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1、2009年9月,一、ABS的理论基础,1.汽车的制动性 汽车在行驶过程中，强制地减速以至 停车且维持行驶方向稳定性的能力称为汽 车的制动性。评价制动性能的指标主要有：（1）制动效能汽车在行驶中，强制减速以至停车的能力称为制动效能。,2009年9月,即汽车以一定的初速度制动到停车所产生的：制动距离 制动时间 制动减速度,2009年9月,（2）制动时的方向稳定性汽车在制动时仍能按指定方向的轨迹行驶，即不发生跑偏、侧滑、以及失去转向能力称为制动时的方向稳定性。,2009年9月,2009年9月,制动系统的组成,1）供能装置包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种部件。其中产生制动能量的部分
2、称为制动能源。人的肌体也可作为制动能源。2）控制装置包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件，如制动踏板、制动阀等。3）传动装置包括将制动能量传输到制动器的各个部件，如制动主缸和制动轮缸等。4）制动器产生制动摩擦力矩的部件。,2009年9月,制动系统的组成,2009年9月,制动系统的类型,按制动系统的功用分类（1）行车制动系统使行驶中的汽车减低速度甚至停车的一套专门装置。（2）驻车制动系统使已停驶的汽车驻留原地不动的一套装置。（3）第二制动系统在行车制动系统失效的情况下保证汽车仍能实现减速或停车的一套装置。（4）辅助制动系统在汽车下长坡时用以稳定车速的一套装置。,2009年9月,制动系统的类型
3、,按制动系统的制动能源分类（1）人力制动系统以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系统。（2）动力制动系统完全依靠发动机动力转化成的气压或液压进行制动的制动系统（3）伺服制动系统兼用人力和发动机动力进行制动的制动系统。,2009年9月,制动器,制动器按照结构可分为鼓式制动器和盘式制动器；按安装位置可分为车轮制动器和中央制动器。车轮制动器可用于行车制动和驻车制动，中央制动器只用于驻车制动和缓速制动。,2009年9月,2.汽车制动时车轮受力分析,车速车轮旋转角速度惯性力矩制动阻力矩车轮法向载荷地面法向反力车轴对车轮的推力地面制动力车轮半径车轮切向速度，简称轮速,2009年9月,（1）制动器制动力,克
4、服制动器摩擦力矩所需的力F（2）地面制动力制动时地面对车轮的切向反作用力FX,2009年9月,（3）地面制动力FX、制动器制动力F及附着力F之间的关系,附着力地面对轮胎切向反作用力的极限值F。附着力取决于轮胎与路面之间的摩擦作用及路面的抗剪强度。,2009年9月,地面制动力、制动器制动力及附着力之间的关系,2009年9月,（1）制动过程中车轮的三种运动状态 第一阶段：纯滚动，路面印痕与胎面花纹基本一致 车速 V=轮速V,2009年9月,第二阶段：边滚边滑，路面印痕可以辨认出轮胎花纹，但花纹逐渐模糊。车速 V 轮速V,2009年9月,第三阶段：抱死拖滑，路面印痕粗黑。轮速V=0,2009年9月,
5、若需增大Fx，必须增大F。F取决于附着系数，又受滑移率S的影响。（2）滑移率S 定义：S=(VV)/V100%=(Vr)/V100%,2009年9月,（3）附着系数与滑移率 s 的关系,2009年9月,（3）附着系数与滑移率 s 的关系,2009年9月,分析结论：S 20%为制动稳定区域；S 20%为制动非稳定区域；将车轮滑移率S控制在20%左右，便可获取最大的纵向附着系数和较大的横向附着系数，是最理想的控制效果。,2009年9月,4.理想的制动控制过程,（1）制动开始时，让制动压力迅速增大，使S上升至20%所需时间最短，以便获取最短的制动距离和方向稳定性。（）制动过程中：当S上升稍大于20%
6、时，对制动轮迅速而适当降低制动压力，使S迅速下降到20%；当S下降稍小于20%时，对制动轮迅速而适当增大制动压力，使S迅速上升到20%。,2009年9月,结论：车轮在制动过程中，以510 次/秒 的频率进行增压、保压、减压的不断切换，使S稳定在20%是最理想的制动控制过程。5.ABS的功用 ABS的功用是控制实际制动过程接近于理想制动过程。,2009年9月,ABS的基本组成与工作原理,ABS是在传统制动基础上，又增设如下装置：车轮轮速传感器 电子控制单元ECU 制动压力调节器 ABS警告灯,2009年9月,2009年9月,三、ABS控制参数,1.以车轮滑移率为控制参数根据车速和车速传感器的信号
7、计算车轮的滑移率作为控制制动力的依据。S高于设定值，ECU就会输出减小制动力信号，并通过制动压力调节器减小制动压力；S低于设定值时，ECU就会输出增大制动力信号，并通过制动压力调节器增大制动压力，控制滑移率在设定的范围内。已有用多普勒雷达测量车速的ABS。,2009年9月,2.以车轮角加速度为控制参数ECU根据车轮的车速传感器信号计算车轮的角加速度作为控制制动力的依据。ECU中设置合理的角加速度、角减速度门限值。制动时，当车轮角减速度达到门限值时，ECU输出减小制动力信号；当车轮转速升高至角加速度门限值，ECU输出增加制动力信号。,汽车防抱死制动系统（ABS）的电控系统主要由三部分组成：,传感
8、器 与开关信号,电子 控制单元（ECU）,执行器 或执行元件,常用型式：磁感应式；,常用的传感器,1、轮速传感器,检测车轮转速，产生与轮速成正比的正弦交流信号，经整形、放大转变成数字信号送给ECU，用于对制动压力调节器实施控制。,齿圈随车轮转动，凸齿和齿隙不断交替地在极轴下掠过，使铁心磁通发生变化，在感应线圈中产生交变信号电压。,2、加速度传感器,对轮速传感器产生的信息进行补充和修正，用于提高控制车轮滑移率的精确度。,常用型式：水银型、摆型和应变仪型。,常用的开关信号,1、制动开关信号,用于启动ABS电控系统，随时进行对制动中的车轮滑移率进行循环调节。,2、电动回液泵工作状态监测信号,用于提供
9、电动回液泵是否正常工作信号，若无该信号，ABS电控系统将自动停止工作。,3、电磁阀工作状态监测信号,用于提供电磁阀是否正常工作信号，若无该信号，ABS电控系统将自动停止工作。,4、储液筒制动液位监测信号,当储液筒制动液位低于规定值时，ABS电控系统将自动停止工作。,常用的执行器,1、电磁阀,执行ECU指令，对制动分泵制动液压力进行实施调节。,常用的型式有：二位二通电磁阀和三位三通电磁阀,2、电磁阀继电器,3、电动回液泵继电器,4、ABS故障报警灯,三位三通电磁阀增压,当制动车轮滑移率小于20%时，ECU控制电磁阀线圈并不通电，进液阀打开，回液阀关闭，制动分泵制动液压力将随着制动踏板力的增大而增
10、大增压。,三位三通电磁阀保压,当制动车轮滑移率趋近于20%时，ECU控制电磁阀线圈通电电流较小(2A)，进液阀关闭，回液阀仍关闭，制动分泵制动液压力将保持不变保压,三位三通电磁阀减压,当制动车轮滑移率稍大于20%时，ECU控制电磁阀线圈通电电流较大(5A)，进液阀关闭，回液阀打开，制动分泵制动液回流至内部储液器使制动液压力减小减压。,二位二通电磁阀,二位二通常开电磁阀,二位二通常闭电磁阀,二者配合工作，完成增压、保压、减压的控制过程,（一）ABS ECU的功用,接收轮速传感器及其它开关信号，并进行放大、整形、计算、比较，按照特定的控制逻辑，分析、判断后输出指令，控制制动压力调节器执行制动压力调
11、节任务。,（二）ABS ECU的组成,目前，尽管各车用ABS ECU内部控制程序、参数不同，但一般均由以下几个基本电路组成。,输入电路,计算电路,输出电路,安全保护电路,1.输入电路,其功用是：将轮速传感器产生的交变电压信号进行处理并将其模拟信号转换成数字信号，输入至计算电路。输入电路同时还接收点火开关、制动开关、制动液位监测开关等外部信号，电磁阀继电器、电动回液泵继电器工作电路监测信号，并将这些信号处理后再送入计算电路。,输入电路由滤波、整形、放大电路组成。,2.计算电路,计算电路的功用是：根据轮速传感器信号，计算出车轮瞬时速度而后求知加（减）速度、初始速度、参考车速及滑移率。最后根据车轮加
12、（减）速度和滑移率形成相应的控制指令，向电磁阀控制电路输出制动压力增大、保持、减小的控制信号。,计算电路由两个完全相同的微处理器组成：,其主要目的是：两个微处理器计算结果相同时，输出指令ABS工作。计算结果不同时，关闭ABS，防止出现错误控制。,计算电路不但能检测自己内部电路的工作过程，而且还能监测系统中有关部件的工作状态。如：轮速传感器、电动回液泵电机及电磁阀工作电路等。当监测到这些电路工作不正常时，会马上停止ABS工作。,3.输出电路（电磁阀控制电路）,输出电路的主要功用是：,将计算电路输出的控制数字信号转换成模拟信号，通过控制功率放大器驱动执行器（电磁阀）工作，完成对制动分泵制动压力调节
13、任务。,4.安全保护电路,安全保护电路主要由以下几个基本电路组成：,主要功用有3点：,（1）电压转换功能：将12V或14V转换成ABS ECU内部工作所需的5V稳定电压。,电源监控电路,故障记忆电路,继电器驱动电路,ABS警告灯驱动电路,（3）记忆功能：当ECU检测到ABS电控系统出现故障时，将故障信息储存在存储器中，以便维修时调用。,（2）监控功能：电源电压过低、轮速传感器电压信号失常、计算电路、电磁阀控制电路有故障，使ABS停止工作，同时控制ABS警告灯点亮。,（三）ABS ECU的控制过程,1.打开点火开关，ECU进入自诊断（1）ABS保护继电器线圈通电:蓄电池“+”点火开关IGABS保
14、护继电器线圈搭铁蓄电池“”。蓄电池电压（12V）经继电器触点送至ECU端子1，触发自检.,(2)自检过程中，ABS警示灯亮 蓄电池“+”点火开关IG ABS警示灯ABS二极管电磁阀继电器常闭触点搭铁蓄电池“”。ABS警示灯亮后可能出现两种情况：灯亮3-5秒后熄灭，说明系统正常；灯亮3-5秒后不熄灭，说明系统有故障，ECU关闭ABS，汽车仅保持常规制动。,2.自检正常ABS等待工作 自检中ABS系统没有发现故障，ECU端子27将搭铁，电磁阀继电器线圈中有电流流过：蓄电池“+”ABS保护继电器电磁阀继电器线圈ECU端子27搭铁蓄电池“”。由于线圈通电，铁芯产生吸力，常闭触点张开，ABS警示灯熄灭；
15、常开触点闭合，蓄电池电压作用在三个三位三通电磁阀线圈及ECU端子32。,3.制动防抱死控制过程（1）车速超过8Km/h，需要制动踩下踏制动踏板时，制动开关闭合，蓄电池电压送至ECU端子25，ECU获知汽车进入制动状态。ECU将根据各轮速传感器输入的电压信号对车轮运动状态进行监测。,（2）制动中，各车轮滑移率均小于20%时，ECU端子2、35、18均开路，每个电磁阀线圈中均无电流通过，各制动分泵制动液压力将随制动总泵输出制动液压力的变化而变化-增压。,（3）制动中，某一车轮滑移率接近20%，ECU对其相应的电磁阀线圈通电，电流较小（2A），关闭制动液进液口，回液口并不打开，使其制动分泵制动液压力保持不变-保压。与此同时，ECU端子32接收电磁阀线圈工作电压，用于监测电磁阀线圈工作是否正常。,（4）制动中，某一车轮滑移率大于20%，ECU对其电磁阀线圈通电电流较大（5A），在进液口关闭的同时，打开回液口，使其制动分泵制动液压力减小-减压。,在减压过程的同时，ECU端子28搭铁，接通电动回液泵继电器线圈电路，触点闭合，电动回液泵通电转动，将制动分泵回流到储液器中的制动液泵回到制动总泵出液口。电动泵转动的同时，蓄电池电压作用于ECU端子14，监测电动泵工作是否正常。,
