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1、授人以鱼不如授人以渔,电子控制防抱死制动系统(ABS),第二节 控制方式及控制原理,主讲：朱明 高级技师、经济师,工程师 高级技能专业教师 汽车维修工高级考评员,复习一、ABS系统的优点及局限性,(1)、ABS系统的优点：1.改善了汽车制动时的横向稳定性，使汽车具有足够的横向稳定能力；2.改善了汽车制动时的转向操纵性能和制动效能，减少了制动距离，制动减速度增大；3.减少了轮胎局部的过度磨损等。,授人以鱼不如授人以渔,复习(2)、ABS系统的缺陷,主要表现在安全性能方面：1.机械控制式ABS系统，线路过多，一旦接触不良，就会发生故障。2.电子控制方式的危险在于：若发生电气接触不良，异常信号被输入
2、电控单元，使整个系统紊乱引起误动作。,授人以鱼不如授人以渔,复习二、ABS系统的基本工作原理,1、四个车轮各有一个传感器，检测车轮速度的变化，并将其信号输送给电控单元，2、电控单元将送来的信号处理后发出控制指令给液压调节器。电控单元是ABS系统的控制中心；3、液压调节器是ABS系统的执行控制装置。制动主缸中的制动液可直接通过液压调节器进入制动工作缸产生制动力。4、只要制动系统在制动过程中车轮没有被抱死的迹象，ABS系统是不工作的，,授人以鱼不如授人以渔,二、ABS系统的基本工作原理1、最佳制动效果选择,制动距离,防侧滑、跑偏能力,ABS工作范围,滑移率SS=无制动.车轮自由滚动=0S=（车速-
3、轮速）/车速 X100%1S=车轮抱死=100%=1，,车轮抱死滑移率S=1,制动力与侧向力,制动力,转向能力,（滑移率）,车轮自由滚动 滑移率S=0,滑移率S1,授人以鱼不如授人以渔,第二节 防抱死制动系统的 控制方式及控制原理,授人以鱼不如授人以渔,ABS主要元件的结构与原理,1、油泵。A：作用：给制动液加压。B：结构：由直流电动机、偏心轮、柱塞、进出油阀。,授人以鱼不如授人以渔,ABS主要元件的结构与原理,C：原理：电机转动时，带动偏心轮旋转，驱动柱塞作往复运动。当柱塞向上移动时，进油阀开启，出油阀关闭，低压制动油进入柱塞的低压腔。,授人以鱼不如授人以渔,ABS主要元件的结构与原理,当柱
4、塞向下移动时，进油阀关闭，出油阀打开，高压制动油进入制动总泵和分泵。,授人以鱼不如授人以渔,ABS主要元件的结构与原理,2、轮速传感器。A：作用：检测车轮的转速。B：结构：由外壳、永磁铁、线圈、齿轮等组成。,授人以鱼不如授人以渔,ABS主要元件的结构与原理,C：原理：当齿轮随车轮转动时，每个齿会靠近和离开传感器的永磁铁，使永磁铁的磁通量发生变化，此时线圈中感应产生一个交流脉冲信号。,授人以鱼不如授人以渔,ABS主要元件的结构与原理,3、电控单元。A：作用：接收各轮速传感器送来的轮速信号并进行处理，根据需要向执行器发出指令。如果有故障，会中止系统的工作并发出警示。同时将故障内容储存起来，为故障检
5、测提供故障代码。,授人以鱼不如授人以渔,ABS主要元件的结构与原理,4、执行器A：作用：按照电控单元发出的控制指令，开、闭制动液通向制动分泵的通道，完成对各分泵内压力的调节。,授人以鱼不如授人以渔,ABS主要元件的结构与原理,B：结构：由电磁线圈、上、下阀芯、回位弹簧等组成。C：原理：执行器工作时有以下几种状态：,授人以鱼不如授人以渔,ABS系统控制原理(2-1)在汽车以大于或等于20公里/小时车速运行过程中，驾驶员踩下制动踏板紧急制动时，ABS系统的控制单元（ABS ECU）接收到制动灯开关接通信号，由装在车轮上的转速传感器(2-5)采集4个车轮的转速信号，送到ABS控制单元计算出每个车轮的
6、线速度和车速进而推算出车辆的减速度及车轮的滑移率判断车轮是否有抱死的趋势。ABS工作过程可以分为建压阶段、保压阶段、降压阶段和升压阶段。,图10-4 ABS液压泵电动机,授人以鱼不如授人以渔,1、建压阶段：（如图10-5所示）制动时，通过助力器和总泵建立制动压力。此时常开阀打开，常闭阀关闭，制动压力进入车轮制动器，车轮转速迅速降低，直到ABS电子控制单元通过转速传感器识别出车轮有抱死的倾向为止。,图10-5 建压阶段状态示意图,授人以鱼不如授人以渔,ABS主要元件的结构与原理,当踩下制动踏板时，制动总泵液压升高，制动液从通道A流向通道C进入分泵，使分泵内的压力增大而车轮逐渐抱死。此时电控单元以
7、如下模式对执行器进行控制。,授人以鱼不如授人以渔,ABS主要元件的结构与原理,“减压”模式 当车轮快要抱死时，电控单元发出5A电流到电磁线圈，产生较强的磁力。上下阀芯向上移动，使通道A关闭，通道B打开。,授人以鱼不如授人以渔,3、降压阶段：（如图10-7所示）在制动压力保持不变后，控制单元还不断检测车轮转速信号，若判断出车轮仍有抱死倾向时，ABS电子控制单元立即向液压控制单元发出控制信号打开常闭阀，起动液压泵工作，制动液从制动器经低压蓄能器被送回到制动总泵，制动压力降低，制动踏板微量顶起，车轮抱死程度降低，车轮转速开始上升。,图10-7 降压阶段状态示意图,授人以鱼不如授人以渔,ABS主要元件
8、的结构与原理,分泵内的制动液经通道C、B进入储液室，压力下降，避免车轮抱死。,授人以鱼不如授人以渔,ABS主要元件的结构与原理,“保持”模式 当分泵内压力减少而车轮滚动，轮速传感器送出信号，表示车速在目标范围内时。电控单元发出的电流从5A减少为2A，线圈产生的磁力较弱。,授人以鱼不如授人以渔,2、保压阶段：（如图10-6所示）ABS电子控制单元通过转速传感器得到的信号识别出车轮有抱死的倾向时，即向液压控制单元发出控制信号关闭常开阀，此时常闭阀仍然关闭，使制动器中的压力保持不变。,图10-6 保压阶段状态示意图,授人以鱼不如授人以渔,ABS主要元件的结构与原理,上阀芯继续关闭通道A。下阀芯在回位
9、弹簧的推动下关闭通道B。使分泵内的液压保持不变。,授人以鱼不如授人以渔,ABS主要元件的结构与原理,“增压”模式 当需要增强制动力时，电控单元不再发出电流到线圈。上阀芯在回位弹簧的推动下打开通道A。,授人以鱼不如授人以渔,4、增压状态（如图10-8所示）为了取得最佳的制动效果，当车轮达到一定转速后，ABS电子控制单元再次命令常开阀打开，常闭阀关闭。随着制动压力增加，车轮再次被制动和减速。,图10-8 增压阶段状态示意图,授人以鱼不如授人以渔,ABS主要元件的结构与原理,同时电控单元向电泵供电，将储液室中的制动液压送到总泵和经电磁阀的通道A、C进入分泵，增大制动力，使车轮接近抱死。,授人以鱼不如
10、授人以渔,四、主要元件的结构与原理,在制动过程中，当车轮接近抱死时，电控单元按照“减压”、“保持”、“增压”这三个模式对各分泵进行控制，直至车辆停止。,授人以鱼不如授人以渔,ABS系统的控制方式,1 ABS系统制动过程根据车轮的滑移率来判断车轮是在稳定区域还是在非稳定区域转动，从而实现最佳制动。2、由于车轮与路面的附着特性一S特性的类型和汽车变速器档位所确定的转动惯量对控制过程的影响很大，而现有的技术还解决不了一S特性的预测和档位惯性变化的影响，只能实现近似的理想控制，主要有预测控制和模仿控制两种方式。,授人以鱼不如授人以渔,一、预测控制方式,预先规定控制参数和设定值等控制条件，然后根据检测的
11、实际参数与设定值进行比较，对制动过程进行控制。根据控制参数的不同，预测控制可分：1.以车轮减速度为控制参数的控制方式2.以车轮滑移率为控制参数的控制方式3.以车轮减速度和加速度为控制参数的控制方 式4.以车轮减速度、加速度及滑移率为控制参数的控制方式,授人以鱼不如授人以渔,1以车轮减速度为控制参数的减速度控制信号,(1)以轮减速aR为控制参数。通过轮速传感器检测出轮速，对车轮的减速度，与电控单元预先设定一车轮减速度门限值进行比较，得到一个减速度信号。(如图61所示)，,车速,轮速,轮减速,设定轮减速门限值,实际轮减速门限值,授人以鱼不如授人以渔,车轮减速度为控制参数的控制过程,在减速度信号出现
12、期间降低制动压力而在其余时间增加制动压力，只要制动压力的减压速度合适，就实现以车轮减速度为控制参数的控制过程。,滑移率设定值,车速,轮速,授人以鱼不如授人以渔,车轮减速度控制方式,(2)优点：在高速档或空档进行紧急制动的特定条件下，防止车轮抱死效果较好，(车速变幅大)(3)不足：以低速档行驶时，制动时驱动轮的减速度达不到设定值ao，系统将无法对车轮进行控制，从而出现抱死现象。(车速变幅小)在附着系数高低急剧变化的情况下，制动压力不能及时降低，无法根据滑移率的变化进行制动控制，从而导致车轮抱死。,授人以鱼不如授人以渔,2以车轮滑移率为控制参数的控制方式,该形式是以车轮的滑移率为控制参数。滑移率是
13、通过检测汽车速度和车轮速度计算得到。1）车轮速度可由轮速传感器检测得到，2）汽车速度可以下几种方式得到：测速雷达、加速度传感器、轮速变化计算,授人以鱼不如授人以渔,汽车速度检测方式,授人以鱼不如授人以渔,根据车轮速度计算出车速,1.汽车速度和车轮速度变化趋势相同，2.车轮减速度R，达到某规定值时，以该瞬间的车轮速度(R)为初始值，将轮速R按固定斜率(Ref)，近似地计算出汽车速度()，3.将车轮减速度当作汽车速度计算滑移率，计算式如下。f VR R车速瞬间的轮速车轮减速度时间 4.由R车轮减速度推算出滑移率，当滑移率超过设定值。时，发出滑移率信号降低制动压力。,授人以鱼不如授人以渔,以车轮滑移
14、率控制过程的控制过程。,控制方式，只在滑移率信号发出期间，才降低压力，其余时间增大制动压力，,车速,轮速,制动压力,固定斜率,授人以鱼不如授人以渔,车轮滑移率控制方式,优点：车轮减速度达到某一特定值，在所有路面上都能确保车轮旋转恢复到稳定区域。即斜率Ref。满足稍大于路面纵向附着系数达最大值时所对应的汽车减速度的条件。不足：在轮速返回稳定区之前，由于连续降低制动压力，有时会出现过度减压现象，不利于缩短制动距离。另外，当汽车以低速度行驶时，驱动轮的制动减速度达不到设定值，将导致车轮抱死。,授人以鱼不如授人以渔,3以车轮减速度和加速度为控制参数的控制方式,(1)、车轮减速度和加速度的检测该形式以车
15、轮减速度和车轮加速度为控制参数。在电控单元中分别预设车轮减速度门限值0和车轮加速度门限值0。通过车轮传感器检测车轮速度R，求出车轮减速度和加速度。,授人以鱼不如授人以渔,3以车轮减速度和加速度为控制参数的控制方式,(2)控制原理 轮速传感器实测车轮减速度与车轮减速度门限值比较,得到车轮减速度信号时 制动压力降低，此后车轮加速旋转，当车轮加速度上升到与加速度极限值比较得到加速度信号+时，保持制动压力，直到加速度信号+消失后再增大制动压力，如此反复实现ABS系统的控制。,授人以鱼不如授人以渔,以车轮减速度和加速度的控制过程。,测得车轮减速度信号，降低制动压力车轮加速旋转，车轮加速度上升得到加速度信
16、号+时，保持制动压力加速度信号+消失后增大制动压力，反复控制,制动压力,车速,轮速,授人以鱼不如授人以渔,以车轮减速度和加速度为控制参数的控制方式,优点：在高档或空档进行紧急制动时效果较好，不足：在高附着系数路面上易出现过度减压，而在低附着系数路面上易发生车轮抱死现象，同时对于纵向附着系数急变的路面适应性差，尤其是由高附着系数向低附着系数路面跃变时易出现车轮抱死。,授人以鱼不如授人以渔,4以车轮减速度、加速度及滑移率为控制参数的控制方式,在车轮减速度、加速度信号基础上增加车轮滑移率信号，实现多参数控制，优点：综合了上述三种控制方式的，保证在不同路面情况和行驶状态下的防抱死控制。这种控制方式在对
17、滑移率的计算时多采用较大的计算滑移率，即从对角线车轮(如后驱动车型右前轮和左后轮)的车轮速度产生的滑移率中，选取较大的计算滑移率为控制参数。使ABS系统预测控制技术达到了实用化的程度，目前多数ABS系统均采用该控制方式。,授人以鱼不如授人以渔,各种控制参数的控制方式,授人以鱼不如授人以渔,二、模仿控制方式,1、控制过程记录前一控制周期(即从制动减压到增压)中的各种参数，再按照这些参数规定出下一个控制周期的控制条件。2、准确地识别各种路面，对每一种制动装置所产生不同的滞后量(即制动压力和制动力矩之间存在的滞后量)给予的修正，同时对不同档位所产生的不同的转动惯量的影响加以修正。3、不管在什么路面或
18、何种行驶条件下，把车轮的旋转状态控制在非常狭窄的滑移率变化范围内，实现近似理想制动控制，如图6-5所示。,授人以鱼不如授人以渔,二、模仿控制方式滑移率控制范围,子午线胎与干燥混凝土路面(侧滑角0度,子午线胎与干燥混凝土路面(侧滑角10度,防滑胎与湿柏油路面(侧滑角0度,防滑胎与软的新雪路面(侧滑角0度,防滑胎与湿的冰路面(侧滑角0度,授人以鱼不如授人以渔,作 业,ABS系统有哪些控制方式？,授人以鱼不如授人以渔,作业,ABS系统有哪些控制方式？一、预测控制方式以车轮减速度为控制参数的控制方式以车轮滑移率为控制参数的控制方式以车轮减速度和加速度为控制参数的控制方式以车轮减速度、加速度及滑移率为控制参数的控制方式二、模仿控制方式,授人以鱼不如授人以渔,谢 谢,搜索：朱明工作室 精采系列课件更多,授人以鱼不如授人以渔,
