汽车电子稳定控制系统路面特性s-μ曲线

轮胎与地面之间的附着系数μ，是地面附着力与车轮法向压力的比值。对于纵向s-μ曲线，如图2-1所示，当车轮在路面上自由滚动时，由于轮胎与路面之间没有相对运动趋势，其纵向附着系数和滑移率是0。滑移率从0开始，纵向附着系数μ上升到最大值μ_p，称为路面峰值附着系数，此时的滑移率为s_p。在车轮滑移率从0增大到s_p的区间，滑移率完全是由于轮胎的弹性变形产生的。车轮滑移率和附着系数达到（s_p，μ_p）时，弹性轮胎与路面之间即将发生相对滑动，此时的附着系数就是最大静摩擦系数的表现。当滑移率继续增加时，轮胎与路面间的纵向附着系数就从最大静摩擦系数向滑动摩擦系数过渡，轮胎与路面间的纵向附着系数是不稳定的，且小于峰值附着系数μ_p。当s=100%时，纵向附着系数反而减小到μ_b，此时车轮处于抱死拖滑状态。通常，在干燥硬实的路面上μ_p要比μ_b高10%～20%，在湿滑硬实的路面上μ_p要比μ_b高20%～30%。在各种路面条件下轮胎与路面间的峰值附着系数和滑动附着系数如表2-1所示。

图2-1 附着系数μ-滑移率s关系曲线

表2-1 各种路面条件下的峰值附着系数和滑动附着系数

与此同时，随着滑移率的增加，侧向附着系数也在不断减小。当s=100%时，汽车将完全丧失抵抗外界横向力作用的能力，如果车轮上存在外界横向力的作用，如汽车重力的横向分力、路面不平整产生的横向力等，车轮将会在路面上发生横向滑移，这是车辆在行驶过程中要极力避免的状况。从图2-1上可以看出：当车轮的滑移率处于峰值附着系数μ_p的附近范围内时，横向附着系数大约为最大纵向附着系数的50%～75%。如果能够将车轮的滑移率控制在μ_p附近的范围，车轮的纵向附着系数最大，同时车轮的横向附着系数也较大，从而保证汽车不仅具有最大的制动（驱动）力，而且具有较大的转向能力和抵御侧滑的侧向力，因此提高了转向响应能力和方向稳定性。(www.xing528.com)

ABS正是利用道路与轮胎之间的这种关系，在制动过程中利用车轮轮速传感器测得车轮的角速度，根据角速度及角速度的变化率估计整车速度，并按式（2.1）计算滑移率s。通过制动液压调节装置改变制动力的大小，控制滑移率保持在μ_p附近，使轮胎附着性能得到充分的发挥，从而达到最佳的制动效果。它的优越性主要表现在以下几个方面：

1）保证汽车制动时的转向响应性。由于装配ABS的汽车制动时，转向轮不会被抱死，这就能保证制动时的转向可操纵性，从而达到有效避障的作用。

2）保证汽车制动时的横向稳定性。汽车制动时，如果车轮抱死滑移，轮胎与路面的横向附着系数就极小，汽车将失去抵抗横向干扰力的能力，这时只要一个很小的横向力就可使汽车发生侧滑，引发事故。装配ABS的车辆在制动时始终使车轮处于15%～25%的边滚边滑的运动状态，有足够抵抗横向干扰的能力，从而保证了汽车制动时有较高的横向稳定性。

3）提高了制动效能。大多数路面下，轮胎与路面的滚动摩擦系数大于滑动摩擦系数（非低附路面），因而，装配ABS的车辆在制动时可以更充分地利用路面附着力，从而达到缩短制动距离的目的。在松散路面（如碎石面、松土面或深积雪面），车轮滑动会使松散路面积聚，起到缩短制动距离的目的。这种状况下，ABS虽不能提高制动效能，但可保证汽车有良好的稳定性和足够的转向操纵能力。

4）增加了轮胎的使用寿命。由于避免了车轮的抱死滑移，从而减少了轮胎的局部严重磨损，延长了轮胎的使用寿命。