汽车驱动防滑控制系统 ( ASR)是通过自动控制驱动车轮的驱动力矩, 在汽车驱动起步、加速或减速时使驱动轮不致过度滑转, 以提高汽车的驱动性、稳定性及安全性能的控制系统。

汽车驱动防滑控制系统是在 ABS的基础上发展起来的, 很多控制元件是共用的。 1971年, BUICK公司研制了驱动防抱死系统, 成为 ASR的雏形。该系统是通过电子控制装置自动中断发动机点火, 以减小发动机输出转矩, 防止驱动车轮发生滑转。1985年, VOLVO 公司试制了电子牵引力控制系统。

该系统通过调节燃油供给量来调节发动机输出转矩, 控制驱动轮滑转率, 提高驱动性能。第二年,BOSCH 研制牵引力控制系统。但是, 仅依靠控制输出扭矩未能达到最佳控制效果, 随着 ABS技术的不断发展和成熟, 采用制动干预控制的 ASR系统通常与 ABS集成在一起, 形成 ABS/ASR系统。该系统可以更好控制滑转率, 达到最佳控制目标。同年 12月, B0SCH公司率先推出 ABS/ASR防滑控制系统,具有防抱死制动和驱动防滑转功能。

ASR 主要作用是为了防止汽车在低附着路面上驱动轮滑转, 提高车辆行驶的稳定性、转向操纵能力、加速性能和安全性能。

1 ASR 基本原理

驱动防滑控制系统目标是控制驱动轮的滑转率, 而驱动轮的滑转受轮胎和路面之间作用力的影响。汽车加速行驶时, 如果驱动轮上的驱动力过大,车轮将发生滑转, 车身速度由于车轮滑转而降低, 车轮处于既滚动又滑转状态。那么车轮的瞬时速度Vw与车身相对于路面的瞬时速度 Vr之间的关系,称为滑转率 KD。

KD= [ ( Vw- Vr) /Vw]@100%

由于汽车行驶的环境具有不确定性, 而且发动机又是动态工况, 对汽车行驶状况产生很多变数, 譬如: 当车辆在附着条件一样的路面, 发动机输出功率突然提高, 驱动轮转矩 Mn随之增加并超过附着极限时, 车辆驱动力并不随功率提高而加大, 导致车轮产生滑转, 使车辆丧失稳定性和正常操纵性; 还有, 当功率突然变小 (仍处于驱动工况 ), 且由于发动机制动而使车轮转速受到限制时, 在低附着路面上驱动轮会产生滑转; 另种情况, 路面附着系数突然变小,使得驱动轮附着力随之突然变小而驱动力瞬间超过附着力极限, 驱动轮滑移使车辆丧失稳定性与正常操纵性。

驱动防滑控制系统不仅要能自适应控制驱动力, 还要能根据不同的路面附着系数采用不同的控制方式, 而且要求反应要迅速精确。如何更好识别路面附着系数达到最佳目标滑转率成为 ASR研究难点。附着系数大小取决于车轮和地面本身的状况及二者之间的运动状况。由大量的实验证明, 附着系数与滑转率之间存在一定的相互关系, 如图 1所示。从图中可以看到, 滑转率随纵向附着系数的增大而增大 SS; 当滑转率达到某一值时, SS达到最大值; 滑转率继续增加, SS反而随之下降; 当滑转率达到100% 时, 车轮发生纯滑转。横向附着系数 SA随滑转率的增大而急剧减小。因此, 要控制滑转率在最佳目标范围, 如图 1中的灰色区域。此处得驱动轮的较大 SS, 同时也有比较大的 SA, 不仅具有最大的驱动力, 而且具有较大转向力和防止侧滑的侧向力。

2 ASR 系统基本的控制方式

如何控制车辆的滑转率达到最佳目标是 ASR研究的主要内容。为了更好控制滑转率大小, 达到最佳目标值, 本文主要研究如何自适应地控制驱动力及制动力, 详细介绍以下控制方式。

2. 1 发动机转矩调节方式

发动机转矩调节方式是驱动防滑控制系统最早采用的控制方式, 也是目前最广泛采用的调节方式。它主要是自适应地调节发动机的输出转矩, 使作用于驱动车轮的驱动力矩适度调节, 就可对驱动车轮的滑转率大小进行控制。调节发动机输出转矩的途径主要有调节发动机的进气量、调节发动机的供油量和调整发动机的点火参数。随着汽车电控技术的发展, 汽车发动机的动态参数可以通过电控单元自适应的控制, 而且可以做到更迅速更精确。

2. 2 驱动轮制动控制方式

如果只对发动机输出转矩进行控制, 未能达到理想的控制目标。B0SCH 公司率先研制 ABS/ASR防滑控制系统, 同时具有防抱死制动和驱动防滑转功能。驱动轮制动控制是在发生打滑的驱动轮上施加制动力矩, 使车轮转速下降, 把滑转率大小控制在理想的范围内。但是, 在车轮高速运转情况下, 制动控制方式会导致车辆顿挫抖振, 影响车辆稳定性及车内人的舒适性。如果将制动控制方式配合发动机输出转矩控制是驱动防滑的最佳方式。特别在左右车轮的路面附着系数不一样时, 某个车轮高速运转情况下, 施加适当制动力矩能够起到控制差速作用,改善汽车的通过性。

2. 3 差速锁控制方式

差速锁控制主要是采用锁止式差速器, 它是对普通差速器的革新与改进, 克服了普通差速器只能平均分配转矩的缺点, 大大提高了汽车在对开路面上的动力性和通过性。它通过差速器锁止改变输出转矩的分配, 从而使车辆的运动性能得到了很大的改观。如采用普通开式差速器, 车辆行驶在附着系数差别较大路面时, 左右轮输出扭矩相同, 高附着系数一侧驱动轮的驱动力得不到充分发挥, 限制了车辆的牵引性。如果采用锁止式差速器, 当汽车起步时, 调节差速器的锁止, 能使驱动力充分发挥, 提高车速与行驶稳定性; 当左右驱动轮在不同的附着系数路面上或者弯道上行驶时, 能提高汽车通过泥泞路面的能力。差速锁控制方式可以提高车辆的行驶能力、转弯能力及舒适性等。但该方法成本较高, 应用不广泛。

[1] [2]  下一页