1、驅(qū)動防滑控制技術(shù)(ASR),主要內(nèi)容,ASR概述 驅(qū)動防滑控制的基本原理 ASR組成以及控制方法 典型ASR系統(tǒng) ASR性能評價 ASR研究的關(guān)鍵技術(shù)及難點(diǎn),ASR概述,汽車防滑控制系統(tǒng),防抱制動系統(tǒng) （antilock braking system, ABS） 驅(qū)動防滑系統(tǒng)（acceleration slip regulation, ASR）,ASR的發(fā)展歷史 汽車ASR是伴隨著ABS的產(chǎn)品化而發(fā)展起來的，它實(shí)質(zhì)上是ABS基本思想在驅(qū)動領(lǐng)域的發(fā)展和推廣。 1971年別克(Buick)公司研制了電子控制裝置自動中斷發(fā)動機(jī)點(diǎn)火，以減少發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，防止驅(qū)動輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)的驅(qū)動防滑系統(tǒng)；世界上最早比

2、較成功的汽車電子驅(qū)動防滑裝置是在1985年由瑞典Volvo汽車公司生產(chǎn)的；截至1990年，世界上已有23個品牌的50余種車型安裝了驅(qū)動防滑裝置；1993年，Bosch公司開發(fā)出了第五代ASR,使其結(jié)構(gòu)更緊湊，成本大大降低，可靠性增強(qiáng)。,ASR概述,ASR的作用 汽車驅(qū)動防滑控制(acceleration slip regulation)系統(tǒng)(簡稱ASR)，又稱為牽引力控 制系統(tǒng)(Traction Control System,簡稱TCS) ； 汽車車輪打“滑”有兩種情況：一是汽車制動時車輪抱死滑移，二是汽車驅(qū) 動時車輪滑轉(zhuǎn)。ABS是防止車輪在制動時抱死而滑移，ASR則是防止驅(qū)動車輪原 地不動的

3、滑轉(zhuǎn)。 ABS是防止制動過程中的車輪抱死、保持方向穩(wěn)定性和操縱性并能縮短制動 距離的裝置。而ASR的作用是防止汽車加速過程中的打滑，特別防止汽車在非 對稱路面或在轉(zhuǎn)彎時驅(qū)動輪的空轉(zhuǎn)，保持方向穩(wěn)定性、操縱性，維持最大驅(qū)動 力的裝置。 由于ASR是ABS系統(tǒng)功能的延伸和補(bǔ)充。因此ASR與ABS之間有許多相同之處， 主要部件可以通用或共用。,驅(qū)動防滑控制的基本原理,汽車行駛時，驅(qū)動力的增大受到地面附著力的限制，當(dāng)驅(qū)動力超過附著力時，驅(qū)動輪 將在地面上滑轉(zhuǎn)。因此，汽車行駛時應(yīng)滿足下面的附著條件： 式中 汽車驅(qū)動力( )； 作用在驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩( )； 車輪半徑( )； 車輪與地面之間的附著力( )；

4、車輪與地面之間的附著系數(shù)。,隨著驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩的不斷增大，汽車的驅(qū)動力也隨之增大，當(dāng)驅(qū)動力超過地面附著力時， 驅(qū)動輪就開始滑轉(zhuǎn)。當(dāng)車輪與地面之間的附著系數(shù)非常小時，盡管驅(qū)動輪不停地轉(zhuǎn)動，但汽車卻原地不動，即驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)。驅(qū)動輪的滑轉(zhuǎn)程度用驅(qū)動輪滑移率 表示。 式中 車輪滾動時的瞬時圓周速度( )； 汽車行駛速度( )； 車輪半徑( )； 車輪轉(zhuǎn)動角速度( )。,驅(qū)動防滑控制的基本原理,當(dāng) 時，滑移率 ，車輪在地面上純滾動； 當(dāng) 時，滑移率 ，車輪處于完全滑轉(zhuǎn)狀態(tài) ； 當(dāng) 時，滑移率 ，車輪既滾動又滑轉(zhuǎn)， 滑移率越大，車輪滑轉(zhuǎn)程度越大。 在驅(qū)動過程中，車輪滑轉(zhuǎn)的根本原因是驅(qū)動力大于輪胎-道路附著力。,

5、驅(qū)動防滑控制的基本原理,汽車縱向附著系數(shù)對滑轉(zhuǎn)率有很大影響。實(shí)驗(yàn)證明，在地面附著條件差(例如，在冰雪路面上驅(qū)動）的情況下，由于道路附著力很小，使可以得到的最大地面驅(qū)動力減小。 車輪滑移率、滑轉(zhuǎn)率與縱向附著系數(shù)的關(guān)系如圖1所示。由圖可知： （1）附著系數(shù)隨路面性質(zhì)的不同而發(fā)生大幅度的變化； （2）在各種路面上，附著系數(shù)均隨滑轉(zhuǎn)率或滑移率的變化而變化，且在各種路面上當(dāng)滑轉(zhuǎn)率或滑移率為20%左右時，附著系數(shù)達(dá)到最大值。若滑轉(zhuǎn)率或滑移率繼續(xù)增大，則附著系數(shù)逐漸減小。,驅(qū)動防滑控制的基本原理,圖1 滑移率與滑轉(zhuǎn)率與附著系數(shù)的關(guān)系,ASR系統(tǒng)的基本控制原理是 在車輪滑轉(zhuǎn)時，將滑轉(zhuǎn)率控制在最佳劃轉(zhuǎn)率（10%

6、30%）范圍內(nèi)，從而獲得較大的附著系數(shù)，使路面能提供較大的附著力，車輪的驅(qū)動力能夠得到充分利用。 ASR系統(tǒng)的主要功能是：在 車輪開始滑轉(zhuǎn)時，通過降低發(fā)動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩等來減小傳遞給車輪的驅(qū)動力，防止驅(qū)動力超過輪胎與路面的附著力而導(dǎo)致驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)，提高車輛通過性，改善汽車的方向操縱性和行駛穩(wěn)定性。,ASR組成以及控制方法,一、ASR系統(tǒng)的基本組成 ASR系統(tǒng)的基本組成如圖2所示，由傳感器、電子控制模塊 （ECU）、執(zhí)行器、驅(qū)動車輪制動器等組成，各部件主要功能 如下： 圖2 ASR系統(tǒng)的基本組成,ASR組成以及控制方法,傳感器 車輪轉(zhuǎn)速傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、ASR選擇 開關(guān)等。 ECU 根據(jù)傳感

7、器的信號來判斷汽車的行駛條件，經(jīng)過 分析判斷，對副節(jié)氣門執(zhí)行器、ASR制動執(zhí)行器 發(fā)出指令，執(zhí)行器完成對發(fā)動機(jī)供油系統(tǒng)或點(diǎn)火 時刻的控制，或?qū)χ苿訅毫M(jìn)行調(diào)整。 執(zhí)行器 制動壓力調(diào)節(jié)器、節(jié)氣門驅(qū)動裝置等。,ASR組成以及控制方法,制動壓力調(diào)節(jié)器作用： 執(zhí)行ASR ECU的指令對滑轉(zhuǎn)車輪施加制動力和控制制動力的大小，以使滑轉(zhuǎn)車輪的滑轉(zhuǎn)率在目標(biāo)范圍內(nèi)。 ASR制動壓力源是蓄壓器，通過電磁閥調(diào)節(jié)驅(qū)動制動壓力的大小。,ASR組成以及控制方法,二、ASR系統(tǒng)防止驅(qū)動輪在驅(qū)動時打滑的控制方法：,發(fā)動機(jī)輸出功率控制 汽油機(jī)：減少噴油量、推遲點(diǎn)火時間、節(jié)氣門位置調(diào)整及 采用輔助空氣裝置； 柴油機(jī)：控制供油量和

8、供油時刻 驅(qū)動輪制動控制 對發(fā)生滑轉(zhuǎn)車輪直接施加制動，防止打滑，適用于低速工況，同時多與節(jié)氣門開度調(diào)節(jié)配合使用。 防滑差速器 當(dāng)汽車在好路面上行駛時，具有正常的差速作用；而在壞路上行 駛時，差速作用被鎖止，從而防止驅(qū)動車輪打滑。 綜合控制,各種防滑方法性能比較,ASR組成以及控制方法,典型ASR系統(tǒng),圖3 LEXUS LS400的ASR,典型ASR系統(tǒng),一、豐田車系防抱死制動與驅(qū)動防滑（ABS/TRAC) 圖3是LS400的ASR,該車防滑轉(zhuǎn)系統(tǒng)與防抱死制動系統(tǒng)組合使 用，豐田公司稱其為TRAC系統(tǒng)(traction control system)。 該系統(tǒng)采用發(fā)動機(jī)控制+制動控制。 ASR與

9、ABS共用車輪轉(zhuǎn)速傳感器和ECU，并在通往驅(qū)動車輪的制動管路上增設(shè)一個TRC制動壓力調(diào)節(jié)裝置，在由加速踏板控制主節(jié)氣門上方增設(shè)一個由步進(jìn)電機(jī)控制的副節(jié)氣門，并在主、副節(jié)氣門處設(shè)置一個節(jié)氣門開度傳感器，以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動防滑控制。 當(dāng)驅(qū)動車輪打滑時，ECU控制副節(jié)氣門的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，減少節(jié)氣門的開度，此時即使主節(jié)氣門的開度不變，發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量也會因?yàn)楦惫?jié)氣門的開度減小而減少，使發(fā)動機(jī)的功率減小。若仍不能控制打滑，則控制ASR制動壓力調(diào)節(jié)器。,典型ASR系統(tǒng),ASR系統(tǒng)只有在車輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)時才工作，在其余時間內(nèi)，ASR系統(tǒng)只是處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)，不干預(yù)常規(guī)駕駛。 如果ASR系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則系統(tǒng)自動切斷所有相關(guān)

10、信號，發(fā)動機(jī)和制動系統(tǒng)恢復(fù)到?jīng)]有裝備ASR系統(tǒng)的模式下工作。,典型ASR系統(tǒng),發(fā)動機(jī)中的節(jié)氣門控制 主節(jié)氣門由駕駛員的節(jié)氣門踏板來控制；副節(jié)氣門由步進(jìn)電機(jī)控制，步進(jìn)電機(jī)每步是0.3，輔助節(jié)氣門從全開到全閉的響應(yīng)時間小于 200ms。 結(jié)構(gòu)如圖,典型ASR系統(tǒng),（a）TRAC制動供能總成（b）副節(jié)氣門裝置 （c）全開位置（d）半開位置（e）全閉位置,主副節(jié)氣門控制方式,典型ASR系統(tǒng),制動控制 制動控制的實(shí)現(xiàn)實(shí)在ABS中增加了兩個二位二通的隔離閥。ABS對一個車輪的制動壓力控制是有一個三位三通閥來實(shí)現(xiàn)的。 不進(jìn)行驅(qū)動防滑控制 蓄能器隔離電磁閥和蓄液器隔離電磁閥關(guān)閉 制動主缸隔離電磁閥處于開通 （可以進(jìn)行常規(guī)制動和ABS的增壓工作模式） 進(jìn)行驅(qū)動防滑控制 制動主缸隔離電磁閥處于關(guān)閉，而蓄能器隔離電磁閥處于開通 如圖：,典型ASR系統(tǒng),ABS/TRAC防滑控制系統(tǒng),典型ASR系統(tǒng),電子控制單元結(jié)構(gòu) 電子控制單元有3個8位單片機(jī)組成。三個單片機(jī)采用串口進(jìn)行通信。 V-CPU接受四個輪速信號，計(jì)算輪速和輪加速度并傳給T-CPU和A-CPU。 A-CPU負(fù)責(zé)ABS的制動控制和TCS的制動控制 T-CPU主要是進(jìn)行TCS的控制，它接受主副節(jié)氣門的位置信號，同時負(fù)責(zé)驅(qū)動輔節(jié)氣門的步進(jìn)電機(jī)。 結(jié)構(gòu)框圖：,