防抱死制動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

摘 要：ABS是目前世界上普遍公認(rèn)的提高汽車(chē)安全性的有效措施之一，可以提高汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程中的操縱穩(wěn)定性和縮短制動(dòng)距離。隨著汽車(chē)工業(yè)的迅猛發(fā)展和高速公路的不斷修建，汽車(chē)形式安全性越來(lái)越為人們重視。為全面滿足制動(dòng)過(guò)程中汽車(chē)對(duì)制動(dòng)的要求，使制動(dòng)力分配更加趨合理。汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越多應(yīng)用在汽車(chē)上。

現(xiàn)代企業(yè)車(chē)上大量安裝防抱死制動(dòng)系統(tǒng)，ABS既有普通制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)功能，又能防止車(chē)輪鎖死，是汽車(chē)在制動(dòng)狀態(tài)下仍能轉(zhuǎn)向，保證汽車(chē)的制動(dòng)方向穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生側(cè)滑和跑偏，是目前汽車(chē)制動(dòng)效果最佳的制動(dòng)裝置。

關(guān)鍵詞：ABS；防抱死制動(dòng)系統(tǒng)

1 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的產(chǎn)生

制動(dòng)過(guò)程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)制動(dòng)跑偏、后軸側(cè)滑或前輪失去轉(zhuǎn)向能力而使汽車(chē)失去控制離開(kāi)原來(lái)的行駛方向，甚至發(fā)生撞入對(duì)方車(chē)輛行駛軌道、下溝、滑下山坡的危險(xiǎn)情況。制動(dòng)跑偏、側(cè)滑與前輪失去轉(zhuǎn)向能力是造成交通事故的重要原因。

防抱死制動(dòng)系統(tǒng)ABS（Anti-lock Braking System） 是一種主動(dòng)安全裝置，它在制動(dòng)過(guò)程中根據(jù) "車(chē)輛一路面"狀況，采用電子控制方式自動(dòng)調(diào)節(jié)車(chē)輪的制動(dòng)力矩來(lái)達(dá)到防止車(chē)輪抱死的目的。影響汽車(chē)安全性的因素很多，諸如汽車(chē)的制動(dòng)性、操縱性、行駛的穩(wěn)定性、 抵御外界影響（碰撞、 擦掛等）的能力等都影響汽車(chē)的安全性。統(tǒng)計(jì)資料顯示，在道路交通事故中，大約10%的事故是由于車(chē)輛在制動(dòng)瞬間偏離預(yù)定軌道或甩尾造成的.因此完善制動(dòng)性能是減少交通事故的重要措施。

2 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的基本功能是防止車(chē)輪在制動(dòng)期間被抱死，以避免制動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)跑偏、側(cè)滑及失去轉(zhuǎn)向能力而造成通交事故。根據(jù)車(chē)輛力學(xué)中對(duì)汽車(chē)制動(dòng)安全性的分析，若后軸車(chē)輪抱死會(huì)引起后輪側(cè)滑，而產(chǎn)生汽車(chē)劇烈的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，若前軸車(chē)輪抱死會(huì)喪失前輪的轉(zhuǎn)向能力。特別是在滑溜的道路上或緊急制動(dòng)時(shí)，極易產(chǎn)生車(chē)輪抱死而引發(fā)交通事故。通過(guò)合理適時(shí)調(diào)節(jié)制動(dòng)系中對(duì)各車(chē)輪制動(dòng)系中對(duì)各車(chē)輪的制動(dòng)力，使車(chē)輪與地面間的滑移率保持在20%左右，可充分利用輪胎與地面間的峰值附著系數(shù)和較高的側(cè)向力系數(shù)，從而提高制動(dòng)減速度來(lái)縮短制動(dòng)距離，保證了汽車(chē)制動(dòng)方向的穩(wěn)定性，并還改善了輪胎的磨損狀況。改善汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的橫向穩(wěn)定性。如果車(chē)輪抱死，橫向附著系數(shù)（也稱側(cè)向附著系數(shù)）就非常小，汽車(chē)極易側(cè)滑。ABS把滑移率控制在8%～25%之間，橫向附著系數(shù)較大，有足夠的抵抗橫向干擾的能力。改善汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，四個(gè)輪子的制動(dòng)力是不一樣的。 如果汽車(chē)的前輪抱死滑拖，駕駛員就無(wú)法控制汽車(chē)的行駛方向，汽車(chē)就失去了轉(zhuǎn)向操縱能力，只能按慣性力的方向運(yùn)行，無(wú)法避開(kāi)行人和障礙物：若后輪先抱死，則會(huì)出現(xiàn)側(cè)滑、甩尾，甚至使汽車(chē)整個(gè)調(diào)頭等嚴(yán)重事故。汽車(chē)車(chē)輪抱死拖滑造成輪胎局部杯型磨損，輪胎面磨損也會(huì)不均勻，使輪胎磨損消耗增加。經(jīng)測(cè)定，汽車(chē)在緊急制動(dòng)時(shí)，車(chē)輪抱死所造成的輪胎累加磨損費(fèi)，己經(jīng)超過(guò)一套防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的造價(jià)，縮短輪胎的使用壽命，ABS系統(tǒng)可以防止這種情況出現(xiàn)。同時(shí)ABS還可以減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少駕駛員緊張情緒，提高了乘坐舒適性和安全性。使用方便，工作可靠，維修簡(jiǎn)便。制動(dòng)時(shí)只要把腳踏在制動(dòng)踏板上，ABS系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)情況自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)，如遇雨雪路滑，駕駛員也不必用一連串的點(diǎn)剎車(chē)方式進(jìn)行制動(dòng)，ABS系統(tǒng)會(huì)使制動(dòng)狀態(tài)保持在最佳點(diǎn)。如果發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)有故障，就會(huì)自動(dòng)恢復(fù)為常規(guī)制動(dòng)狀態(tài)。

3 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

1. ABS本身控制技術(shù)的提高。

現(xiàn)代制動(dòng)防抱死裝置多是電子計(jì)算機(jī)控制，這也反映了現(xiàn)代汽車(chē)制動(dòng)系向電子化方向發(fā)展的趨勢(shì)。 基于滑移率的控制算法容易實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制，且有十分明確的理論可以指導(dǎo)，但目前制約其發(fā)展的瓶頸主要是實(shí)現(xiàn)的成本問(wèn)題。 隨著體積更小、價(jià)格更便宜、可靠性更高的車(chē)速傳感器出現(xiàn)，ABS 系統(tǒng)中增加車(chē)速傳感器成為可能，確定車(chē)輪滑移率將變得準(zhǔn)確而快速。

全電制動(dòng)控制系統(tǒng)BBW（Brake-By-Wire）是未來(lái)制動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向之一。它與傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)不同，其傳遞的是液壓油或壓縮空氣，可以省略許多管路和傳感器，縮短制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間，維護(hù)簡(jiǎn)單，方便改進(jìn)，為未來(lái)的車(chē)輛智能控制提供條件。但是，它還有不少問(wèn)題需要解決，如驅(qū)動(dòng)能源問(wèn)題，控制系統(tǒng)失效處理，抗干擾處理等問(wèn)題。目前電制動(dòng)系統(tǒng)首先用在混合動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)車(chē)輛上，采用液壓制動(dòng)及電制動(dòng)兩種制動(dòng)系統(tǒng)。

2. 防滑控制系統(tǒng)

防滑控制系統(tǒng)ASR（Acceleration Slip Regulation）或稱為牽引力控制系統(tǒng)TCS（Traction Control System）是驅(qū)動(dòng)時(shí)防止車(chē)輪打滑的裝置，使車(chē)輪獲得最大限度的驅(qū)動(dòng)力，并具有行駛穩(wěn)定性，減少輪胎磨損和發(fā)動(dòng)機(jī)的功耗，增加有效驅(qū)動(dòng)牽引力。防滑控制系統(tǒng)包括兩部分：制動(dòng)防滑與發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力控制。當(dāng)ASR制動(dòng)部分工作時(shí)，通過(guò)傳感器將非驅(qū)動(dòng)輪和驅(qū)動(dòng)輪的輪速信號(hào)采集到控制器中，控制器根據(jù)輪速信號(hào)計(jì)算出驅(qū)動(dòng)車(chē)輪滑移率及車(chē)輪減、加速度，當(dāng)滑移率或減、加速度超過(guò)一個(gè)設(shè)定閥值時(shí)，則控制器打開(kāi)開(kāi)關(guān)閥，氣壓從儲(chǔ)氣筒直接進(jìn)入制動(dòng)氣室進(jìn)行制動(dòng)，由于三通單向閥的作用氣壓只能進(jìn)入打滑驅(qū)動(dòng)輪的制動(dòng)氣室，在低附著系數(shù)路面上制動(dòng)時(shí)，輪速對(duì)壓力十分敏感，壓力過(guò)大，車(chē)輪就會(huì)抱死。為此利用ABS電磁閥對(duì)制動(dòng)壓力進(jìn)行的調(diào)節(jié)，以達(dá)到最佳的車(chē)輪滑移的效果既可以得到最大驅(qū)動(dòng)力，也可保持行駛的穩(wěn)定性。

3. ABS/ASR與自動(dòng)巡航裝置ACC集成。

汽車(chē)ACC（Adaptive Cruise Control）裝置是近幾年迅速發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)汽車(chē)主動(dòng)安全技術(shù)，它能夠讓汽車(chē)在行駛過(guò)程中保持一定的安全車(chē)距，能夠主動(dòng)避免碰撞，很大程度上提高公路交通運(yùn)輸能力。同時(shí)，ABS/ASR和ACC都要用到相同的輪速采集系統(tǒng)、制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置，因此ABS/ASR與ACC的集成，不僅可以提高汽車(chē)的增提安全行駛性能，而且可以大大降低生產(chǎn)成本。

4. 車(chē)輛動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)。

車(chē)輛動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)VDC（Vehicle Dynamics Control）是在ABS基礎(chǔ)上通過(guò)測(cè)量橫擺角速度、方向盤(pán)轉(zhuǎn)角和側(cè)向加速度對(duì)車(chē)輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行控制。VDC系統(tǒng)根據(jù)油門(mén)、轉(zhuǎn)向角、制動(dòng)壓力等實(shí)際狀態(tài)與名義狀態(tài)的差值即為控制的狀態(tài)變量，控制目的就是使這種差值處于向角、制動(dòng)壓力，通過(guò)觀測(cè)器決定車(chē)輛應(yīng)具有的名義運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。車(chē)輛動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)的目的是使車(chē)輛操縱得更加穩(wěn)定，當(dāng)車(chē)輛處于危險(xiǎn)的情況實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，最終可以使駕駛員能夠更容易地駕駛車(chē)輛。

5. 控制系統(tǒng)總線技術(shù)

現(xiàn)代汽車(chē)技術(shù)的迅速發(fā)展，汽車(chē)布線系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜。因此，需要汽車(chē)技術(shù)的迅速發(fā)展，汽車(chē)布線系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜。因此，需要采用總線結(jié)構(gòu)將各個(gè)系統(tǒng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和資源信息隨時(shí)共享，并可以減少傳感器數(shù)量。目前汽車(chē)領(lǐng)域，多使用CAN控制器局域網(wǎng)絡(luò)用于汽車(chē)內(nèi)部測(cè)量與只想部件之間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。

6. 在ABS中嵌入電子制動(dòng)力分配裝置EBD，構(gòu)成了ABS+EBD系統(tǒng)。

EBD的功能就是在汽車(chē)ABS調(diào)節(jié)制動(dòng)壓力之前，快速地計(jì)算出各個(gè)輪胎與路面間的附著力大小，從而更好地提高車(chē)輛制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1] 王望予. 汽車(chē)設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社，2003

[2] 程軍. 汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的理論與實(shí)踐 [M].北京理工大學(xué)出版社，1999

[3] 宋年秀. 汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)[M].人民交通出版社，2004.

[4] 侯光鈺. 車(chē)輛防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的控制技術(shù)研究[D]. 東南大學(xué) 2005

[5] 周志立 汽車(chē)ABS原理與結(jié)構(gòu) 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 2005

作者簡(jiǎn)介：

潘磊（1989-1--），男，漢族，湖北襄陽(yáng)人，講師，長(zhǎng)安大學(xué)汽車(chē)學(xué)院碩士，主要從事汽車(chē)方向?qū)I(yè)教育工作。