【評析】最高級的汽車主動安全裝置：7. 由ABS到ESP＠CP值執行長

2010-05-03 20:21:25| 人氣15,242| 回應0 | 上一篇 | 下一篇

【評析】最高級的汽車主動安全裝置：7. 由ABS到ESP

<由ABS到ESP>

雖然我們經常說“沒有最安全的車，只有最安全的人”，但是當車輛的安全配置比較高時，在緊急情況下車內乘員受傷害的幾率會顯著降低。1978年，博世在全球首先推出ABS（防抱死制動系統）；1995年，博世又開發了ESP（電子穩定程式），這兩項重要的主動安全系統，在危急情況中挽救了很多駕乘者的生命。

ABS的開發歷程

在緊急制動狀況下，車輪可能會抱死，從而降低輪胎與地面之間的附著力，車輛不會對駕駛者的轉向操作做出反應，這意味著車輛處於失控狀態。自從20世紀初開始，防止車輪抱死就成為了一個研究目標。早在1936年博世就已經註冊了一項防止機動車輛車輪抱死的“機械”專利，但所有的早期設計都有著同樣的問題：因過於複雜而容易導致失效，並且它們運作太慢。Teldix公司在1964年開始研究車輪防抱死系統，它的ABS研究很快被博世全部接管。兩年內，首批ABS測試車輛已具有縮短制動距離的功能，轉彎時車輛轉向性和穩定性也得以保證，但是當時應用了大約1000個類比部件和安全開關，這意味著博世第一代ABS系統的電子控制單元的可靠性和耐久性還不能夠滿足大規模生產的要求。數位技術和積體電路的到來最終允許ABS系統電子部件的數量降低到140個，經過14年的發展，博世第二代ABS系統於1978年開始作為汽車的選配裝置，並安裝在賓士S級車上，然後很快又配備在了寶馬7系車上。在隨後的時間裏，研發者致力於簡化系統，1989年，博世的工程師成功地將一個混合的控制單元直接附在了液壓模組上，這樣就無需連接控制單元和液壓模組的線束，也無需接插件，顯著減輕了ABS系統的整體品質。博世的工程師在1993年使用新的電磁閥創造了第五代ABS，並在後來的幾年研發了5.3和5.7版。新ABS的主要特徵是再次極大地減輕了品質並增加了更多功能，如電子分配制動壓力，從而取代了減輕後軸制動壓力的機械結構。第八代ABS誕生於2001年，它採用了模組化設計，允許各種不同複雜度的制動控制系統（ABS、TCS、ESP）以非常相似的方式生產。

ABS的工作原理

第一代ABS的基本設計一直延續到今天。裝有ABS的車輛每個車輪上都有一個輪速感測器，它可以測量出車輪的轉動速度，並且把這些資訊傳遞到控制單元。根據這些資料，液壓調節模組中的電磁閥打開或關閉每個車輪的制動線，增加或者減小車輪上的制動壓力，回流泵確保使ABS干預時間相當長時，制動踏板和液壓模組之間仍有充足的制動液。如果某一車輪在駕駛者全力制動將要抱死時，該系統將減小該車輪的制動力直到抱死的危險解除。一旦車輪轉動正常，制動壓力又會增大。這種制動壓力的增加和釋放一直持續到駕駛者減小施加在制動踏板的力量，或者直到車輪抱死的趨勢被解除。

ABS的主要作用

緊急制動：緊急制動通常是避免發生交通事故的最後機會，駕駛者需要猛踩制動踏板。沒有ABS的車輛，因為車輪抱死，制動距離明顯較長，有ABS的車輛能夠以較短的制動距離安全停住，這樣就能夠避免碰撞。
緊急制動與避讓：當突然出現障礙物時，僅僅採取緊急制動通常並不足以避免發生碰撞，駕駛者還必須轉向避讓。沒有ABS的車輛由於車輪抱死，因此不能響應駕駛者的轉向操作，最終撞向障礙物，而有ABS的車輛即使在緊急制動時，也能保持轉向性，駕駛者能夠安全避讓障礙物。

在光滑程度不同的路面上緊急制動：如果在不同附著力路面上制動，例如局部濕滑的路面和冰面等都是特別危險的，尤其是前輪將產生極為不同的制動力，導致車輛失控。沒有ABS的車輛在這種情況下將會不穩定，並且無法操控，而有ABS的車輛，可以對車輪有針對性地分別施加制動力，保持車輛良好的操控性。

由ABS衍生出了TCS

危急駕駛狀況不但出現在緊急制動時，而且出現在需要把強大的縱向力傳遞到輪胎和地面之間時，比如啟動和加速時，特別是在光滑道路或坡道轉彎時。在ABS的基礎上，博世在1986年推出了TCS（牽引力控制系統），通過增加一個發動機管理系統與ABS的介面，TCS可以通過降低單個驅動輪的驅動轉矩來防止車輪打滑。TCS是在ABS基礎上的一個合理拓展，它提供了車輛在加速時的安全保障。

更高級的安全系統ESP的誕生

ESP整合了ABS和TCS的功能，並且增加了防側滑的功能。在緊急操控中，如快速轉向、緊急變道和緊急避讓等危急情況下，ESP能夠幫助駕駛者保持對車輛的控制。ESP以每秒25次監測微處理器，比較駕駛者的意圖是否與車輛行駛方向一致，如果不一致，例如出現轉向不足或者轉向過度，ESP能迅速利用車輛的制動系統來操控車輛回到正確的軌道。精確的制動力直接作用於單個車輪，比如發生轉向不足時的內後輪，或者過度轉向時的外前輪。通過這些選擇性的指定干涉，車輛就可以按駕駛者的意圖做出反應。為了獲得最佳的行駛穩定性，ESP不但能夠干涉制動，還能夠直接作用於發動機，通過它來防止驅動輪打滑。

ESP的核心控制系統

如果沒有高性能的感測器和電子器件，複雜的ESP控制系統也不會成為可能。基於轉向角，系統計算出期望的轉向軌跡，同時依靠輪速感測器計算出車輪滾動的速率。在此系統中最為關鍵的是橫擺角速度感測器，它時刻監視著車輛繞其垂直軸的轉動趨勢。

博世第九代ABS/ESP的主要特點

2010年，博世第九代ABS/ESP將投入量產。相比第八代系統，博世的工程師們成功地將第九代ABS/ESP的品質和體積減少最高達30%，使其成為該產品市場上最小及最輕的系統：最緊湊的ABS品質僅為1.1kg，而最輕的ESP也僅為1.6kg。擁有模組化設計的新一代產品將為所有車型提供理想的解決方案—無論是緊湊型車輛、豪華型車輛，還是輕型商用車。