）ABSABS系统是防止制动时车轮抱死滑移，提高制动效系统是防止制动时车轮抱死滑移，提高制动效果，确保制动安全；果，确保制动安全；ASRASR系统（系统（TRCTRC）则是防止驱动车）则是防止驱动车轮原地不动而不停的滑转，提高汽车起步、加速及滑轮原地不动而不停的滑转，提高汽车起步、加速及滑溜路面行驶时的牵引力，确保行驶稳定性。溜路面行驶时的牵引力，确保行驶稳定性。（7 7）ABSABS是在制动时，车轮出现抱死情况下起控制作用，是在制动时，车轮出现抱死情况下起控制作用，在车速很低（小于在车速很低（小于8km/h8km/h）时不起作用；而）时不起作用；而ASRASR系统则系统则是

29、在整个行驶过程中都工作，在车轮出现滑转时起作是在整个行驶过程中都工作，在车轮出现滑转时起作用，当车速很高（用，当车速很高（80120 km/h80120 km/h）时不起作用。）时不起作用。（8 8）ASRASR和和ABSABS都是为了增加汽车抗侧滑的能力，但都是为了增加汽车抗侧滑的能力，但ASRASR不是把车轮的滑转率控制在不是把车轮的滑转率控制在s s曲线的峰值点，只曲线的峰值点，只是减小驱动力，但提高了侧向力。是减小驱动力，但提高了侧向力。VSCVSC车辆稳定控制系统车辆稳定控制系统3 3车身稳定系统车身稳定系统VSC(VDC,ESP,DSC,DSTC,ASC)VSC(VDC,ESP,D

30、SC,DSTC,ASC)u车辆稳定性控制（防侧滑控制装置）（车辆稳定性控制（防侧滑控制装置）（VSCVehicle VSCVehicle Stability ControlStability Control）（丰田汽车公司开发）（丰田汽车公司开发） u车辆动态控制系统（车辆动态控制系统（VDCVehicle Dynamics Control VDCVehicle Dynamics Control SystemSystem），），u电子稳定化程序电子稳定化控制程序系统（电子稳定化程序电子稳定化控制程序系统（ESPESPElectronic Stabilization Program / (con

31、trol) ProcedureElectronic Stabilization Program / (control) Procedure）（由德国梅赛德斯（由德国梅赛德斯奔驰和波许公司联合开发）奔驰和波许公司联合开发）这些控制技术对车辆在所有的行驶状态下，尤其在车辆转弯时这些控制技术对车辆在所有的行驶状态下，尤其在车辆转弯时发生的车轮侧滑控制具有明显的优点。发生的车轮侧滑控制具有明显的优点。VSCVSC车辆稳定控制系统车辆稳定控制系统3 3ESPESP是英语单词是英语单词Electronic Stability ProgrameElectronic Stability Programe缩写。

32、意为缩写。意为电子稳定程序电子稳定程序, ,在大众、奥迪、奔驰车型上使用此简称。在其在大众、奥迪、奔驰车型上使用此简称。在其它车型上，相同或相近功用的系统采用了不同的名字。它车型上，相同或相近功用的系统采用了不同的名字。如：如：Dynamic Stability ControlDynamic Stability Control(DSC)-BMW(DSC)-BMWVehicle Stability ControlVehicle Stability Control(VSC)-Toyota(VSC)-ToyotaVehicle Stability AssistVehicle Stability As

33、sist (VSA)-Honda(VSA)-HondaAutomatic Stability Management SystemAutomatic Stability Management SystemDriving Dynamic Control Driving Dynamic Control 车辆稳定控制系统是一个主动安全系统。它是建立在其它牵引车辆稳定控制系统是一个主动安全系统。它是建立在其它牵引控制系统之上的一个非独立的系统。控制系统之上的一个非独立的系统。VSCVSC车辆稳定控制系统车辆稳定控制系统3 3ABSABSABSABS系统防止制动时车轮出现抱死，系统防止制动时车轮出现抱死，

34、使车辆具有方向性和稳定性，并使车辆具有方向性和稳定性，并缩短制动距离。缩短制动距离。EBD-Electronic Brake Pressure EBD-Electronic Brake Pressure DistributionDistributionEBD EBD 系统是防止系统是防止ABSABS起作用以前，起作用以前，或者由于特定的故障导致或者由于特定的故障导致ABSABS失效失效后，后轮出现过度制动。后，后轮出现过度制动。EDL-Electronic Differential EDL-Electronic Differential LockLock两驱动轮在附着系数不同的路面两驱动轮在附

35、着系数不同的路面上，出现单侧车轮打滑时，制动上，出现单侧车轮打滑时，制动打滑车轮。打滑车轮。TCS-Traction Control SystemTCS-Traction Control System通过发动机管理系统干预及制动通过发动机管理系统干预及制动车轮，防止驱动轮打滑。例如在车轮，防止驱动轮打滑。例如在沙石及冰面上。沙石及冰面上。ESP- ESP- 通过有选择性的分缸制动及发动通过有选择性的分缸制动及发动机管理系统干预，防止车辆滑移机管理系统干预，防止车辆滑移。 EBC-Engine Braking ControlEBC-Engine Braking Control防止在发动机制动时（

36、突然收油防止在发动机制动时（突然收油门踏板或挂入低档）出现驱动轮门踏板或挂入低档）出现驱动轮抱死。抱死。 装备装备的车型，将同时具有的车型，将同时具有TCS TCS （ASR)ASR)、EDLEDL、ABSABS功能功能装备装备TCSTCS的车型，将同时具有的车型，将同时具有EDLEDL、ABSABS功能功能VSCVSC车辆稳定控制系统车辆稳定控制系统3 3汽车技术进步的一个主要任务就是提高主动安全性以避汽车技术进步的一个主要任务就是提高主动安全性以避免发生事故，并充分发挥车辆的动力性能。免发生事故，并充分发挥车辆的动力性能。ABS/TCSABS/TCS系统就是要防止在车辆加速或制动时出现我们

37、系统就是要防止在车辆加速或制动时出现我们所不期望的纵向滑移。所不期望的纵向滑移。而而Electronic Dynamic Control /ESPElectronic Dynamic Control /ESP就是要控制横向就是要控制横向滑移。它是各种工况下的一个主动安全系统，处理各种滑移。它是各种工况下的一个主动安全系统，处理各种异常情况，减轻驾驶员的精神紧张及身体疲劳。异常情况，减轻驾驶员的精神紧张及身体疲劳。! !只要只要 识别出驾驶员的输入与车辆的实际运识别出驾驶员的输入与车辆的实际运动不一致，它就马上通过有选择的制动动不一致，它就马上通过有选择的制动/ /发动机干预来发动机干预来稳定车

38、辆。稳定车辆。VSCVSC车辆稳定控制系统车辆稳定控制系统3 3 降低事故风险降低事故风险 当不得不采取紧急避让动作时，也许弯道比预当不得不采取紧急避让动作时，也许弯道比预料的还要急拐，或者路面状况突然发生变化时料的还要急拐，或者路面状况突然发生变化时, ,德德国保险公司协会推荐所有尺寸规格的乘用车都将国保险公司协会推荐所有尺寸规格的乘用车都将作为标准装置作为标准装置 避免打滑避免打滑 德国保险公司协会通过对受调查事件碰撞之前德国保险公司协会通过对受调查事件碰撞之前情况的研究，显示情况的研究，显示25%25%导致严重人员伤害事故的车导致严重人员伤害事故的车辆发生了打滑。辆发生了打滑。 极大地提

39、高对车辆的操极大地提高对车辆的操控机会。控机会。VSCVSC车辆稳定控制系统车辆稳定控制系统3 3 避免侧面碰撞避免侧面碰撞 研究也证实了碰撞死亡事故中有研究也证实了碰撞死亡事故中有60%60%因侧面碰撞因侧面碰撞所致。所致。 意识到打滑的危险，并在车道上意识到打滑的危险，并在车道上稳定车辆，因此能帮助驾驶者保持操纵，以避免危稳定车辆，因此能帮助驾驶者保持操纵，以避免危险。险。 增强被动驾驶安全性增强被动驾驶安全性 德国保险公司协会事故分析得出结论：装备德国保险公司协会事故分析得出结论：装备后发生打滑的风险很小，车辆能够保持循后发生打滑的风险很小，车辆能够保持循迹及前向行驶。如果安装了迹及前向

40、行驶。如果安装了的车辆发生了的车辆发生了碰撞事故，它常常也是由车辆前端吸能区的溃变来碰撞事故，它常常也是由车辆前端吸能区的溃变来吸收碰撞能量，而不是自身安全防护措施较少的车吸收碰撞能量，而不是自身安全防护措施较少的车身侧面（车辆发生打滑碰撞时，所有的冲击能量都身侧面（车辆发生打滑碰撞时，所有的冲击能量都集中在车身侧面上了）。集中在车身侧面上了）。 因此能大大降因此能大大降低碰撞风险和保障车内乘员的安全。低碰撞风险和保障车内乘员的安全。VSCVSC车辆稳定控制系统车辆稳定控制系统3 3 无论是在弯道或紧急避让状态，还是在制动、加速过程中。无论是在弯道或紧急避让状态，还是在制动、加速过程中。或是车

41、轮打滑时。一旦实际状态变得危急，或是车轮打滑时。一旦实际状态变得危急， 都能都能利用之前讲过的原理来增加车辆行驶的方向稳定性，同时利用之前讲过的原理来增加车辆行驶的方向稳定性，同时还能缩短还能缩短ABSABS在弯道上和对开路面在弯道上和对开路面( (车辆的一侧为光车辆的一侧为光滑路面）上的制动距离。滑路面）上的制动距离。 不管什么样的电子稳定系统不是万能的。不管什么样的电子稳定系统不是万能的。 只有在只有在轮胎与地面之间还有附着力时，才能控制使车辆保持稳定。轮胎与地面之间还有附着力时，才能控制使车辆保持稳定。如果车速超过了一定值，如果车速超过了一定值， 系统也会不起作用。系统也会不起作用。VS

42、CVSC车辆稳定控制系统车辆稳定控制系统3 3系统构成图系统构成图1VSC1VSC执行器执行器 22制动总泵压力传感器制动总泵压力传感器 33转向舵角传感器转向舵角传感器 44加速度传感器加速度传感器 55横向摆动率传感器横向摆动率传感器 66节气门动作器节气门动作器 77节气门位置传感器节气门位置传感器 88车轮速度传感器车轮速度传感器 9ABS9ABS、ASRASR与与VSCVSC用用ECUECUVSCVSC车辆稳定控制系统车辆稳定控制系统3 3的类型的类型目前目前有有3 3种类型：种类型：a 4a 4通道或通道或4 4轮系统。能自动地向轮系统。能自动地向4 4个车轮独立施加制个车轮独立施

43、加制动力。动力。b 2b 2通道系统。只能对通道系统。只能对2 2个前轮独立施加制动力。个前轮独立施加制动力。c 3c 3通道系统。能对通道系统。能对2 2个前轮独立施加制动力，而对个前轮独立施加制动力，而对后轮只能一同施加制动力。后轮只能一同施加制动力。VSCVSC车辆稳定控制系统车辆稳定控制系统3 3 实际上实际上ESPESP是一套电脑程序，通过对从各传感器传来是一套电脑程序，通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析，进而向的车辆行驶状态信息进行分析，进而向ABSABS、TCSTCS发出发出纠偏指令，来帮助车辆维持动态平衡。纠偏指令，来帮助车辆维持动态平衡。ESPESP的电脑会的电脑

44、会计算出保持车身稳定的理论数值，再比较由侧滑率传计算出保持车身稳定的理论数值，再比较由侧滑率传感器和加速度传感器所测得的数据，发出平衡、纠偏感器和加速度传感器所测得的数据，发出平衡、纠偏指令。指令。 主要控制偏航率。转向不足，会产生向理想主要控制偏航率。转向不足，会产生向理想轨迹曲线外侧的偏离倾向，而转向过度则正好相反，轨迹曲线外侧的偏离倾向，而转向过度则正好相反，向内侧偏离。向内侧偏离。 的工作原理的工作原理VSCVSC车辆稳定控制系统车辆稳定控制系统3 3 当轮胎运动超过侧向附着力时，就会形成不稳定因素。当轮胎运动超过侧向附着力时，就会形成不稳定因素。这时有两种情况：这时有两种情况： 1.

45、1.后轮相对于前轮更多地失去轮胎附着力，其结果是后轮相对于前轮更多地失去轮胎附着力，其结果是产生强烈的产生强烈的过多转向倾向；过多转向倾向； 2.2.前轮相对于后轮更多失去轮胎附着力，这时会产生前轮相对于后轮更多失去轮胎附着力，这时会产生强烈的强烈的不足转向倾向不足转向倾向。 VSCVSC则可对上述两种倾向起到限制作用。为了消除上述则可对上述两种倾向起到限制作用。为了消除上述两种倾向的不稳定因素，首先应该判断是何种情况产两种倾向的不稳定因素，首先应该判断是何种情况产生了不稳定因素。生了不稳定因素。2.2.不足转向倾向不足转向倾向1.1.过多转向倾向过多转向倾向首先通过方向盘转角传感器及各车轮首

46、先通过方向盘转角传感器及各车轮转速传感器识别驾驶员转弯方向（驾驶员意愿）转速传感器识别驾驶员转弯方向（驾驶员意愿）a a图图通过横摆角速度传感器（英文原称通过横摆角速度传感器（英文原称为为yaw rate sensor yaw rate sensor ）, ,识别车辆绕垂直于地识别车辆绕垂直于地面轴线方向的旋转角度及侧向加速度传感器面轴线方向的旋转角度及侧向加速度传感器识别车辆实际运动方向识别车辆实际运动方向 b b图图若若a ab, b, 判定为出现不足转向，判定为出现不足转向，若若a ab,ESPb,ESP判定为出现过度转向，判定为出现过度转向， 传感器传感器执行元件执行元件TCS/ESP

47、TCS/ESP开关开关E256E256制动灯开关制动灯开关F FESPESP制动识别开关制动识别开关F83F83 在伺服在伺服器内器内转速传感器转速传感器G44-G47G44-G47方向盘转角传感器方向盘转角传感器G85G85侧向加速度传感器侧向加速度传感器G200G200制动压力传感器制动压力传感器-1G201-1G201 横摆角速度传感器横摆角速度传感器G202G202制动压力传感器制动压力传感器-2G214-2G214纵向加速度传感器纵向加速度传感器G249G249附加信号附加信号 发动机管发动机管理系统理系统 变速箱管理系统变速箱管理系统ABSABS回油泵回油泵ABSABS进油阀进油阀

48、N99,N101,N133,N134N99,N101,N133,N134ABS ABS 出油阀出油阀N100,N102N100,N102N135.N136N135.N136DDCDDC阀阀N225,N226N225,N226DDCDDC高压阀高压阀N227,N228N227,N228预压电磁线圈预压电磁线圈N247N247继电器继电器J508J508ABSABS警告灯警告灯K47K47制动系统警告灯制动系统警告灯K118K118TCS/ESPTCS/ESP警告灯警告灯K155K155附加信号附加信号 发动机管理系发动机管理系统统 速箱速箱管理系统管理系统 巡航巡航系统系统自诊接口自诊接口 电控

49、系统电控系统控制单元控制单元方向盘转角传感器方向盘转角传感器G85G85安装位置：转向柱上，转向开关与方安装位置：转向柱上，转向开关与方向盘之间，与安全气囊时钟弹簧集成向盘之间，与安全气囊时钟弹簧集成为一体。为一体。任务：向带有任务：向带有EDL/TCS/ESPEDL/TCS/ESP的的ABSABS控控制单元传递方向盘转角信号。测量范制单元传递方向盘转角信号。测量范围为围为+-720+-720度，度，4 4圈圈测量精度：测量精度：1.51.5度度分辨速度：分辨速度：1-20001-2000度度/ /秒秒侧向加速度传感器侧向加速度传感器G200G200安装位置：转向柱下方偏右侧，与横摆角安装位置

50、：转向柱下方偏右侧，与横摆角速度传感器一体。速度传感器一体。任务：确定侧向力任务：确定侧向力失效影响：没有失效影响：没有G200G200信号，无信号，无法识别车辆状态，法识别车辆状态，ESPESP失效失效测量精度：测量精度：1.2V/g1.2V/g测量范围：测量范围：+-1.7g(+-1.7g(加速度）加速度）信号：信号：0-2.5V0-2.5V横摆角速度传感器横摆角速度传感器G202G202安装位置：转向柱下方偏右侧，与侧安装位置：转向柱下方偏右侧，与侧向加速度传感器一体。向加速度传感器一体。任务：任务：G202G202感知作用在车辆上的扭矩，感知作用在车辆上的扭矩，识别车辆围绕垂直于地面轴

51、线方向的识别车辆围绕垂直于地面轴线方向的旋转运动。旋转运动。失效影响：没有此信号，控制单元不失效影响：没有此信号，控制单元不能识别车辆是否发生转向，能识别车辆是否发生转向，ESPESP功能功能失效。失效。纵向加速度传感器纵向加速度传感器G249G249注：只在注：只在4 4驱车上安装此传感器。驱车上安装此传感器。对于单轴驱动车辆，系统通过计算制对于单轴驱动车辆，系统通过计算制动压力、车轮转速信号以及发动机管动压力、车轮转速信号以及发动机管理系统信息，得出纵向加速度。理系统信息，得出纵向加速度。此开关安装在仪表板上。此开关安装在仪表板上。按此开关可关闭按此开关可关闭ESP/TCSESP/TCS功

52、能，并由仪表上功能，并由仪表上的警告灯指示出来。的警告灯指示出来。再次按压此开关可重新激活再次按压此开关可重新激活TCS/ESPTCS/ESP功能功能如果司机忘记重新激活如果司机忘记重新激活TCS/ESPTCS/ESP，再次启动，再次启动发动机后系统可被重新激活。发动机后系统可被重新激活。TCS/ESPTCS/ESP开关开关E256E256下列情况下，有必要关闭下列情况下，有必要关闭ESPESP- -在积雪路面或松软路面上，让车轮自在积雪路面或松软路面上，让车轮自由转动，前后移动车辆。由转动，前后移动车辆。- -安装了防滑链的车辆安装了防滑链的车辆- -在测功机上检测车辆在测功机上检测车辆ES

53、PESP正在介入时，系统将无法被关闭。正在介入时，系统将无法被关闭。E256E256失效，失效，ESPESP将不起作用将不起作用制动压力传感器制动压力传感器 G201G201安装位置：在主缸上安装位置：在主缸上为最大限度的保证安全，有些系统采用了为最大限度的保证安全，有些系统采用了2 2个传感器（双重保障，实际个传感器（双重保障，实际1 1个就够用，本个就够用，本车采用车采用1 1个）个）功能：计算制动力，控制预压力功能：计算制动力，控制预压力 系统的开发有赖于以下几个关键技术的突破：系统的开发有赖于以下几个关键技术的突破： 1 1 传感技术的改进传感技术的改进 在在 系统中使用的传感器有汽车

54、横摆角速度系统中使用的传感器有汽车横摆角速度传感器、侧向加速度传感器、方向盘转角传感器、传感器、侧向加速度传感器、方向盘转角传感器、制动压力传感器及节气门开度传感器等，它们都是制动压力传感器及节气门开度传感器等，它们都是系统中不可缺少的重要部件。提高他们的系统中不可缺少的重要部件。提高他们的可靠性并降低成本一直是这方面的开发人员追求的可靠性并降低成本一直是这方面的开发人员追求的目标。目标。VSCVSC车辆稳定控制系统车辆稳定控制系统3 32 2 体积小、重量轻、低成本液压制动作动系统体积小、重量轻、低成本液压制动作动系统的结构设计的结构设计 这方面这方面BOSCHBOSCH公司在公司在ESPE

55、SP系统中采用的结构有一定的代系统中采用的结构有一定的代表性，其液压作动系统由预加压泵表性，其液压作动系统由预加压泵(Precharge (Precharge PumpPump，简称为，简称为PCP)+PCP)+压力产生装置压力产生装置(Pressure (Pressure Generator Assembly)+Generator Assembly)+液压单元液压单元HU5HU50 0所构成。所构成。VSCVSC车辆稳定控制系统车辆稳定控制系统3 3 3 ECU3 ECU的软、硬件设计的软、硬件设计 由于由于 的的 ECUECU需要估计车辆运行的状态变量需要估计车辆运行的状态变量和计算相应的

56、运动控制量，所以计算处理能力和程序容和计算相应的运动控制量，所以计算处理能力和程序容量要比量要比 ABS ABS 系统大数倍。一般采用多系统大数倍。一般采用多 CPU CPU 结构。而结构。而 ECU ECU 计算软件的研究则是研究的重中之重，基于模型的计算软件的研究则是研究的重中之重，基于模型的现代控制理论已经很难适应现代控制理论已经很难适应 这样一个复杂系这样一个复杂系统的控制，必须寻求鲁棒性较强的非线性控制算法。统的控制，必须寻求鲁棒性较强的非线性控制算法。VSCVSC车辆稳定控制系统车辆稳定控制系统3 34 4 通过通过CANCAN完善控制功能完善控制功能 的的 ECUECU与发动机、

57、传动系的与发动机、传动系的 ECUECU通过通过 CANCAN互联，互联，使其能更好地发挥控制功能。例如自动变速器将当前的使其能更好地发挥控制功能。例如自动变速器将当前的机械传动比、液力变矩器变矩比和所在档位等信息传给机械传动比、液力变矩器变矩比和所在档位等信息传给 ，以估算驱动轮上的驱动力。当，以估算驱动轮上的驱动力。当 识别识别出是在低附着系数路面时，它会禁止驾驶员挂低档。在出是在低附着系数路面时，它会禁止驾驶员挂低档。在这种路面上起步时，这种路面上起步时， 会告知传动系会告知传动系 ECUECU应事先应事先挂入二档，这将显著改善大功率轿车的起步舒适性。挂入二档，这将显著改善大功率轿车的起

58、步舒适性。5 5 CANCAN的发展方向的发展方向 随着汽车底盘动力学控制的不断发展，集成控制是今后随着汽车底盘动力学控制的不断发展，集成控制是今后发展的方向，汽车稳定性控制将综合考虑对制动系统、发展的方向，汽车稳定性控制将综合考虑对制动系统、悬架系统和转向系统的协调控制，并共享传感器信号，悬架系统和转向系统的协调控制，并共享传感器信号，进一步提高汽车的稳定性。进一步提高汽车的稳定性。VSCVSC车辆稳定控制系统车辆稳定控制系统3 3 四轮转向控制技术四轮转向控制技术4 4目前的轿车转向分为：目前的轿车转向分为：u前轮转向前轮转向(2WS)(2WS)和四轮转向和四轮转向(4WS),(4WS),

59、前者普遍使用，后前者普遍使用，后者是近年出现的一种新技术，主要应用在一些比较高级者是近年出现的一种新技术，主要应用在一些比较高级和新型轿车上。和新型轿车上。u四轮转向是指后轮也和前轮相似，具有一定的转向功四轮转向是指后轮也和前轮相似，具有一定的转向功能，不仅可以与前轮同方向转向，也可以与前轮反方向能，不仅可以与前轮同方向转向，也可以与前轮反方向转向。其主要目的是增强轿车在高速行驶或者在侧向风转向。其主要目的是增强轿车在高速行驶或者在侧向风力作用下的操纵稳定性，改善低速时的操纵轻便性，在力作用下的操纵稳定性，改善低速时的操纵轻便性，在轿车高速行驶时便于由一个车道向另一个车道的移动调轿车高速行驶时

60、便于由一个车道向另一个车道的移动调整，以及减少调头时的转弯半径。整，以及减少调头时的转弯半径。 汽车转向基本要求及其关键技术汽车转向基本要求及其关键技术 为使汽车实现车轮无侧滑的转向，车轮的偏转必须满为使汽车实现车轮无侧滑的转向，车轮的偏转必须满足阿克曼特性，即在汽车前轮定位角都等于零、行走足阿克曼特性，即在汽车前轮定位角都等于零、行走系统为刚性、汽车行驶过程中无侧向力的前提下，整系统为刚性、汽车行驶过程中无侧向力的前提下，整个转向过程中全部车轮必须围绕同一瞬时中心相对于个转向过程中全部车轮必须围绕同一瞬时中心相对于地面作圆周滚动，例如对于图地面作圆周滚动，例如对于图1 1所示两轮转向情况，前