汽车电子系统的牵引力控制系统若干关键技术

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摘 要：本文通过介绍汽车电子系统的牵引力控制系统的概念、基本结构、作用和制动方式外,还对此系统研究的关键技术和难点进行了阐述.由于此系统对于改善汽车的性能具有重要作用,因此已经成为一项重要的研究课题.

Abstract：Thispapernotonlyintroducestheconcept,basicstructure,functionandthebrakingsystemofthetractioncontrolsystemofautomobileelectronicsystem,butexpoundsthekeytechnologiesanddifficultiesofthesystem.Becausethissystemplaysanimportantroleinimprovingtheperformanceofautomobile,soithasbeeanimportantresearchtopic.

关 键 词：牵引力控制系统；关键技术；基本结构

Keywords：tractioncontrolsystem；keytechnologies；basicstructure

中图分类号：U463.5文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）19-0028-02

1关于汽车牵引力控制系统的概述

随着道路行车密度的增大以及行车速度的提高,对于汽车的行驶安全也提出了更高的要求.牵引力控制系统,简称TCS,也称为ASR或TRC,其作为一种新型的主动安全控制技术,是继制动防抱死控制（ABS）之后的又一新发展,它的作用是使汽车在各种行驶状况下都能获得最佳的牵引力.

2汽车牵引力控制系统的基本结构

ASR的结构基本由五个功能部件组成：电子控制装置（ECU）、制动压力调节装置、车轮转速传感器、电动控制节门和节气门开度传感器、工作指示开关.其中,除电动控制节气门和节气门开度传感器外,电子控制装置和制动压力调节装置在结构型式上可以与ABS共用,也可以独立型式.制动压力调节装置通常与ABS共用.由于发动机已实现了电子化控制,点火提前可通过发动机电子控制系统进行.因此,采用ASR系统对整车系统无需作大的改动,即可实现新功能.

3汽车牵引力控制系统的作用

牵引力控制系统又称为循迹控制系统,汽车的车轮在光滑的路面上制动时会打滑甚至会造成方向失控.同样,在起步或加急加速以及在冰雪等光滑的路面上,汽车的驱动轮也会发生打滑或者由于方向失控而发生危险.针对这些问题,从而设计了牵引力控制系统.

车辆打滑的一个特征就是从动轮速度低于驱动轮,而牵引力控制系统会依靠电子传感器探测到这一特征并发出信号,通过调节点火时间、减小气门开度以及减小油门来降挡或制动车轮,从而阻止车轮打滑.此外,此系统除了能够提高汽车的行驶稳定性外,还能够有效提高其加速性和爬坡能力.对于各个厂家的牵引力控制系统而言,其功能都是一样的,但是叫法却不同.如：奔驰叫ASR,丰田叫TRC,宝马叫DTC,凯迪拉克叫TCS等.

4汽车牵引力控制技术（TCS）的控制方式

4.1通过改变变速器的传动比对驱动力度进行调节

对于装有自动变速器的汽车,当其车轮发生滑转时,可通过驱动防滑转电子控制装置和变速器电子控制装置来修正换挡规律,从而在确保不增大发动机输出转矩的情况下减小作用于驱动车轮的驱动力矩,从而有利于控制驱动轮滑转.

4.2调节驱动轮的制动力矩所谓驱动轮制动力矩调节就是指为了使发生打滑的驱动轮的转速降到不至于出现过度的滑转,从而在打滑的驱动轮上施工一个制动力矩.由于制动力矩直接作用于驱动轮,因此,为了避免摩擦片过热,一般的驱动轮制动力矩调节响应时间和作用时间都比较短.按照自适应的方式在驱动过程中对驱动轮施加制动力矩,除了能够获得防滑差速器的效能外,还能够克服防滑差速器产生的负作用.

4.3对发动机的输出转矩控制驱动力矩进行调节其作为最早的控制驱动防滑方式,主要包括点火参数调节、燃油供给调节和节气门开度调节三种方式,并且十分适用于驱动轮在附着系数较小的冰雪路面或高速下发生的过度滑转.首先,点火参数调节作为一种能够迅速控制驱动防滑的方式,仅需要30-100ms的反应时间,它通常是指减小点火提前角,对于持续增长的驱动轮滑转可以暂时中断点火；其次,在现代电控内燃机中,燃油供给调节作为一种较容易实现的控制驱动防滑的方式,是指减少或暂停供油来减小发动机的输出力矩；最后,节气门开度调节是指改变节气门的闭合程度,虽然这种方式能够进行平稳工作,但是由于响应时间长,从而需要与其他方式进行配合使用.

4.4采用电控悬架实现驱动车轮载荷调配当各驱动车轮的附着条件不一致时,可以通过以下两种方式进行调节：首先,为了提高汽车的起步加速性能必须增大汽车的牵引力,此时可以通过电控悬架的主动调整,在附着条件较好的驱动车轮上拥有更多的载荷分配,从而增大个驱动车轮附着力的总和；其次,为了平衡各驱动车轮之间的牵引力提高汽车行驶方向的稳定性,可以通过悬架的主动调整使得更多的载荷附着在条件较差的驱动车轮上,从而减小各驱动轮的附着力差异.

5目前ASR研究的关键技术及难点

5.1控制汽车的驱动力矩此控制手段包括节气门开度调节和制动力矩调节两种手段,但是为了达到最好的驱动力调节效果,究竟在哪种情况下采用哪种手段以及如何进行系统工作,还需要经过反复试验和通过认真的分析才能得出相关的结论.

5.2电子控制单元的抗干扰问题干扰可以通过各种入境入侵到ECU中,首先,输入系统会造成数字信号出错；其次,输出系统会使各种输出信号混乱,从而不能正常反映ECU的真实输出从而发生程序失控或死机等.因此,虽然此系统对抗干扰能力要求较高,但是实现却比较困难.5.3汽车行驶过程中的道路识别技术目前,对于ASR系统多采用逻辑门限值控制的方法,由于其具有结构简单以及成本低廉的特点,从而得到了广泛的应用.但是由于在对门限制进行确定的时候需要考虑汽车的各种参数以及外界变化条件等,因此,应当根据车辆所处的道路情况对ASR系统采取不同的控制门限值和控制算法.

5.4传感器技术的发展和研究虽然在很多工况下采用光电传感器能够对车身的速度进行精确的测量,但是由于其对环境要求苛刻并且其功效会受到冰雪路面的影响,从而不能进行正常的测量.在国外,多普勒雷达测速仪采用电磁波进行测量具有测量精度高以及受环境影响小等优点,有望使用于汽车的ASR系统中.但是由于其具有较高的成本从而也限制了其普及应用.因此,ASR系统的发展还需要依赖于新型传感器的发展.

6汽车牵引力控制技术研究方向及发展趋势

6.1控制功能的扩展和集成①和电子制动力分配系统集成形成ABS/ASR/EBD系统,能够有效的提高ABS的功效；②和电子稳定性程序系统集成形成ABS/ASR/ESP综合控制系统,能够有效的解除汽车在制动、起步以及转向时对驾驶员的较高要求；③和汽车巡航自动控制系统集成形成ABS/ASR/ACC综合控制系统,能够有效解除汽车在制动、起步以及保持安全车距方面对驾驶员的较高要求.

6.2减小体积、降低重量、简化结构对于加装安全装置的汽车会增加重量,从而不利于燃油的经济性,因此,在保证安全性的前提下,对于大型或小型车而言,应当尽量减轻ABS/ASR装置的体积.

6.3ABS/ASR控制技术的提高ABS/ASR为了提高系统的自适应性和可靠性,我们以电子制动系统为例说明其优势.在ABS/ASR基础上发展起来的一套综合电子控制系统即电子制动系统,它除了包含ABS/ASR的基本功能外,还具有以下特点：①对各车轮间、准车以及挂车或半挂车间的制动力分配进行了优化.②通过制动管理系统将辅助制动和行车制动统一管理.③由于改善了ABS/ASR系统的功能,几乎达到了轿车的制动感受.④具有完善的诊断和自我检测功能.