驱动力控制系统

在ABS基础上发展的安全系统

驱动防滑系统（Anti-Slip Regulation，简称ASR）是在ABS基础上发展起来的一套主动安全系统，又称为驱动力控制系统（TCS）。其工作原理是，根据车辆的行驶工况，通过采用适当的控制算法使车辆驱动轮的滑转率尽量保持在附近，使汽车在恶劣路面或复杂行驶条件下也能最大限度利用发动机的驱动力矩，保证车辆起步、加速等过程迅速而且稳定。

概念简介

驱动防滑系统（Anti-Slip Regulation，简称ASR）又称为驱动力控制系统（TCS），是在ABS基础上发展起来的一套主动安全系统。它根据车辆的行驶工况，通过采用适当的控制算法使车辆驱动轮的滑转率尽量保持在附近，使汽车在恶劣路面或复杂行驶条件下也能最大限度利用发动机的驱动力矩，保证车辆起步、加速等过程迅速而且稳定。

没有装备ASR的车辆在光滑路面上加速时，驱动轮容易打滑，后轮驱动车辆则可能出现甩尾，前轮驱动车辆则容易方向失控，导致车辆侧向滑移。而ASR可使驱动轮的滑转率在最佳范围内，从而可避免车辆在加速时驱动轮打滑，并保证车辆转向能力，同时可以减少轮胎磨损。

基本原理

车辆在路面行驶时，无论是驱动力还是制动力，均受轮胎与路面之间的附着极限限制。下图给出了不同工况下路面附着系数（越大越好）与车轮滑转率的关系。由图可见，当驱动滑转率从零增加时，纵向附着系数也随之增加，当滑转率达到一特定值时，经陡然上升达到峰值后，纵向附着系数随滑转率的继续增加而逐渐下降。因而从驱动性能考虑，车轮的滑转率最好控制在与相对应的滑移率处，

另一方面，由于轮胎与路面间的侧向附着系数随车轮滑转率的增加而急剧减小，因此，从车辆侧向稳定性考虑，驱动滑转率尽量小。

综合来看，驱动轮的理想滑转率应取在附近，以同时保证产生合适的纵向驱动力和侧向力（保证汽车的侧向稳定性）。

ASR的工作原理是，根据车辆的行驶工况，通过采用适当的控制算法使车辆驱动轮的滑转率尽量保持在附近，使汽车在恶劣路面或复杂行驶条件下也能最大限度利用发动机的驱动力矩，保证车辆起步、加速等过程迅速而且稳定。

ASR与ABS的区别在于，ABS是防止车轮在制动时被抱死而产生侧滑，而ASR则是防止汽车在加速时驱动轮打滑，ASR是在ABS的基础上的扩充，两者相辅相成。

系统组成

ASR系统主要由传感器、控制器（ECU）、执行器等组成，如下图所示。ASR系统的传感器主要是轮速传感器和节气门位置传感器，ECU是ASR的控制单元，具有运算功能，它根据传感器传递来的信号，并经过分析判断，再向执行器下达控制指令，ASR系统的执行器主要是制动压力调节器和节气门开度调节装置等。

传感器

ASR可视为ABS在技术上的自然延伸。在装备了ABS的汽车上，通常ASR系统的轮速传感器与ABS共用，主要完成对车轮速度的检测，并将轮速信号传送给ABS和ASR电子控制单元。主、副节气门开度传感器用于检测节气门的开启角度，并将这些信号传送给发动机和自动变速器电子控制单元。

控制器

ASR和ABS在算法上相类似，许多程序模块可以通用，大大简化了程序结构，节省存储空间。因而在实际应用中可以把两者集成在一起，并将它们的控制逻辑也集成在一个控制器中，形成ABS/ASR集成系统。

ASR的控制器具有运算功能，根据前后轮速传感器传递的信号及发动机和自动变速器的电子控制单元中节气门开度信号来判断汽车的行驶条件，经过分析判断，对副节气门执行器、ASR制动执行器发出指令，执行器完成对发动机供油系统或点火时刻的控制，或对制动压力进行调整。

执行机构

ASR系统的执行器主要是制动压力调节器和节气门开度调节装置等，前者根据从ABS/ASR电子控制单元传来的信号，为ASR的液压制动系统提供液压力，实现对驱动轮制动力矩的调节；后者则根据ASR电子控制单元传送来的信号，控制副节气门的开启角，进而控制发动机的输出转矩。

节气门开度调节装置主要是电控副节气门，它可以控制发动机的进气量，也就控制了发动机的功率和输出转矩。主节气门仍为传统节气门，由加速踏板来控制。电控副节气门位于主节气门上方，为电控节气门，由控制单元通过步进电机控制。电控副节气门的工作原理如下图所示。步进电机带动主动齿轮，主动齿轮再带动扇形齿轮，扇形齿轮的转动就会使得副节气门的位置发生变化，当副节气门处于图a中位置时，对管道内的气流基本没有阻力，进气量就大，也就是全开位置；当副节气门处于图b中位置时，对管道内的气流有一定的阻碍作用，进气量变小，也就是部分开启位置；当副节气门处于图c中位置时，将气流通道关闭，就是全闭位置。

控制方法

ASR的基本原理和系统组成如以上所述，但是如何实现驱动防滑的目标，就需要对发动机、传动系、制动系等进行合理的控制，一般来说，控制方法有以下几种。

发动机输出转矩调节

对以内燃机为动力的车辆而言，可通过调节发动机的输出转矩控制传递到驱动轮上的转矩，从而调节驱动轮的滑转率。主要的控制方式有三种：点火参数调节、燃油供给调节和节气门开度调节。

（1）点火参数调节：是指减小点火提前角。这是一种比较快速的驱动防滑控制方式，反应时间约为30～l00ms。当驱动轮仍加剧滑转时，则可暂时中断点火，但此时也要暂停供油，以避免排放超标。

（2）燃油供给调节：是指减少供油或暂停供油。当发现驱动轮发生过多滑转时，电子调节装置将自动减少供油量，甚至中断供油，以减小发动机输出转矩。

燃油供给调节是目前电控内燃机中比较易于实现的一种驱动防滑控制方式。只要ASR系统与发动机的电子控制系统ECU进行通信，就可由发动机ECU推迟点火时刻或喷油时刻。但是点火参数调节和燃油供给调节都可能会引起发动机的不正常工作，会对发动机和传动系统的寿命有损害，还可能恶化发动机的排放。

（3）节气门开度调节：是指在原节气门的基础上，再串联一个副节气门，由传动机构控制其开度，从而使其有效节气门开度得到调节。

这种调节方式的优点是工作较平稳，易于与其他方式配合；缺点是响应较慢。

驱动轮制动力矩调节

这种方式是在发生打滑的驱动轮上施加制动力矩来降低轮速，使车轮的滑移率处在理想范围内。

制动力矩调节通常与发动机输出转矩调节配合使用，即干预制动后紧接着调节发动机输出转矩，否则可能会出现制动力矩与发动机输出转矩相互平衡而引起无意义的功率消耗。

优点是：在两侧路面附着系数相差较大而出现打滑且车速不高时效果较好；缺点是：高速情况下不宜使用，以免引起制动摩擦片过热而影响制动效果。

差速器锁止控制

普通的对称式差速器在任何时刻都向左右车轮输出相同大小的转矩，差速器锁止控制就是使左右两侧驱动轮的输入转矩可根据控制指令（锁止比）和路面情况而变化。当两侧路面附着系数相差较大、低附着系数一侧驱动轮发生滑转时，电子控制装置驱动锁止阀，一定程度地锁止差速器，使高附着系数一侧驱动轮的驱动力得以充分发挥，从而提高车速和行驶稳定性。但其缺点是硬件成本较高。

离合器/变速器控制

离合器控制是指当驱动轮过度滑转时，减弱离合器的接合程度，是离合器主从动盘之间出现部分相对滑转，从而减小传递到驱动轮上的转矩；

变速器控制是指通过改变传动比来改变传递到驱动轮上的驱动转矩，以减小驱动轮的滑转程度。

离合器/变速器控制响应较慢，而且有磨损等缺点，所以限制了它在ASR上的应用。

综合控制

实际采用的多是综合控制手段，也就是上述几种方式的组合。目前的ASR中广泛使用的是发动机节气门开度调节与驱动轮制动力矩调节的控制方式。

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