电控驱动防滑系统
汽车防滑控制系统
汽车防滑控制系统1概述汽车防滑控制系统就是对制动防抱死系统和驱动防滑系统的统称。
制动防抱死系统 (Anti-lock Braking System)，简称 ABS。
驱动防滑系统(Acceleration Slip Regulation)，简称 ASR。
它也被称为驱动力控制系统(Traction Control System)，简称 TCS。
轮胎与路面的附着关系：Fμ=μGFμ——轮胎与路面间的附着力，NG ——轮胎与路面间的垂直载荷，Nμ——轮胎与路面间的附着系数。
由于轮胎与路面之间的垂直载荷和附着系数会随许多因素而变化，因此，轮胎与路面间的附着力实际上是经常变化的。
1.1车轮滑动率对附着系数的影响车轮相对于路面的滑动可分为滑移和滑转两种形式，引入车轮滑动率的概念可以表征车轮运动中滑动成分所占的比例。
（1）汽车在制动过程中，车轮可能相对于路面发生滑移，滑移成分在车轮纵向运动中所占的比例可以由负滑动率表征。
SB =(rω-v) / v ×100%（1）-100%< SB <0，车轮滑移所占成分越多， SB 越大。
（2）汽车在驱动过程中，驱动车轮可能相对于路面发生滑转，滑转成分在汽车纵向运动中所占的比例可由正滑动率表征。
SA=(rω-v) / rω×100% (2)0< SA <100%，车轮滑转比例越大， SA 越大。
通过试验发现，在硬实路面上，弹性车轮与路面间的附着系数μ和滑动率 S 存在如下图1所示的关系。
图1 附着系数与滑动率的一般性关系1.2防滑控制系统的作用与工作原理使汽车能够自动地将车轮控制在纵向和横向附着系数都很大的滑动率范围内。
制动防抱死系统在制动过程中，通常将车轮滑移率控制在10%~20%的范围内；驱动防滑系统在驱动过程中，通常将车轮滑移率控制在5%~15%的范围内。
制动防抱死系统 (ABS) 都是在制动过程中，通过调节轮缸（或制动气室）的制动压力使作用车轮的制动力矩受到控制，从而控制车轮的滑移率。
驱动防滑系统
如果驱动车轮的滑转率仍未降到设定范围之内， 防滑控制系统ECU又会控制ASR制动执行器，对驱 动车轮施加一定的制动力，进一步控制驱动车轮 的滑转率，使之符合要求，以达到防止车轮滑转 的目的。在ASR处于防滑控制中，只要驾驶员一踩 下制动踏板，ASR便会自动退出控制，而不影响制 动过程。
ASR是ABS的逻辑和功能扩展。ABS在增加了ASR功能后， 主要变化是在ECU增加了驱动防滑逻辑系统来检测转动轮的 转速。ASR大多借用ABS的硬件，两者共存一体，发展成了 ABS/ASR系统。ABS/ASR已在欧洲新载货汽车中普遍应用， 并且欧共体法规EEC/71/320已强制规定在总质量大于3.5t 的某些载货汽车使用，重型车是首先装用的。今天 ABS/ASR已成为欧美日等发达国家汽车的标准设备。
3.控制功能的扩展与集成
将各个不同的汽车电子控制系统集成是，在实现 各自基本功能的前提下，形成更强大的集成电控系 统是是汽车电子控制系统的必然趋势。目前， ABS/ASR向以下几个方向发展：a.和电子制动力分 配系统集成，形成ABS/ASR/EBD系统，可以改善 提高功效。b.和电子稳定程序ESP系统集成，形成 ABS/ASR/ESP综合控制，可以解除制动、起步、 转向时对驾驶员的高要求。c.和汽车巡航自动控制 AAC系统集成，形成ABS/ASR/AAC系统，可以解 除制动、起步、和保持安全车距方面向时对驾驶员 的高要求。
驱动防滑系统概述 驱动防滑系统理论基础 驱动防滑(ASR)基本组成 驱动防滑系统工作基本原理 驱动防滑系统（ASR）控制过程 实际应用 存在问题 未来发展
驱动防滑系统概述
当汽车在驱动过程(如起步、转弯\加速等过程)中，
ABS系统不能防止车轮滑转，因此针对这个要求出 现了防止驱动车轮发生滑转的驱动防滑系统(ASR也 称为TRC)，以维持汽车行驶方向稳定性。由于驱动 防滑系统是通过调节驱动车轮的驱动力来实现工作
汽车驱动防滑控制仿真系统分析研究
文章编号:1007-757X（2021）02-0099-03汽车驱动防滑控制仿真系统分析研究崔晓琳（烟台汽车工程职业学院汽车工程系，山东烟台265500）摘要：针对小型电动汽车为有效实现驱动防滑功能，对汽车驱动防滑控制系统进行了研究和设计"该系统采用纯电动机控制，对于汽车目标滑转率结合运用路面自动识别方法及经验目标值完成确定过程，防滑控制过程涉及的电动机输出转矩通过PID控制算法（积分分离型）8使用实现有效8驱动控制过程，将该驱动防滑控制系统在不同路面上进行驱动加速仿真实验，结果表明该系统可完成驱动轮滑转率到目标滑转率附近快速准确地控制过程，证明了该控制算法及策略8有效性°关键词：驱动防滑控制系统；控制策略；PID控制算法；实现路径中图分类号：U463文献标志码：AAnalysis and Research on Simulation System of AutomobileDrive Anti-slip ControlCUIXiaolin(Department Of Automotive Engineering,Yantai Automobile Engineering Professional College,Yantai265500,China) Abstract:In order to effectively realize the anti-skid driving function of small electric vehicles,this paper mainly studies and designs the automotive anti-skid control system.The system uses pure motor control,and uses the automatic road surface recognition method and empirical target value for the target slip rate.After completing the determination process,the output torque of the motor involved in the anti-skid control process is used to implement an effective drive control process through the use of the PID control algorithm(integral separation type).This system can complete the fast and accurate control process from the driving wheel slip rate to the target slip rate!which proves the e f ectiveness of the control algorithm and strategy in this paper Key words:drive skid control system；control strategy；PID control algorithm；implementation path0引言在节能环保的大背景下，具备零排放特性的电动汽车顺应了未来汽车领域的发展趋势受到越来越多的关注，可有效满足能源利用绿色清洁化的发展需求，成为未来重要的交通出行方式，可实现单轮层面力矩控制的分布式驱动电动汽车因具有控制自由度较大、力矩精确度易于控制和响应速度较快等动力学控制方面的优势而成为目前领域内的一项研究热点。
ASR系统的结构及工作原理
组合结构方式是指ASR 制动压力调节器的工作原理： 1.ASR 不起作用
ASR 不起作用时，三位三通电磁阀Ⅰ不通电，电磁阀在左位。汽车在制动 过程中如果车轮出现抱死，ABS 起作用，通过控制三位三通电磁阀Ⅱ和Ⅲ来 调节制动压力。
时容易出现驱动轮打滑，如图1 所示。如果是后
驱动的车辆容易甩尾，如果是前驱动的车辆容易
可控
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 无ASR
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。
有ASR
ASR系统防止驱动轮在驱动时打滑的控制方式
ASR系统的结构及工作原理
目前，装备ABS的轿车已经相当普遍，随着对汽车安全性能 的要求越来越高，一些中、高档级的轿车已经不满足于ABS，还 安装了ASR（驱动防滑系统，又称牵引力控制系统）或者ESP （车辆电子稳定程序系统），使汽车的安全性能进一步提高。
本情境六主要讲述ASR/ESP系统的原理与检修。
线圈通大电流，此时调压缸3 右腔与储液器隔断而与蓄能器2 连通，蓄能器2 内的高压制动液推动调压缸3 的活塞左移，切断ABS 制动压力调节器与驱动车 轮轮缸之间的液压通道。同时随调压缸3 活塞左移压缩左腔内的制动液，使调 压缸左腔和驱动车轮制动轮缸内的制动压力增大从而使车轮制动。
3、ASR 保压过程 当需要保持驱动轮的制动压力时，控制单元使三位三通电磁阀4通小电流，调压缸3 右
一、单独结构方式的ASR 制 动压力调节器
所谓单独结构方式是指 ASR 制动压力调节器和ABS 制动压力调节器在结构上各 自分开，其结构如图1 所示。 ASR 制动压力调节器主要由 调压缸、蓄能器、三位三通 电磁阀、储液器、增压泵及 电机等部件组成。
汽车底盘电控概述
兰
公司在1886 年就 将V
形橡胶带
的DAF公司 研
制出 Variomatic
式CVT安装到 该
公司生产的汽 油
机汽车上
双V形橡胶带 式
CVT并装备于 其制造的
Daffodil轿 车上
橡胶带传动的 CVT
◆功率有限 ◆离合器工作不稳定 ◆液压泵、传动带和 夹紧机构的能量损失 较大
•后来汽车研究人员将液力变矩器集成到CVT系统中 主、从动轮的夹紧力由电子装置进行控制 •在CVT中采用节能泵 •传动带使用金属带代替传统的橡胶带
电子控制的其它特点
电子控制的出现使得自 动变速器可根据具体的行 驶工况进行补偿调节有些 变速器类型有一个由驾驶 员控制的模式开关不同的 驾驶模式包括正常模式、 经济模式、动力模式、冬 天模式和手动换档模式等
经济 模式
动力 模式
冬天 模式
手动 模式
使发动 机经常 处于经 济转速 下工作
使发动机 经常处于 大功率大 扭距范围 内运行
ESP是在 ABS系统的基础上开发出来的ESP能够识别诸如驾驶 员慌乱反应这样的紧急驾驶工况并通过对单个车轮施加制动和干预 发动机控制系统来保持车辆的稳定性这个软件能够综合理想转向 角、横摆角度、侧向力和轮速差异等信号很快判别出汽车失去控 制的时刻然后不管驾驶员如何操作对车辆施加制动还是加速ESP开始
什么是制动 防抱死系统
制动防抱死系统简称ABS是 英文Anti-lock Brake System的缩写ABS的作用就 是在汽车制动时自动控制制 动器制动力的大小使车轮不 被抱死处于边滚边滑的状态 以保证车轮与地而的附着力 在最大值．
ABS的发展概况
•ABS最初用于飞 机、但这种采用 真空管的ABS在 汽车上应用其性 能达不到要求， 加之其体积大、 成个高等．因此 未能在汽车普遍 使用。
ABS 、TCS、 EBD、 ESP 是什么
ABS 、TCS、EBD、ESP 是什么！80年代是ABS,90年代是牵引力控制装置,现在则是ESP车辆稳定电控系统。
由于它是ABS和TCS两种系统功能的延伸,因此,ESP称得上是当前汽车防滑装置的最高级形式。
面对诸多字母缩写的安全配置,什么ABS、TCS、EBD、ESP您能搞明白吗?谁又是个中高手呢？它们的作用是什么？您在买车时该看重哪一条呢？下面我们给你逐一道来。
据德国保险业协会、汽车安全学会分析导致严重伤亡交通事故的原因后的研究显示,60%的死亡交通事故是由于侧面撞车引起的,30%~40%是由于超速行驶、突然转向或操作不当引发的。
而装备ABS、TCS、EBD、ESP等电子装备的汽车,对驾驶操作的危险感应灵敏度可以超过世界上最优秀的赛车手。
一辆汽车行驶在路滑的左弯道上,当过度转向开始使得车子向右甩尾时,ESP电子稳定系统的传感器感觉到了滑动,就迅速让右前轮制动,使汽车产生顺时针方向的转矩,而将汽车保持在原来的车道内;当不足转向使前轮驶离路面而丧失对地面的附着力时,四通道的ESP 就让左后轮制动,由此产生逆时针方向的转矩使汽车回到正确路线上(如果车上装的是双通道的ESP,则会使左前轮制动)。
如果后轮驱动的汽车控制不住其后轮,ESP可同时降低发动机的功率和通过精确计算得出压力来控制车轮,使汽车保持它的正常运行轨迹。
当然,ESP无法对抗物理学定律,如果汽车跑得太快,在某些情况下仍可能出事故。
ABS刹车防抱死系统ABS是Anti-LockBrakeSystem的英文缩写,即“刹车防抱死系统”。
目前除个别微型车、面包车外,大部分国产车几乎都装备有ABS,只是装置本身的档次、差异问题。
1978年博世公司研制并生产出世界上第一套ABS防抱死系统,为汽车的安全行驶又解决了一道难题。
在没有ABS时，如果紧急刹车一般会使轮胎抱死，由于抱死之后轮胎与地面是处于滑动摩擦状态。
ABS装置始终使车轮与地面之间保持接近滑动又未滑动状态，它们之间的摩擦是静摩擦，所以ABS会使刹车的距离变短。
车辆制动系统之电控部分详细介绍
这时车轮就抱死了， 由于侧导向力。车辆 就处于无法控制状态。
驱动力与侧导向力之 间也存在类似情况。
当驱动力都用上的时 候，侧导向力就变为 零了，这时驱动轮就 开始打滑了 。
ESP
ESP调节过程
无ESP行驶状况
车辆躲避突然出现的障 碍物，驾驶者首先向左 急打转向紧接着又向右 转向。
三、在地面附着力不同的路面行驶
ESP
ESP基本原理
力和力矩
物体上作用这各种力和力 矩，当这些力和力矩的总 和我零时，物体就处于静 止状态，相反，如果不为 零，那么物体就沿着合力 方向运动。
我们熟悉的力就是重力， 它的指向地心的。
将一个重1000克的重物 挂到弹簧秤上，测量产生 出的力，这时就会显示 9.8牛顿的拉力。
ABS制动防抱死系统
滑动率与附着系数的关系 汽车在制动时，车速与轮速之间产生速度差，车轮发生滑动现象。滑动率的定义为：
在非制动状态（滑动率为0）下，制动附着系数等于0；在制动状态下，滑动率达到最优滑动率时，制动附着系 数最大，在此之前的区域为稳定区域；之后，随着滑动率的增大பைடு நூலகம்动附着系数反而减少，侧向附着系数也下降很快， 汽车进入不稳定区域，特别是当滑动率为100%时，侧向附着系数接近于0，也就是汽车不能承受侧向力，这是很危 险的。所以应将制动滑动率控制在稳定区域内。附着系数的大小取决于道路的材料、状况以及轮胎的结构、胎面花 纹和车速等因素。(图内颜色相反)
ESP在对危急驾驶情况作出反应前，必须获得两个问题的应答：
a、驾驶者想操纵车驶向哪里？
b、车辆实际驶向哪里？
从方向盘角度传感器（1） 和轮速传感器（2）得到a 问题答案。
从横摆率传感器（3）和 侧向加速度传感器（4） 得到b问题答案。
底盘电控习题及答案
绪论习题一．填空题：1．驱动防滑转系统是通过调节驱动车轮的牵引力来实现驱动车轮滑转控制的. 2．车轮和车身状态只能被动地取决于路面及行驶状况以及汽车的弹性支承元件、减振器和导向机构的悬架是被动式悬架。
3．根据行驶条件,随时对悬架系统的刚度、减振器的阻尼力以及车身的高度和姿式进行调节,使汽车的有关性能始终处于最佳状态的悬架是主动悬架。
4．仅对减振器的阻尼力进行调节,有些还对横向稳定器的刚度进行调节的悬架是半主动悬架。
（答案）5．悬架系统的调节方式有机械式、和电子式两种。
二．单项选择题1．液力自动变速器的缩写为（) 。
A．AT B．MT C．CVT D．TCS2．手动式机械变速器的缩写为( ) 。
A．AT B．MT C．CVT D．TCS3．无级变速器的缩写为（）。
A．AT B．MT C．CVT D．TCS4．牵引力控制系统的缩写为（) 。
A．AT B．MT C．CVT D．TCS5．防抱死制动系统的缩写为( ）。
A．ABS B．ASRC．CVT D．TCS6．电控驱动防滑控制系统的缩写为( ）。
A．ABS B．ASR C．CVT D．TCS三．判断改错题：1．ABS 是在制动过程中通过调节制动轮缸(或制动气室）的制动压力使作用于车轮的制动力矩受到控制，而将车轮的滑动率控制在较为理想的范围内。
（√）2．ABS 防止车轮被制动抱死，避免车轮在路面上进行纯滑移,提高汽车在制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力,缩短制动距离。
( √)3 ．ASR 防止汽车在加速过程中打滑，特别是防止汽车在非对称路面或在转弯时驱动轮的空转，以保持汽车行驶方向的稳定性,操纵性和维持汽车的最佳驱动力以及提高汽车的平顺性．（√）４．转向控制主要包括动力转向和四轮转向控制．( √）5．理想的动力转向系统应在高速行驶时助力作用大，以保证驾驶员有足够的路感．（×）改：理想的动力转向系统应在高速行驶时无助力或助力很小，以保证驾驶员有足够的路感．6．动力转向的目的是使转向操纵轻便，提高响应特性．（√）7．理想的动力转向系统应在停车和低速状态时能提供足够的助力．（√)8．理想的动力转向系统的助力应随转速的增加而增加．( ×)改：理想的动力转向系统的助力应随转速的增加而减小四．简答题1．汽车底盘电子控制与液压控制相比具有如下明显的优势：2．目前防抱死制动系统技术的发展趋势是什么？3．ASR 的基本功能是什么？4．悬架系统作用是什么？绪论答案四．简答题1．汽车底盘电子控制与液压控制相比具有如下明显的优势:1)实现复杂多样的控制功能2）极大地简化结构，减少生产投资及种种困难。
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图5-8 凌志LS400 ABS/TRC液压系统
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第二节 ABS/ASR系统的结构 和工作原理
四、 凌志LS400 ABS/TRC系统电路分
凌志LS400 ABS/TRC系统的电路原理见图5-9 凌志LS400 ABS/TRC系统ECU各端子排列见图5-10所
第一节 概述
一、 ASR的工作原理与作用
随着驱动轮转矩的不断增大，汽车的驱动力也随之增大，当 驱动力超过地面附着力时，驱动轮就开始滑转。
驱动时纵向附着系数与车轮滑移率的关系，与制动时相似， 见图5-1所示。
二、 ASR的优点
ASR能在驱动滑转时自动调节滑移率，充分利用驱动车轮的
①汽车起步、行驶中驱动轮可提供最佳驱动力，与无ASR相 比，提高了汽车的动力性，特别是在附着系数较小的路面上，
如经自检，没有发现故障，ECU将停止IND端子内部接地并 供给蓄电池电压，因TRC警示灯内没有电流通过而熄灭，标 志着TRC自检过程基本完成，进入等待工作状态。如经自检， 发现TRC系统有影响正常工作的故障，ECU将使其端子 IND内部接地，点亮仪表板上的TRC警示灯，提醒驾驶员 TRC系统出现故障，同时储存故障码。
二、 ABS/TRC系统主要部件的功能和 结构
(一) ABS/TRC控制单元ECU
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图5-3 凌志（LEXUS）LS400 ABS/TRC的主要部件在车上的布置图
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第二节 ABS/ASR系统的结构 和工作原理
ABS/TRC控制单元ECU（未作特别说明，都简化为ECU） 集制动防抱死和驱动防滑转控制功能于一体，其中有三个8 位微处理器，其间通过一个串行缓冲存储器进行通信。
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图5-1 附着系数（纵向）与滑移率 的方向稳定性和前轮驱动汽车的转向控制能力；
三、 ASR的控制方式
ASR控制驱动轮最佳滑移率的控制方式主要有以下几种：
1 2 3 4
对发动机输出转矩进行控制 对驱动轮进行制动控制 对可变锁止差速器进行控制 对发动机与驱动轮之间的扭矩进行控制
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图5-6 节气门总成图
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第二节 ABS/ASR系统的结构 和工作原理
三、 ABS/TRC系统的工作过程
凌志LS400 ABS/TRC液压系统见图5-8所示。其工作情
在ABS/TRC系统未进行制动防抱死和驱动防滑转控制时， 制动压力调节器和TRC隔离电磁阀总成中的各个电磁阀均不 通电，各电磁阀处于图5-8所示的状态；制动总泵至各车轮 制动分泵的制动液液路都处于沟通状态；蓄能器中制动液的 压力保持在一定范围内；控制副节气门的步进电机不通电，
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图5-5 TRC制动供能总成
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第二节 ABS/ASR系统的结构 和工作原理
(三) 在发动机节气门上主节气门的前方，设置一个副节气门（或
称为辅助节气门），见图5-6所示。该装置的主要作用是在 驱动防滑转控制过程中调节副节气门的开度，调整发动机的
副节气门是由步进电机根据ABS/TRC ECU的指令进行控 制的。在步进电机旋转轴的末端固有一个齿轮（主动齿轮）， 步进电机旋转时由该齿轮带动副节气门轴末端的扇形齿轮旋 转，以此来控制副节气门的开度。
该ECU接受各轮速传感器输入的信号，还接收制动总泵储液 室中液位开关、TRC制动供能总成中压力开关送入的监控信 号及发动机和变速器ECU送入的主、副节气门卫值（开度） 等信号，经过计算处理，形成相应的控制指令。
该ECU还定期对系统中的主要电器部件进行检测，对系统状 态进行监控。若系统出现故障，会自动停止ABS或TRC工作， 避免对系统进行错误控制，同时会点亮警示灯，以提示驾驶 员注意，并将故障信息存入存储器，进行自诊断时通过代码 形式显示各种故障。
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第二节 ABS/ASR系统的结构 和工作原理
(二) TRC TRC制动执行器主要由TRC隔离电磁阀总成和TRC制动供
1 TRC 见图5-4所示，该装置主要由三个二位二通隔离电磁阀组成，
即制动总泵隔离电磁阀、蓄能器隔离电磁阀和储液器隔离电 磁阀。该装置通过管路与制动总泵、制动压力调节器、TRC
在驱动防滑转未介入时，三个隔离电磁阀均不通电。 在TRC工作过程中，三个隔离电磁阀在ECU的控制下全部通
电。
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图5-4 TRC隔离电磁阀总成
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第二节 ABS/ASR系统的结构 和工作原理
2 TRC 该装置主要由电动供液泵、蓄能器和压力开关（压力传感器）
组成，见图5-5所示。它通过管路与制动总泵和TRC隔离电 磁阀总成相连。 压力开关（或压力传感器）安装在TRC隔离电磁阀总成旁。 它的开关信号送入ECU后，用来控制TRC电动供液泵是否运 转。压力开关有两种：一种是适用于我国左座驾驶汽车上用 的接触型压力开关，当液压高于13.24 N/mm 2时开关 断开，当液压低于9.32 N/mm 2时开关闭合，接通供液 泵电机电路；另一种是右座驾驶汽车上使用的非接触型压力 传感器，由三极管控制，因该车型在我国很少，不在此介绍。
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第二节 ABS/ASR系统的结构 和工作原理
一、 ABS/ASR
该系统主要由轮速传感器、ABS/TRC控制单元ECU、ABS 执行器（制动压力调节器）、TRC制动执行器（包括隔离电 磁阀总成和制动供能总成）、副节气门控制步进电机和主、 副节气门位置（开度）传感器等组成。其在车上的布置位置 见图5-3
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图5-9 凌志LS400 ABS/TRC系统电路原 理图
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图5-10 凌志LS400 ABS/TRC系 统ECU各端子排列
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第二节 ABS/ASR系统的结构 和工作原理
TRC进入等待工作状态时，ECU首先接通TRC制动主继电器 和TRC副节气门继电器。 在TRC制动主继电器接通后，当 发动机运转超过一定转速时，如果TRC供能总成中的压力开 关因蓄能器中制动液压力不足而闭合时，因ECU的端子PR 和端子E2间具有相同的电位，ECU由此判定，TRC电动供 液泵需要通电运转，将接通TRC供液泵继电器。