现代汽车主动安全技术分析
[摘 要] 汽车安全一直是倍受关注的问题。随着汽车工业的飞
速发展，行驶中的汽车自身安全已越来越引起了汽车制造商们的重
视。现代汽车安全系统包括主动安全系统和被动安全系统，其中主
动安全系统是当今世界研究汽车安全的主题与趋势。本文是对汽车
安全的概念，基本技术，原理进行了系统深入的介绍，对汽车安全
装置的结构、原理进行了详细的概括。
[关键词] 汽车安全 安全技术
1.什么是汽车安全
汽车的安全性是保证汽车乘员安全的重要保障。汽车的安全性
主要分为两大类，其中一类叫做主动安全系统，其意思就是在车辆
有撞击危险之前可以起到防范于未然的系统，其目的是提高汽车行
驶的稳定性，减少操控的偏差。
如常见的防抱死制动系统（abs），具有防滑、防锁死功能，能
有效提高制动性能，防止甩尾、侧滑；电子制动力分配系统（ebd），
能自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能，在一定程
度上可以缩短制动距离；并配合abs提高制动稳定性；还有驱动防
滑装置（asr），可以避免车辆加速时驱动轮打滑，维持车辆行驶方
向的稳定性。
2. abs防抱死系统
abs全称是autilock braking system，汉译就是制动防抱系统。
abs是一项在80年代末才兴起应用的新技术，现在已经成为一般轿
车的必装件了。 据统计，汽车突然遇到情况发刹车时，百分之九
十以上的驾驶者往往会一脚将刹车踏板踩到底来个急刹车，这时候
的车子十分容易产生滑移并发生侧滑，即人们俗称的“甩尾”，这
是一种非常容易造成车祸的现象。造成汽车侧滑的原因很多，例如
行驶速度，地面状况，轮胎结构等都会造成侧滑，但最根本的原因
是汽车在紧急制动时车轮轮胎与地面的滚动摩擦会突然变为滑动
摩擦，轮胎的抓地力几乎丧失，此时此刻驾驶者尽管扭动方向盘也
会无济于事。针对这种产生侧滑现象的根本原因，汽车专家就研制
出车用abs这样一套防滑制动装置。
2.1 防抱死制动系统的工作原理
abs 分机械式和电子式两种。由于机械式不论从精度还是实际
效果都比不上电子式，所以目前轿车上的 abs 大多数是电子式的。
它由轿车上的液压制动系统、车轮转速传感器、电子控制器和电磁
调节器等部件组成。其中 abs 的传感机构由轮速传感器和“齿圈”
配对组成。abs 的工作原理简单一点来讲，就是由轮速感应器监测
车轮的转速，监测信号汇集到电子控制器内分析。一旦监测到车轮
快要抱死时，电子控制器会发出指令给电磁调节器，由它控制油压
分配阀调节各个车轮的制动分泵，以“一放一收”的点放形式来控
制刹车摩擦片，解除车轮的抱死现象。用点放形式来制动，既可急
剧降低轮速，又可保持轮胎与地面的附着力。
3. asr防滑驱动系统
asr 驱动防滑系统也叫tcs 牵引力控制系统, 它是伴随abs 产
品化发展起来的, 是abs 在驱动过程中的延伸。asr 的控制原理与
abs 控制原理类似。
汽车在路面上行驶时, 其驱动力取决于发动机输出扭矩, 还要
受到路面附着条件的限制。路面的附着条件(即附着系数) 除了受
轮胎结构、路面状况、天气情况等因素有关外, 还与驱动轮的的运
动状态有关。当轮胎结构、路面状况、天气情况等一定, 地面的附
着条件仅受驱动轮的运动状态影响, 附着系数随着滑移率的变化
而变化。经过分析, 驱动轮在滑移率为5 %～15 %时, 不但保证车
辆具有良好的驱动力, 同时又具有一定的侧向稳定性。asr 则是保
证了汽车行驶过程(包括起步、加速时) 中的方向稳定性和操纵性,
其实质是当汽车起步或加速时将滑移率控制在一定范围(5 %～15 %)
内, 防止驱动轮快速滑动, 从而提高汽车的驱动力。由此看出, asr
也是控制滑移率的系统, 与制动抱死是很类似。目前, asr 常用2
种方式控制驱动轮的滑移率: 一种是调整发动机输给驱动轮上的
扭矩的发动机控制; 另一种是对发生打滑的驱动轮直接施加制动
的制动控制。
abs 和asr 都属于汽车防滑控制系统, 不同的是, abs 对所有
车轮都可进行控制, 是一个控制制动的单循环系统, 防止车轮在
制动时被抱死而产生的侧滑; 而asr 只对驱动车轮进行控制, 是
既控制制动又控制发动机输出的多循环系统, 防止汽车在加速时
因驱动轮打滑而产生的侧滑和汽车在湿滑路面上起步时的车轮打
滑造成的起步困难。目前只有少数高档轿车上才有abs 与asr 组
合使用, 两者相辅相成, 成功解决了汽车在制动和驱动时方向的
稳定及防侧滑问题。
4.电子制动力分配( ebd) 控制
汽车制动过程中, 前、后轴车轮的抱死次序可分为3 种: 前轮
先于后轮抱死、后轮先于前轮抱死和前、后轮同时抱死。从对制动
系工作效率的影响看出, 前、后轮同时抱死时, 制动系的工作效率
最高。从对制动时的方向稳定性的影响来看, 若前轮先于后轮抱死,
通常作为转向轮的前轮会失去转向能力。若后轮先于前轮抱死, 后
轴车轮就容易发生因抱死而侧滑的现象, 后轴侧滑具有较大的危
险性。若前后轮同时抱死, 有利于汽车制动时的方向稳定性。即前、
后轮同时抱死是制动最佳状态, 不仅制动系工作效率高, 而且制
动时方向稳定性好。汽车制动过程中, 前、后轮抱死的次序取决于
前、后轮制动器制动力和附着力之间的关系。要达到理想制动状态
前、后轮同时抱死时, 前、后轮的制动器制动力分别等于各自的附
着力, 且前、后轮的制动器制动力之和等于汽车总的附着力, 即:
fμ1 = z1ψ fμ2 = z2ψ fμ1 + fμ2 = gψ
其中, fμ1 为前轮制动器制动力; fμ2 为后轮制动器制动力;
ψ为道路附着系数; z1 为前轮的地面法向反作用力; z2 为后轮的
地面法向反作用力; g为汽车总重力。为了防止汽车制动时后轮先
抱死而发生危险的侧滑, 开发出了ebd 制动力分配系统。ebd 系统
根据前、后轮的附着系数的变化, 控制前后轮的滑移率, 保持前、
后轮的滑移率之差为0, 来保证前、后轮同时抱死。
ebd 系统工作时, 可依据车辆重量和路面条件来控制制动过程,
制动以前轮为基准去比较后轮轮胎的滑移率, 如发觉前后车轮有
差异, 而且差异程度必须被调整时, 它就会调整汽车制动液压系
统, 平衡每一个轮的有效地面抓地力, 改善制动力的平衡, 使前、
后轮的液压接近理想化制动力的分布, 防止出现甩尾和侧移, 并
缩短汽车制动距离。
ebd 在本质上可以说是abs 的辅助功能, 如当紧急刹车车轮抱
死的情况下, ebd 在abs 动作之前就已经平衡了每一个轮的抓地力,
提高abs 的制动功效, 防止出现甩尾和侧移, 并缩短汽车制动距
离。
abs 防抱死系统是在汽车制动时, 通过控制车轮的运动状态,
即控制滑移率, 防止车轮抱死, 保持最大的车轮附着系数, 获得
最大制动力、最小的侧向滑移量和最好的制动转向性能。asr 驱动
防滑控制系统是在汽车驱动时, 也是控制车轮的滑移率, 保持最
大的驱动轮附着系数, 防止汽车在驱动过程中(特别是起步、加速、
转弯等过程) 驱动轮打滑, 使汽车在驱动过程中方向稳定性、转向
操纵能力和加速性等也都得到提高。ebd 电子制动力分配控制技术
是在制动时控制制动力在各轮间的分配, 更好的利用后轮的附着
系数, 使汽车制动时的稳定性和操纵稳定性得到提高, 使后轮获
得更好的制动效能。防止后轮抱死出现甩尾等较大危险。为了提高
汽车的安全技术, 采用abs/ asr/ ebd 集成控制技术搞好三者之间
的协同, 提高制动和驱动时操作稳定性和安全性。
参考文献:
[1] 张西振, 吴良胜 《发动机原理与汽车理论》 北京: 人
民交通出版社, 2004.1.
[2] 周志立．徐斌，卫尧．《汽车abs原理与结构》．北京：机
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[3] 谢华忠，赵启挺，张秀梅 《现代汽车安全技术分析》 绍
兴文理学院学报，2005，（10）：23~26.