車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)VSC

1、車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)VSC-汽車主動安全新技術關鍵詞：車輛動態(tài)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)、主動安全、打滑、傳感器、轉向不足、轉向過度。摘要：車輛動態(tài)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)(VSC)是一種可在各種行駛條件下提高車輛行駛穩(wěn)定性的新型主動安全體系。它是由是由VSC控制系統(tǒng)、發(fā)動機電控系統(tǒng)、各傳感器、制動控制器、油門控制器等單元構成的完整控制體系。系統(tǒng)的大部分元件與ABSTCS系統(tǒng)共用，系統(tǒng)通過各傳感器數(shù)據(jù)的輸入對車輛打滑情況進行判斷然后自動介入車輛的操控，以油門及制動控制器來修正車輛的動態(tài)，由此可迅速的將車輛于轉彎過程中出現(xiàn)轉向過度或轉向不足的現(xiàn)象修正到原有正常路徑的循跡行駛，正文：1簡單介紹車輛動態(tài)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)(VS

2、C)是一種可在各種行駛條件下提高車輛行駛穩(wěn)定性的新型主動安全體系。VSC控制系統(tǒng)增強了制動防抱死系統(tǒng)(ABS)、牽引力控制系統(tǒng)(TCS)以及發(fā)動機扭矩控制系統(tǒng)的功能，其功能處于比ABS和TCS更高的控制層次統(tǒng)計資料顯示，在重大死亡車禍中，約1/6是由于車輛失控造成的；而在車輛失控事件中，由車輛打滑造成的占到了75%豐田VSC系統(tǒng)利用控制單元與制動系統(tǒng)及發(fā)動機系統(tǒng)相聯(lián)，隨時監(jiān)測車身的動態(tài)狀況，當出現(xiàn)打滑現(xiàn)象時,系統(tǒng)自動介入油門與制動的操作控制發(fā)動機的功率輸出，并適時對適當?shù)能囕喪┘又苿樱岳糜懈街Φ妮喬?，使車輛穩(wěn)定減速，修正車輛的動態(tài)，使其穩(wěn)定行駛在本來的行駛路線上，保證車輛安全。豐田公司開

3、發(fā)的VSC(VehicleStabilityControl)車輛動態(tài)穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，首見于1997年推出的Lexus車系中，現(xiàn)已普及至Lexus及Toyota旗下大部分的車輛：花冠、銳志、皇冠、佳美、霸道等等。在2007年3月新推出的銳志2.5S特別天窗版中，更是增加了VSC系統(tǒng)作為其一個賣點。作為ABSTCS(亦稱TRC驅動防滑轉或ASR加速防滑控制系統(tǒng))系統(tǒng)的功能擴展，車輛動態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)已成為主動安全系統(tǒng)發(fā)展的一個重要方向。VSC系統(tǒng)在汽車高速轉彎將要出現(xiàn)失控時,可有效地增加汽車的穩(wěn)定性，系統(tǒng)通過對從各傳感器傳來的車輛行駛狀態(tài)信息進行分析，向制動防抱死系統(tǒng)ABS牽引力控制系統(tǒng)TCS發(fā)出糾

4、偏指令，幫助車輛維持動態(tài)平衡，減少事故發(fā)生。VSC系統(tǒng)可使車輛在各種狀況下保持最佳的穩(wěn)定性，在過度轉向或不足轉向的情形下作用尤為明顯。目前不同廠家對車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的稱謂不同，如寶馬公司將其稱為DSC系統(tǒng)；保時捷則稱其為PSM;本田公司稱為VSA系統(tǒng)。VSA及VSC系統(tǒng)與奔馳公司的VSC均屬同一類系統(tǒng)，是轉向時對由制動力產(chǎn)生危險的汽車進行動態(tài)修正的主動安全裝置。區(qū)別在于VSC和VSC是用于前置發(fā)動機后輪驅動車輛（FRV）;而本田的VSA是為FFV車輛開發(fā)的。2 VSC系統(tǒng)工作原理研究表明車輛打滑最主要的原因，是由于路面狀況的突然改變，使部分車輛失去附著力，造成車輛失去操控性；或是由于駕駛員為

5、閃躲路面突然出現(xiàn)情況而出現(xiàn)的過當操作，使車輛所需的動態(tài)超過車輪附著力的上限，因而造成打滑，產(chǎn)生行車危險。VSC系統(tǒng)可在車輛行駛時隨時監(jiān)測由各傳感器所提供的車輛動態(tài)信息，以了解車輛目前的狀況。當車身打滑，各傳感器信息與平穩(wěn)行駛的數(shù)據(jù)不同時,系統(tǒng)據(jù)此判斷出車輛出現(xiàn)打滑情況，自動介入車輛的操控，以油門及制動控制器來修正車輛的動態(tài)。由于所有打滑現(xiàn)象均是因為部分車輪超過了該輪所能承擔的附著力而造成的，因此針對打滑問題而開發(fā)的VSC系統(tǒng)可提供高標準的主動安全。1:VSC系統(tǒng)能夠避免抓地力的喪失當前輪或后輪的抓地力達到極限時,汽車轉向的穩(wěn)定性就會受到極大的影響。車輛轉彎行駛時,如前輪首先達到附著（抓地）極限

6、，則會引起“漂出”現(xiàn)象（不足轉向）,此時駕駛員怎樣打轉向盤也不能減小轉彎半徑，從而難以循蹤行駛，出現(xiàn)轉向失靈。而如果后輪首先達到附著極限，則將造成“甩尾”現(xiàn)象（過度車向）,車輛本身會變得不穩(wěn)定，汽車被快速拉向轉向一側。VSC系統(tǒng)通過對不同車輪獨立地實施制動，使車輛產(chǎn)生相應的回轉力矩，以避免“漂出”和“甩尾”現(xiàn)象的產(chǎn)生。為抑制前輪的側滑，首先制動后輪，以產(chǎn)生向內旋轉運動，然后對4個車輪進行制動，使車速降到某一水平，以平衡旋轉運動，使轉向在轉彎力的范圍內進行。當出現(xiàn)后輪側滑時,外前輪被制動，以產(chǎn)生向外旋轉的運動，確保汽車的穩(wěn)定性。3 VSC系統(tǒng)構成VSC系統(tǒng)是由VSC控制系統(tǒng)、發(fā)動機電控系統(tǒng)、各傳

7、感器、制動控制器、油門控制器等單元構成的完整控制體系。系統(tǒng)的大部分元件與ABSTCS系統(tǒng)共用，傳感器部分增加了用于檢測汽車狀態(tài)的車身橫擺率傳感器和減速度傳感器（G傳感器）;ECU部分增強了運算能力；執(zhí)行器部分改進了前輪的液壓通道；信息顯示部分增加了VSC蜂鳴器。2:VSC系統(tǒng)構成1、帶有ECU的液壓調節(jié)器2、輪速傳感器3、轉向角傳感器4、橫擺角速度傳感器和側向加速度傳感器VSC系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：（1）用于檢測車輛狀態(tài)和駕駛員操作的傳感器部分車身橫擺率傳感器（亦稱橫擺角速度傳感器、側滑傳感器或翻轉角速度傳感器）。該傳感器安裝在汽車行李艙前部，與汽車垂直軸線平行，用于檢測汽車的橫擺率（汽車

8、繞垂直軸旋轉的角速度）。它記錄汽車繞垂直軸線的運動，用來監(jiān)測車輛后部因側滑發(fā)生的甩尾。作用類似飛機陀螺，時刻監(jiān)視著汽車方向的穩(wěn)定性，確定汽車是否在打滑，使汽車保持相對于垂直軸線的穩(wěn)定性。減速度傳感器（G傳感器）。G傳感器水平安裝在汽車重心附近地板下方的中間位置，以檢測汽車的縱向和橫向加速度。對轉彎時產(chǎn)生的離心力起反應，確定車輛是否在通過彎道時打滑。轉向角度傳感器。傳感器安裝在轉向盤后側，監(jiān)測轉向盤旋轉的角度，幫助確定汽車行駛方向是否正確。制動液壓傳感器。制動液壓傳感器安裝在VSC的液壓控制裝置上部，用于檢測駕駛員進行制動操作時制動液壓的變化。輪速傳感器。輪速傳感器安裝在每個車輪上，用于檢測各車

9、輪的角速度，確定車輪是否打滑。節(jié)氣門開度傳感器。節(jié)氣門開度傳感器安裝在節(jié)氣門執(zhí)行器上，以檢測節(jié)氣門開啟度角的變化。（2）VSC系統(tǒng)執(zhí)行控制器ECU部分該ECU安裝在車廂內，通過線束與每個傳感器和執(zhí)行器相連；用于估算汽車側滑狀態(tài)和計算恢復到安全狀態(tài)所需的旋轉動量和減速度。（3）執(zhí)行器部分根據(jù)計算結果，執(zhí)行器部分用于控制每個車輪制動力和發(fā)動機輸出功率，包括：節(jié)氣門執(zhí)行器。該執(zhí)行器安裝在發(fā)動機進氣通道上，在VSC控制發(fā)動機輸出功率期間，由它來控制發(fā)動機節(jié)氣門開閉。液壓控制裝置。VSC液壓控制裝置主要由供能裝置、制動總泵及制動助力器、選擇電磁閥、控制電磁閥4部分組成。供能裝置。由電機驅動的液壓泵和蓄壓

10、器組成。蓄壓器貯存由液壓泵供應的液壓油，作為液壓裝置的壓力源。制動總泵和制動助力器。根據(jù)駕駛員的制動操作產(chǎn)生液壓，并進行助力。選擇電磁閥。當VSCTRC或ABS系統(tǒng)工作時,它關閉制動總泵的液壓油輸送，并把從供能部分（動力液壓）來的液壓油或從制動助力器（調節(jié)液壓）來的液壓油送到控制電磁閥，從而控制每個車輪分泵的液壓。控制電磁閥。當VSCTRC或ABS工作時，通過增加或降低每個車輪分泵的液壓以控制各車輪的制動力信息顯示部分VSC系統(tǒng)以駕駛員為主要操作者，通過警示裝置（指示燈和蜂鳴器）向駕駛員提供車輛或VSC系統(tǒng)工作狀態(tài)信息預警車輛在高速轉彎時可能出現(xiàn)的失控，確保安全行駛。信息顯示部分主要由VSC工

11、作指示燈、VSC蜂鳴器、側滑指示燈、多路信息顯示器（含VSC故障警告指示）組成4 VSC系統(tǒng)工作過程駕駛員對制動踏板的操作力傳遞到VSC液壓控制裝置，正常情況下，系統(tǒng)執(zhí)行常規(guī)的制動助力功能；當車輪在加速或減速下出現(xiàn)滑移時,執(zhí)行TCS和ABS功能；當汽車出現(xiàn)側滑時,系統(tǒng)執(zhí)行VSC功能，將受到控制的制動液壓施加到每個車輪。由于VSC系統(tǒng)可在汽車高速轉彎將要出現(xiàn)失控時有效地增加汽車穩(wěn)定性來減少事故的發(fā)生，因此必須按照車輛的狀態(tài)來自動地對各個車輪進行制動。系統(tǒng)通過檢測汽車的狀態(tài)和駕駛員的操作，根據(jù)估算出汽車失穩(wěn)的程度來計算恢復汽車穩(wěn)定所需的旋轉運動和減速大小，并相應地控制每一個車輪的制動力和發(fā)動機的動

12、力輸出。3:VSC抑制轉向不足（左）和轉向過度（右）（1）抑制前輪側滑（轉向不足）。前輪的側滑造成汽車有朝轉向外側前輪偏移的趨勢形成不足轉向，即在進入彎道時轎車的轉向半徑大于彎道的半徑，在這種情況下，轎車很容易沖出路面。為確保車輛的循跡行駛，首先要通過減速，有效地減小所需的轉向力，并利用后輪保留的轉向力，額外地增加向轉向角內側的旋轉運動（此時，后輪也可以產(chǎn)生最大的轉彎力）;因此首先要制動后輪，以得到向內旋轉的運動，然后對4個車輪進行制動，使車速降到某一水平來平衡旋轉運動，使轉向在轉彎力的范圍內進行。系統(tǒng)通過對位于轉向內側后輪施加經(jīng)過精確計算的脈沖瞬時制動力，以產(chǎn)生預定的滑動率，導致該車輪受到的

13、側向力迅速減少而縱向制動力迅速增大，于是產(chǎn)生了一個與橫擺方向相同的橫擺力矩。其目的也是要產(chǎn)生回復至正常行駛路徑的力量，從而使車輛在轉彎的行駛過程中具有良好的行駛方向穩(wěn)定性。當因前輪產(chǎn)生側滑而出現(xiàn)“漂出”（不足轉向）現(xiàn)象時，VSC系統(tǒng)將制動力施加到2個后輪上。VSC液壓控制裝置通過選擇電磁閥和控制電磁閥的動作把經(jīng)調節(jié)的供能部分的動力液壓油送至2個后輪制動輪缸。（2）抑制后輪側滑（轉向過度）。為抵消后輪的側滑，可以額外增加向外的旋轉運動，以防止汽車的不穩(wěn)定性。所以，當出現(xiàn)后輪側滑時,制動外前輪，以產(chǎn)生向外的運動，確保汽車的穩(wěn)定性。當后輪產(chǎn)生側滑而使汽車滑移角增加時,VSC系統(tǒng)立即將制動力施加到正在

14、轉彎的外前輪上。VSC液壓控制裝置通過選擇電磁閥和控制電磁閥的動作把經(jīng)過調節(jié)的供能部分動力液壓油送至正在轉彎的外前輪制動輪缸，控制電磁閥由通斷占空比來驅動，以把動力液壓調節(jié)控制到合適的水平。例如，行駛在路滑的左側彎道上的車輛，當過度轉向開始使得車子向右甩尾時,VSC傳感器感覺到了滑動，就迅速讓右前輪制動，使汽車產(chǎn)生順時針方向的轉矩，從而將汽車保持在原來的車道內。5 .VSC的實際作用：1 .行駛工況：在多變的路面上行駛沒有裝備VSCD車輛跑偏（轉向不足），即前輪向外偏離彎道，車輛失去控制。一旦駛入干燥的瀝青路面，車輛就開始打滑。裝備有VSC車輛表現(xiàn)出轉向不足的趨勢，即將跑偏，增加右后輪制動力的

15、同時降低發(fā)動機輸出扭矩至車輛保持穩(wěn)定。2.行駛工況：避讓障礙物沒有裝備VSCD緊急制動，猛打方向盤，車輛轉向不足。車輛繼續(xù)；中向障礙物，駕駛員反復打方向盤，以求控制車輛，車輛避開障礙物。當駕駛員嘗試恢復正常行駛路線時，車輛產(chǎn)生側滑裝備有VSCD緊急制動，猛打方向盤，車輛轉向不足。增加左后輪制動力車輛按照轉向意圖行駛?；謴驼５男旭偮肪€，車輛有轉向過度的傾向上施加制動力至車輛保持穩(wěn)定。3.駕駛員轉彎過快沒有裝備VSCD出現(xiàn)甩尾，企圖通過方向盤來調整方向輛側滑。裝備有VSCD車輛有甩尾的傾向，自動在右前輪上施加制動力至車輛保持穩(wěn)定。車輛有甩尾的傾向，自動在左前輪上施加制動力至車輛保持穩(wěn)定。6最后一

16、般來講，ABS和TCS只能改善輪胎和路面間的附著系數(shù)利用率（即改善縱向動力學性能）;TCS系統(tǒng)減少輪胎無謂的磨損和功率消耗。而VSC除此之外還能識別并控制車輛的偏轉力矩（改善橫向動力學性能）,該系統(tǒng)根據(jù)“所有外部作用于車輛上的力（如制動力、推動力、側向力）,都會使車輛繞其質心而轉動”的原理，通過對1個以上的前、后車輪進行制動干預，使車輛按預定軌跡穩(wěn)定地行駛，即使車輛在濕滑的路面上仍能保持穩(wěn)定的駕駛性能。需要說明的是：雖然VSC系統(tǒng)可迅速的將車輛于轉彎過程中出現(xiàn)轉向過度或轉向不足的現(xiàn)象修正到原有正常路徑的循跡行駛，但其也同樣遵循汽車動力學原理，因此其只能在一定的行車極限內實現(xiàn)行車穩(wěn)定控制。如車速過快，在某些情況下仍可能發(fā)生事故。附：VSC（統(tǒng)的工作原理VSC系統(tǒng)的目標就是防止車輪打滑，保持車輛穩(wěn)定。而車輛行駛狀態(tài)是由三個方向的矢量決定。車輛行駛狀態(tài)如下圖所示。三矢量與控制車輛動態(tài)特性相對應，VSC系統(tǒng)由相應的設備來采集上述三個矢量的數(shù)據(jù)信息，以用于車輛的控制。VSC系統(tǒng)構成如圖5所示車輛上的VSC系統(tǒng)及其電氣連接I東輪制動器已一輪速傳感器3曲CAN住口的紇動機管理中：1:4一聲（門作動器;:申進飛壓力傳胞器的愉花氣彷6轉向雅氣加佐盛器;7一帶芒泉的：|1劭肋”耦海一帶!小打傳想器井奘仃風的液體系統(tǒng)四一帶集成式幅