第章车辆稳定性控制系统

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1、第十三章车辆稳定性控制系统（VSC）第一节系统的工作过程一、概要1、主动安全的重要性汽车安全性方面最重要的就是避免发生事故，也就是所谓的主动安全。在事故发生前，驾驶员在主动安全方面起主要作用。但是，在事故中，汽车的重要性就马上显示出来，如在碰撞中，汽车所起的作用就是以乘员保护（安全气囊、冲击吸能式车身等）为目的的“被动安全”；而事故之前汽车所起的作用被称为“主动安全”。汽车主动安全所起的作用是避免一次事故的发生以及防止二次事故的出现。汽车规避事故的功能是汽车重要而又基本的性能（汽车的稳定性），它帮助避免或自动地避免事故的发生。VSC就是用来帮助避免事故的发

2、生，且部分地可参与自动避免事故的发生。图13-1是用球-碗关系的概念展示汽车动力性和汽车运动的示意图。图中的球表示汽车的运动，碗表示动力性能，球走出碗的边缘表示汽车的失控状态。在正常行驶状态下，碗相对于球的运动而言是足够深的，汽车处于稳定状态。当球的运动变快（如为规避紧急情况而快速转弯），或当碗变小（如行驶在摩擦系数很小的湿滑和冰雪覆盖的路面时，球都会滚出碗的边缘，造成车辆失控。已在轿车上广泛应用的ABS和TRC系统，通过在碗边缘的有限范围的防护功能来确保汽车的可控制性。但是，由于仅靠这些功能，还不能封闭转弯方向的防护功能的缺口，所以，在规避突然出现的障碍

3、物等的情况下，就不能指望由普通驾驶员来获得足够的束缚。图13-1VSC的概念（球-碗关系）VSC的作用是帮助普通驾驶员进行达到限制汽车侧滑这一技巧水平的最佳的驾驶操作。换句话说，VSC的作用是除ABS和TRC之外，在汽车所有方向（前进、后退和侧向）作为一个有限防护功能，以限制汽车的失控。2、转弯极限时汽车的不稳定性控制汽车转弯性能的轮胎转向力在轮胎滑移角约为10°时达到最大，如图13-2所示。汽车动力性能的极限取决于这一轮胎磨擦力的极限。当前胎或后胎的抓地力达到极限时，汽车转向的稳定就受到极大的影响。图13-2轮胎的转向特性汽车出现的两种不稳定现象取决于前

4、轮胎和后轮胎哪一个首先达到抓地极限，而抓地极限又取决于各种情况，如路面状况（摩擦系数）、汽车速度、加速或减速的程度等。粗略地讲高速时驱动轮先达到抓地极限，在中、低速时，从动轮易达到抓地极限（本节以后轮为驱动轮来进行分析）。前轮胎首先达到抓地极限而引起的过度侧滑现象称为“漂出”又称为“侧滑”。当出现这种状态时，司机再打方向也不能减少转弯半径，从而难以循踪行驶，如图13-3所示。图13-3由前轮制动打滑所产生的“漂出”现象当后轮首先达到抓地极限，开始出现侧滑时，汽车本身会变得不稳定。在这种情况下，就会出现所谓的“回旋”现象，又称为“甩尾”，就像汽车被快速拉向转

5、弯角一侧，如图13-4所示。图13-4由后轮制动打滑所产生的“回旋”现象3、实现VSC对汽车运动的控制要抑制由于前轮侧滑造成的“漂出”，确保车辆的循迹行驶，首先要通过减速，有效地减少所需的转向力。为有效地利用后轮保留的转向力，可额外地增加向转向角内侧的旋转运动。此外，后轮也可产生最大的转弯力，如图13-5（A）所示。为抵消后轮的侧滑，可额外增加向外的旋转运动，以防止汽车的不稳定性，如图13-5（B）所示。图13-5为消除刹车打滑的稳定控制方法二、VSC系统的工作过程1、VSC控制汽车运动的原理图13-6表示制动期间作用在每个轮子上的各种旋转运动。图13-6

6、制动力与旋转动量的变化关系要抑制前轮的侧滑，首先制动后轮，以得到向内转的运动，然后对4个车轮进行制动，使车速降到某一水平来平衡旋转运动，使转向在转弯力的范围内进行。当出现后轮侧滑时，外前轮被制动，以产生向外的运动，确保汽车的稳定性。4个车轮所需的总转向力与车速的平方成正比，而每个车轮的实际转向力并不随车速而变。这是汽车在高速下不稳定的原因之一。因此，车速高时，即使车速轻微下降，也会使所需的转向力大大下降，从而可明显地改善汽车的稳定性。VSC主要是通过控制汽车的旋转运动及上述的原理独立地对每一个车轮主动施加制动力来减速，确保车辆转弯的稳定性和循迹行驶能力。图

7、13-7和图13-8简要说明了控制前轮和后轮侧滑的方法。图13-7VSC控制前轮刹车打滑图13-8VSC控制后轮刹车打滑2、VSC的驾驶员警示由VSC进行的运动控制实现了转弯时最大限度地抑制侧滑的防护功能。但是，由于VSC是假定司机为行驶的主要操作者，所以，它还提供另一种重要功能，即告知司机轮胎抓地力不足的危险。它用视觉（通过指示灯）和声音（通过蜂鸣器）来预警汽车在转弯时出现失控，以注意安全行驶。VSC的汽车运动的控制是作为最后的屏障，以弥补司机的操作不当。图13-9利用球-碗概念图表示VSC的两个功能—信息功能和汽车稳定性功能。图13-10列出了与VSC

8、有关的警示信号。图13-9VSC的两个功能图13-10驾驶员警示信