現(xiàn)代汽車ABS原理

1、汽車制動防抱死系統(tǒng)汽車制動防抱死系統(tǒng)AntiLock Braking System 關于ABS的討論o我們記得在馬路上看到大大小小的汽車尾部大多有一個標記“ABS”嗎？o知道這個ABS是干什么用的嗎？o這個ABS具體是如何工作的呢？第一節(jié) 制動理論o汽車制動性：汽車行駛時能在短距離內(nèi)停車且維持行駛方向穩(wěn)定性和在下長坡時能維持一定車速的能力。o制動性評價指標：o制動效能，制動距離與制動減速度o制動效能的恒定性，抗熱衰退性能o制動時汽車的方向穩(wěn)定性，制動時汽車不發(fā)生跑偏、測滑以及失去轉(zhuǎn)向能力的性能。常規(guī)汽車制動易出現(xiàn)的問題：1.滑拖； 2.側滑及甩尾； 3.失去轉(zhuǎn)向控制能力。原 因車輪被抱死.Br

2、emseMovies vom ABS.MPG討論：為什么制動時車輪會抱死？o下面我們一起來討論以下汽車制動的原理Tu車輪制動器中摩擦片與制動鼓相對滑動時的摩擦力矩，單位N.m。Fxb是地面制動力W是車輪垂直載荷。Tp是車軸對車輪的推力。Fz是地面對車輪的法向反作用力影響汽車地面制動力的主要因素o地面制動力取決于兩個摩擦付的摩擦力：1、制動器內(nèi)制動摩擦片與制動鼓間的摩擦力；2、輪胎與地面間的摩擦力附著力。o制動器制動力由制動器結構參數(shù)決定。與制動踏板力成正比。o地面制動力、制動器制動力、附著力之間的關系只有汽車具有足夠的制動器制動力，同時地面又能提供高的附著力時，才能獲得足夠的地面制動力制動時車

3、輪和車體的速度滾動與抱死拖滑o制動時車輪從滾動到抱死拖滑是一個漸變的過程。第一階段、印痕形狀與輪胎胎面花紋基本一致，車輪接近單純滾動第二階段、輪胎花紋印痕還可以辨別，但花紋逐漸模糊，輪胎邊滾邊滑，隨著制動強度增加，滑動成分越來越大。第三階段、形成一條粗黑印痕，車輪被制動器抱住，在路面上作完全的拖滑。參數(shù)滑移率的引入o從前面的分析可以看出什么？o隨著制動強度增加，車輪滾動成分越來越少，滑動成分越來越多，為了量化這個過程，我我們引入滑移率概念！們引入滑移率概念！%1000wwrwurus車輪中心車輪中心速度速度車輪滾動車輪滾動半徑半徑車輪角速車輪角速度度車輪純滾動時：滑動率s0車輪純拖滑時：wrw

4、ru00w滑動率s100%制動力系數(shù)與滑移率的關系o制動力系數(shù) ：地面制動力與垂直載荷之比b討論：為什么在B點制動力系數(shù)達到最大？側向力系數(shù)和滑移率關系通過這個圖我們現(xiàn)在知道為什么車輪抱死時制動距離長，會產(chǎn)生測滑、甩尾等現(xiàn)象了吧！總總 結結滑移率s100%時，縱向附著力不大側向附著力幾乎消失，這意味汽車失去制動穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱性?；坡蕇10%25范圍內(nèi)，可以同時得到較大的縱向和側向附著力，這是安全制動的理想工作區(qū)域?；坡蕪牧愕阶畲罂v向附著系數(shù)對應的滑移率的范圍為穩(wěn)定區(qū)域。這一區(qū)域的滑移率不是表明真正發(fā)生了滑動，是由于輪胎變形引起滑移率從附著系數(shù)最高點到100%范圍為不穩(wěn)定區(qū)，一旦進入便迅速

5、進入抱死狀態(tài)。不同輪胎、路面的附著系數(shù)討論：3號曲線為什么在滑移率達到90%以上時附著系數(shù)反而上升了？汽車制動穩(wěn)定性o制動減速過程中能按照駕駛員意圖改變行駛方向。o制動減速過程中能抵抗外力對汽車行駛方向的改變。后輪處于抱死狀態(tài)有見過冬天冰雪路面上，汽車甩尾的現(xiàn)象嗎？現(xiàn)在我們知道甩尾的原因了吧！理想的制動過程o我們的目標是：保持制動時車輪滑移率始終在側向附著系數(shù)較大，縱向附著系數(shù)最大的滑移率值領域，從而能得到維持轉(zhuǎn)向能力和方向穩(wěn)定性的充分大的側向力和產(chǎn)生最大地面制動力。o要達到這個目標，理想的制動過程必須是：ABS系統(tǒng)的引入o通過前面的討論，現(xiàn)在我們知道為什么要采用ABS系統(tǒng)了吧？o而且我們也知

6、道我們應用ABS所要達到的目標：車輪制動過程中不會抱死。ABS系統(tǒng)發(fā)展歷程o制動力調(diào)整裝置設計思想的提出在20世紀20年代末，當時有人獲得了這方面的一項專利(具體是誰就不知道了)。o五十年代，世界上第一臺防抱死制動系統(tǒng) ABS 在1950 年問世，首先被應用在航空領域的飛機上，Knorr 公司（位于慕尼黑，該公司是世界上最大的以生產(chǎn)制動系統(tǒng)著稱的公司）的防抱制動裝置 (ABS) 開始用于火車。當時的純機械式測試接收記錄裝置還不能適應汽車技術的較高要求，所以當時的車用ABS起的效果不是很好。ABS系統(tǒng)發(fā)展歷程o70年代，奔馳公司開始設想并在新聞界宣稱要在轎車、載貨車和大客車上使用電控式ABS，但

7、尚無成熟的、大批生產(chǎn)的產(chǎn)品。1978年，奔馳公司首次在S級豪華型轎車上裝用了ABS。1984年，開始在S級、SL級轎車和190E汽油噴射汽車上成批裝備了ABS。從1992年10月至今，在德國，ABS已屬各類轎車的基本裝備。ABS系統(tǒng)發(fā)展歷程o目前，最新的ABS已發(fā)展到第5代,現(xiàn)今的ABS還有多方面的功能，比如： o1、BrakeAssist 制動輔助系統(tǒng)(BA) （EVA）東風標致307上應用。o2、ElectricBrakeforceDis-tribution電子制動力分配（EBD）廣本奧德賽、派力奧、西耶那等，都在制動中說明是“ABS+EBD”o3、驅(qū)動防滑調(diào)整裝置(ASR) o4、Ele

8、ctronicStabilityProgram電子穩(wěn)定程序(ESP) ABS基本結構和工作原理電子控制系統(tǒng)的結構的控制過程：o 當車輪制動時，安裝在車輪上的傳感器立即能感知車輪是否抱死，并將信號傳給電腦，電腦會馬上降低被抱死車輪的制動力，車輪又繼續(xù)轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動到一定程度，電腦又施加制動，保證車輪既受到制動又不致抱死，這樣不斷重復，直至汽車完全停下來。電腦能在一秒鐘之間對車輪進行幾百次的檢測，并同時對制動系統(tǒng)進行數(shù)十次的操縱，在“抱死-松開-抱死-松開”的循環(huán)工作過程中，使車輛始終處于臨界抱死的間隙滾動狀態(tài)。“抱死-松開-抱死-松開”：“壓力降低-壓力保持-壓力升高-壓力保持-壓力降低”的循環(huán)反復

9、的過程。ABS系統(tǒng)應用后的結果思考作業(yè)：1.裝有ABS系統(tǒng)的車,制動距離一定會比沒有裝有ABS的車子大大縮短,這樣的說法對嗎?為什么?2.汽車有了ABS系統(tǒng),制動穩(wěn)定性提高了,開車就可以更大膽了,對嗎?3.ABS在汽車的制動過程中一直工作嗎?ABS分類根據(jù)ABS中控制通道和傳感器數(shù)量不同，ABS可分為如下幾種形式：1)四傳感器四通道（四輪獨立控制方式）特點：可對兩前輪和兩后輪獨立進行制動壓力控制，采用這種形式的汽車在緊急制動時可獲得最短的制動距離和最好的操縱性。但在不對稱路面上緊急制動時，由于作用于前后左右輪上的制動力不相同，汽車偏轉(zhuǎn)力矩較大，方向穩(wěn)定性不太好。ABS分類2) 四傳感器四通道（

10、前輪獨立后輪選控方式特點：對于采用X形制動管路汽車，常采用這種方式，前輪獨立控制，后輪按選擇方式控制，即以易抱死的車輪（轉(zhuǎn)矩較小的車輪）為標準，給兩后輪施加相等的制動力矩控制車輪轉(zhuǎn)動。汽車在不對稱路面上緊急制動時偏轉(zhuǎn)力矩減小，駕駛員容易控制汽車偏轉(zhuǎn)ABS分類3)四傳感器三通道式（前輪獨立后輪低選控制方式）特點：對于采用制動管路前后布置方式的汽車，常采用四傳感器三通道式ABS來實現(xiàn)前輪左右獨立控制，后輪低選擇控制。ABS分類4)三傳感器三通道式ABS分類o除了以上介紹的幾種形式外，在ABS歷史上還出現(xiàn)過以下形式o四傳感器二通道式o二傳感器二通道式（用于摩托車）o一傳感器一通道式討論：下面的東風公

11、司商用車采用的是什么形式的ABS？幾種形式的比較總結o四通道式、特點：附著系數(shù)利用率高，制動時可以最大程度的利用每個車輪的最大附著力。但是如果汽車左右兩個車輪的附著系數(shù)相差較大(如路面部分積水或結冰)，會影響汽車的制動方向穩(wěn)定性。廣州本田即是使用四通道ABS裝置。 o三通道式、特點：汽車在各種條件下制動時都具有良好的方向穩(wěn)定性。三通道ABS在小轎車上被普遍采用。 o二通道式、特點：二通道式ABS難以在方向穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向控制性和制動效能各方面得到兼顧，目前采用很少 o一通道式、特點：結構簡單，成本低等，在輕型載貨車上廣泛應用。 ABS的控制原理o一、預測控制方案o預先規(guī)定控制參數(shù)及其設定值等控制條

12、件，適時檢測瞬間控制參數(shù)值與設定值比較，按照一定規(guī)律對調(diào)節(jié)器動作實施控制。以車輪減速度為控制參數(shù)的單參數(shù)控制方式以滑移率為控制參數(shù)的單參數(shù)控制方式以上單參數(shù)控制方式特點o控制原理簡單o以車輪減速度為控制參數(shù)控制方式，在汽車低速擋行駛時會出現(xiàn)測算得到的驅(qū)動輪車輪減速度達不到門限值，造成失去控制抱死。o以滑移率為控制參數(shù)控制方式，在汽車以低速擋行駛使驅(qū)動輪車輪減速度達不到設定值，近似汽車車體速度不存在無法算出滑移率，失去控制，抱死。o在制動時跨越高、低附著系數(shù)路面時，不能有效制，制動壓力無法及時降低，導致車輪抱死。以車輪減速度和加速度為控制參數(shù)的控制方式雙參數(shù)控制方式優(yōu)缺點o低速擋行駛緊急制動時，

13、驅(qū)動輪車輪減速度值可能達不到預先設定的門限控制值，ABS無法控制制動壓力，抱死。o制動時跨越低、高附著系數(shù)路面，控制反應遲緩，制動壓力不能及時大幅度增加。以車輪減速度、加速度及滑移率為控制參數(shù)的控制方式o預先設定4個門限值：o車輪減速度門限值a0及其控制信號ao車輪加速度門限值a1及其控制信號ao車輪滑移率上門限值S01及其控制信號S1o車輪滑移率下門限值S02及其控制信號S2三參數(shù)控制方式優(yōu)缺點o優(yōu)點：解決了前面單、雙參數(shù)控制方式的三大缺點（低速擋行駛制動時驅(qū)動輪易抱死，從高附著系數(shù)路面向低附著路面躍變時車輪易抱死，向高附著系數(shù)路面躍變時出現(xiàn)過度減壓）o缺點：制動控制相應滯后；由于傳動系統(tǒng)的

14、扭曲振動，導致ABS誤判。模仿控制方案o除了以上通過預設控制參數(shù)門限值，為了適應道路條件的復雜性，還應具備以下功能：o準確、及時識別各種路面o對制動滯后量給出相應修正o對不同擋位所產(chǎn)生的不同轉(zhuǎn)動慣量給出相適應的修正模仿控制方案：在汽車制動過程中，自動記錄前一個制動壓力控制周期各參數(shù)，對這些參數(shù)分析判斷后，重新設定下一個控制周期的控制條件進行更有效的控制。ABS控制原理實例一、輪速傳感器電磁式轉(zhuǎn)速傳感器ABS組成結構和工作原理輪速傳感器的安裝電磁式輪速傳感器工作原理電磁式輪速傳感器工作原理霍爾式輪速傳感器工作原理霍爾式輪速傳感器優(yōu)點o輸出信號電壓幅值不受轉(zhuǎn)速影響，在汽車電源12V條件下，輸出信號

15、電壓保持在11.512V不變。o頻率響應高。o抗電磁波干擾能力強。ABS的電子控制單元ECUABS的電子控制單元ECUo盡管ECU內(nèi)部程序不同，但結構基本一樣o1、輸入電路（濾波、整形、放大電路）o2、運算電路（由兩個完全相同MCU組成，目的是兩個MCU同時計算，結構相同時ABS工作，結果不同時，關閉ABS）o3、輸出電路o4、安全保護電路（電源監(jiān)控、故障記憶、繼電器驅(qū)動、ABS警示燈驅(qū)動電路等）ABS的電子控制單元ECU討論：從這個ECU我們能否看出它是和什么類型的ABS系統(tǒng)配套的？ECU的安全保護功能o1）系統(tǒng)靜態(tài)自檢：檢查運算電路中ROM數(shù)據(jù)是否發(fā)生變化；對RAM進行數(shù)據(jù)輸入和輸出判斷是

16、否正常；對A/D進行檢查；對故障反饋電路進行檢查。o2）汽車起步時動態(tài)自檢：自動使電磁閥動作，比較其開關阻力，判斷工作是否正常；對輪速傳感器信號進行確認；對電動機進行動作檢查，判斷是否工作正常；o3）行駛中定時自動自檢：檢查內(nèi)部電壓是否5V；監(jiān)視對比MCU運算結果；對MCU時鐘脈沖頻率檢查；對ROM檢查；執(zhí)行器制動壓力調(diào)節(jié)器o作用：接受ECU控制，調(diào)節(jié)制動系統(tǒng)制動壓力，實現(xiàn)ABS功能。o分類：o氣壓式、液壓式o分離式（波許ABS2S）整體式（德爾科ABS V1）o流通式（常見）、變?nèi)莘e式流通式制動壓力調(diào)節(jié)器工作原理o電磁閥直接串接于汽車原有制動管路中，以其內(nèi)部不同的連同形式直接控制制動壓力增、

17、減、保壓。流通式制動壓力調(diào)節(jié)器工作原理（1）常規(guī)制動狀態(tài)流通式制動壓力調(diào)節(jié)器工作原理（2）減壓狀態(tài)流通式制動壓力調(diào)節(jié)器工作原理（3）討論：根據(jù)前面學習的工作原理，我們分析一下這是什么工作狀態(tài)？流通式制動壓力調(diào)節(jié)器工作原理（4）討論：根據(jù)前面學習的工作原理，我們分析一下這是什么工作狀態(tài)？可變?nèi)莘e式制動壓力調(diào)節(jié)器工作原理（1）可變?nèi)莘e式制動壓力調(diào)節(jié)器工作原理（2）可變?nèi)莘e式制動壓力調(diào)節(jié)器工作原理（3）可變?nèi)莘e式制動壓力調(diào)節(jié)器工作原理（4）ABS系統(tǒng)實例oBOSCH ABS 2S系統(tǒng)o簡介：該系統(tǒng)是4傳感器3通道類型，分離式ABS，由輪速傳感器、ECU、ABS調(diào)壓器組成。BOSCH ABS 2S調(diào)壓器