车辆稳定性控制研究

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50%。微车、客车的装车率为20%，也就是说液压制动ABS的需求量将达到75万-81万套；而中、重型载货车，大、中型客车ABS的装车率为100%；气制动ABS需求量为35万-45万套；这样，到2005年国内ABS总需求量为108万-126万套。

我国ABS产品正处于起步阶段，气动ABS相对液压ABS的推广门槛要低一些。一方面气动ABS主要是针对重型车及大客车，这类车型主要由国内生产，且国家强制性法规不是强制要求这部分车辆装用ABS系统。

一、ABS系统技术升级过程

ABS系统中涉及以下几方面技术：一是传感器。传统上ABS传感器以电磁感应式传感器为主，目前国内市场90%是以这种传感器为主，气动ABS几乎100%采用这种传感器。这种传感器的优点是成本低，抗恶劣环境的能力强，但缺点是要求工作间隙较小，低速时往往没有信号。近几年由于半导体技术的发展，霍尔型传感器逐步在液压ABS系统中采用，它的特点是体积小，工作间隙大，信号幅度与速度无关，还可以测试间隙及方向，特别是用于ABS升级的产品，所以霍尔型传感器呈现逐步增多的趋势。二是ABS控制器。目前ABS控制器主要以16位单片机为主，一般采用双CPU，也有采用单CPU的。其所用到各种硬件芯片，国外大的半导体厂商都有成熟的解决方案，所以硬件实现已比较简单。

ECU硬件的方面主要是朝集成化方向发展，一些公司采用先进的半导体技术试图将功率驱动芯片与CPU集成在一起，将各种辅助功能，如电源、通信也集成在一起。这样芯片就可以集成到一两个器件上，大大提高了系统的可靠性。在软件方面也有人试图将ABS软件标准化，软件开发朝着图形化及自动代码生成方向发展，这样会导致要求更高的CPU计算速度和更大的内存及程序存储空间。

二、电子制动将是发展方向

ABS技术在20世纪90年代初期就已成熟，近十年来没有突破性的发展，但在ABS技术进行的扩展，将ABS的内涵给予了很大的提升。ABS最初的扩展是防滑控制系统，它分为制动防滑(EDS)和驱动防滑(TCS)两部分，有时统称为ASR。在此基础上扩展了后轴制动力感载控制，即EBD功能，以及电子助力制动EBA，这些扩展仍是以ABS为主。90年代中期，ABS进入了一个全新的发展，ABS只是作为全新系统的一个子系统，而不是一个主要的系统，但它仍把ABS作为一个重要组成部分。

气动ABS演化为EBS，即电子制动系统，在此基础上发展为稳定性控制系统ESP，稳定性控制系统主要利用车辆加速度传感器和横摆角速度传感器，对车辆横向稳定性进行控制，如对过度转向及不足转向进行纠正，防止车辆失去稳定性。还有一些系统将倾翻警告集成到这类系统中，这种系统的控制主要以制动为主，所以ABS是其重要的组成部分。

液压ABS目前演化成稳定性控制，即ESP系统。它是控制操作过程中的横向稳

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定性，通用制动成驱动力的调节来调整整车的横向稳定性，目前这种系统已批量装车，国内中高档轿车已开始装车，在此基础进行扩展的功能有；将助力转向系统与ESP相结合，更好地控制车辆稳定性。下一代产品已进行了批量生产，即电子制动系统，将传统的制动液压传动部分改为电传动，但制动力仍靠液压及主缸分泵产生，这样可以提高制动的响应速度，减小制动距离，同时可以实现Brake-by-wire的功能。未来液压ABS系统将向全电子系统过渡，但可靠性及成本是一个非常大的障碍，全电子制动要求制动电机有足够的制动力，但目前的12V电源很难满足要求，要求未来的42伏电源系统的实施后才可能变成现实。

总之，现代汽车制动控制技术正朝着电子制动控制方向发展。全电制动控制因其巨大的优越性，将取代传统的以液压为主的传统制动控制系统而占据下一代制动控制系统统治地位。同时，随着其他汽车电子技术特别是超大规模集成电路的发展，电子元件的成本及尺寸不断下降。汽车电子制动控制系统将与其他汽车电子系统如汽车电子悬架系统、汽车主动式方向摆动稳定系统、电子导航系统、无人驾驶系统等融合在一起成为综合的汽车电子控制系统，未来的汽车中就不存在孤立的制动控制系统，各种控制单元集中在较少的ECU中，并将逐渐代替常规的控制系统，实现车辆控制的智能化。

三、国内汽车安全现状

汽车制动控制技术的发展受整个汽车工业发展的制约。有一个巨大的汽车市场的吸引，各种先进的电子技术、生物技术、信息技术以及各种智能技术才会陆续应用到汽车制动控制系统中来。

围绕着汽车安全产品，除大家熟知的ABS安全气囊外。近几年在ABS基础扩展的系统有ESP稳定系统、EBS电子制动系统、ACC自动巡航系统、抗倾翻系统、自动防撞系统，这些都与ABS有关[5]。另外还有轮胎压力监测系统TMPS、夜视系统。这些系统绝大部分都已进入商业化及批量生产阶段。但ABS可以说是一个最基础的系统，如果ABS不能开发成功，其他更高级的系统则无法进入，要么不完善。但有些系统与ABS关系小些，如TMPS(汽车轮胎气压报警技术)，由于它比较简单，目前国内很多企业都在开发和生产TMPS系统，这也不一定是十分好的事情。

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1.3 本文研究内容

分析转向系统和制动系统对车辆稳定性的影响，在分析转向系统时运用定量分析的方法分析速度、转弯半径、质心高度三个参数来考量车辆稳定性的最佳工况或者范围；制动系统的稳定性，为了保证汽车行驶安全，发挥高速行驶的能力，制动系必须满足下列要求；一、制动效能好。评价汽车制动效能的指标有；制动距离、制动减速度、制动时间；二、操纵轻便，制动时的方向稳定性好。制动时，前后车轮制动力分配合理，左右车轮上的制动力应基本相等，以免汽车制动时发生跑偏和侧滑；三、制动平顺性好。制动时应柔和、平稳；解除时应迅速、彻底；四、散热性好，调整方便。这要求制动蹄摩擦片抗高温能力强，潮湿后恢复能力快，磨损后间隙能够调整，并能够防尘、防油；五、带挂车时，能使挂车先于主车产生制动，后于主车解除制动；挂车自行脱挂时能自行进行制动。

研究车辆稳定性控制系统的组成、工作原理、工作过程及实际应用。

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第2章 车辆稳定性控制系统

2.1 车辆稳定性控制系统简介

车身稳定控制系统(车辆稳定性控制)，英文全称(Vehicle Stability Control）。它是由丰田汽车公司开发的一种主动安全系统。与其功能相近的系统还有宝马的DSC动态稳定控制、大众的ESP电子稳定程序。近几年来，丰田在主动安全性方面取得了巨大的成就，从美国的权威J.D.POWER的测评结果来看，雷克萨斯主动安全技术方面的评价超过宝马和奔驰。其间，车辆稳定性控制系统功不可没。作为车辆的辅助控制系统，它可以对因猛打方向盘或者路面湿滑而引起的侧滑现象进行控制。当传感器检测出车辆侧滑时，系统能自动对各车轮的制动以及发动机动力进行控制。

车辆稳定性控制系统能快速的将车辆于转弯过程中出现的转向过度或转向不足的现象修正到原有正常路径的循迹行驶，此套系统系由方向盘转角传感器、减速度感测器、车身偏摆角速度感测器、制动油压感测器以及轮速感测器所组成的系统，可控制当车辆转弯过程中当车辆处于转向过度的情形下，会降低发动机的输出力矩，且执行前面外侧轮的制动作用，来产生一向外的的力量使车身行驶的方向回复到正常的轨迹，而当车辆在转弯过程中处于转向不足的情形下，除仍会降低发动机动力输出，且于后两轮会根据转向不足的程度施与不同的制动力，其目的也是要产生回复至正常行驶路径的力量，而使车辆在转弯的行驶过程中有好的行驶方向稳定性。

一、技术发展

稳定控制系统是从其他技术上发展起来的，例如ABS和牵引力控制技术，这些系统工作时，都必须检测车轮是否将要抱死并能单独的调整车轮的制动力。稳定控制系统利用了这项技术以及所用的传感器和计算控制单元。控制单元不断的监测并处理从转向系统、车轮和车身上的传感器上传来的信号，确定车辆过弯时是否正在打滑。如果发现打滑，控制单元对需要制动的车轮进行微量制动以帮助稳定车辆的行驶状态。有些系统还可以进一步的调整发动机的输出功率。从而可以在不需要驾驶员干涉的情况下帮助其控制车辆。

二、特点

与ABS等其他主动安全系统相比，车辆稳定性控制系统拥有三大特点： 1)实时监控：车辆稳定性控制系统能够实时监控驾驶者的操控动作（转向、制动和油门等）、路面信息、汽车运动状态，并不断向发动机和制动系统发出指令。

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