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车辆稳定控制系统浅析 |
近年来,车辆制造商们不断采用新的软件系统,将车辆的硬件系统联系起来,以创造出更新的特性。本文对控制车辆稳定性系统加以分析,阐明了车辆在这方面的发展现状及方向。
一、ABS的功用
通过采用来自防锁刹车系统(ABS)的信息,可以提高悬架系统的性能。我们知道,ABS系统能够测量出车轮速度并独立控制各车轮制动轮缸压力。然而对这个基础系统做一些必要的改进,就可使电控恳架更有效地发挥作用。
第一代的ABS轮速传感器由磁铁、线圈、齿轮及一个齿环构成。这种VR型(变磁阻)的传感器依靠齿轮的齿形造成磁路的开闭来进行工作。磁路的开闭导致磁涡流的变化,并在传感器的线圈中产生脉动的电压。由于采用了多个齿形和电子波形信号,传感器的输出为一系列的脉冲。单位时间内传感器产生的脉冲数除以车轮每转所产生的脉冲数就可以得到车轮的转速。
VR型轮速传感器的一个严重缺陷,就在于其输出脉冲的电压与齿形通过磁路的速度直接相关,因而车轮转速也与齿形通过磁路的速度直接相关。现在越来越多的所谓“主动”型的ABS传感器都使用霍尔组件或使用由车辆电气系统提供能源的限磁型传感器。主动型传感器的**大优点在于即使是在车轮转速为零的情况下它也能够提供精确的轮速信号。
控制系统软件可以判断出一个车轮与其它车轮转速可能产生差异的原因。例如,一个严重充气不足的车轮要比其它正常充气的车轮的直径要小。在这种情况下,控制软件能够在系统不施加制动的情况下,将四个车轮的转速信号进行对比,并很容易地差别出每转比其它三个车轮产生脉冲数多的那个车轮所在。这个策略也可以用来在制动工况下识别具有抱死倾向的车轮。
在各种形式的主动型ABS传感器中,Continental—Teves公司研制了一种安装在车轮轴承中的传感器。这种轴承的密封圈进行了电磁标识,除了可以发挥正常的密封作用外,还可以作为旋转的脉冲发生器来使用。传感器本身被夹在轴承中并成为车轮轴承总成的一个部件,而且,主动型传感器在体积上要比VR型传感器小得多,因而可以像C0ntinental—Teves公司那样把传感器封装起来。
二、11CS系统
在ABS基础上新发展起来的一种系统是牵引力控制系统(TCS)。TCS能监测车辆的驱魂轮转速高于其它车轮的情况,并通过减小节气门开度(与驾驶员踩踏油门的动作幅度无关)或有选择地在驱动轮施加制动力来减小相应车轮的滑转。对某一驱动轮施加制动可以将车辆的驱动力矩传递到另一侧的车轮,这与限滑差速器的工作原理很相似。
当用装备TCS的车辆试验时,则不会出现发动机狂吼或轮胎的滑转尖叫声。计算机会监测到打滑的车轮,并将信息传送给发动机动力管理系统,该系统则会减小发动机的动力输出,然后ABS系统开始工作,向驱动轮施加制动力。
为确保悬架系统的稳定性,还需要使用比TCS系统更多的传感器和其它的零部件。需要安装能够监测到影响驾驶员保持正确行驶车道作用力的传感器。这类装置包括一种能监测车辆横摆状况的传感器。另外有两种传感器也需要装备:一种是转向角传感器,这种传感器安装在转向管柱上,由一个线圈构成,用来探测驾驶员欲操控车辆的方位;另一种是侧向加速度传感器,这种装置能够测量将车辆推向偏移驾驶方向的力。
系统的主动部分包括一个叫主动制动加力器的部件。这种装置安装有一个电磁阀,它能够使计算机控制制动器以产生恰当的制动力。ABS系统可以确定对哪个车轮施加所需的制动。
三、控制程序
Continental—Teves公司开发了车辆稳定性电子控制程序(ESP)。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,很快判别出车辆失去控制的时刻。不管驾驶员如何操作,对车辆施加制动还是加速,ESP开始发挥作用使车辆稳定下来。
当这个系统运行时,由ABS和TCS在制动和加速的工况下控制车轮的滑移率,从而使车辆的前部和后部都能够保持稳定。系统的横摆控制部分能使车辆保持其相对于垂直轴线的稳定性。这个过程独立于驾驶员的操纵行为,通过对单个车轮施加制动控制或控制发动机的瞬时输出扭矩来完成。
目前已有多种ESP系统问世。可以确信,随着计算机和软件产品成本的下降,这些系统会得到迅速的普及,车辆的稳定性电将更趋完善
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发表于 @ 2008年06月30日 08:00:00 |点击数()