[科普中国]-VDC车辆行驶动态控制系统

为了让VDC车辆动态控制系统能够主动控制车辆的动态表现，因此VDC车辆动态控制系统就必须结合ABS防锁死煞车系统、TCS循迹控制系统、BLSD煞车式防滑差速器等系统的功能，以控制四个车轮的转动速度来改变车辆在行驶中的姿态，并且使车辆在道路上以更佳的路线去行驶。藉由VDC的控制让以非直线状态行驶的车辆能够有最佳的行驶路线，这样就能够提高车辆在行驶中的稳定性，尤其是当车辆在湿滑路面或是在过弯时，因而在提高车辆稳定性的同时也大大的增加了车辆在行驶当中的安全性。

背景介绍道路在雨后会因为路面的不平整或是排水系统不良，而在路面出现一滩滩的积水。为了到山林之中吸收大量的芬多精，而必需通过蜿蜒的山路。以上的路况都有机会使车辆发生难以控制的状况。为了让驾驶者能够在难以控制车辆的慌乱情况之下把车辆安全的带离危险地带，以及将处于失控边缘的车辆给安全的带回到正常的行驶路线，或是预防车辆在极度操控时达到失控状况，因此能够主动控制车辆动态表现的「VDC车辆动态控制系统」于是因应而生。1

Nissan汽车是全球汽车制造厂中少数具有能力开发车身稳定系统的厂商，Nissan汽车的VDC车辆动态控制系统更是其中的翘楚。Nissan的VDC最早是配置在1998年的Cima车型(日规Infiniti Q45)，之后陆续配置在Nissan与Infiniti品牌的车型之上，现今的Infiniti Q45、M45、G35、FX35等车型，更是将VDC列为标准配备。1

当车辆在过弯时发生了转向不足或是转向过度的情况时，VDC系统会适时的利用ABS、TCS、BLSD的功能以介入控制车辆在行驶中的车身姿态。一辆行驶中的汽车，其车上的「VDC统合控制电脑」会随时的接受「g值感知器」、「方向盘角度感知器」、「车轮速度感知器」等等感知器的讯号，当「VDC统合控制电脑」判定出车辆正处于转向不足或是转向过度的不稳定状态时，VDC系统会利用ABS系统去控制煞车系统进行煞车的动作，通过BLSD系统的控制去针对单一个或是多个车轮进行煞车的动作，再辅以TCS适当的降低引擎的扭力输出，来调整汽车于变换车道或在过弯时的车身姿态，使汽车在变换车道或是过弯时能够更加的平稳而安全。1

ABS ASR与VDC系统ABS与ASR系统

ABS/ASR系统成功地解决了汽车在制动和驱动时的方向稳定性问题，但不能解决汽车转向行驶时的方向稳定性问题。例如当汽车转向行驶时，不可避免地受到侧向和纵向力的作用，只有当地面能够提供充分的侧向和纵向力时，驾驶员才能控制住车辆。如果地面侧向附着能力比较低，就会损害汽车按预定方向行驶的能力。雨天汽车高速转向行驶时，常常侧向滑出，就是地面侧向附着能力不足的缘故。2

VDC系统为解决此问题，最近汽车工业发达国家又在ABS/ASR系统的基础上发展成汽车动态控制系统(英文名称为Vehicle DynamicsControl，简称VDC)。这个系统把汽车的制动、驱动、悬架、转向、发动机等各主要总成的控制系统在功能上、结构上有机的综合在一起，可使汽车在各种恶劣工况下，如冰雪路面上、对开路面上、弯道路面上以及采取规避动作移线、制动、加速和下坡等工况行驶时，对不同承载、不同轮胎气压和不同程度的轮胎磨损都有良好的方向稳定性，表现出最佳的行驶性能。VDC的应用，在制动、加速和转向方面完全解脱对驾驶员的高要求，在汽车的主动安全行驶方面竖立了一个新的里程碑。2

VDC系统对转向行驶的控制主要是借助于对各个车轮的制动控制和发动机功率输出控制来实现的。例如汽车左转弯时，若前轮因转向能力不足而趋于滑出弯道，VDC系统即可测知侧滑即将发生，就采取适当制动左后轮的办法。左后轮产生的制动力可帮助汽车转向，使汽车继续按照理想的路线行驶，如图5.3.1所示。若在同一弯道上，因后轮趋于侧向滑出而转向过多，VDC系统即采取适当制动右前轮的办法，维持车辆的稳定行驶。在极端情况下，VDC系统还可采取降低发动机功率输出的办法降低行驶车速，减少对地面侧向附着能力的需求来维持车辆的稳定行驶。采用VDC系统后，汽车在对开路面上或弯道路面上的制动距离还可进一步缩短。2

VDC系统传感器车轮转速传感器，用来跟踪每一车轮的运动状态；2

方向盘转角传感器，用来传感方向盘的转角；

横摆角速度传感器，用来记录汽车绕垂直轴线转动的所有运动；

侧向加速度传感器，用来检测转向行驶时离心力的大小；2

车轮位移传感器，用来测量车轮和车身相对位置的变化。

这些传感器的核心部分是横摆角速度传感器，这是因为汽车的横摆角速度和方向盘转角的比值是反应汽车转向行驶品质的一个重要参数。位移传感器的信号传给电子控制装置，用来控制半主动悬架，改善汽车的接地性能。其它传感器则把汽车每一瞬时的运动状态的信息传给电子控制装置，使之与理想的运动状态相比较，一旦汽车偏离了理想的路线，它就会在极短的时间内采取纠正措施，给制动控制系统或发动机控制系统发出相应的指令，维持汽车在理想的路线上行驶。2

功能介绍VDC功能VDC系统作为TCS/ABS功能的补充，转向量和制动操作量是通过转向角传感器和制动开关被检测到的，并通过 G传感器、车辆速度传感器等，确定车辆驾驶状态（转向不足/过量转向）。当车辆急拐弯或在光滑路面上行驶时，VDC系统改变发动机转矩或者对各车轮实施独立制动， 以保持车辆在急转弯或光滑路面上保持车辆的行驶稳定。日产天籁（TEANA）VDC系统电路图如图3所示。在VDC工作时，车身和制动踏板会轻微振动，并可听到一些机械噪声。当ABS警告灯、VDC OFF指示灯和SLIP指示灯在车辆受到强烈颤动或大的振动后（比如当发动机运转时，车辆行驶在转弯或湿滑路面时）会变亮。但在正常路面上行驶时，ABS警告灯、VDC OFF指示灯和 SLIP指示灯又会熄灭。3

TCS功能当驱动轮打滑时，TCS控制系统将通过ABS/VDC控制系统降低发动机的扭矩，必要时通过与自动变速箱控制模块通讯，改变换档时间，这将减少车轮打滑，提高车辆的行驶加速性能，并消除车轮转向失灵，提高车辆的行驶稳定性。3

ABS功能防抱死制动系统是在制动时检测车轮速度，并把检测到的信号送给ABS控制单元，ABS控制单元通过控制电磁阀来控制制动力（制动液压力）以避免4轮锁死。它提高了在紧急制动时操作的稳定性，并使通过转向避让障碍物变得容易。3

EBD功能制动时，EBD检测前轮和后轮是否发生的细微滑动，如果发生了滑动，EBD就会控制后轮制动力（制动液压压力），以尽量限制后轮打滑，提高车辆制动时的稳定性。3

安全模式VDC/ABS/EBD系统失效-安全模式

如果VDC/ABS/EBD系统发生电气故障，组合仪表中的 VDC OFF指示灯和 SLIP指示灯将变亮。同时，系统会按下列情况工作： VDC系统电路故障：VDC OFF指示灯或SILP指示灯将点亮；此时，VDCTCS将不起作用，ABS系统将正常工作。节气门系统电路故障：VDC OFF指示灯点亮，此时VDCTCS将不起作用，ABS系统将正常工作。 ABS系统出现故障时，ABS警告灯、 VDC OFF指示灯和SLIP指示灯都将点亮。ABS、VDC、TCS系统都不工作。 EBD系统出现故障：刹车警告灯、ABS警告灯、VDC和SILP指示灯都点亮，此时仅有机械制动。 ABS出现故障时，仅EBD工作。 EBD失效时，ABS、EBD将不工作。4

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所