現代汽車安全技術2章2主動安全ASR驅動防滑系統第1頁/共64頁汽車防滑控制系統汽車防滑控制系統就是對制動防抱死系統和驅動防滑系統的統稱。

1.制動防抱死系統

(Anti-lockBrakingSystem)，簡稱ABS。

2.驅動防滑系統

(AccelerationSlipRegulation)，簡稱ASR。它也

被稱為驅動力控制系統

(TractionControlSystem)，

簡稱(TCS/ASR/TRC/ATC)第2頁/共64頁ASR驅動防滑控制系統2.ASR與ABS的區別（1）ABS是防止制動時車輪抱死滑移，提高制動效果，確保制動安全；ASR（TRC）則是防止驅動車輪原地不動而不停的滑轉，提高汽車起步、加速及滑溜路面行駛時的牽引力，確保行駛穩定性。（2）ABS對所有車輪起作用，控制其滑移率；而ASR只對驅動車輪起制動控制作用。（3）ABS是在制動時，車輪出現抱死情況下起控制作用，在車速很低（小于8km/h）時不起作用；而ASR則是在整個行駛過程中都工作，在車輪出現滑轉時起作用，當車速很高（80~120km/h）時不起作用。第3頁/共64頁

ASR與ABS的區別使汽車能夠自動地將車輪控制在縱向和橫向附著系數都很大的滑動率范圍內。

1.制動防抱死系統在制動過程中，通常將車輪滑移率控制在10%~20%的范圍內；驅動防滑系統在驅動過程中，通常將車輪滑移率控制在5%~15%的范圍內。

2.制動防抱死系統(ABS)都是在制動過程中，通過調節輪缸（或制動氣室）的制動壓力使作用車輪的制動力矩受到控制，從而控制車輪的滑移率。而防滑驅動控制系統(ASR)在驅動過程中通常可以通過調節發動機的輸出轉矩、轉動系的傳動比、差速器的鎖緊系數等控制作用于驅動車輪的驅動力矩，以及通過調節驅動車輪制動輪缸（或制動氣室）的制動壓力控制作用于驅動車輪的制動力矩。實現對驅動車輪牽引力矩的控制。第4頁/共64頁ASR與ABS的異同控制系統控制項目ABSASR控制總目標控制車輪相對地面的滑動控制車輪相對地面的滑動達到效果提高制動效果和確保制動安全提高起步、加速及在滑溜路面的牽引力，確保行駛穩定性控制對象四輪驅動輪起作用時間車速很低時不起作用車速很高時一般不起作用ASR與ABS的異同第5頁/共64頁ASR-驅動防滑系統第6頁/共64頁ASR-驅動防滑系統驅動防滑系統又稱牽引力控制系統(ASR/TCS/TRC/ATC)是汽車制動防抱死系統功能的自然擴展。第7頁/共64頁驅動防滑系統安全意義beteiligtes主動安全性防止車輛側滑發生意外事故被動安全性在事故中減少側面碰撞發生幾率第8頁/共64頁驅動防滑系統第9頁/共64頁ASR-驅動防滑系統

1.ASR也叫牽引力控制系統，其全稱是AccelerationSlipRegulation，即驅動防滑系統，目的：就是要防止車輛尤其是大馬力車子，在起步、再加速時驅動輪打滑現象，以維持車輛行駛方向的穩定性。通常多在大眾等德系車型上看到這個縮寫。

第10頁/共64頁ASR驅動防滑系統又稱牽引力控制系統(ASR/TCS/TRC/ATC)如果和ABS相互配合使用，將進一步增強汽車的安全性能。ASR和ABS可共用車軸上的輪速傳感器，并與行車電腦連接，不斷監視各輪轉速，當在低速發現打滑時，TCS會立刻通知ABS動作來減低此車輪的打滑。若在高速發現打滑時，ASR立即向行車電腦發出指令，指揮發動機降速或變速器降擋，使打滑車輪不再打滑，防止車輛失控甩尾。第11頁/共64頁ASR-驅動防滑系統

作用：

ASR可以通過減少節氣門開度來降低發動機功率或者由制動器控制車輪打滑來達到對汽車牽引力的控制。裝有ASR的車上，從油門踏板到汽油機節氣門（柴油機噴油泵操縱桿）之間的機械連接被電控油門裝置所代替，當傳感器將油門踏板的位置及輪速信號傳送至控制單元時，控制單元就會產生控制電壓信號，伺服電機依此信號重新調整節氣門的位置（或者柴油機操縱桿的位置），然后將該位置信號反饋至控制單元，以便及時調整制動器。

當汽車行駛在易滑的路面上時，沒有ASR的汽車加速時驅動輪容易打滑，如果是后驅動輪打滑，車輛容易甩尾，如果是前驅動打滑，車輛方向容易失控。有ASR時，汽車在加速時就不會有或能夠減輕這種現象。在轉彎時，如果發生驅動輪打滑會導致整個車輛向一側偏移，當有ASR時就會使車輛沿著正確的路線轉向。第12頁/共64頁ASR-驅動防滑系統第13頁/共64頁2.1驅動力與附著力汽車行駛時必須滿足如下的驅動條件和附著條件：(附著力)驅動力阻力第14頁/共64頁1．車輪滑轉率與地面附著系數汽車打滑是指汽車車輪的滑轉，車輪的滑轉率又稱滑移率。車輪滑轉率Sz的定義如下：式中Vq——驅動輪輪緣速度；

V——汽車車身速度，實際應用時常以非驅動輪輪緣速度(r0)代替。當車身未動(V=0)而驅動車輪轉動時，Sz=100％，車輪處于完全滑轉狀態；當車身速度與驅動輪輪緣速度相等(V=Vq)時，Sz=0，驅動車輪處于純滾動狀態。在各種路面上，地面的附著系數均隨滑轉率的變化而改變。試驗研究表明．車輪滑轉率Sz在10%～30%時，縱向附著系數達到最大，橫向附著系數也較大。因此，滑轉率是汽車防滑轉電子控制系統的重要控制參數。第15頁/共64頁ASR驅動防滑控制系統滑移率與縱向附著系數的關系如圖2-48所示。第16頁/共64頁

通過試驗發現，在硬實路面上，彈性車輪與路面間的附著系數μ和滑動率

S存在如下圖所示的關系。第17頁/共64頁

（一）車輪滑動率對附著系數的影響車輪相對于路面的滑動可分為滑移和滑轉兩種形式，引入車輪滑動率的概念可以表征車輪運動中滑動成分所占的比例。1.汽車在制動過程中，車輪可能相對于路面發生滑移，滑移成分在車輪縱向運動中所占的比例可以由負滑動率表征。負滑動率：SB=(rω-v)/v×100%-100%<SB<0，車輪滑移所占成分越多，SB越大。2.汽車在驅動過程中，驅動車輪可能相對于路面發生滑轉，滑轉成分在汽車縱向運動中所占的比例可由正滑動率表征。正滑動率：SA=(rω-v)/rω×100%0<SA<100%，車輪滑轉比例越大，SA越大。第18頁/共64頁滑轉率對附著系數的影響縱向附著系數大，可以產生較大的驅動力；橫向附著系數大，可以產生較大的側向力，保證汽車驅動時的方向穩定性。

附著系數S=20%左右時附著系數最大0縱向附著系數橫向附著系數100滑移率S（%）SA在10-20%左右時，汽車的橫向附著系數和縱向附著系數都比較大。第19頁/共64頁ASR防滑轉電子控制系統的控制方式p38汽車防滑轉電子控制系統常用的控制方式有：1.發動機輸出功率控制2.驅動輪制動控制3.同時控制發動機輸出功率和驅動輪制動力4.防滑差速鎖（LSD：Limited-Slip-Differential）控制5.差速鎖與發動機輸出功率綜合控制：第20頁/共64頁ASR的控制方式11．對發動機輸出轉矩進行控制在汽車起步、加速時，ASR控制器輸出控制信號，控制發動機輸出功率，以抑制驅動輪滑轉。常用方法有：（1）調節燃油量，如減少或中斷供油；（2）調整點火時間，如減少點火提前角或停止點火；（3）調整進氣量，如調整節氣門的開度和輔助空氣裝置。第21頁/共64頁對發動機輸出轉矩進行控制第22頁/共64頁4.1.1發動機控制中的節氣門控制主節氣門由駕駛員的節氣門踏板搬來控制；輔節氣門由步進電機控制，步進電機每步是0.3o，輔助節氣門從全開到全閉的響應時間小于200ms。結構如圖：第23頁/共64頁ASR的控制方式22．對驅動輪進行控制直接對發生空轉的驅動輪加以制動，反映時間最短。普遍采用ASR與ABS組合的液壓控制系統，在ABS系統中增加電磁閥和調節器，從而增加了驅動控制功能。

1.通過對發生滑轉的驅動輪直接施加制動（增加車輪制動分泵的壓力），歷時時間短，可迅速有效地防止驅動輪滑轉。

2.但為了制動過程平衡，出于舒適性考慮，其制動力應緩慢升高。

3.該控制方式一般都作為調整進氣量（控制節氣門開度）、改變發動機輸出轉矩方式的補充。為防止制動過熱，這種方法只能在低速行駛時短時間（1~2s）使用第24頁/共64頁1,對于附著路面兩個驅動輪都打滑的情況，直接實施制動一般可以使驅動輪轉速到最佳滑轉率內。2,在分離路面上行駛的汽車對低附著路面一側的打滑驅動車輪施加制動力，可以是在高附著路面一側的驅動輪提高驅動力。第25頁/共64頁2．對驅動輪進行控制產生差速作用第26頁/共64頁ASR的控制方式33.對可變鎖止差速器進行控制電子控制差速器（EDS）或防滑差速鎖（LSD：Limited-Slip-Differential），能對差速器鎖止裝置進行控制，使鎖止范圍從0%~100%，可以把左右驅動輪的滑移率之差控制在允許范圍內。系統結構如圖5-2所示。1.當汽車起步時，調節差速器的鎖止程度，能使驅動輪充分發揮，提高車速與行駛穩定性；2.當左右驅動輪在不同的分離附著系數路面上以及彎道上行駛時，能提高汽車穩定行駛能力。第27頁/共64頁第28頁/共64頁控制差速器鎖止的程度這是一種電控的可變鎖止差速器,又稱為限滑差速器(LSD)控制。它在差速器向車輪輸出端的多片離合器片上,用增減液壓的方法來實現鎖止控制。第29頁/共64頁調整離合器的分離程度和傳動系的速比離合器結合的程度通過液壓裝置可以減弱結合程度，從而減少輸出轉矩，但容易造成離合器片打滑燒壞。改變傳動系的傳動比也可以改變傳遞到驅動輪的驅動力。第30頁/共64頁ASR的控制方式44.同時控制發動機輸出功率和驅動輪制動力

控制信號同時起動ASR制動壓力調節器和輔助節氣門調節器，在對驅動車輪施加制動力的同時減小發動機的輸出功率，以達到理想的控制效果。第31頁/共64頁ASR的控制方式55.差速鎖與發動機輸出功率綜合控制：差速鎖制動控制與發動機輸出功率綜合控制相結合的控制系統可根據發動機的狀況和車輪的滑轉的實際情況采取相應的控制達到最理想的控制效果。第32頁/共64頁各種防滑方法性能比較第33頁/共64頁ASR的類型4.1液壓制動系統的ASR

一般ASR是在ABS的基礎上發展起來的。為了簡單和降低成本，ASR多數與ASB集成在一起。例如：LS400的ASR,豐田公司成其為TRAC系統（tractioncontrolsystem）。該系統采用發動機控制＋制動控制。4.2氣壓制動系統的ASR

目前除了高級小轎車安裝有ASR外，在高檔大客車上也在安裝ASR。而客車都是氣壓制動，多數采用的方案是發動機控制＋制動控制第34頁/共64頁ASR的類型第35頁/共64頁ASR的性能評價第36頁/共64頁ASR的性能評價第37頁/共64頁ASR的基本組成p40ASR由1.傳感器（車輪車速傳感器、節氣門開度傳感器）2.ECU、3.執行器（制動壓力調節器、節氣門驅動裝置）等組成。第38頁/共64頁典型汽車ASR驅動防滑系統的組成

以凌志LS400型轎車為例，該車防滑轉系統與防抱死制動系統組合使用，簡稱防滑控制系統（ABS/TRAC）。1.在制動過程中，采用循環調壓方式、四通道、四輪獨立控制；2.在驅動控制過程中，通過調節副節氣門的開度和驅動輪介入制動的方式，對兩后輪驅動輪進行防滑轉控制。第39頁/共64頁ASR的基本組成ASR的基本組成：ECU：ASR電控單元執行器：制動壓力調節器節氣門驅動裝置傳感器：車輪車速傳感器節氣門開度傳感器第40頁/共64頁ASR的基本組成第41頁/共64頁第42頁/共64頁第43頁/共64頁第44頁/共64頁第45頁/共64頁二、ASR系統部件的結構原理典型ASR系統構成ASR系統傳感器ASR系統控制器ASR系統執行機構車輪轉速傳感器節氣門開度傳感器制動壓力調節器節氣門驅動裝置第46頁/共64頁ASR的工作原理

1.車速傳感器將行駛汽車驅動車輪轉速及非驅動車輪轉速轉變為電信號，輸送給電控單元ECU。2.ECU根據車速傳感器的信號計算驅動車路的滑移率，若滑移率超限，3.控制器再綜合考慮節氣門開度信號、發動機轉速信號、轉向信號等因素確定控制方式，輸出控制信號，使相應的執行器動作，使驅動車輪的滑移率控制在目標范圍之內。第47頁/共64頁ASR驅動防滑系統的控制原理

1．利用車輪速度傳感器經常測定、比較前輪平均速度與后輪轉速，檢測后輪打滑發生的情況；2．駕駛者開啟主節氣門，當后輪的平均速度超過“節氣門控制設定速度”，則ASR的節氣門控制進入工作狀態。即對副節氣門進行節流，減少發動機輸出扭矩；3．若經過上述第2項控制后，后輪的打滑程度加劇，超過“制動控制設定速度”時，則ASR的制動控制作用于后輪，即后輪制動液壓增加，以減少后輪的打滑；4．當后輪速度開始下降，保持副節氣門開度，制動控制工作時，則后輪制動液壓保持不變；5．當后輪轉速下降，“制動控制設定速度”也下降，則后輪制動液壓下降；6．當后輪轉速下降，“節氣門控制設定速度”也下降時，則副節氣門開啟；7．過程2~4來回，直至打滑消失。第48頁/共64頁ASR-驅動防滑系統原理運用舉例：

1.汽車左轉彎時，若前輪因轉向能力不足而趨于滑出彎道，ASR系統即可測知側滑即將發生，就采取適當制動左后輪的辦法。左后輪產生的制動力可幫助汽車轉向，使汽車繼續按照理想的路線行駛。2.若在同一彎道上，因后輪趨于側向滑出而轉向過多，ASR系統即采取適當制動右前輪的辦法，維持車輛的穩定行駛。3.在極端情況下，ASR系統還可采取降低發動機功率輸出的辦法降低行駛車速，減少對地面側向附著能力的需求來維持車輛的穩定行駛。采用ASR系統后，汽車在對開路面上或彎道路面上的制動距離還可進一步縮短。第49頁/共64頁ASR-驅動防滑系統ASR(TSR,VDC)系統主要應用的感器

車輪轉速傳感器，用來跟蹤每一車輪的運動狀態；

方向盤轉角傳感器，用來傳感方向盤的轉角；

橫擺角速度傳感器，用來記錄汽車繞垂直軸線轉動的所有運動；

側向加速度傳感器，用來檢測轉向行駛時離心力的大小；

車輪位移傳感器，用來測量車輪和車身相對位置的變化。

這些傳感器的核心部分是橫擺角速度傳感器，這是因為汽車的橫擺角速度和方向盤轉角的比值是反應汽車轉向行駛品質的一個重要參數。位移傳感器的信號傳給電子控制裝置，用來控制半主動懸架，改善汽車的接地性能。其它傳感器則把汽車每一瞬時的運動狀態的信息傳給電子控制裝置，使之與理想的運動狀態相比較，一旦汽車偏離了理想的路線，它就會在極短的時間內采取糾正措施，給制動控制系統或發動機控制系統發出相應的指令，維持汽車在理想的路線上行駛分第50頁/共64頁1．ASR傳感器

ASR系統的傳感器：

1.車輪轉速傳感器、節氣門開度傳感器。車輪轉速傳感器與ABS系統共用，2.節氣門開度傳感器則與發動機電子控制系統共用。

3.ASR專用的信號輸入裝置是ASR選擇開關，將ASR選擇開關斷開，ASR系統就不起作用。比如，在需要將汽車驅動車輪懸空轉動來檢查汽車傳動系統或其它系統故障時，ASR系統就可能對驅動車輪施以制動，影響故障的檢查。這時，關斷ASR開關，中止ASR系統的作用，就可避免這種影響。第51頁/共64頁ASR電子控制單元（ECU）ASRECU也是以微處理器為核心，配以輸入輸出電路及電源等組成。ASR與ABS的一些信號輸入和處理是相同的，為減少電子器件的應用數量，ASR控制器與ABS電控單元常組合在一起，圖5-4為ABS/ASR組合ECU實例。

第52頁/共64頁ASR電子控制單元（ECU）第53頁/共64頁ASR系統的執行機構1．制動壓力調節器

（1）單獨方式的ASR制動壓力調節器（2）組合方式的ASR制動壓力調節器2．節氣門驅動裝置第54頁/共64頁1.制動壓力調節器ASR的制動壓力調節器執行ASRECU的指令對滑轉車輪施加制動力和控制制動力的大小，以使滑轉車輪的滑轉率在目標范圍內。ASR的壓力源是蓄壓器，通過電磁閥來調節驅動車輪的制動壓力。ASR制動壓力調節器結構形式有：1.單獨方式2.組合方式。

第55頁/共64頁16.2.2防滑轉系統部件的結構原理(1)單獨方式的ASR制動壓力調節器

ASR制動壓力調節器和ABS制動壓力調節器在結構上各自分開，通過液壓管路互相連接。圖16-4所示的是一種采用三位三通電磁閥、變容積式ASR制動壓力調節器的原理。第56頁/共64頁ASR系統的執行機構1.制動壓力調節器（2）組合方式ASR制動壓力調節器與ABS制動壓力調節器組合在一起，（ABS/ASR組合壓力調節器）如圖5-6所示。

第57頁/共64頁ASR系統的執行機構（2）組合方式ASR制動壓力調節器與ABS制動壓力調節器組合在一起，ASRECU通過電磁閥的控制實現對驅動輪制動力的控制，控制過程：

◆ASR不起作用時，電磁