車輛在安全方面有兩種要求:第一種是被動安全,要求在發(fā)生碰撞時能夠保護乘員,而另一種是主動安全,即提高車輛行駛的穩(wěn)定性,要求防范事故于未然。利用電子控制技術(shù)來提高車輛主動安全系統(tǒng)的性能并擴展其功能已得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展,現(xiàn)代車輛電子控制主動安全系統(tǒng)主要包括ABS、BAS、ASR(TCS)、ESP等。

  一、ABS

  防抱制動系統(tǒng)ABS,英文全稱Anti-lock Braking System。

  制動時方向的穩(wěn)定性,是指汽車制動時仍能按指定方向的軌跡行駛。當(dāng)汽車高速行駛時,如果因為緊急制動而使車輪完全不能轉(zhuǎn)動(專業(yè)術(shù)語稱之為“車輪抱死”),那是非常危險的。若前輪抱死,將使汽車失去轉(zhuǎn)向能力;若后輪抱死,將會出現(xiàn)跑偏、側(cè)滑甚至甩尾,對行車安全造成極大的危害。

  汽車的制動力取決于制動器的摩擦力,但能使汽車制動減速的制動力,還受地面附著系數(shù)的制約。當(dāng)制動器產(chǎn)生的制動力增大到一定值時,汽車輪胎將在地面上 出現(xiàn)滑移。據(jù)試驗證實,當(dāng)車輪滑移率為15%~20%時附著系數(shù)達到最大值(圖1),因此,為了取得最佳的制動效果,一定要將車輪滑移率控制在15%~20%范圍內(nèi)。ABS的工作原理是,依靠裝在各車輪上高靈敏度的車輪轉(zhuǎn)速傳感器(以及車身上的車速傳感器),通過計算機控制,一旦緊急制動時發(fā)現(xiàn)某個車輪抱死,計算機立即指令壓力調(diào)節(jié)器使該輪的制動分泵減壓,使車輪恢復(fù)轉(zhuǎn)動(圖2)。ABS的工作過程實際上是抱死→松開→抱死→松開的循環(huán)工作過程,剎車在1s的時間內(nèi)可作用60至120次,即相似于機械自動化的“點剎”動作,使車輪始終處于臨界抱死的間隙滾動狀態(tài)(車輪滑移率在15%~20%范圍內(nèi),即圖1陰影部分)。從而提高制動減速度,縮短制動距離,但最重要的還是克服側(cè)滑和跑偏,保證汽車的方向穩(wěn)定性,防止車身失控等情況的發(fā)生。



  以上介紹的是單參數(shù)(輪速)控制ABS,還有一種雙參數(shù)(輪速、車速)控制ABS,它增加了一個車速傳感器測速雷達)。這種ABS可保證滑移率的理想控制,防抱制動性能好,但由于增加了一個測速雷達,因此結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,成本也較高。根據(jù)ACEA(歐洲車輛制造協(xié)會)的調(diào)查,如今每一輛歐洲生產(chǎn)的新車都搭載了ABS系統(tǒng),全世界有超過60%的新車擁有此項裝置。在我國,2005年頒布的《機動車運行安全技術(shù)條件》(國家標(biāo)準(zhǔn))規(guī)定:“從10月1日起,總質(zhì)量大于12000kg的長途客車和旅游客車、總質(zhì)量大于16000kg允許掛接總質(zhì)量大于10000kg的掛車的貨車及總質(zhì)量大于10000kg的掛車必須安裝符合GB/T13594規(guī)定的ABS?!?/p>

  二、BAS

  制動輔助系統(tǒng)BAS,英文全稱Brake Assistant System。

  BAS是ABS的有力補充。汽車在緊急情況下,盡管駕駛?cè)藛T做出迅速反應(yīng),但往往不能對制動踏板施加足夠的壓力,或者因為猶豫而使全力制動過遲,甚至做出錯誤反應(yīng)。如圖3所示,如果一直用很小的力踩下制動踏板,要持續(xù)較長的時間才能完全制動,制動行程較長,稱為制動不足;如果在制動的初期用了一個很小的制動踏板力,且這個力的增加非常緩慢,也使得制動起效滯后,稱為制動猶豫;而由BAS輔助完成的制動效果大不一樣,制動作用迅速起效,大大縮短了制動距離。BAS根據(jù)駕駛?cè)藛T踩下踏板的力度及速度,將制動力適時加大,從而提供了一個有效、可靠、安全的制動。


  BAS電子控制單元從發(fā)動機電控模塊ME、牽引系統(tǒng)控制模塊、BAS踏板行程傳感器、BAS釋放開關(guān)等接收輸人信號,經(jīng)轉(zhuǎn)換處理后輸出到BAS電磁閥、BAS指示燈。電子控制單元根據(jù)輸人信號決定其控制模式:①若駕駛員踩制動踏板的速度未達到啟動BAS的規(guī)定值,則BAS制動調(diào)壓器中的電磁閥處于一個基礎(chǔ)的位置,此時為常規(guī)操作模式;②當(dāng)行駛速度高于8km/hld制動踏板速度滿足激活系統(tǒng)的條件時,電子控制單元激活電磁閥,電磁閥立刻對壓力室和真空室加壓,從而施加最大制動壓力,即使駕駛員只稍稍踩一下制動踏板或未能給其施加最大壓力,這一過程仍可產(chǎn)生(圖4)。由于防抱制動系統(tǒng)根據(jù)滑動系數(shù)繼續(xù)精確地校準(zhǔn)制動力,從而使駕駛員仍可控制汽車駕駛,因此,在自動緊急制動過程中,車輪不會抱死;③當(dāng)行駛速度小于3km/h或BAS持續(xù)工作時間大于20s時,BAS壓力減弱。如果駕駛員把腳從制動踏板上挪開,專用減壓裝置會關(guān)閉電磁閥,并立刻中止自動助力作用。


  在2000年生產(chǎn)的凌志LS400上開始將BAS列為標(biāo)準(zhǔn)配備,它和ABS配合.工作,在緊急制動的狀況下系統(tǒng)如感應(yīng)到制動踏板力不足時,BAS會自動補償對制動系統(tǒng)的施力,讓車輪盡早達到抱死狀態(tài),以便激活A(yù)BS,使制動距離達到最短。