驅動力控制系統

驅動防滑系統（Anti-Slip Regulation，簡稱ASR）是在ABS基礎上發展起來的一套主動安全系統，又稱為驅動力控制系統（TCS）。其工作原理是，根據車輛的行駛工況，通過採用適當的控制算法使車輛驅動輪的滑轉率儘量保持在附近，使汽車在惡劣路面或複雜行駛條件下也能最大限度利用發動機的驅動力矩，保證車輛起步、加速等過程迅速而且穩定。

基本介紹

• 中文名：驅動力控制系統
• 外文名：Anti-Slip Regulation
• 又稱：驅動防滑系統

概念簡介

驅動防滑系統（Anti-Slip Regulation，簡稱ASR）又稱為驅動力控制系統（TCS），是在ABS基礎上發展起來的一套主動安全系統。它根據車輛的行駛工況，通過採用適當的控制算法使車輛驅動輪的滑轉率儘量保持在附近，使汽車在惡劣路面或複雜行駛條件下也能最大限度利用發動機的驅動力矩，保證車輛起步、加速等過程迅速而且穩定。

沒有裝備ASR的車輛在光滑路面上加速時，驅動輪容易打滑，後輪驅動車輛則可能出現甩尾，前輪驅動車輛則容易方向失控，導致車輛側向滑移。而ASR可使驅動輪的滑轉率在最佳範圍內，從而可避免車輛在加速時驅動輪打滑，並保證車輛轉向能力，同時可以減少輪胎磨損。

基本原理

車輛在路面行駛時，無論是驅動力還是制動力，均受輪胎與路面之間的附著極限限制。下圖給出了不同工況下路面附著係數（越大越好）與車輪滑轉率的關係。由圖可見，當驅動滑轉率從零增加時，縱向附著係數也隨之增加，當滑轉率達到一特定值時，經陡然上升達到峰值後，縱向附著係數隨滑轉率的繼續增加而逐漸下降。因而從驅動性能考慮，車輪的滑轉率最好控制在與相對應的滑移率處，

另一方面，由於輪胎與路面間的側向附著係數隨車輪滑轉率的增加而急劇減小，因此，從車輛側向穩定性考慮，驅動滑轉率儘量小。

綜合來看，驅動輪的理想滑轉率應取在附近，以同時保證產生合適的縱向驅動力和側向力（保證汽車的側向穩定性）。

ASR的工作原理是，根據車輛的行駛工況，通過採用適當的控制算法使車輛驅動輪的滑轉率儘量保持在附近，使汽車在惡劣路面或複雜行駛條件下也能最大限度利用發動機的驅動力矩，保證車輛起步、加速等過程迅速而且穩定。

圖1 路面附著係數與車輪滑轉率的關係

ASR與ABS的區別在於，ABS是防止車輪在制動時被抱死而產生側滑，而ASR則是防止汽車在加速時驅動輪打滑，ASR是在ABS的基礎上的擴充，兩者相輔相成。

系統組成

ASR系統主要由感測器、控制器（ECU）、執行器等組成，如下圖所示。ASR系統的感測器主要是輪速感測器和節氣門位置感測器，ECU是ASR的控制單元，具有運算功能，它根據感測器傳遞來的信號，並經過分析判斷，再向執行器下達控制指令，ASR系統的執行器主要是制動壓力調節器和節氣門開度調節裝置等。

圖2 ASR系統構成

感測器

ASR可視為ABS在技術上的自然延伸。在裝備了ABS的汽車上，通常ASR系統的輪速感測器與ABS共用，主要完成對車輪速度的檢測，並將輪速信號傳送給ABS和ASR電子控制單元。主、副節氣門開度感測器用於檢測節氣門的開啟角度，並將這些信號傳送給發動機和自動變速器電子控制單元。

控制器

ASR和ABS在算法上相類似，許多程式模組可以通用，大大簡化了程式結構，節省存儲空間。因而在實際套用中可以把兩者集成在一起，並將它們的控制邏輯也集成在一個控制器中，形成ABS/ASR集成系統。

ASR的控制器具有運算功能，根據前後輪速感測器傳遞的信號及發動機和自動變速器的電子控制單元中節氣門開度信號來判斷汽車的行駛條件，經過分析判斷，對副節氣門執行器、ASR制動執行器發出指令，執行器完成對發動機供油系統或點火時刻的控制，或對制動壓力進行調整。

執行機構

ASR系統的執行器主要是制動壓力調節器和節氣門開度調節裝置等，前者根據從ABS/ASR電子控制單元傳來的信號，為ASR的液壓制動系統提供液壓力，實現對驅動輪制動力矩的調節；後者則根據ASR電子控制單元傳送來的信號，控制副節氣門的開啟角，進而控制發動機的輸出轉矩。

節氣門開度調節裝置主要是電控副節氣門，它可以控制發動機的進氣量，也就控制了發動機的功率和輸出轉矩。主節氣門仍為傳統節氣門，由加速踏板來控制。電控副節氣門位於主節氣門上方，為電控節氣門，由控制單元通過步進電機控制。電控副節氣門的工作原理如下圖所示。步進電機帶動主動齒輪，主動齒輪再帶動扇形齒輪，扇形齒輪的轉動就會使得副節氣門的位置發生變化，當副節氣門處於圖a中位置時，對管道內的氣流基本沒有阻力，進氣量就大，也就是全開位置；當副節氣門處於圖b中位置時，對管道內的氣流有一定的阻礙作用，進氣量變小，也就是部分開啟位置；當副節氣門處於圖c中位置時，將氣流通道關閉，就是全閉位置。

圖3 電控副節氣門工作原理

控制方法

ASR的基本原理和系統組成如以上所述，但是如何實現驅動防滑的目標，就需要對發動機、傳動系、制動系等進行合理的控制，一般來說，控制方法有以下幾種。

發動機輸出轉矩調節

對以內燃機為動力的車輛而言，可通過調節發動機的輸出轉矩控制傳遞到驅動輪上的轉矩，從而調節驅動輪的滑轉率。主要的控制方式有三種：點火參數調節、燃油供給調節和節氣門開度調節。

（1）點火參數調節：是指減小點火提前角。這是一種比較快速的驅動防滑控制方式，反應時間約為30～l00ms。當驅動輪仍加劇滑轉時，則可暫時中斷點火，但此時也要暫停供油，以避免排放超標。

（2）燃油供給調節：是指減少供油或暫停供油。當發現驅動輪發生過多滑轉時，電子調節裝置將自動減少供油量，甚至中斷供油，以減小發動機輸出轉矩。

燃油供給調節是目前電控內燃機中比較易於實現的一種驅動防滑控制方式。只要ASR系統與發動機的電子控制系統ECU進行通信，就可由發動機ECU推遲點火時刻或噴油時刻。但是點火參數調節和燃油供給調節都可能會引起發動機的不正常工作，會對發動機和傳動系統的壽命有損害，還可能惡化發動機的排放。

（3）節氣門開度調節：是指在原節氣門的基礎上，再串聯一個副節氣門，由傳動機構控制其開度，從而使其有效節氣門開度得到調節。

這種調節方式的優點是工作較平穩，易於與其他方式配合；缺點是回響較慢。

驅動輪制動力矩調節

這種方式是在發生打滑的驅動輪上施加制動力矩來降低輪速，使車輪的滑移率處在理想範圍內。

制動力矩調節通常與發動機輸出轉矩調節配合使用，即干預制動後緊接著調節發動機輸出轉矩，否則可能會出現制動力矩與發動機輸出轉矩相互平衡而引起無意義的功率消耗。

優點是：在兩側路面附著係數相差較大而出現打滑且車速不高時效果較好；缺點是：高速情況下不宜使用，以免引起制動摩擦片過熱而影響制動效果。

差速器鎖止控制

普通的對稱式差速器在任何時刻都向左右車輪輸出相同大小的轉矩，差速器鎖止控制就是使左右兩側驅動輪的輸入轉矩可根據控制指令（鎖止比）和路面情況而變化。當兩側路面附著係數相差較大、低附著係數一側驅動輪發生滑轉時，電子控制裝置驅動鎖止閥，一定程度地鎖止差速器，使高附著係數一側驅動輪的驅動力得以充分發揮，從而提高車速和行駛穩定性。但其缺點是硬體成本較高。

離合器/變速器控制

離合器控制是指當驅動輪過度滑轉時，減弱離合器的接合程度，是離合器主從動盤之間出現部分相對滑轉，從而減小傳遞到驅動輪上的轉矩；

變速器控制是指通過改變傳動比來改變傳遞到驅動輪上的驅動轉矩，以減小驅動輪的滑轉程度。

離合器/變速器控制回響較慢，而且有磨損等缺點，所以限制了它在ASR上的套用。

綜合控制

實際採用的多是綜合控制手段，也就是上述幾種方式的組合。目前的ASR中廣泛使用的是發動機節氣門開度調節與驅動輪制動力矩調節的控制方式。