汽车底盘新技术

2012-07-21上海徐晓虎

汽车维修与保养 2012年2期

文/上海徐晓虎

一、线控制动系统

线控制动系统（Brake-By-Wire，简称BBW）是一种新型的智能化制动系统，也是未来制动控制系统的发展趋势。BBW包括电制动器、线控制动控制单元、传感器、线束、电源、制动手柄或电子制动踏板等。其简单的组成结构，省去传统制动系统中的制动油箱、制动主缸、液压阀和复杂的管路，提高了整车质量和性能。BBW不同于传统的制动系统，其传递的是电力，而不是液压油或压缩空气。它采用嵌入式总线技术，可以与防抱死制动系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS)、车身电子稳定系统(ESP)、主动防撞系统(ACC)等汽车主动安全系统协同工作，通过优化微处理器中的控制算法，可以精确地调整制动系统的工作过程，缩短制动响应时间，提高车辆的制动效果，加强汽车的制动安全性能。BBW以电能作为能量来源，通过电机或电磁铁驱动制动器，并且采用电线连接，耐久性好，可改善各种电控制动能效。系统总成制造、装配、测试简单快捷，安装和维修简单方便。

二、转向控制系统

转向控制系统是为了改善用户的转向操纵感，减轻用户的体力消耗和提高汽车的转向性能而设计的。它的基本要求是：汽车在低速行驶时，能够减少驾驶员作用于方向盘的转向力；汽车在高速行驶时，能够通过转向盘向驾驶员反馈适度的转向力。转向控制系统主要包括车身电子稳定系统、主动前轮转向系统、后轮转向系统等。

1.车身电子稳定系统

车身电子稳定系统（Electronic Stability Program，简称ESP）由转向传感器、车轮传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器和方向盘油门刹车踏板传感器等组成。

EPS是一种牵引力控制系统，与其他牵引力控制系统相比，ESP不但控制驱动轮，而且可控制从动轮。ESP的工作原理是，各种传感器用来监控汽车的行驶状态和驾驶员的操控动作，利用电脑估算汽车失稳的程度，计算出恢复稳定行驶的调节参数。如后轮驱动汽车常出现的转向过度的情况，容易造成后轮失控而甩尾，ESP刹住外侧的前轮来稳定车子；在转向不足时，为了校正循迹方向，ESP刹住内后轮，从而校正行驶方向。ESP属于汽车主动安全性控制系统，是ABS/EBD/ASR集成的发展与延伸，也是“智能主动防滑稳定系统”的最高形式。

2.主动前轮转向系统

主动前轮转向系统(Active Front Steering，简称AFS)具有可变传动比的特点。在低速状态下传动比较小，使转向更加直接，以减少转向盘的转动圈数，提高车辆的灵活性和操控性；在高速行驶时，转向传动比较大，提高车辆的稳定性和安全性。AFS的另一特点是可通过转向干预来实现对车辆稳定性的控制。作为新技术发展趋势，AFS大大提高了车辆的安全性、机动性和驾驶乐趣，它不仅保留了完整的转向系统，而且使用户在转弯过程中体会到真实的路感。

3.后轮转向系统

后轮转向系统(Rear Wheel Steer，简称RWS)由电子控制单元、传感器和执行机构等组成，该系统能够使汽车两后轮横拉杆相对于车身作侧向运动，并产生一个转向角。RWS的执行机构有整体式和分离式两种，整体式是指汽车两后轮的横拉杆由同一个执行机构调节，而分离式则指汽车两后轮的横拉杆由两个不同执行机构调节。对于整体式RWS执行机构，用一个横拉杆位移传感器就能确定两后轮的转向角，但分离式RWS执行机构至少需要两个位移传感器。

在RWS正常工作状态下，转向盘转向角、汽车行驶速度与后轮转向角成函数关系。当汽车低速行驶时，转向盘的执行机构给后轮一个相反的转向角，使得汽车拐弯或停车的转弯半径变小。当汽车高速行驶时，转向盘的执行机构给后轮一个与前轮转向角方向一致的转向角，可提高汽车转向的稳定性。当汽车在左右两侧附着力不同的路面制动时，RWS同ESP系统相互配合，及时通过主动后轮转向角来平衡制动力所产生的横摆力矩，不仅保持汽车的方向稳定性，而且最大限度地利用前轮的制动力提高汽车的制动性能。

三、主动悬架控制系统

汽车主动悬架控制系统主要由前车身高度传感器、后车身高度传感器、转向盘转向与转角传感器、节气门位置传感器和车速传感器、控制开关、电子调节悬架电控单元和执行器等组成。主动悬架控制系统的基本要求是：在汽车行驶路面、行驶速度和载荷变化时，自动调节车身高度、悬架刚度和减震器阻尼的大小，从而改善汽车的行驶平顺性。汽车主动悬架控制系统主要有主动车身稳定控制系统、连续性阻尼控制系统等。

1.主动车身稳定控制系统

主动车身稳定控制系统（Active Body Control，简称ABC）是主动悬架系统先进技术的代表。ABC系统使汽车对侧倾、俯仰、横摆、跳动和车身高度的控制都能更加迅速、精确。车身的侧倾小，车轮外倾角度变化也小，轮胎就能较好地保持与地面垂直接触，使轮胎对地面的附着力提高，以充分发挥轮胎的驱动、制动作用。汽车的载重量无论如何变化，汽车始终以悬架的几何形式保持车身高度不变。

2.连续性阻尼控制系统

连续性阻尼控制系统（Continuous Damping Control，简称CDC）是一种智能识别道路状况的最新汽车减震系统。CDC由电子控制单元、CAN、4个车轮垂直加速度传感器、4个车身垂直加速度传感器和4个阻尼器比例阀组成。CDC的工作原理是，电子控制单元根据传感器传来的信号和用户给予的控制模式，经过运算分析后向悬挂发出指令，悬挂可以根据电子控制单元给出的指令改变悬挂的刚度和阻尼系数，使车身在行驶过程中保持良好的稳定性能，并且将车身的震动响应控制在允许范围内。

四、底盘线控系统

所谓线控系统，就是执行机构和操纵机构两者没有机械联结和机械能量的传递，驾驶员的操纵指令通过传感器件感知，再采用电信号等形式经过网络传递给执行机构与电子控制器。其中，执行机构利用外部能源完成相应的任务，而其执行的整个过程和执行结果受电子控制器的控制与监测。

汽车底盘线控系统的核心是线控驱动系统、线控转向系统和线控制动系统。线控驱动系统是电子控制器根据驾驶员指令来控制发动机的转速和方向，并且通过加速踏板来控制发动机输出扭矩的大小。线控转向系统由转向系统、电子控制系统和方向盘系统三部分组成，去除了转向轮与转向盘之间的机械连接装置，使得其自身与其它系统更加协调。线控制动系统由接收单元、踏板行程传感器和制动踏板等组成，经制动控制器接收车轮传感器信号、踏板信号与制动信号来控制车轮制动。

五、连续控制底盘系统

连续控制底盘系统（Continuously Controlled Chassis Concept，简称4C）由电子控制全时四轮驱动系统和持续调校悬挂系统构成。该系统可利用纵向、横向、滚动及倾斜感应器，加上车轮速度、方向盘角度、输出马力及制动力等数据，对动力分布及悬挂做出调节。

连续控制底盘系统的基本工作原理是：分布在底盘的相应传感器可测量车身相对于道路的纵向、横向和垂直方向的加速度，并通过防抱死制动器和稳定控制系统来测量每个车轮的旋转和垂直运动、方向盘的偏转角、速度、转向、发动机扭矩以及各种紧急障碍数据等，整个过程以电子线路的形式与轿车全轮驱动系统相连接。由传感器收集上来的数据主动上传给微处理器，再由微处理器将这些信息反馈给减振器，并以500次/秒的速度对其进行刷新。

六、汽车底盘技术的发展方向

汽车底盘技术的发展方向是，将线控制动系统、转向控制系统、主动悬架控制系统、底盘线控系统、连续控制底盘系统等新技术集成融合在一起，组成汽车底盘智能控制系统。上述全部系统功能集中在一个电子控制单元（Electronic Control Unit，简称ECU），再通过CAN总线实现信息共享、集中控制，提高各自单独控制的性能和资源的合理分配。目前，基于串行通信传输的网络结构成为一种必然选择，而CAN总线是由博世公司提出的CAN标准，相对来说比较成熟，可以在汽车底盘技术集成网络化中广泛应用。

在集成化方面，汽车底盘技术的趋势是将A B S、A S R、E S P集成，将A B S、ASR、ACC集成。前者在制动、加速和转向方面满足了用户的较高要求，解决了汽车在制动和驱动时的方向稳定性问题，对汽车的主动行驶安全具有较大的贡献；后者具有优先用户操作的功能和ABS优先工作的功能，在实时动态监控、数据计算和确定汽车行驶状态和车轮转动状态上体现了优越性。