第二章 制动防抱死系统学习要点：了解制动防抱死控制系统的作用及发展历史；掌握制动防抱死控制系统的结构和工作原理；掌握制动防抱死控制系统的的常用控制算法。9/7/2024Global Research, Yao Chen19/7/2024第一节 概述第二节 ABS系统的组成和工作原理第三节 ABS逻辑控制算法第四节 基于滑移率的控制算法第一节 概述一、普通制动器的问题 制动防抱死系统ABS( Anti-Lock Braking System )是指汽车在制动过程中能实时判定车轮的滑移率、自动调节作用在车轮上的制动力矩、防止车轮被抱死并取得最佳制动效能的电子装置。 9/7/2024 在紧急制动时，车轮会处于“抱死”状态，车轮不再滚动而是在路面上滑移。会造成以下不良后果：1）车辆失去操纵性。2）在非对称路面，车轮抱死将丧失直线行驶稳定性，易出现侧滑、甩尾和急转等危险现象。3）制动距离延长。4）降低轮胎的寿命。9/7/20249/7/2024二、ABS的作用 汽车制动效能指制动距离、制动时间和制动减速度。制动效能主要取决于制动力F的大小，而制动力不仅与制动器的摩擦转矩有关，还受车轮与地面的附着系数的制约，即 ，式中， 是车轮与路面间的附着力，G是车轮对路面的垂直载荷， 是轮胎与路面间的附着系数。汽车的最大制动力等于地面附着力。9/7/2024 附着力分为纵向附着力和横向附着力。在汽车制动过程中，纵向附着力决定汽车的纵向运动，影响汽车的制动距离；横向附着力决定汽车的侧向运动，影响汽车的方向稳定性和转向操纵能力。 在车轮对地面的垂直载荷G一定时，制动力的大小取决于车轮与路面的附着系数 ，影响附着系数的因素除了路面和轮胎以外，还有车轮滑移率。9/7/2024车轮滑移率是指实际车速车轮滑移率是指实际车速V V与车轮速度与车轮速度V VWW之差同实际车速的之差同实际车速的比值：比值： S=0 ，纯滚动； S=100%，纯滑动 ； S=0100%， 边滚边滑。 影响车轮滑移率的因素包括以下几个方面影响车轮滑移率的因素包括以下几个方面： 汽车的载质量 前、后轴的载荷分布情况； 轮胎种类及轮胎与道路的附着状况； 路面种类和路面状况； 制动力大小及其增长速率。 9/7/2024从图中可以看出：1）附着系数大小取决于路面性质。2）在各种路面上，附着系数都随滑移率的变化而变化。3）在各种路面上，当滑移率为20%左右时，纵向附着系数最大，制动效果最好。 图2.1 附着系数与滑移率的关系9/7/2024图2.2 干燥硬实路面上的滑移率与附着系数的关系 由曲线可以看出，纵向附着系数在滑移率为20%左右时最大，此时制动力最大。纵向附着系数最大时的滑移率称为理想滑移率或最佳滑移率。纵向附着系数影响制动距离，车轮抱死时，纵向附着系数变小，使制动距离变长。横向附着系数影响汽车行驶的稳定性。车轮抱死时，横向附着系数趋于零，汽车将失去方向稳定性和转向控制能力。9/7/2024 如果前轮抱死，虽然汽车能沿直线向前行驶，但是失去转向控制能力。如果后轮抱死，汽车制动时在横向外力的作用下就会发生侧滑(甩尾)，甚至出现调头等危险现象。为了获得最佳制动性能，应将滑移率控制在20%左右。 ABS的作用，就是使汽车在制动过程中自动调节车轮的制动力，防止车轮抱死滑移，从而缩短制动距离，提高方向稳定性，增强转向控制能力，减少交通事故的发生。三、ABS系统的分类u按照产生制动压力动力源分：液压式ABS系统、气压式ABS系统、气液混合式ABS。u按制动液压调节装置和制动主缸的相对位置分：分离式ABS、整体式ABS。u按控制方式分：独立控制和一同控制。u按控制通道数目分：四通道式、三通道式、二通道式和一通道式。 9/7/2024四、ABS的控制方式四通道式： 有四个轮速传感器，在通往四个车轮制动分泵的管路中，各设一个制动压力调节装置，进行独立控制，构成四通道控制形式。 9/7/2024三通道式： 对两前轮进行独立控制，两后轮按低选原则进行一同控制(即两个车轮由一个通道控制，以保证附着力较小的车轮不抱死为原则)，也称混合控制。9/7/2024四传感器三通道三传感器三通道 三通道ABS的性能特点是：两后轮按低选原则进行一同控制时，可以保证汽车在各种条件下左右两后轮的制动力相等，即使两侧车轮的附着系数相差较大，两个车轮的制动力都限制在附着力较小的水平，使两个后轮的制动力始终保持平衡，保证汽车在各种条件下制动时都具有良好的方向稳定性。9/7/2024二通道式： 二通道式ABS难以在方向稳定性、转向控制性和制动效能各方面得到兼顾，目前采用很少。9/7/2024一通道式： 在后轮制动器总管中设置一个制动压力调节器，在两前轮各安装一个轮速传感器，在后桥主减速器也上安装一个轮速传感器。9/7/2024五、ABS系统的发展趋势ABS控制技术的提高。减小体积与质量，简化结构。为了提高汽车的安全性能，增加了一些装置，汽车的重量随之增加，对燃料经济性不利。所以新增设的各种装置必须在保证安全性的前提下，尽量地减少重量。另外，不论是大型车还是小型车，发动机的安装空间都是非常紧凑的，因此，也要求ABS控制器的体积尽可能的小一些。9/7/2024控制功能的扩展与集成。ABS和驱动防滑控制装置ASR一体化。在ABS系统中嵌入电子制动力分配装置（EBD）构成了ABS+EBD系统。与电子稳定性程序ESP集成，ESP主要在ABS/ASR基础上解决汽车转向行驶时的方向稳定性问题。与汽车自适应巡航控制系统ACC集成。利用总线技术与其他控制系统的信息交换和共享，提高整体控制性能。9/7/2024