第3章 汽车纵向动力学控制系统

驾车经验告诉我们,当行车在湿滑路面上突遇紧急情况而实施紧急制动时,汽车会发生侧滑,严重时甚至会出现旋转调头,相当多的交通事故便由此而产生。当左右侧车轮分别行驶于不同摩擦系数的路面上时,汽车的制动也可能产生意想不到的危险。弯道上制动遇到上述情况则险情会更加严重。所有这些现象的产生,均源自于制动过程中的车轮抱死。汽车防抱制动系统(Anti-Lock Brake System,ABS)就是为了消除在紧急制动过程中出现上述非稳定因素、避免出现由此引发的各种危险状况而专门设置的制动压力调节系统。

同样地,当汽车在湿滑路面上起步加速时,时常会出现车轮转动而车身不动,或者汽车的移动速度低于驱动轮轮缘速度的情况。这意味着轮胎接地点与地面之间出现了相对滑动,我们把这种滑动称为驱动轮的“滑转”,以区别于汽车制动时车轮抱死而产生的车轮“滑移”。驱动车轮的滑转,同样会使车轮与地面的纵向附着力下降,从而使得驱动轮上可获得的极限驱动力减小,最终导致汽车的起步、加速性能和在湿滑路面上通过性能的下降。同时,还会由于横向摩擦系数几乎完全丧失,使驱动轮上出现横向滑动,随之产生汽车行驶过程中的方向失控。驱动力控制系统(Traction Control System,TCS)又称驱动轮防滑转调节系统(Anti-Slip Regulation,ASR),是继ABS之后,设置在汽车上专门用来防止驱动轮起步、加速和在湿滑路面行驶时滑转的电子驱动力调节系统。

汽车防滑控制系统大体上可认为是ABS和ASR的总称。ABS是汽车制动系统中的闭环控制装置,其主要作用是防止制动过程中车轮抱死,保持制动过程中车辆的方向性和稳定性。ASR的主要作用是在汽车加速时通过将驱动轮滑转率保持在可以接受的限度内而防止车轮快速滑转(特别在起步、加速、转向等过程中)。ASR实际上发挥两种功能,一是增加牵引力,二是保持汽车行驶稳定。

近年来,用来提高汽车行驶安全和驾驶舒适性的驾驶辅助系统已日趋成熟并趋于普及。其中,控制汽车纵向动力学的主要驾驶辅助系统主要包括自适应巡航控制(ACC)系统和自主紧急制动(AEB)系统。ACC是传统巡航控制系统的功能扩展,它通过对节气门和制动的自动控制,自动调节车速与前车保持设定的安全距离。ACC可减轻驾驶人的劳动强度。AEB对于帮助驾驶人规避前向碰撞或减轻前向碰撞造成的伤害有显著效果。

汽车防滑控制系统和驾驶辅助系统极大地提高了汽车的主动安全性,被认为是汽车上采用安全带以来在安全性方面所取得的最为重要的技术成就之一。