第4章电子控制防抱死制动与

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1、汽车电子控制技术沈阳大学凌永成第4章电子控制防抱死制动与驱动防滑系统4.1ABS/ASR系统工作原理ABS/ASR系统是现代汽车上的一种安全附属装置，用于提高车辆在特殊行驶条件下的安全性。4.1.1ABS/ASR的作用1.ABS的作用汽车在制动过程中，当制动器制动力大于轮胎-道路附着力时，车轮就会抱死滑移。只有汽车具有足够的制动器制动力，同时地面又能提供较大的附着力时，汽车才能获得较好的制动效果。在汽车制动时，除车轮旋转平面的纵向附着力外，还有垂直于车轮旋转平面的侧向附着力。在汽车制动过程中，纵向附着力决定汽车的纵向运动，影响汽车的制动距离；侧向附着力决定

2、汽车的侧向运动，影响汽车的方向稳定性和转向操纵能力。当汽车匀速行驶时，实际车速v(即车轮中心的纵向速度)与车轮速度vw(即车轮滚动的圆周速度)相等，车轮在路面上的运动为纯滚动运动。然而，在汽车实际运行过程中，当驾驶员踩下制动踏板后，在制动器摩擦力矩的作用下，车轮的角速度减小，实际车速与车轮速度之间就会产生一个速度差，轮胎与地面之间就会产生相对滑移。轮胎滑移的程度用滑移率S来表示。车轮滑移率是指实际车速v与车轮速度vw之差同实际车速v的比值，其表达式为S=(4.1)式中，S为车轮滑移率；v为车速(车轮中心纵向速度，m/s)；vw为车轮速度(车轮瞬时圆周速度，v

3、w=rω，m/s)；r为车轮半径(m)；ω为车轮转动角速度(rad/s)。当v=vw时，滑移率S=0，车轮自由滚动；当vw=0时，滑移率S=100%，车轮完全抱死滑移；当v＞vw时，滑移率0＜S＜100%，车轮既滚动又滑移。滑移率越大，车轮滑移程度越大。试验证明，在地面附着条件差(例如在冰雪路面上制动)的情况下，由于道路附着力很小，使可以得到的最大地面制动力减小。因此，在制动踏板力(或制动分泵压力)很小时，地面制动力就会达到最大附着力，车轮就会抱死滑移。附着系数与滑移率之间的关系如图4.1所示，由图可见：①附着系数取决于路面性质。一般干燥路面附着系数大，潮湿

4、路面附着系数小，冰雪路面附着系数更小。在制动过程中，车轮抱死滑移的根本原因是制动器制动力大于轮胎-道路附着力。因此，影响车轮滑移率的因素包括以下几个方面：①汽车载客人数或载物量；②前、后轴的载荷分布情况；③轮胎种类及轮胎与道路的附着状况；④路面种类和路面状况；⑤制动力大小及其增长速率。汽车纵向附着系数和侧向附着系数对滑移率有很大影响。②在各种路面上，附着系数都随滑移率的变化而变化。③在各种路面上，当滑移率为20%左右时，纵向附着系数最大，制动效果最好。纵向附着系数最大时的滑移率称为理想滑移率或最佳滑移率。当滑移率超过理想滑移率时，纵向附着系数减小，产生的地面

5、制动力随之下降，制动距离将增长。滑移率大于理想滑移率后的区域称为非稳定制动区域或非稳定区，如图4.2所示。横向附着系数是研究汽车行驶稳定性的重要指标之一。横向附着系数越大，汽车制动时的方向稳定性和保持转向控制的能力越强。当滑移率为零时，横向附着系数最大；随着滑移率的增加，横向附着系数逐渐减小。当车轮抱死时，横向附着系数接近于零，汽车将失去方向稳定性和转向控制能力，其危害极大。如果前轮抱死，虽然汽车能沿直线向前行驶，但是失去转向控制能力。由于前轮维持转弯运动能力的横向附着力丧失，因此，汽车仍将按原行驶方向滑行，可能冲入其他车道与车辆相撞或冲出路面与障碍物相撞而

6、发生恶性交通事故。如果后轮抱死，汽车的制动稳定性就会变差，抵抗横向外力的能力很弱，后轮稍有外力(如侧向风力或地面障碍物阻力)作用就会发生侧滑(甩尾)，甚至出现调头(即突然出现180°转弯)等危险现象。综上所述，为了获得最佳制动性能，应将滑移率控制在10%到30%范围内。因此，通过采用ABS，使汽车在制动过程中自动调节车轮的制动力，防止车轮抱死滑移，从而缩短制动距离，提高方向稳定性，增强转向控制能力，减少交通事故的发生。2.ASR的作用汽车驱动轮防滑转控制系统通常称为防滑转调节系统。由于防止驱动轮滑转是通过调节驱动轮的驱动力(牵引力)来实现，因此又称为牵引力控

7、制系统。汽车在起步、加速或冰雪路面上行驶时，容易出现打滑现象。这是因为汽车发动机传递给车轮的最大驱动力是由轮胎与路面之间的附着系数和地面作用在驱动轮上的法向反力的乘积(即附着力)决定的。当传递给车轮的驱动力超过附着力时，车轮就会发生打滑空转(即滑转)。当汽车在低附着系数路面(如泥泞路面、冰雪路面)上行驶时，由于地面对车轮施加的反作用转矩很小，因此在起步、加速时驱动轮就会发生滑转。此外，当汽车在越野条件下行驶时，如果某个(或某些)驱动轮处在附着系数较低的路面(如冰雪路面或泥泞路面)上，那么地面对车轮施加的反作用转矩将很小。虽然另一个(或一些)车轮处在附着系数较

8、高的路面上，但是根据差速器转矩等量分配特性，它(们)