汽車防抱死制動系統(tǒng)(ABS)課件

ABS系統(tǒng)宣城市工業(yè)學校李昱1ABS系統(tǒng)宣城市工業(yè)學校李昱1概述ABS的理論基礎ABS的構造與工作原理ABS的控制技術典型ABS舉例

目錄2概述目錄2

1、概述車輛電子控制技術概況防抱死制動系統(tǒng)ABS工作原理簡介ABS的發(fā)展31、概述車輛電子控制技術概況3

車輛電子控制技術概況(1)問：

車輛中應用的機電一體化系統(tǒng)有多少種？答：

幾十種。4車輛電子控制技術概況(1)問：車輛中應用的機電一體化發(fā)動機：汽油機燃油噴射控制系統(tǒng)柴油機燃油噴射控制系統(tǒng)泵噴嘴共軌系統(tǒng)增壓器自動控制系統(tǒng)發(fā)動機與變速器聯(lián)合控制系統(tǒng)柴油機啟動控制系統(tǒng)廢氣再循環(huán)自動控制系統(tǒng)電子控制消聲器冷卻系自動控制系統(tǒng)

底盤：變速器自動控制系統(tǒng)無級變速自動控制系統(tǒng)離合器自動控制系統(tǒng)電子控制動力轉向系統(tǒng)主動、半主動懸架系統(tǒng)電子控制空氣懸架系統(tǒng)防抱死制動系統(tǒng)驅動力防滑轉系統(tǒng)車速自動控制系統(tǒng)汽車無人駕駛系統(tǒng)

其它：刮雨器自動控制車窗開關自動控制安全氣囊全自動空調(diào)汽車導航系統(tǒng)機電一體化系統(tǒng)5發(fā)動機：底盤：其它：機電一體化系統(tǒng)5

車輛電子控制技術概況(2)主要的車輛機電一體化系統(tǒng)電子控制噴油系統(tǒng)電子控制懸架系統(tǒng)自動導航系統(tǒng)防抱死制動系統(tǒng)驅動防滑控制系統(tǒng)★提高了汽車的經(jīng)濟性、安全性、可靠性和舒適性，減少了汽車有害尾氣的排放，降低了汽車的環(huán)境噪聲污染。6車輛電子控制技術概況(2)主要的車輛機電一體化系統(tǒng)電子

車輛電子控制技術概況(3)電子控制裝置占整車成本7車輛電子控制技術概況(3)電子控制裝置7

防抱死制動系統(tǒng)及其功能簡稱：ABS（AntilockBrakingSystem）車輛制動效果的評價指標制動距離短：車輪與路面之間的制動力盡可能大制動跑偏、側滑和失去轉向能力：車輛與路面之間的側向力越大越好車輪抱死的危害路面制動力減小側向力減小防抱死制動系統(tǒng)的功能：防止車輪抱死不帶ABS的車輛行駛表現(xiàn)帶ABS的車輛行駛表現(xiàn)8防抱死制動系統(tǒng)及其功能簡稱：ABS（AntilockABS在車輛上的安裝9ABS在車輛上的安裝9液壓制動原理簡介油制動盤活塞支架10液壓制動原理簡介油制動盤活塞支架10ABS工作原理簡介輪速傳感器傳感器轉子制動分缸制動燈開關制動盤電子控制單元ECU執(zhí)行器Actuator11ABS工作原理簡介輪速傳感器傳感器轉子制動分缸制動燈開關制動

輪速傳感器安裝在汽車驅動輪上，連續(xù)不斷地測取車輪的轉速，并將這些信號傳遞給ABSECU，電子控制單元將檢測到的轉速信號處理后與預先存儲在電子控制單元中的參考值進行比較，如果車輪的角減速度急劇增大，表明該車輪即將抱死，ABSECU指示執(zhí)行器降低該車輪制動輪缸的制動液壓，車輪開始轉動，當傳感器的信號表明車輪又正常轉動時，ABSECU又發(fā)出指令升高車輪制動輪缸的制動液壓，而執(zhí)行器則根據(jù)電子控制單元的指令“降低”、“增大”或“保持”各車輪制動輪缸的制動液壓，從而以脈沖形式（每秒約4~10次）進行制動壓力的調(diào)節(jié)，將車輪的滑移率始終控制在最佳滑移率范圍內(nèi)，從而保證在制動過程中車輪與路面之間的地面制動力和側向力最大，縮短制動距離，最大限度地保證制動時車輪的穩(wěn)定性，提高安全性。ABS工作原理簡介12輪速傳感器安裝在汽車驅動輪上，連續(xù)不斷地測取車輪的轉速，

ABS的發(fā)展(1)1932:英國專利“制動時防止車輪壓緊轉動車輪的安全裝置”;1936:德國Bosch將電磁傳感器用于測量車輪的轉速;1978:德國Bosch將微處理器引入ABS控制;估計：本世紀初，全世界汽車ABS裝備的比率將達到90%以上。13ABS的發(fā)展(1)1932:英國專利“制動時防止車輪壓緊汽車ABS仍需進一步提高系統(tǒng)的技術性能，提高系統(tǒng)元器件的可靠性，其發(fā)展趨勢為：1.ABS/ASR一體化:ASR是驅動力防滑轉系統(tǒng)的英文縮寫，全稱為Anti-SlipRegulation。有時也稱為驅動力控制系統(tǒng)，全稱為TractionControlSystem，簡稱為TRC。ASR也是典型的機電一體化控制系統(tǒng)，其作用是在汽車的啟動和加速過程中，控制傳遞到驅動輪上的驅動力矩，防止車輪空轉，從而使啟動和加速過程快速而穩(wěn)定。由于ASR與ABS所需的工作部件和控制原理等有許多相近的地方，ABS制造公司常將二者集成為一體，實現(xiàn)信息與資源的共享；

ABS的發(fā)展(2)14汽車ABS仍需進一步提高系統(tǒng)的技術性能，提高系統(tǒng)元器件的可靠ABS的發(fā)展(2)汽車ABS仍需進一步提高系統(tǒng)的技術性能，提高系統(tǒng)元器件的可靠性，其發(fā)展趨勢為：2.減小體積，降低重量:現(xiàn)代汽車裝備的輔助裝置越來越多，一方面汽車的重量隨之增加，能耗與運行成本也相應地增加，另一方面，可供這些裝置布置的空間受到限制，因此，減小ABS的體積，降低系統(tǒng)的總重量一直是ABS生產(chǎn)公司追求的目標；15ABS的發(fā)展(2)汽車ABS仍需進一步提高系統(tǒng)的技術性能，提ABS的發(fā)展(2)汽車ABS仍需進一步提高系統(tǒng)的技術性能，提高系統(tǒng)元器件的可靠性，其發(fā)展趨勢為：3.基于CAN總線的多控制系統(tǒng)集成網(wǎng)絡控制:由于汽車上采用的機電一體化控制裝置越來越多，每個系統(tǒng)都有自己的ECU和傳感器，裝置和信息不能共享。采用基于CAN總線的多控制系統(tǒng)集成網(wǎng)絡控制，將ABS與其它系統(tǒng)集成控制，可以節(jié)約成本，提高控制效率。16ABS的發(fā)展(2)汽車ABS仍需進一步提高系統(tǒng)的技術性能，提

2、ABS的理論基礎制動過程中車輪的受力及運動分析制動力系數(shù)與側向力系數(shù)曲線最佳滑移率范圍172、ABS的理論基礎制動過程中車輪的受力及運動分析17輪胎坐標系z輪胎接地區(qū)中心運動方向xyFzFyFx輪胎滾動方向輪胎旋轉軸輪胎接地區(qū)輪胎路面輪胎接地區(qū)中心運動方向18輪胎坐標系z輪胎接地區(qū)中心運動方向xyFzFyFx輪胎滾動制動力系數(shù)/側向力系數(shù)Fx:沿X軸方向的分力,稱為地面制動力，又稱縱向力;Fy:沿Y軸方向的分力，稱為側向力，或稱橫向力；Fz：沿Z軸方向的分力，稱為法向反作用力；fx:稱為制動力系數(shù)；fy:稱為側向力系數(shù)。19制動力系數(shù)/側向力系數(shù)Fx:沿X軸方向的分力,稱為地面制

制動滑移率:ωrvvRS—制動滑移率；v—車輛行駛速度；vR

—車輪圓周速度；r—車輪動力半徑；ω—車輪角速度。

顯然，車輪作純滾動時，車輪實際行駛速度與車輪滾動的圓周速度相等，即v=vR，制動滑移率為0；車輪作純滑動，即車輪抱死時，車輪的圓周速度為零，即vR=0，制動滑移率為1；車輪既滾動又滑動時，制動滑移率在0～1之間。可見制動滑移率描述了制動過程中車輪滑移的程度，滑移率值越大，表明滑移越嚴重。描述制動過程中的滑移程度20制動滑移率:ωrvvRS—制動滑移率；顯然，車輪有側偏角時的車輪滑移率－側偏角：車輪滾動方向與車輛的行駛方向之間的夾角

絕對滑移率

側向滑移率

縱向滑移率

v-vRcosαvvRcosvRΔvvRsinα以上討論的是汽車在直線路面上行駛的情形。當汽車轉向或行駛在彎曲的道路上時，由于慣性等因素的作用，車輪受到側向力的作用。此時車輪的滾動方向與汽車的行駛方向不一致，兩者之間的夾角稱為側偏角。有側偏角時的車輪滑移率定義如下:21有側偏角時的車輪滑移率－側偏角：車輪滾動方向與車輛的行駛方制動滑移率

與車輪運動狀態(tài)的關系S＝０純滾動０﹤S﹤１邊滾動邊滑動S＝１純滑動結論：滑移率描述了制動過程中車輪滑移的程度，滑移率值越大，表明滑移越嚴重。22制動滑移率

與車輪運動狀態(tài)的關系S＝０純滾動22制動力系數(shù)特性曲線

滑移率00.20.40.60.8100.20.40.60.811.2fsOABfmSm制動時輪胎與路面之間的制動力系數(shù)與滑移率有著密切的關系，這種函數(shù)關系通常用滑移率—制動力系數(shù)特性曲線來描述側向力系數(shù)23制動力系數(shù)特性曲線滑移率00.20.40.60.81000.20.40.60.81.01.20o2o4o6o8o10o12o14o16o18o側偏角側向力系數(shù)特性曲線

由圖可知，當側偏角不超過5°時，側向附著系數(shù)隨著側偏角的增大近似線性地增大；當側偏角范圍達到5°~10°時，側向力系數(shù)繼續(xù)增大并達到最大值；當側偏角再增大時，側向力系樹反而有所下降。側向力系數(shù)2400.20.40.60.81.01.20o2o4o6o8o1路面對制動力系數(shù)特性曲線的影響00.20.40.60.811.200.20.40.60.81滑移率干水泥路濕水泥路雪路冰路側向力系數(shù)25路面對制動力系數(shù)特性曲線的影響00.20.40.60.811制動力系數(shù)特性曲線與車速的關系00.20.40.60.81.01.200.20.40.60.81滑移率V＝10km/h40102540干燥瀝青路面潮濕瀝青路面?zhèn)认蛄ο禂?shù)26制動力系數(shù)特性曲線與車速的關系00.20.40.60.81.不同側偏角時

側向力系數(shù)隨滑移率變化的曲線0.000.200.400.600.801.001.2000.20.40.60.811o6o12o=20o滑移率側向力系數(shù)27不同側偏角時

側向力系數(shù)隨滑移率變化的曲線0.000.200不同滑移率時

側向力系數(shù)隨側偏角變化的曲線0.000.200.400.600.801.001.200o2o4o6o8o10o12o14o16o18o0.40.30.20.160.120.080.04S=0.00側偏角側向力系數(shù)28不同滑移率時

側向力系數(shù)隨側偏角變化的曲線0.000.200最佳滑移率范圍0.000.200.400.600.801.001.2000.20.40.60.81滑移率側向附著系數(shù)縱向附著系數(shù)最佳滑移率范圍側向力系數(shù)29最佳滑移率范圍0.000.200.400.600.801.03、ABS的構造與工作原理輪速傳感器ABS執(zhí)行器制動液壓系統(tǒng)電子控制單元ECU303、ABS的構造與工作原理輪速傳感器30小結車輛的制動性能與輪胎的附著性能密切相關；輪胎的附著性能與輪胎的滑移率密切相關；附著力－滑移率特性曲線與路況、行駛工況密切相關；最佳滑移率范圍：0.1—0.3；制動時的最差狀況：輪胎抱死。31小結車輛的制動性能與輪胎的附著性能密切相關；31輪速傳感器：構造1234561、導線2、永久磁鐵3、殼體4、線圈5、極軸6、轉子32輪速傳感器：構造1234561、導線32輪速傳感器的安裝轉子：轉子是一個帶齒的圓環(huán)，由磁阻較小的鐵磁性材料制成，隨車輪一起轉動的部件上，如半軸、輪轂或制動盤等，與車輪同步轉動；傳感頭：傳感頭根據(jù)極軸形狀的不同可以分為鑿式、菱式和柱式極軸輪速傳感頭等，其內(nèi)部結構基本相同，主要由永磁體磁芯、傳感線圈和極軸等組成。傳感頭直接安裝在車輪附近不隨車輪轉動的部件上，如半軸套管、轉向節(jié)、制動底板等。33輪速傳感器的安裝轉子：轉子是一個帶齒的圓環(huán)，由磁阻較小的鐵磁輪速傳感器：工作原理+V-V輸出信號感應線圈輸出永磁體磁芯轉子極軸34輪速傳感器：工作原理+V-V輸出信號感應線圈輸出永磁體磁芯轉ABS執(zhí)行器：2位2通進油閥構造1、進油管濾清器2、密封圈3、閥體4、閥座5、濾清器6、彈簧7、閥芯8、O形環(huán)9、銜鐵10、密封蓋11、線圈12、線圈架35ABS執(zhí)行器：2位2通進油閥構造1、進油管濾清器35ABS執(zhí)行器：3位3通電磁閥構造36ABS執(zhí)行器：3位3通電磁閥構造36ABS執(zhí)行器：2位2通出油閥構造閥座O形環(huán)濾清支撐體濾清器密封圈閥芯彈簧閥體銜鐵線圈線圈架37ABS執(zhí)行器：2位2通出油閥構造閥座37ABS執(zhí)行器:常規(guī)制動時的

工作示意圖制動總缸ABSECU單向閥1單向閥2單向閥3回位彈簧A孔打開B孔關閉0A0VC孔38ABS執(zhí)行器:常規(guī)制動時的

工作示意圖制動總缸單向閥1單向ABS執(zhí)行器:常規(guī)制動時的

3位電磁閥和泵電機工作狀態(tài)39ABS執(zhí)行器:常規(guī)制動時的

3位電磁閥和泵電機工作狀態(tài)39ABS執(zhí)行器:

壓力降低時的工作示意圖制動總缸泵ABSECU單向閥1單向閥2單向閥3回位彈簧A孔關閉B孔打開5A12VC孔40ABS執(zhí)行器:

壓力降低時的工作示意圖制動總缸泵單向閥1ABS執(zhí)行器:壓力降低時的

3位電磁閥和泵電機的工作狀態(tài)41ABS執(zhí)行器:壓力降低時的

3位電磁閥和泵電機的工作狀態(tài)41ABS執(zhí)行器:壓力保持時的

工作示意圖制動總缸ABSECU單向閥1單向閥2單向閥3回位彈簧A孔關閉B孔關閉2A12VC孔42ABS執(zhí)行器:壓力保持時的

工作示意圖制動總缸單向閥1單ABS執(zhí)行器:壓力保持時的3位電磁閥和泵電機的工作狀態(tài)43ABS執(zhí)行器:壓力保持時的3位電磁閥和泵電機的工作狀態(tài)43ABS執(zhí)行器:壓力升高時的工作示意圖制動總缸ABSECU單向閥1單向閥2單向閥3回位彈簧A孔打開B孔關閉0A12VC孔44ABS執(zhí)行器:壓力升高時的工作示意圖制動總缸單向閥1單向ABS執(zhí)行器:壓力升高時的3位電磁閥和泵電機的工作狀態(tài)45ABS執(zhí)行器:壓力升高時的3位電磁閥和泵電機的工作狀態(tài)45制動液壓系統(tǒng)46制動液壓系統(tǒng)46電子控制單元ECU計算電路計算電路輪速傳感器輸入放大電路輸出信號輪速傳感器FLRRFRRL電源監(jiān)控電路故障記憶電路警告燈驅動電路電磁閥控制電路電磁閥控制電路左前電磁閥右前電磁閥后輪電磁閥ABS警告燈電磁閥繼電器泵電動機繼電器繼電器電源外部信號輸出信號泵電動機監(jiān)視制動開關電磁閥繼電器監(jiān)視47電子控制單元ECU計算電路計算電路輪速傳感器輸出信號輪速傳感小結ABS的三大組成部分：轉速傳感器、執(zhí)行器和控制器ECU；轉速傳感器的工作原理：電磁感應；ABS執(zhí)行器的三大組成部分：電磁閥、泵電機和低壓儲液器；ABS控制器;ABS是附加在液壓制動系統(tǒng)上的輔助控制系統(tǒng)。48小結ABS的三大組成部分：轉速傳感器、執(zhí)行器和控制器ECU4、ABS的控制技術ABS的布置及通道ABS控制方式ABS控制方法ABS控制過程494、ABS的控制技術ABS的布置及通道49ABS的布置及通道四通道式三通道式雙通道式單通道式50ABS的布置及通道四通道式50ABS的布置及通道：四通道式壓力控制閥輪速傳感器51ABS的布置及通道：四通道式壓力控制閥輪速傳感器51ABS的布置及通道：三通道式壓力控制閥輪速傳感器52ABS的布置及通道：三通道式壓力控制閥輪速傳感器52ABS的布置及通道：二通道式壓力控制閥輪速傳感器53ABS的布置及通道：二通道式壓力控制閥輪速傳感器53ABS的布置及通道：單通道式壓力控制閥輪速傳感器四通道式制造成本高，制動過程中容易產(chǎn)生橫擺力矩，ABS采用這種布置方式的很少。雙通道式盡管制造成本低，但很難兼顧汽車對制動效能和方向穩(wěn)定性的要求，ABS采用這種布置方式的也不多見。實際使用的ABS液壓系統(tǒng)以三通道式居多。三通道式的前輪有兩個獨立的控制通道，后輪則只有一個控制通道，在下段的控制方式分析中我們可以看出，采用這種布置方式，可以充分利用兩個前輪的附著力，同時保證制動過程中的方向穩(wěn)定性。單通道式的控制通道一般布置在汽車的后橋上，其制造成本低，在一些輕型載貨車上有較廣泛的應用。54ABS的布置及通道：單通道式壓力控制閥輪速傳感器四通道式制造ABS控制方式獨立控制低選擇控制高選擇控制修正的獨立控制智能選擇控制

55ABS控制方式獨立控制55ABS控制方式：獨立控制控制方式：每個車輪都有專用通道，一個輪速傳感器對應一個壓力控制閥。優(yōu)點：每個車輪的附著系數(shù)利用率達到最大值，以獲得最佳制動效果，

制動距離短！缺點：對不對稱路面，由于附著系數(shù)不同，左右輪產(chǎn)生的路面制動力不同，導致車輛產(chǎn)生附加的橫擺力矩，使車輛難以控制，

操縱性和方向穩(wěn)定性不太好！多用于中重型載貨車的后軸。

56ABS控制方式：獨立控制控制方式：每個車輪都有專用通道，一個獨立控制時的制動橫擺力矩57獨立控制時的制動橫擺力矩57ABS控制方式：低選擇控制控制方式：一個車橋上的兩個車輪由一條通道控制，即兩個輪速傳感器對應一個壓力控制閥，制動壓力取決于預先抱死車輪的狀態(tài)，對于不對稱路面，選擇附著系數(shù)較低的一側車輪；優(yōu)點：左右車輪產(chǎn)生的制動力相同，減少或消除了橫擺和轉向力矩；

操縱性和方向穩(wěn)定性好！缺點：附著系數(shù)較高的一側車輪的附著系數(shù)得不到充分利用。

制動距離加大！58ABS控制方式：低選擇控制控制方式：一個車橋上的兩個車輪由一ABS控制方式：高選擇控制控制方式：一個車橋上的兩個車輪由一條通道控制，即兩個輪速傳感器對應一個壓力控制閥，制動壓力取決于后抱死車輪的狀態(tài)，對于不對稱路面，選擇附著系數(shù)較高的一側車輪進行控制；優(yōu)點：附著系數(shù)得到充分利用；

制動距離短！缺點：對于附著系數(shù)不對稱的路面，該控制方式會產(chǎn)生附加的橫擺力矩。

降低制動時的方向穩(wěn)定性！59ABS控制方式：高選擇控制控制方式：一個車橋上的兩個車輪由一ABS控制方式：

修正的獨立控制控制方式：和獨立控制一樣，每個輪速傳感器對應一個壓力控制閥。具體控制方式是，對一個車橋上的左右輪中附著系數(shù)低的一側車輪用獨立控制，附著系數(shù)高的另一側按一定的比例以低于最大附著系數(shù)利用率進行控制，或者使其控制壓力的建立時間推后一段。優(yōu)點：綜合了獨立控制和低選擇控制的優(yōu)點；

制動距離較短！方向穩(wěn)定性較好！60ABS控制方式：

修正的獨立控制控制方式：和獨立控制一樣，每ABS控制方式：智能選擇控制控制方式：一個車橋上的兩個車輪由一條通道控制，即兩個輪速傳感器對應一個壓力控制閥。左右輪附著系數(shù)相同:低選擇控制左右輪附著系數(shù)不同:當附著力低的一側其附著系數(shù)相對較高時，用低選擇控制；而其附著系數(shù)相對較低時，選擇系統(tǒng)趨向于高選擇控制。61ABS控制方式：智能選擇控制控制方式：一個車橋上的兩個車輪由ABS控制方法邏輯門限值控制PID控制模糊控制62ABS控制方法邏輯門限值控制62

這種控制方法是基于車輪角速度對制動力矩、制動力系數(shù)和滑移率的變化十分敏感，在制動過程中，車輪抱死總是出現(xiàn)在dω/dt相當大的時刻，因此可以預選一個角減速度門限值-a，當實際的角減速度超過此門限值時，ECU發(fā)出指令，開始降低制動壓力使車輪得以加速旋轉；再選一個角加速度低門限值+a1，當車輪的角加速度達到此門限值時，ECU發(fā)出指令，使制動壓力保持不變；當車輪的角加速度增大到高門限值+a2時，又開始增大制動壓力，車輪作減速運動。所以可以采用一個輪速傳感器作為輸入信號，同時在ECU中設置合理的車輪角加、減速度門限值，實現(xiàn)防抱死制動的控制，這種方法稱為簡單邏輯門限值控制，其邏輯判定條件可以表示為：邏輯門限值控制(1)63這種控制方法是基于車輪角速度對制動力矩、制動力系邏輯門限值控制(2)dω/dt<an減壓dω/dt>ap保壓，上一個是減壓過程dω/dt<<ap增壓，上一個是保壓過程An-角減速度門限值;Ap-角加速度門限值。64邏輯門限值控制(2)dω/dt<an減壓64速度加速度壓力電磁閥車輪圓周加速度門檻值a2000加壓保壓減壓保壓加壓保壓加壓減壓保壓車輪圓周速度車速車輪圓周加速度車輪圓周加速度門檻值a1車輪圓周j減速度門檻值b制動時間t065速度加速度壓力電磁閥車輪圓周加速度000加壓保壓減壓保壓加壓簡單邏輯門限值控制可以適應不同的路面特性，但當路面制動力系數(shù)發(fā)生突變時，系統(tǒng)不能快速適應，此外，在初始和高速緊急制動情況下，有可能使防抱制動邏輯在后續(xù)的控制中失效，因此需要將角速度和滑移率這二個門限結合起來，以識別不同的路況。目前，ABS采用的基本上都是基于車輪加、減速度門限值及滑移率的控制方法。邏輯門限控制具有控制簡單，計算量小，便于實現(xiàn)的優(yōu)點，目前已經(jīng)在汽車上應用的ABS產(chǎn)品幾乎無一例外地采用該方法。邏輯門限控制的缺點在于控制系統(tǒng)中的各種門限及保壓時間都是通過反復試驗得出，耗資巨大，產(chǎn)品開發(fā)周期長，而且從理論上講，在整個控制過程中車輪滑移率并不總是保持在最佳滑移率上，而是在它的附近波動，并未達到最佳的制動效果。邏輯門限值控制(3)66簡單邏輯門限值控制可以適應不同的路面特性，但當路面制動力系數(shù)PID控制圖為ABSPID控制的方框圖，從圖中可以看出，該方法將期望的滑移率ST與實際滑移率S之差eS定義為PID的輸入，由PID控制算法算出控制參數(shù)值（液壓制動系統(tǒng)的液壓或氣動制動系統(tǒng)的氣壓p）反饋給制動系統(tǒng)，構成典型的反饋控制。PID控制的難點在于PID參數(shù)的整定，一般結合具體的汽車用試湊的方法確定，只要PID參數(shù)選擇恰當，就會得到較好的控制效果。

制動系統(tǒng)+-epp車輛模塊PID-+制動壓力pSTSpTeS67PID控制圖為ABSPID控制的方框圖，從圖中可以看出，模糊控制模糊控制也是目前研究人員研究比較多的ABS控制方法之一。模糊控制通過模糊邏輯和近似推理方法，把人的經(jīng)驗形式化、模糊化，使之成為計算機可以接受的控制模型。模糊控制是基于經(jīng)驗規(guī)則的控制，與系統(tǒng)的模型無關，有很好的魯棒性和控制規(guī)則靈活性，控制規(guī)則符合人的思維規(guī)律，該控制方法是今后的發(fā)展方向。68模糊控制模糊控制也是目前研究人員研究比較多的ABS控制方法5.典型ABS舉例

國外的ABS制造公司達到10多家，除了ABS的主要供應商德國的Bosch公司以外，還有世界著名的制動器制造商德國的Teves公司、德國的Wabco公司、美國的Kelsey-Hayes公司和英國的Locas-Girling公司等。我國對ABS的研究始于80年代初，主要研制單位有東風汽車公司（原第二汽車制造廠）、交通部重慶公路研究所、重慶宏安ABS有限公司、陜西新平514廠、長安大學和清華大學等。目前國產(chǎn)ABS比較成熟的產(chǎn)品主要有FKX-AC1、ABS121和ABS141三種型號。695.典型ABS舉例國外的ABS制造公司達到10多家，除了A國內(nèi)外主要ABS產(chǎn)品及主要技術特點70國內(nèi)外主要ABS產(chǎn)品及主要技術特點70謝謝大家??！71謝謝大家！！71ABS系統(tǒng)宣城市工業(yè)學校李昱72ABS系統(tǒng)宣城市工業(yè)學校李昱1概述ABS的理論基礎ABS的構造與工作原理ABS的控制技術典型ABS舉例

目錄73概述目錄2

1、概述車輛電子控制技術概況防抱死制動系統(tǒng)ABS工作原理簡介ABS的發(fā)展741、概述車輛電子控制技術概況3

車輛電子控制技術概況(1)問：

車輛中應用的機電一體化系統(tǒng)有多少種？答：

幾十種。75車輛電子控制技術概況(1)問：車輛中應用的機電一體化發(fā)動機：汽油機燃油噴射控制系統(tǒng)柴油機燃油噴射控制系統(tǒng)泵噴嘴共軌系統(tǒng)增壓器自動控制系統(tǒng)發(fā)動機與變速器聯(lián)合控制系統(tǒng)柴油機啟動控制系統(tǒng)廢氣再循環(huán)自動控制系統(tǒng)電子控制消聲器冷卻系自動控制系統(tǒng)

底盤：變速器自動控制系統(tǒng)無級變速自動控制系統(tǒng)離合器自動控制系統(tǒng)電子控制動力轉向系統(tǒng)主動、半主動懸架系統(tǒng)電子控制空氣懸架系統(tǒng)防抱死制動系統(tǒng)驅動力防滑轉系統(tǒng)車速自動控制系統(tǒng)汽車無人駕駛系統(tǒng)

其它：刮雨器自動控制車窗開關自動控制安全氣囊全自動空調(diào)汽車導航系統(tǒng)機電一體化系統(tǒng)76發(fā)動機：底盤：其它：機電一體化系統(tǒng)5

車輛電子控制技術概況(2)主要的車輛機電一體化系統(tǒng)電子控制噴油系統(tǒng)電子控制懸架系統(tǒng)自動導航系統(tǒng)防抱死制動系統(tǒng)驅動防滑控制系統(tǒng)★提高了汽車的經(jīng)濟性、安全性、可靠性和舒適性，減少了汽車有害尾氣的排放，降低了汽車的環(huán)境噪聲污染。77車輛電子控制技術概況(2)主要的車輛機電一體化系統(tǒng)電子

車輛電子控制技術概況(3)電子控制裝置占整車成本78車輛電子控制技術概況(3)電子控制裝置7

防抱死制動系統(tǒng)及其功能簡稱：ABS（AntilockBrakingSystem）車輛制動效果的評價指標制動距離短：車輪與路面之間的制動力盡可能大制動跑偏、側滑和失去轉向能力：車輛與路面之間的側向力越大越好車輪抱死的危害路面制動力減小側向力減小防抱死制動系統(tǒng)的功能：防止車輪抱死不帶ABS的車輛行駛表現(xiàn)帶ABS的車輛行駛表現(xiàn)79防抱死制動系統(tǒng)及其功能簡稱：ABS（AntilockABS在車輛上的安裝80ABS在車輛上的安裝9液壓制動原理簡介油制動盤活塞支架81液壓制動原理簡介油制動盤活塞支架10ABS工作原理簡介輪速傳感器傳感器轉子制動分缸制動燈開關制動盤電子控制單元ECU執(zhí)行器Actuator82ABS工作原理簡介輪速傳感器傳感器轉子制動分缸制動燈開關制動

輪速傳感器安裝在汽車驅動輪上，連續(xù)不斷地測取車輪的轉速，并將這些信號傳遞給ABSECU，電子控制單元將檢測到的轉速信號處理后與預先存儲在電子控制單元中的參考值進行比較，如果車輪的角減速度急劇增大，表明該車輪即將抱死，ABSECU指示執(zhí)行器降低該車輪制動輪缸的制動液壓，車輪開始轉動，當傳感器的信號表明車輪又正常轉動時，ABSECU又發(fā)出指令升高車輪制動輪缸的制動液壓，而執(zhí)行器則根據(jù)電子控制單元的指令“降低”、“增大”或“保持”各車輪制動輪缸的制動液壓，從而以脈沖形式（每秒約4~10次）進行制動壓力的調(diào)節(jié)，將車輪的滑移率始終控制在最佳滑移率范圍內(nèi)，從而保證在制動過程中車輪與路面之間的地面制動力和側向力最大，縮短制動距離，最大限度地保證制動時車輪的穩(wěn)定性，提高安全性。ABS工作原理簡介83輪速傳感器安裝在汽車驅動輪上，連續(xù)不斷地測取車輪的轉速，

ABS的發(fā)展(1)1932:英國專利“制動時防止車輪壓緊轉動車輪的安全裝置”;1936:德國Bosch將電磁傳感器用于測量車輪的轉速;1978:德國Bosch將微處理器引入ABS控制;估計：本世紀初，全世界汽車ABS裝備的比率將達到90%以上。84ABS的發(fā)展(1)1932:英國專利“制動時防止車輪壓緊汽車ABS仍需進一步提高系統(tǒng)的技術性能，提高系統(tǒng)元器件的可靠性，其發(fā)展趨勢為：1.ABS/ASR一體化:ASR是驅動力防滑轉系統(tǒng)的英文縮寫，全稱為Anti-SlipRegulation。有時也稱為驅動力控制系統(tǒng)，全稱為TractionControlSystem，簡稱為TRC。ASR也是典型的機電一體化控制系統(tǒng)，其作用是在汽車的啟動和加速過程中，控制傳遞到驅動輪上的驅動力矩，防止車輪空轉，從而使啟動和加速過程快速而穩(wěn)定。由于ASR與ABS所需的工作部件和控制原理等有許多相近的地方，ABS制造公司常將二者集成為一體，實現(xiàn)信息與資源的共享；

ABS的發(fā)展(2)85汽車ABS仍需進一步提高系統(tǒng)的技術性能，提高系統(tǒng)元器件的可靠ABS的發(fā)展(2)汽車ABS仍需進一步提高系統(tǒng)的技術性能，提高系統(tǒng)元器件的可靠性，其發(fā)展趨勢為：2.減小體積，降低重量:現(xiàn)代汽車裝備的輔助裝置越來越多，一方面汽車的重量隨之增加，能耗與運行成本也相應地增加，另一方面，可供這些裝置布置的空間受到限制，因此，減小ABS的體積，降低系統(tǒng)的總重量一直是ABS生產(chǎn)公司追求的目標；86ABS的發(fā)展(2)汽車ABS仍需進一步提高系統(tǒng)的技術性能，提ABS的發(fā)展(2)汽車ABS仍需進一步提高系統(tǒng)的技術性能，提高系統(tǒng)元器件的可靠性，其發(fā)展趨勢為：3.基于CAN總線的多控制系統(tǒng)集成網(wǎng)絡控制:由于汽車上采用的機電一體化控制裝置越來越多，每個系統(tǒng)都有自己的ECU和傳感器，裝置和信息不能共享。采用基于CAN總線的多控制系統(tǒng)集成網(wǎng)絡控制，將ABS與其它系統(tǒng)集成控制，可以節(jié)約成本，提高控制效率。87ABS的發(fā)展(2)汽車ABS仍需進一步提高系統(tǒng)的技術性能，提

2、ABS的理論基礎制動過程中車輪的受力及運動分析制動力系數(shù)與側向力系數(shù)曲線最佳滑移率范圍882、ABS的理論基礎制動過程中車輪的受力及運動分析17輪胎坐標系z輪胎接地區(qū)中心運動方向xyFzFyFx輪胎滾動方向輪胎旋轉軸輪胎接地區(qū)輪胎路面輪胎接地區(qū)中心運動方向89輪胎坐標系z輪胎接地區(qū)中心運動方向xyFzFyFx輪胎滾動制動力系數(shù)/側向力系數(shù)Fx:沿X軸方向的分力,稱為地面制動力，又稱縱向力;Fy:沿Y軸方向的分力，稱為側向力，或稱橫向力；Fz：沿Z軸方向的分力，稱為法向反作用力；fx:稱為制動力系數(shù)；fy:稱為側向力系數(shù)。90制動力系數(shù)/側向力系數(shù)Fx:沿X軸方向的分力,稱為地面制

制動滑移率:ωrvvRS—制動滑移率；v—車輛行駛速度；vR

—車輪圓周速度；r—車輪動力半徑；ω—車輪角速度。

顯然，車輪作純滾動時，車輪實際行駛速度與車輪滾動的圓周速度相等，即v=vR，制動滑移率為0；車輪作純滑動，即車輪抱死時，車輪的圓周速度為零，即vR=0，制動滑移率為1；車輪既滾動又滑動時，制動滑移率在0～1之間?？梢娭苿踊坡拭枋隽酥苿舆^程中車輪滑移的程度，滑移率值越大，表明滑移越嚴重。描述制動過程中的滑移程度91制動滑移率:ωrvvRS—制動滑移率；顯然，車輪有側偏角時的車輪滑移率－側偏角：車輪滾動方向與車輛的行駛方向之間的夾角

絕對滑移率

側向滑移率

縱向滑移率

v-vRcosαvvRcosvRΔvvRsinα以上討論的是汽車在直線路面上行駛的情形。當汽車轉向或行駛在彎曲的道路上時，由于慣性等因素的作用，車輪受到側向力的作用。此時車輪的滾動方向與汽車的行駛方向不一致，兩者之間的夾角稱為側偏角。有側偏角時的車輪滑移率定義如下:92有側偏角時的車輪滑移率－側偏角：車輪滾動方向與車輛的行駛方制動滑移率

與車輪運動狀態(tài)的關系S＝０純滾動０﹤S﹤１邊滾動邊滑動S＝１純滑動結論：滑移率描述了制動過程中車輪滑移的程度，滑移率值越大，表明滑移越嚴重。93制動滑移率

與車輪運動狀態(tài)的關系S＝０純滾動22制動力系數(shù)特性曲線

滑移率00.20.40.60.8100.20.40.60.811.2fsOABfmSm制動時輪胎與路面之間的制動力系數(shù)與滑移率有著密切的關系，這種函數(shù)關系通常用滑移率—制動力系數(shù)特性曲線來描述側向力系數(shù)94制動力系數(shù)特性曲線滑移率00.20.40.60.81000.20.40.60.81.01.20o2o4o6o8o10o12o14o16o18o側偏角側向力系數(shù)特性曲線

由圖可知，當側偏角不超過5°時，側向附著系數(shù)隨著側偏角的增大近似線性地增大；當側偏角范圍達到5°~10°時，側向力系數(shù)繼續(xù)增大并達到最大值；當側偏角再增大時，側向力系樹反而有所下降。側向力系數(shù)9500.20.40.60.81.01.20o2o4o6o8o1路面對制動力系數(shù)特性曲線的影響00.20.40.60.811.200.20.40.60.81滑移率干水泥路濕水泥路雪路冰路側向力系數(shù)96路面對制動力系數(shù)特性曲線的影響00.20.40.60.811制動力系數(shù)特性曲線與車速的關系00.20.40.60.81.01.200.20.40.60.81滑移率V＝10km/h40102540干燥瀝青路面潮濕瀝青路面?zhèn)认蛄ο禂?shù)97制動力系數(shù)特性曲線與車速的關系00.20.40.60.81.不同側偏角時

側向力系數(shù)隨滑移率變化的曲線0.000.200.400.600.801.001.2000.20.40.60.811o6o12o=20o滑移率側向力系數(shù)98不同側偏角時

側向力系數(shù)隨滑移率變化的曲線0.000.200不同滑移率時

側向力系數(shù)隨側偏角變化的曲線0.000.200.400.600.801.001.200o2o4o6o8o10o12o14o16o18o0.40.30.20.160.120.080.04S=0.00側偏角側向力系數(shù)99不同滑移率時

側向力系數(shù)隨側偏角變化的曲線0.000.200最佳滑移率范圍0.000.200.400.600.801.001.2000.20.40.60.81滑移率側向附著系數(shù)縱向附著系數(shù)最佳滑移率范圍側向力系數(shù)100最佳滑移率范圍0.000.200.400.600.801.03、ABS的構造與工作原理輪速傳感器ABS執(zhí)行器制動液壓系統(tǒng)電子控制單元ECU1013、ABS的構造與工作原理輪速傳感器30小結車輛的制動性能與輪胎的附著性能密切相關；輪胎的附著性能與輪胎的滑移率密切相關；附著力－滑移率特性曲線與路況、行駛工況密切相關；最佳滑移率范圍：0.1—0.3；制動時的最差狀況：輪胎抱死。102小結車輛的制動性能與輪胎的附著性能密切相關；31輪速傳感器：構造1234561、導線2、永久磁鐵3、殼體4、線圈5、極軸6、轉子103輪速傳感器：構造1234561、導線32輪速傳感器的安裝轉子：轉子是一個帶齒的圓環(huán)，由磁阻較小的鐵磁性材料制成，隨車輪一起轉動的部件上，如半軸、輪轂或制動盤等，與車輪同步轉動；傳感頭：傳感頭根據(jù)極軸形狀的不同可以分為鑿式、菱式和柱式極軸輪速傳感頭等，其內(nèi)部結構基本相同，主要由永磁體磁芯、傳感線圈和極軸等組成。傳感頭直接安裝在車輪附近不隨車輪轉動的部件上，如半軸套管、轉向節(jié)、制動底板等。104輪速傳感器的安裝轉子：轉子是一個帶齒的圓環(huán)，由磁阻較小的鐵磁輪速傳感器：工作原理+V-V輸出信號感應線圈輸出永磁體磁芯轉子極軸105輪速傳感器：工作原理+V-V輸出信號感應線圈輸出永磁體磁芯轉ABS執(zhí)行器：2位2通進油閥構造1、進油管濾清器2、密封圈3、閥體4、閥座5、濾清器6、彈簧7、閥芯8、O形環(huán)9、銜鐵10、密封蓋11、線圈12、線圈架106ABS執(zhí)行器：2位2通進油閥構造1、進油管濾清器35ABS執(zhí)行器：3位3通電磁閥構造107ABS執(zhí)行器：3位3通電磁閥構造36ABS執(zhí)行器：2位2通出油閥構造閥座O形環(huán)濾清支撐體濾清器密封圈閥芯彈簧閥體銜鐵線圈線圈架108ABS執(zhí)行器：2位2通出油閥構造閥座37ABS執(zhí)行器:常規(guī)制動時的

工作示意圖制動總缸ABSECU單向閥1單向閥2單向閥3回位彈簧A孔打開B孔關閉0A0VC孔109ABS執(zhí)行器:常規(guī)制動時的

工作示意圖制動總缸單向閥1單向ABS執(zhí)行器:常規(guī)制動時的

3位電磁閥和泵電機工作狀態(tài)110ABS執(zhí)行器:常規(guī)制動時的

3位電磁閥和泵電機工作狀態(tài)39ABS執(zhí)行器:

壓力降低時的工作示意圖制動總缸泵ABSECU單向閥1單向閥2單向閥3回位彈簧A孔關閉B孔打開5A12VC孔111ABS執(zhí)行器:

壓力降低時的工作示意圖制動總缸泵單向閥1ABS執(zhí)行器:壓力降低時的

3位電磁閥和泵電機的工作狀態(tài)112ABS執(zhí)行器:壓力降低時的

3位電磁閥和泵電機的工作狀態(tài)41ABS執(zhí)行器:壓力保持時的

工作示意圖制動總缸ABSECU單向閥1單向閥2單向閥3回位彈簧A孔關閉B孔關閉2A12VC孔113ABS執(zhí)行器:壓力保持時的

工作示意圖制動總缸單向閥1單ABS執(zhí)行器:壓力保持時的3位電磁閥和泵電機的工作狀態(tài)114ABS執(zhí)行器:壓力保持時的3位電磁閥和泵電機的工作狀態(tài)43ABS執(zhí)行器:壓力升高時的工作示意圖制動總缸ABSECU單向閥1單向閥2單向閥3回位彈簧A孔打開B孔關閉0A12VC孔115ABS執(zhí)行器:壓力升高時的工作示意圖制動總缸單向閥1單向ABS執(zhí)行器:壓力升高時的3位電磁閥和泵電機的工作狀態(tài)116ABS執(zhí)行器:壓力升高時的3位電磁閥和泵電機的工作狀態(tài)45制動液壓系統(tǒng)117制動液壓系統(tǒng)46電子控制單元ECU計算電路計算電路輪速傳感器輸入放大電路輸出信號輪速傳感器FLRRFRRL電源監(jiān)控電路故障記憶電路警告燈驅動電路電磁閥控制電路電磁閥控制電路左前電磁閥右前電磁閥后輪電磁閥ABS警告燈電磁閥繼電器泵電動機繼電器繼電器電源外部信號輸出信號泵電動機監(jiān)視制動開關電磁閥繼電器監(jiān)視118電子控制單元ECU計算電路計算電路輪速傳感器輸出信號輪速傳感小結ABS的三大組成部分：轉速傳感器、執(zhí)行器和控制器ECU；轉速傳感器的工作原理：電磁感應；ABS執(zhí)行器的三大組成部分：電磁閥、泵電機和低壓儲液器；ABS控制器;ABS是附加在液壓制動系統(tǒng)上的輔助控制系統(tǒng)。119小結ABS的三大組成部分：轉速傳感器、執(zhí)行器和控制器ECU4、ABS的控制技術ABS的布置及通道ABS控制方式ABS控制方法ABS控制過程1204、ABS的控制技術ABS的布置及通道49ABS的布置及通道四通道式三通道式雙通道式單通道式121ABS的布置及通道四通道式50ABS的布置及通道：四通道式壓力控制閥輪速傳感器122ABS的布置及通道：四通道式壓力控制閥輪速傳感器51ABS的布置及通道：三通道式壓力控制閥輪速傳感器123ABS的布置及通道：三通道式壓力控制閥輪速傳感器52ABS的布置及通道：二通道式壓力控制閥輪速傳感器124ABS的布置及通道：二通道式壓力控制閥輪速傳感器53ABS的布置及通道：單通道式壓力控制閥輪速傳感器四通道式制造成本高，制動過程中容易產(chǎn)生橫擺力矩，ABS采用這種布置方式的很少。雙通道式盡管制造成本低，但很難兼顧汽車對制動效能和方向穩(wěn)定性的要求，ABS采用這種布置方式的也不多見。實際使用的ABS液壓系統(tǒng)以三通道式居多。三通道式的前輪有兩個獨立的控制通道，后輪則只有一個控制通道，在下段的控制方式分析中我們可以看出，采用這種布置方式，可以充分利用兩個前輪的附著力，同時保證制動過程中的方向穩(wěn)定性。單通道式的控制通道一般布置在汽車的后橋上，其制造成本低，在一些輕型載貨車上有較廣泛的應用。125ABS的布置及通道：單通道式壓力控制閥輪速傳感器四通道式制造ABS控制方式獨立控制低選擇控制高選擇控制修正的獨立控制智能選擇控制

126ABS控制方式獨立控制55ABS控制方式：獨立控制控制方式：每個車輪都有專用通道，一個輪速傳感器對應一個壓力控制閥。優(yōu)點：每個車輪的附著系數(shù)利用率達到最大值，以獲得最佳制動效果，

制動距離短！缺點：對不對稱路面，由于附著系數(shù)不同，左右輪產(chǎn)生的路面制動力不同，導致車輛產(chǎn)生附加的橫擺力矩，使車輛難以控制，

操縱性和方向穩(wěn)定性不太好！多用于中重型載貨車的后軸。

127ABS控制方式：獨立控制控制方式：每個車輪都有專用通道，一個獨立控制時的制動橫擺力矩128獨立控制時的制動橫擺力矩57ABS控制方式：低選擇控制控制方式：一個車橋上的兩個車輪由一條通道控制，即兩個輪速傳感器對應一個壓力控制閥，制動壓力取決于預先抱死車輪的狀態(tài)，對于不對稱路面，選擇附著系數(shù)較低的一側車輪；優(yōu)點：左右車輪產(chǎn)生的制動力相同，減少或消除了橫擺和轉向力矩；

操縱性和方向穩(wěn)定性好！缺點：附著系數(shù)較高的一側車輪的附著系數(shù)得不到充分利用。

制動距離加大！129ABS控制方式：低選擇控制控制方式：一個車橋上的兩個車輪由一ABS控制方式：高選擇控制控制方式：一個車橋上的兩個車輪由一條通道控制，即兩個輪速傳感器對應一個壓力控制閥，制動壓力取決于后抱死車輪的狀態(tài)，對于不對稱路面，選擇附著系數(shù)較高的一側車輪進行控制；優(yōu)點：附著系數(shù)得到充分利用；

制動距離短！缺點：對于附著系數(shù)不對稱的路面，該控制方式會產(chǎn)生附加的橫擺力矩。

降低制動時的方向穩(wěn)定性！130ABS控制方式：高選擇控制控制方式：一個車橋上的兩個車輪由一ABS控制方式：

修正的獨立控制控制方式：和獨立控制一樣，每個輪速傳感器對應一個壓力控制閥。具體控制方式是，對一個車橋上的左右輪中附著系數(shù)低的一側車輪用獨立控制，附著系數(shù)高的另一側按一定的比例以低于最大附著系數(shù)利用率進行控制，或者使其控制壓力的建立時間推后一段。優(yōu)點：綜合了獨立控制和低選擇控制的優(yōu)點；

制動距離較短！方向穩(wěn)定性較好！131ABS控制方式：

修正的獨立控制控制方式：和獨立控制一樣，每ABS控制方式：智能選擇控制控制方式