喻濤

（遼寧省機(jī)電工程學(xué)校，遼寧 遼陽(yáng) 111004）

1 ABS（汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)）的功用

汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)的出現(xiàn)從根本上解決了汽車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中的車(chē)輪抱死問(wèn)題。它的基本功能就是通過(guò)傳感器感知車(chē)輪每一瞬時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并根據(jù)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相應(yīng)地調(diào)節(jié)制動(dòng)器制動(dòng)力矩的大小以避免出現(xiàn)車(chē)輪的抱死現(xiàn)象則會(huì)使汽車(chē)的制動(dòng)性能得到改善，達(dá)到最佳狀態(tài)，從而提高了汽車(chē)安全性，有效減少了交通事故。

2 ABS工作原理

ABS系統(tǒng)硬件構(gòu)成主要由傳感器(包括輪速傳感器、減速度傳感器和車(chē)速傳感器)、電子控制裝置、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器三大部分組成，形成一個(gè)以滑移率一直保持在8%～25%的自動(dòng)控制系統(tǒng)。傳感器測(cè)量車(chē)輪轉(zhuǎn)速并將數(shù)據(jù)傳送至電子控制裝置上，控制裝置是一個(gè)微處理器，它根據(jù)車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)來(lái)計(jì)算車(chē)速。在制動(dòng)過(guò)程中，車(chē)輪轉(zhuǎn)速可與控制裝置中預(yù)先編制的理想減速度的特性曲線相比較。如果控制裝置判斷出車(chē)輪減速度太快和車(chē)輪即將抱死時(shí)，它就發(fā)出信號(hào)給液壓調(diào)節(jié)器，液壓調(diào)節(jié)器可根據(jù)來(lái)自控制裝置的信號(hào)對(duì)制動(dòng)器的卡鉗或輪泵的油壓進(jìn)行控制。ABS通過(guò)使趨于抱死車(chē)輪的制動(dòng)壓力循環(huán)往復(fù)而將趨于防抱車(chē)輪的滑動(dòng)率控制，在峰值附著系數(shù)滑動(dòng)率的附近范圍內(nèi)，直至汽車(chē)速度減小至很低或者制動(dòng)主缸的常出壓力不再使車(chē)輪趨于抱死時(shí)為止。制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)循環(huán)的頻率可達(dá)3～20Hz。在該ABS中對(duì)應(yīng)于每個(gè)制動(dòng)輪缸各有對(duì)進(jìn)液和出液電磁閥，可由電子控制裝置分別進(jìn)行控制，因此，各制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力能夠被獨(dú)立地調(diào)節(jié)，從而使四個(gè)車(chē)輪都不發(fā)生制動(dòng)抱死現(xiàn)象。盡管各種ABS的結(jié)構(gòu)形式和工作過(guò)程并不完全相同，但都是通過(guò)對(duì)趨于抱死車(chē)輪的制動(dòng)壓力進(jìn)行自適應(yīng)循環(huán)調(diào)節(jié)來(lái)防止被控制車(chē)輪發(fā)生制動(dòng)抱死。

3 ABS技術(shù)發(fā)展中的關(guān)鍵問(wèn)題

目前已經(jīng)在應(yīng)用的ABS產(chǎn)品基本都是基于車(chē)輪加、減速度門(mén)限值及參考滑移率方法設(shè)計(jì)的。這種方式在這幾個(gè)方面還有待改進(jìn)：①門(mén)限值的設(shè)置與很多因素有關(guān)，不同的車(chē)輛需要不同的匹配技術(shù)，需要較多的道路試驗(yàn)加以驗(yàn)證；②從理論上講，整個(gè)控制過(guò)程車(chē)輪滑移率不是保持在最佳滑移率上，而是在它的附近波動(dòng)，并未達(dá)到最佳的制動(dòng)效果；③不具備很強(qiáng)的自適應(yīng)性，難以適應(yīng)各種制動(dòng)工況。

而要從根本上改變這一狀況的關(guān)鍵，便是要能夠?qū)?chē)輪所處的路面進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和識(shí)別，根據(jù)路面狀況采用不同的控制門(mén)限值并采取不同的控制算法和控制邏輯。理論上，關(guān)鍵問(wèn)題包括這幾個(gè)方面：實(shí)時(shí)道路識(shí)別技術(shù)；確定各種路況下的最佳滑移率；車(chē)輛速度的測(cè)量及處理；控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性等。

針對(duì)上述存在的問(wèn)題，在ABS實(shí)際產(chǎn)品的研制過(guò)程中，研究主要集中在這幾個(gè)方面：（1）利用軟件來(lái)補(bǔ)償輪速傳感器測(cè)量誤差（由傳感器齒輪的制造、安裝誤差及腐蝕所引起的），以提高輪速信號(hào)測(cè)量精度；（2）將體積小、質(zhì)量輕、性能可靠、成本低廉的微電子機(jī)械及表面聲波探測(cè)裝置應(yīng)用于ABS中，以測(cè)量車(chē)輛運(yùn)行速度；（3）將Kalman濾波器與路面探測(cè)器結(jié)合用于輪胎路面間摩擦的實(shí)時(shí)估計(jì)；（4）將一些具有自適應(yīng)強(qiáng)的控制算法應(yīng)用于ABS控制邏輯的設(shè)計(jì)中，以適應(yīng)車(chē)輛參數(shù)、載荷和路面狀況的變化；⑤建立液壓ABS精確的數(shù)學(xué)模型；⑥在控制器軟件設(shè)計(jì)中考慮了輪胎充氣不足的影響，設(shè)計(jì)輪胎氣壓監(jiān)視程序。

4 ABS技術(shù)改進(jìn)

根據(jù)國(guó)內(nèi)外的一些研究動(dòng)態(tài)和高檔轎車(chē)的實(shí)際應(yīng)用表明，ABS技術(shù)將沿著以下幾個(gè)方面繼續(xù)發(fā)展：

4.1 齊全ABS的種類(lèi)。國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的ABS的種類(lèi)還不全，比如一通道和二通道ABS國(guó)內(nèi)目前已開(kāi)發(fā)，但隨著使用逐步完善，四通道和六通道等多通道ABS國(guó)內(nèi)還沒(méi)有相應(yīng)產(chǎn)品，這個(gè)空白急需填補(bǔ)。

4.2 ABS和驅(qū)動(dòng)防滑控制裝置ASR一體化。ABS以防止車(chē)輪抱死為目的，ASR是防止車(chē)輪過(guò)分滑轉(zhuǎn)，ABS是為了緩解制動(dòng)，ASR是為了施加制動(dòng)。由于二者技術(shù)上較接近，且都能在低附著路面上充分體現(xiàn)它們的作用，所以將二者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。

4.3 發(fā)展ABS的同時(shí)，著手開(kāi)發(fā)TCS乃至VDC，追趕世界先進(jìn)技術(shù)潮流

4.3.1 牽引力控制系統(tǒng)TCS。英文全稱(chēng)是Traction Control System，牽引力控制系統(tǒng)，又稱(chēng)循跡控制系統(tǒng)。是根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)數(shù)及傳動(dòng)輪的轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)判定驅(qū)動(dòng)輪是否發(fā)生打滑現(xiàn)象，當(dāng)前者大于后者時(shí)，進(jìn)而抑制驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速的一種防滑控制系統(tǒng)。它與ABS作用模式十分相似，兩者都使用感測(cè)器及剎車(chē)調(diào)節(jié)器。TCS與ABS的區(qū)別在于，ABS是利用感測(cè)器來(lái)檢測(cè)輪胎何時(shí)要被抱死，再減少該輪的剎車(chē)力以防被抱死，它會(huì)快速的改變剎車(chē)力，以保持該輪在即將被抱死的邊緣，而TCS主要是使用引擎點(diǎn)火的時(shí)間、變速箱擋位和供油系統(tǒng)來(lái)控制驅(qū)動(dòng)輪打滑。

4.3.2 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)VDC。動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)VDC(或電子穩(wěn)定控制(ESP))。VDC主要在ABS/ASR基礎(chǔ)上解決汽車(chē)轉(zhuǎn)向行駛時(shí)的方向穩(wěn)定性問(wèn)題。ABS與電子全控式(或半控式)懸架、電子控制四輪轉(zhuǎn)向、電子控制液壓轉(zhuǎn)向、電子控制自動(dòng)變速器等控制系統(tǒng)在功能、結(jié)構(gòu)上有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，保證汽車(chē)在各種惡劣情況下行駛時(shí)，都具有良好的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。

4.4 ABS/ASR與自動(dòng)巡航系統(tǒng)（ACC）集成。自動(dòng)巡航控制系統(tǒng)(ACC)的目的是在巡航行駛時(shí)自動(dòng)把車(chē)速限制在一個(gè)設(shè)定的速度，并且能夠根據(jù)前方車(chē)輛的行駛善，自動(dòng)施加制動(dòng)或加速使其保持在一定的安全距離內(nèi)行駛。在遇到障礙物時(shí)，可以自動(dòng)施加制動(dòng)，把車(chē)速調(diào)整到安全范圍內(nèi)。由于ABS/ASR和ACC都要用到相同的輪速采集系統(tǒng)，制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置以及發(fā)動(dòng)機(jī)輸出力矩調(diào)節(jié)裝置，因此ABS/ASR/ACC集成化系統(tǒng)，不僅可以大大降低成本，而且可以提高汽車(chē)的整體安全性能。

4.5 減小體積，降低重量。為了提高汽車(chē)的安全性能，增加了一些裝置，汽車(chē)的重量也隨之增加，對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性不利。所以新增設(shè)的各種裝置必須在保證安全性的前提下，盡量地減少重量。另外，不論是大型車(chē)還是小型車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝空間都是非常緊湊的，因此，也要求ABS控制器的體積盡可能的小一些。

4.6 更容易與其他電子系統(tǒng)集成。隨著ABS與新一代制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)合，如電子液壓制動(dòng)EHB、電子機(jī)械制動(dòng)EMB、ABS有了更快的響應(yīng)速度，更好的控制效果，而且更容易與其他電子系統(tǒng)集成。ABS將成為集成化汽車(chē)底盤(pán)系統(tǒng)中不可缺少的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

4.7 在ABS系統(tǒng)中嵌入電子制動(dòng)力分配裝置（EBD）構(gòu)成ABS+EBD系統(tǒng)

EBD的功能就是在汽車(chē)ABS開(kāi)始制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)之前，高速計(jì)算出汽車(chē)四個(gè)輪胎與路面間的附著力大小，然后調(diào)節(jié)車(chē)輪與附著力的區(qū)配，進(jìn)一步提高車(chē)輛制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性，同時(shí)盡可能地縮短制動(dòng)距離。

4.8 在ABS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展成車(chē)速記錄儀（VSR）。車(chē)速記錄儀又稱(chēng)汽車(chē)黑匣子。該裝置通過(guò)實(shí)時(shí)采集的四個(gè)車(chē)輪輪速信號(hào)，再現(xiàn)交通事故發(fā)生過(guò)程中汽車(chē)的實(shí)際運(yùn)行軌跡以及駕駛員對(duì)車(chē)輛的操作情況，便于公安交通管理部門(mén)能準(zhǔn)確判斷事故的責(zé)任。

[1]楊慶彪.汽車(chē)電控制動(dòng)系統(tǒng)原理與維修精華[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[2]魯植雄.汽車(chē)ABS.ASR和ESP維修圖解[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.

[3]鄒長(zhǎng)庚.現(xiàn)代汽車(chē)電子控制系統(tǒng)構(gòu)造原理與故障診斷（下）-車(chē)身與底盤(pán)部分[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2006.