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1、河 北 工 业 大 学毕 业 论 文作 者： 学 号： 学 院： 河北工业大学机械工程学院 系(专业)： 车辆工程专业 题 目： 滑移率式汽车制动ABS控制技术研究 指导者： (姓 名) (专业技术职务)评阅者： (姓 名) (专业技术职务)2009年 6月 19日毕业论文中文摘要题 目：滑移率式汽车制动ABS控制技术研究摘要：本文的主要通过建立附着系数与滑移率关系的数学物理模型介绍电子控制防抱死制动系统（ABS）。介绍了研究滑移率式电子控制防抱死制动系统组成和分类、工作原理及控制原理及电子控制防抱死制动系统故障判断方法，排除故障方法等。通过实验区别了ABS系统与非ABS系统的差别，以及ABS
2、系统的故障诊断过程和故障排除功能。详细论述参数及诸因素对滑移率式电子控制防抱死制动系统工作性能的影响。并且针对2-3个典型车型，研究及论述滑移率式电子控制防抱死制动系统特点。关键词： 防抱死ABS 滑移率 故障诊断 汽车制动毕业论文外文摘要Title The Experiment and Research of slip rate form ABS syetem controlled by electronic and Fault DiagnosisAbstractThis article introduces anti-lock brake system(ABS) controlled by
3、 electronic mainly through the establishment of mathematic and physic models about the relation between adhesion coefficient and slipping rate. It discusses the composition, classification, work principle and control principle of the anti-lock brake system controlled by electronic, as well as method
4、s of judging and removing breakdowns. The differences between ABS and non-ABS, between process of breakdown diagnosis and function trouble shooting about ABS are distinguished through experiment. This article also elaborates the influence of parameter and other factors for the operating of slipping
5、rate style anti-lock brake system controlled by electronic. And at last, it researches and elaborates the characteristics of this kind of ABS through 2-3typical vehicle types.Keywords：Anti-lock brack system slipping rate fault diagnosis目 次1 绪论11.1 汽车防抱死制动的概念与意义11.2国外与国内防抱制动系统(ABS)的发展与现状22 ABS系统的结构与原
6、理102.1 ABS的结构组成及作用102.2 ABS的工作原理162.3 ABS的分类162.4 ABS的整车布置183滑移率式电控ABS系统分析213.1轮胎与路面间的关系213.2制动车轮动力学233.3基于滑移率的控制系统324 ECU开发404.1硬件404.2 软件设计434.3硬件在回路仿真试验485实验485.1实验设备：ABS/EBV制动实验台485.2实验准备505.3ABS制动实验505.4普通制动实验515.5ABS系统自诊断525.6实验结束545.7技术参数545.8试验分析556 典型车型故障诊断研究576.1 防抱死系统的故障诊断576.2奥迪轿车防抱死制动系统
7、的原理及故障诊断62结 论66参考文献68致 谢691 绪论1.1 汽车防抱死制动的概念与意义汽车防抱制动系统(Anti-Lock Braking system)是行车安全历史上最重要的三大发明（另外两个是安全气囊与安全带），ABS也是其它安全装置（如ESP行车动态稳定系统与EBD刹车力分配系统）的基础。汽车防抱制动系统(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，防止车轮抱死取得最佳制动效能的电子控制的制动控制系统。汽车在行驶中遇到危急情况采取紧急制动，有相当多的交通事故是由于汽车在紧急制动时车轮抱死，从而导致
8、各种非稳定因素造成的。汽车的ABS就是为消除在紧急制动过程中出现的这些非稳定因素诸如侧滑、跑偏、失去转向操纵能力)而研制的。当汽车在行驶过程中一遇到紧急情况，驾驶员通常会猛踩制动踏板施加全制动以期望取得最强的制动效能，但对装备常规制动器的汽车.它的四个车轮很快会处于“抱死”状态，即车轮不再滚动而是在路面上拖滑，结果不但不能带来最佳的制动效能，反而还会带来以下的负效应:l.由于车轮被抱死，车辆不能实现弯道转向，无法躲避障碍物或行人而造成交通事故。2.在非对称附着系数的路面，车轮抱死将丧失直线行驶稳定性，易出现侧滑、甩尾及急转等危险现象。3.车轮抱死时的附着力一般低于路面所能提供的最大附着力，车轮
9、在全抱死状态的制动距离反而有所增加。4.因为车轮被抱死导致轮胎局部急剧摩擦，降低了轮胎的使用寿命。对行驶途中的汽车进行制动，特别是对高速行驶途中的汽车进行紧急制动时，都极可能出现车轮抱死滑移，导致车辆与路面间的侧向附着力完全消失。若是前轮(转向轮)制动到抱死滑移而后轮还在滚动的话，会使汽车方向失控;若是后轮制动到抱死滑移而前轮还在滚动的话，汽车则会出现侧滑(甩尾)，造成严重的交通事故。因此不希望汽车在制动时出现车轮制动抱死滑移，倒是希望车轮在制动时能处于边滚边滑的最佳状态，这就有必要在汽车上装备防抱死制动系统ABS。 汽车防抱死制动系统是在任何路面上进行较大制动力刹车时，防止车轮完全抱死的系统
10、，是具有良好制动效果的刹车装置。这种系统利用电子电路自动控制车轮制动力，可以充分发挥制动器的效能，提高制动减速度和缩短制动距离，并能有效地提高车辆制动稳定性，防止车辆侧滑甩尾，减少车祸，因此被认为是当前提高汽车行驶安全性的有效措施之一。目前国外高级轿车和客车上已广泛使用。汽车发展的方向之一就是高速化，但高速带来了路面附着系数的降低。特别是当车轮抱死滑动时，附着系数下降得更多，这说明了高速时制动的困难。据西方一些国家的统计资料表明，发生人身伤亡的交通事故中，在潮湿路面上约1/3与侧滑有关，在结冰路面70%-80%与侧滑有关，而侧滑事故中50%是由于制动引起的。由此可见减少制动侧滑的必要性。国外从
11、70年代就开始开发产品，致力于在汽车制动时避免车轮过早抱死.80年代随着电子技术的不断发展，ABS不断完替并得以广泛应用。随着世界汽车工业的迅速发展，汽车的安全性、舒适性日益受到人们的重视。ABS四大优点：1.加强对车辆的控制。装备有ABS的汽车，驾驶员在紧急制动过程中仍能保持着很大程度的操控性，可以及时调整方向，对前面的障碍或险情做出及时、必要的躲避。而未配备ABS的车辆紧急制动时容易产生侧滑、甩尾等意外情况，使驾驶员失去对车辆的控制，增加危险性。2.减少浮滑现象。没有配备ABS的车辆在潮湿、光滑的道路上紧急制动，车轮抱死后会出现车辆在路面上保持惯性继续向前滑动的情况。而ABS由于减少了车轮
12、抱死的机会，因此也减少了制动过程中出现浮滑的机会。3.有效缩短制动距离。在紧急制动状态下，ABS能使车轮处于既滚动又拖动的状况，拖动的比例占20左右，这时轮胎与地面的摩擦力最大，即所谓的最佳制动点或区域。普通的制动系统无法做到这一点。4.减轻了轮胎的磨损。使用ABS消除了在紧急制动过程中抱死的车轮使轮胎遭受不能修复的损伤，即在轮胎表面形成平斑的可能性。大家留心就会发现，在道路上留下长长刹车痕迹的是未装备ABS的车辆，而装备了ABS的车辆，只会留下轻微的刹车痕迹，并且是一小段一小段的，明显减少了轮胎和地面的磨损程度。由此可见，车轮抱死的常规制动方式，弊端很多。为了提高制动安全性，在现代汽车上装备
13、ABS系统己成为必然趋势。1.2国外与国内防抱制动系统(ABS)的发展与现状1.2.1 ABS的产生与发展早在1900年，汽车挂车就有了原始设计的ABS。最早有关防抱制动系统的官方记载是英国专利第382241号，是于1932年申请的。防抱制动装置最早用于20世纪初的火车上，防止列车制动时钢轮抱死造成局部摩擦，因热量集中使车轮和钢轨早期损坏失效。二战后，机械式ABS装置用于喷气式飞机上，防止飞机着陆制动时偏离轨道，并缩短制动距离。但是，由于汽车工业水平以及公路条件的限制，路面汽车用的制动防抱死装置从产生到完善经历了很长的时间.在路面车辆诞生的初期，汽车前轮上儿乎不装制动器，制动器仅安装在后轮上。
14、一方面的原因是当时路面车辆行驶速度低，但主要原因是为了防止前轮丧失转向能力，这种做法大约持续了巧年。其间虽然注意到后轮抱死有时会造成汽车绕前轴转动，但当时占支配地位的想法是这总比前轮丧失转向能力好。到了20世纪20年代初期，随着汽车质量和车速的提高，仅靠后轮制动不足以提供充分的制动力，这样才导致在前轮上安装制动器。但当时仍然认为前轮制动仅只是对后轮制动的一种补充，且不允许前轮先于后轮抱死。后来人们又认识到应根据静态轴荷的分配比例来分配前后轮制动力.到了本世纪30年代末，汽车界又认识到制动时轴荷的动态转移，前轮要增重，后轮要减重，且后轮抱死更易造成汽特别是铰接汽车的方向失控，导致交通事故的发生。
15、从而着手开始研制能限制汽车后轮制动力矩的装置。由此诞生了限压阀、比例阀、惯性阀、感载比例阀等前后制动力分配和调解装置。随着前后轮制动力分配装置的发展，为了提高路面车辆制动性能的其它技术也在发展着。例如汽车的液压制动技术，钳盘式制动器技术、双管路制动系统、真空伺服制动装置等等技术也都得到了应用和推广。 然而以上技术的应用发展，并不能完全解决车轮制动时的抱死问题。因为这些开环控制的制动系统无法感知制动轮的运动状况，轮缸或气室压力不能相应地调节，制动轮得不到相应的控制。制动时汽车方向失稳问题仍未得到根本的改善。ABS系统由于其基本功能就是可以感知制动车轮每一瞬时的运动状态，并根据其运动状态相应地调节
16、制动器制动力矩的大小，避免出现车轮的抱死现象，因而是一个闭环控制的制动系统。可使得汽车在制动时维持方向稳定性和缩短制动距离，有效地提高了行车的安全性。这一优点一直激励着各国的汽车工程师致力于这方面的研究工作。 50年代，福特公司曾将飞机的制动防抱死系统移植到林肯轿车上，凯尔塞.海尔斯(K else-Hayes)公司和福特公司等均对制动防抱死系统进行了试验研究，由于这一时期的各种制动防抱死系统采用的都是机械式车轮转速传感器和机械式制动压力调节器，因此，获取的车轮转速信号不够精确，制动压力调节的适时性和精确性也难于保证，控制效果井不理想。 进入60年代，随着电子技术的发展，电子控制的制动防抱死系统
17、的发展成为可能。一些电子控制的制动防抱死系统开始进入产品化阶段。凯尔塞.海尔斯公司生产的两轮制动防抱死系统被福特公司装备在雷鸟和大陆.马克轿车上，克莱斯勒与本迪克斯公司合作研制的能防止4个车轮被制动抱死的系统，在1971年开始装备帝国轿车。波许公司和戴维斯公司在这一时期也都研制了各自的第一代电子控制制动防抱死系统。1968年底，制动防抱死装置也在英国成功地安装在半挂拖汽车的牵引头的后轮上，并投入实际的运营。1 971年瑞典国家安全组织敦促所有的路面机动车辆和拖车的制动系统都应设计成能充分利用车轮和路面间的附着力且不应该有车轮抱死现象发生。并要求在1 975年形成法律而强制实施，这使欧洲工业界大
18、为振奋，纷纷投入大量人力、物力、财力进行制动防抱死装置的研究，由此引来了制动防抱死技术的第一次大发展。当时的联邦德国也在积极认真地评价汽车制动防抱死系统的优点.从1969年到1972年其交通部主持了一项研究项目，对安装有制动防抱死系统的小轿车、公共汽车、货车和半挂拖车机组的制动性能进行全面的系统的测试，由此产生的试验报告以后成为关于欧洲制动防抱死性能检测的ECE第13号法规的补充法规讨论的基础。从60年代到70年代初，这一时期的各种防抱系统都是采用模拟电子控制装置，由于模拟电子控制装置存在着反应速度慢、控制精度低、易受千扰等缺陷，致使各种制动防抱系统均未达到预期的控制效果。1975年，美国公路
19、交通安全管理局曾颁布了新的121号联邦交通安全法规(F Mvss121)。对制动效果和稳定性做出了严格的要求。然而由于电子元件的性能和可靠性，系统的使用与维修等方面的问题，未获得用户的认可，最终导致该法规在二年后被废止。 欧洲各国关于制动防抱死系统的性能标准的讨论始于1972年，1979年联合国欧洲经济委员会关于汽车制动性能的第13号法规的13号补充法规开始颁布实施。进入80年代，数字式电子技术和大规模集成电路的迅速发展，为制动防抱死系统向实用化发展奠定了技术基础，制动防抱死装置又迎来了它的第二次大发展。80年代初期，欧美各国突然加速了新的防抱死装置的研究和应用。波许公司在1978年率先推出了
20、数字式电子控制装置的制动防抱死系统波许ABSZ，并且装备在奔驰轿车上，由此揭开了现代制动防抱死控制系统发展的序幕。制动防抱死装置在家用轿车和商用货车上的应用使市场迅速膨胀。这样大大刺激了各制动防抱死装置生产厂家投入更多的力量研制性能更好，结构更简单、使用更可靠、价格性能比更低的制动防抱死装置。与此同时，制动防抱死系统在汽车上的布置方案也迅速增多。例如对于豪华型家用轿车，以前仅有三通道、四通道两种布置方案。进入80年代以后，由于中档家用轿车对制动防抱死装置的需求，同时又考虑到此种装置占整车价格的比例，于是相对简单的各种三通道、一通道制动防抱死装置应运而生。这是70年代没有预见到的。由于新的制动防
21、抱死装置布置方案的出现，1979年通过的第13号补充法规不能完全适用于是欧洲国家又从 1982年起对13号补充法规进行了修定。于1985年形成了新的文本。80年代中期以后，借助于电子控制技术的迅速进步，制动防抱死系统反应更灵敏、成本更降低、安装更方便、维修更容易、价格更易被中小型家用轿车所接受。1987年，欧共体颁布了一项法规，要求从1991年起，欧共体成员国生产的所有新车型均需装备制动防抱死装置，同时规定凡载重16t以上的货车必需装备制动防抱死装置，并且禁止无此装置的汽车进口，日本规定，从1991年起，对总质量超过13t的牵引车、总质量超过10t的运送危险品的拖车、在高速公路上行驶的大客车都
22、必须安装制动防抱死装置。现今，德国生产的轿车已有21%装备了制动防抱死装置。它主要应用在豪华轿车上，但占总量60%以上的中低档家用轿车应用这种系统的还不多.主要原因是这种系统价格较高，占中低档轿车的整车价格比例较大。美国福特汽车公司生产的货车，制动防抱死系统的配备率达100%，而通用汽车公司1995年生产的货车和客车也装备了这种装置。随着ABS技术的发展，其控制质量和可靠性在不断完善和提高，并赢得了用户的信赖，同时装车成本也在逐年下降。因此可以预言:到2000年以后ABS将成为汽车必需的安装的行车装置，其装车率可达到几乎100%。1.2.2ABS的应用现状1.ABS在不同车型上的应用情况首先在
23、轿车上装备ABS的是西欧的高级轿车厂家，如原联邦德国的戴姆勒，奔驰，巴伊尔，波许公司。在美国，长期以来，ABS只作为高级轿车的选装件。日本在八十年代前期开始将ABS装在部分高级轿车上。在技术方面，以往主要安装在后轮，现在则用在四轮上。九十年代初、ABS迅速在小型大众汽车上得到普及。由于对安全问题日益重视，发达国家用户年龄增长等诸多因素，促进了ABS在轿车上的普及。为防止重型商用车制动时的横向打滑，美国、欧洲、日本都要求义务安装ABS。目前只有美国在轻型商用车上装备ABS，日本和欧洲的轻型车装备ABS的还不多。美国三大汽车公司1989年的装备率达60%，1995年达95%。世界上一些新兴的工业化
24、国家和地区，如韩国和台湾等，都对ABS的普及给予了充分的重视。2.生产厂家简介目前，世界上批量生产ABS装置厂家大部分集中于欧美等国、其产品种类繁多。下面对主要的几家ABS厂商进行简要的介绍。 1)波许(BOSCH)公司德国的波许公司是世界上最大的汽车电子产业公司，同时，该公司也是汽车用电子ABS的发明者，拥有汽车ABS的各种专利，是世界上最具实力的ABS厂商。从1985年开始，波许公司为欧洲、美国、日本、和南韩的22家轿车厂和9家货车厂的66种车型提供ABS。2)凯尔塞.海尔斯(K else州ayes)公司1986年，该公司推出后轮防抱装置(EBC)，成本很低，用于各种轻型货车和厢式车。19
25、90年该公司的EBCZ型ABS产量达800万辆套，达到经济规模。3)戴维斯(Teves)公司该公司目前是美国公司的子公司，是一家世界著名的制动器生产厂家，西欧以及美国的13家大型汽车厂装用该公司的ABS。 4)本迪克斯(Bendix)公司 该公司是世界著名的大型制动器生产商总部设在底特律。该公司生产轿车、货车及挂车使用的ABS，其产品销往美国、法国、和意大利的各汽车公司。 5)德尔科(Delco)公司该公司是美国通用汽车公司的电子产品分部。德尔科公司的ABs起步较晚，近年来，德尔科在ABS方面大量投资，产量迅速上升，已成为通用汽车公司ABS的主要供应者。 6)格林Girljng)公司英国的卢卡
26、斯.格林公司是传统的货车制动器生产商，在货车ABS方面处于领先地位。 7)日本电装公司该公司是世界第二大汽车电子企业，日本最大的ABS生产企业，其技术是购买波许的专利。日本ABS公司是日本空气制动公司与波许公司的合资企业。1.2.3我国ABS的发展情况我国从事ABS研究始于70年代，当时长春汽车研究所采用逻辑控制电路对液压制动的轻型货车进行道路防抱死制动试验。交通部在6120型大客车项目中曾把K空气制动ABS列为攻关内容之一，委托西安公路学院和陕西兴平五一四厂联合研制。ABS的控制器采用中小规模数字集成电路，在联合研制的基础上，五一四厂推出了3500-BFBO-2型汽车电子防抱系统。到80年代
27、中后期，交通部重庆公路研究所承接了交通部下达的“汽车抗侧滑装置”研究课题，研制成FKX-Cl型防抱抗侧滑装置。试验结果表明，提高了操纵性和稳定性，湿路面上也缩短了制动距离，但不能满足左右分别为高低附着系数“对开”路面的性能要求。1995年，.二汽技术中心引进了西德Knorr公司生产的数模混合电子控制ABS，并在EQ140中型货车上进行了装车测试，达到了防抱制动的要求。东风汽车公司现阶段对ABS研究的主要目标仍是对国外的产品进行消化吸收，并进行自主开发。1989年，清华大学汽车工程系开始了液压ABS系统在BJZ13吉普车上的应用研究，但距离1992年颁布GB13594-92国标要求仍有明显差距。
28、济南重型汽车研究中心从1990年开始，以重型汽车为研究对象开展了计算机仿真研究，并对德国Knorr、Wabco和Bosch公司的三种产品在99lstyre汽车上进行了性能对比试验。采用英特尔公司的系列80C 196芯片开发出全数字防抱控制器，还进一步研究了计算机与电子防抱控制器的实时混合仿真技术。试验测量结果显示，某些防抱指标接近国外样品。目前，清华人学和重型汽车技术中心正在进行“汽车防抱制动系统ABS研究”，这是国家科委的攻关项目。目前为止，清华大学已经开发研制了两代ABS产品，并在分析Bosch ABS和Bendix的基础上开发研制了ABS软件，在此基础上还进行了Bosch ABS与南京I
29、VECO旅行车以及Bondix与克莱斯勒吉普车的匹配工作。 1995年由原机械部汽车司召开了汽车零部件国际研讨会，8家世界著名ABS生产厂被邀请参加进行交流和产品介绍，ABS被宣布为我国汽车三大关键零部件发展项目之一。气压ABS已被正式批准为国家重点投资项目。液压ABS分别由第一汽车集团公司、东风汽车集团公司和上海汽车集团公司与外商洽谈。重庆宏安公司是我国较早批量生产ABS的厂家。1993年投产的当年就生产ABS产品5000套，该公司还已投资6000万元在重庆壁山建设一个试验生产基地。上海汽车集团公司己与美国ITT合资建厂生产MK20 ABS，并进行了冰雪路面的试验考核。目前，己可以见到安装有
30、ABS的桑塔纳2000GSi轿车出售。国产轿车除桑塔纳外，一汽红旗、捷达均己装备ABS。我国检验ABS产品的国家标准。即GB13594-92汽车防抱制动系统性能要求和试验方法是等效采用了联合国欧洲经济委员会(E CE)的汽车制动法规R13的附件13采用制动防抱装置的车辆的试验要求。1.国内ABS理论研究现状目前，国内研究ABS的院校及机构很多，具代表性的有以下几个: 1）以郭孔辉院士为代表的吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室郭孔辉院士是中国工程院首批院士，其实验室致力于汽车操纵稳定性、汽车操纵动力学、汽车轮胎模型、汽车轮胎稳态和非稳态侧偏特性的研究，在轮胎力学模型、汽车操纵稳定性以及人车闭环操
31、纵运动仿真等方面的研究成果均达到世界先进水平。目前，该实验室也已经投入到ABS开发的理论和实验研究，在汽车ABS混合仿真试验台的开发与研究中也颇有成就。该实验室研究成果很多，其大部分成果对国内其他ABS研究机构、ABS开发厂家有很大的指导意义和可借鉴性。2）清华大学汽车安全与节能国家重点实验室清华大学汽车安全与节能重点实验室有宋健等多名博导、教授，有很强的科技实力，他们还配套有一批先进的仪器设备，如汽车力学参数综合试验台、汽车弹射式碰撞试验台及翻转试验台、模拟人及标定试验台、Kodak高速图像运动分析系统、电液振动台、直流电力测功机、发动机排放分析仪、发动机电控系统开发装置及工况模拟器、计算机
32、工作站及ADAMS、IDEAS软件、非接触式速度仪、噪声测试系统、转鼓试验台、电动车蓄电池试验台、电机及其控制系统试验台等。该实验室针对ABS做了多方面的研究，其中，在ABS控制量、轮速信号抗干扰处理、轮迷信号异点剔除、防抱死电磁阀动作响应研究等方面的研究处于国内领先地位。很多开发商都希望能够和该实验室合作，将该实验室的成果产品化。3）华南理工交通学院汽车系以吴诰硅教授为代表从事汽车安全与电子技术及汽车结构设计计算的研究，在ABS技术方面有独到之处，能够建立制动压力函数，通过车轮地面制动力和整车动力学方程计算出汽车制动的平均减速度和车速；还可以通过轮缸等效压力函数计算防抱死制动时的滑移率。另外
33、，在滑移率和附着系数之间的关系、汽车整车技术条件和试验方法方面也有独到见解。4）济南程军电子科技公司以ABS专家程军为代表的济南程军电子科技公司对ABS控制算法研究颇深，著有汽车防抱死制动系统的理论与实践等专著几本，专门讲述ABS控制算法，是国内ABS开发人员的必备资料之一。另外，他们在基于MATLAB仿真环境实现防抱死控制逻辑、基于VB开发环境进行车辆操纵仿真和车辆动力学控制的模拟研究等方面也颇有研究。 2.国内有代表性的ABS产品公司国内生产ABS的公司不少，但大多数公司是和国外著名ABS公司合作生产，其产品并非自主研制开发出来的。完全自主开发ABS的国内公司比较有代表性的有：重庆聚能汽车
34、技术有限责任公司和西安博华机电股份有限公司。1）重庆聚能汽车技术有限责任公司重庆聚能公司产品包括汽车、摩托车系列JNlllFB气制动电子式单通道、JNl44FB气制动电子式四通道和JN244FB液压电子式四通道等类型ABS装置及其相关零部件30多个品种，其ABS产品已通过国家汽车质量监督检测中心和国家客车质量监督检测中心的认定，获得国家实用新技术专利，并正式被列为国家火炬项目计划。聚能公司还与重庆卡福公司等签订了合作协议，继续扩大国内影响。2）西安博华机电股份有限公司西安博华公司主要产品是适用于大中型客车和货车的气压四通道ABS和适用于中型面包车的液压三通道ABS及其相关零部件。其中BHl20
35、3-FB型ABS和BHll01-FB型ABS已通过陕西省科委科技成果鉴定和陕西省机械工业局新产品鉴定，认为该项技术已达到国内领先水平。西安博华公司即将建成年产2万5万辆车装ABS部件的批量生产线，产品系列也将进一步扩大。 3.国内ABS发展的趋势和方向ABS在国外从20世纪80年代开始得到广泛的应用，90年代初发展到牵引力控制系统(TractionControlSystem，简称TCS)，近两年发展到车辆行驶动力学调整系统(VehicleDynamicControl，简称VDC)，到目前已是一种较成熟的技术。国内此项技术发展起步较晚，在软硬件方面都与国外有一定差距，在发展方向上首先就是要缩小差
36、距，但总的发展趋势和方向与国外相同。1)齐全ABS的种类国内开发的ABS的种类还不全，比如一通道、二通道和四通道ABS国内目前已开发，但随着使用逐步完善，六通道等多通道ABS国内还没有相应产品，这个空白急需填补。2)开发TCS和VDC发展ABS的同时，着手开发TCS乃至VDC，追赶世界先进技术潮流。3)提高硬件技术在传感器技术方面，可在原来基础上开发和改进传感器，如零频率响应轮速传感器、横摆动角速度传感器等；在电磁阀方面，应进一步提高电磁阀的响应速度，并防止卡阀现象的出现。4)提高软件技术进一步开发适应复杂情况的控制软件，能够对汽车瞬态运动状况进行精确定量分析、计算和控制。5)提高集成度随着微
37、电子技术的发展，采用16位CPU或32位芯片，并使整个电子控制系统从分散到集成，减少控制系统的体积和质量。2 ABS系统的结构与原理2.1 ABS的结构组成及作用无论气压制动系统还是液压制动系统，典型的汽车制动防抱死系统都是由三大部分组成:传感器(轮速传感器和减速度传感器)、压力调节器和电子控制装置(E CU)。制动防抱死系统的附属元件包括泵、电机组、蓄能器、储液罐、系统继电器、ABS警告灯、压力回路等，ABS加上基础制动系统(真空助力器、主缸、制动器、互连管路、低液位传感器和红色制动警告灯)，共同为汽车提供制动能力。图2-2为一典型制动防抱死系统的布置。图2-1ABS结构组成图2-2典型制动
38、防抱死系统的布置 l前轮传感器 2后轮传感器 3.齿轮脉冲发生器 4，动力装置 5蓄能器 6调节器 7ABS控制装置2.1.1轮速传感器图2-3轮速传感器头剖视图（a）凿式；（b）柱式1电缆2永磁体3外壳4传感线圈5极轴6齿圈轮速传感器安装在车轮上，它的作用是检测车轮的转速，并把检测到的信息变换为电信号传递给电子控制装置。它由一个传感头和一个齿圈(也称为传感器转子) 组成的磁电式传感器，如图2-3所示。齿圈的安装方式有四种:齿圈与前轮或后轮轮毅制成一个整体:齿圈安装在传动轴上:齿圈安装在倒档机构中;齿圈安装在差速器内.传感头的内部结构和传感头的工作原理如图2-3所示，它主要由永磁体、传感线圈和
39、极轴组成。轮速传感头的极轴被传感器线圈4包围，并与永磁体2相连。传感头永磁体2的磁通延伸到齿圈6并与它构成磁路。在齿圈随着车轮一起旋转时，轮齿和齿间隙轮流交替地对向磁极，因而齿图2-4轮速传感器输出信号1高速时2低速时空气间隙交替发生变化，引起磁通的变化，这样就在线圈4中产生感应电压信号，并由线圈末端通过电缆1输出至电子控制装置。该电压变化的频率能精确反映出车轮转速的变化。图2-4为电压信号输出示意图。该感应电压交流正弦波变化，其变化频率与传感器转子的齿数和车轮的转速成正比，若传感器转子的齿数为一固定值，则交流正弦波的变化频率只与车轮的转速成正比。因此可以通过交流正弦波的变化频率来确定车轮的转
40、速，并由线圈末端通过电缆传输送至电子控制单元ECU。由图可知，高速时传感器产生的信号脉冲频率高，低速时信号的脉冲频率低。2.1.2减速度传感器图2-5加速度计原理图目前，只是在一些四轮驱动的汽车上装有减速度传感器，其功能是:检测汽车的减速度并将信号传送到ABS ECU中，ECU则通过这些信号对路面进行识别，而后采取适当的控制措施。减速度传感器的安装位置一般是行李舱或发动机室。常用减速度传感器有:光电式减速度传感器、水银式减速度传感器、差动变压器式减速度传感器、单片芯片减速度传感器。单片芯片减速度传感器体积很小，是由一种单片集成电路构成的。如Analog Devices公司生产的Aoxlos加速
41、度传感器18.见图2-5。它主要由一个可移动的梁放置在多个固定盘之间，梁固定在中心位置，梁与固定盘之间形成一种电容器，左右固定盘构成两个电容器。当有加速度时，中心盘在加速度的作用下带动梁移动，使梁左右固定盘的间隙不相同，从而使它们之间的电容发生变化，根据加速度的方向在静态基准电压上产生正负方向的电压变化，以此来作为输出信号控制ABS的系统。2.1.3压力调节器压力调节器的功用是接受并执行来自电子控制装置的指令，使制动轮缸或气室能实现压力增高、压力保持或压力降低。它在自动调节轮缸或气室的压力时，不受驾驶员的控制。它安装在制动系总缸与车轮轮缸之间。压力调节器的类型主要分为两大类:滑阀式和柱塞式。每
42、种类型又有多种不同的形式和结构。一般由回油泵、存贮器和电磁阀组成。回油泵的功用是在制动轮缸压力减少的过程中，抽吸制动轮缸的制动液，并把它泵回到制动缸里。图2-6ABS系统中控制液流的压力调节器电磁阀1单向阀2线圈3三位阀4A口（开启B）5B口（关闭）（a） 升压方式（0A）A口开启，B口关闭，压力液从主缸来，到制动器轮缸去；（b） 保压方式（2A）A口关闭，B口关闭；（c） 减压方式（5A）A口关闭，B口开启，压力液从制动器轮缸来，向储压罐去。图2-7电磁阀中力的图示1主弹簧力减去副弹簧力（压力上升状态）；2主弹簧力（压力保持状态）；3 主弹簧力加副弹簧力（压力减小状态）存贮器的功用是暂时储蓄
43、压力减少时流出制动轮缸的制动液。图2-6为二位电磁阀工作原理图。控制器有三个不同数值如OA、ZA、SA的电流通过电磁阀线圈。电流的变化使电磁线圈周围的磁场强度发生变化，电磁力的改变引起三位阀上下移动，依次开启或关闭阀体内的A口和B口，图2-7为实现三种功能的图示。图中F幽为保持电流下的电磁力;F，为最大电流下的电磁力;Fv为作用力;SA为卸荷行程:S为进油行程。其工作原理如下:1.升压方式如图2-6(a)所示，无激励(OA电流)时，在制动器主缸接口和车轮制动器分缸接口之间有一个无障碍通道。在此状态下，电磁阀中的两个弹簧起反向作用.由于主弹簧的恢复力较大，故使进油阀在开启力(见图2-7中的l)作
44、用下及时打开。采用这种办法的好处是:制动器压力能在没有制动防抱死装置参与的常规情况下增加。2.保压方式为使轮缸保持一定压力，不增加也不降低，须切断制动主缸与有抱死倾向的车轮的制动器分缸的接口，由于这个原因，保持电流(ZA)通过电磁线圈，产生了保持电流的电磁力FMH，此力使柱塞移动到进油阀被关闭时为止。在此状态下，副弹簧从压缩状态下释放，不再具有压缩力，仅有主弹簧力的作用(见图2-7中的2)。电磁线圈没有足够大的力来克服两个弹簧的弹力而进一步移动支架，支架便保持在中间状态，三个孔相互隔断。此状态下的结构示意图如图2-6(b)所示。3.减压方式为了使制动轮缸中压力降低，就需要接通车轮轮缸和回油路。
45、这项工作可通过在电磁阀线圈中应用最大电流(SA)得以实现。此时支架继续上移，主弹簧继续被压缩。支架的移动需要克服两个弹簧的作用力(见图2-7中的3)才能打开卸荷阀，以使轮缸压力降低，如图2-6(c)所示。 电磁阀在0-0055内就能对控制器的指令作出响应。通过向电磁阀输入循环电压信号。2.1.4电子控制装置(ECU)图2-8 ABS电子控制基本结构 ABS的电控装置(Electronic Control Unit，简称ECU)是系统的控制中心，它的本质是微型数字计算机，目前在车上采用的ECU基本结构如图2-8。它主要由CPU、数字输入电路、传感器、信号整形和放大电路、稳压电源电路、指示灯驱动电
46、路、继电器驱动电路以及液压阀驱动电路等。ECU通过接受车轮的脉冲信号，计算出车轮的行驶速度、车轮的加减速度、滑移率。基于这些数字信息，然后给出压力调节器的控制信号输出的自诊断信号和输出给故障指示灯的信号。控制微处理器通过对各车轮速度信号进行处理和分析，对运动状态进行监控，并形成减压、保压或增压的控制指令。经过输出电路转换和放大后，分别控制压力调节器中的电磁阀和电动双联柱塞泵，对各车轮进行制动压力调节。安全微处理器通过与控制微处理器进行交互式通讯和对输出电路的输出信号进行监测，对系统的工作状况进行检查。当发现系统中存在故障时，停止ABS工作，恢复常规制动状态并以警报灯提示。控制微处理器能将故障情
47、况以代码的形式存储记忆并通过发光二极管的闪烁显示故障代码。2.2 ABS的工作原理 ABS的工作原理虫子控制装置接收来自车轮的电压脉冲作为来自每个车轮的频率信号。当一个车轮开始抱死，该轮速度传感器输出的频率很快下降，电子控制装置判明这频率一下降是车轮抱死的开始。电子控制装置立刻指令执行器保持住通往该车轮制动器的液压力。如果该轮频率继续快速下降，则电子控制装置指令执行器减少制动压力，这就使得该轮又开始转动。然后，液压力再次施加到该轮制动器试图停车。如果该轮频率再次快速下降，则重复上述循环过程，直到停车或驾驶员松开制动踏板为止。大多数制动防抱死系统用电磁阀控制制动液压力的保压与卸压。有的系统用保持电磁阀控制到车轮制动器去的制动液流，和用排放电磁阀将来自车轮制动器的制动液放回到储液罐。有的系统采用三位电磁阀，它将保持、排放和馈通功能并入一个阀，以一代二。2.3 ABS的分类从不同的角度，可以把ABS分成不同的种类。2.3.1按结构分类1.机械
