1、汽車制動(dòng)防抱死系統(tǒng)汽車制動(dòng)防抱死系統(tǒng)AntiLock Braking System 關(guān)于ABS的討論o我們記得在馬路上看到大大小小的汽車尾部大多有一個(gè)標(biāo)記“ABS”嗎？o知道這個(gè)ABS是干什么用的嗎？o這個(gè)ABS具體是如何工作的呢？第一節(jié) 制動(dòng)理論o汽車制動(dòng)性：汽車行駛時(shí)能在短距離內(nèi)停車且維持行駛方向穩(wěn)定性和在下長(zhǎng)坡時(shí)能維持一定車速的能力。o制動(dòng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)：o制動(dòng)效能，制動(dòng)距離與制動(dòng)減速度o制動(dòng)效能的恒定性，抗熱衰退性能o制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定性，制動(dòng)時(shí)汽車不發(fā)生跑偏、測(cè)滑以及失去轉(zhuǎn)向能力的性能。常規(guī)汽車制動(dòng)易出現(xiàn)的問(wèn)題：1.滑拖； 2.側(cè)滑及甩尾； 3.失去轉(zhuǎn)向控制能力。原 因車輪被抱死.Br

2、emseMovies vom ABS.MPG討論：為什么制動(dòng)時(shí)車輪會(huì)抱死？o下面我們一起來(lái)討論以下汽車制動(dòng)的原理Tu車輪制動(dòng)器中摩擦片與制動(dòng)鼓相對(duì)滑動(dòng)時(shí)的摩擦力矩，單位N.m。Fxb是地面制動(dòng)力W是車輪垂直載荷。Tp是車軸對(duì)車輪的推力。Fz是地面對(duì)車輪的法向反作用力影響汽車地面制動(dòng)力的主要因素o地面制動(dòng)力取決于兩個(gè)摩擦付的摩擦力：1、制動(dòng)器內(nèi)制動(dòng)摩擦片與制動(dòng)鼓間的摩擦力；2、輪胎與地面間的摩擦力附著力。o制動(dòng)器制動(dòng)力由制動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)決定。與制動(dòng)踏板力成正比。o地面制動(dòng)力、制動(dòng)器制動(dòng)力、附著力之間的關(guān)系只有汽車具有足夠的制動(dòng)器制動(dòng)力，同時(shí)地面又能提供高的附著力時(shí)，才能獲得足夠的地面制動(dòng)力制動(dòng)時(shí)車

3、輪和車體的速度滾動(dòng)與抱死拖滑o制動(dòng)時(shí)車輪從滾動(dòng)到抱死拖滑是一個(gè)漸變的過(guò)程。第一階段、印痕形狀與輪胎胎面花紋基本一致，車輪接近單純滾動(dòng)第二階段、輪胎花紋印痕還可以辨別，但花紋逐漸模糊，輪胎邊滾邊滑，隨著制動(dòng)強(qiáng)度增加，滑動(dòng)成分越來(lái)越大。第三階段、形成一條粗黑印痕，車輪被制動(dòng)器抱住，在路面上作完全的拖滑。參數(shù)滑移率的引入o從前面的分析可以看出什么？o隨著制動(dòng)強(qiáng)度增加，車輪滾動(dòng)成分越來(lái)越少，滑動(dòng)成分越來(lái)越多，為了量化這個(gè)過(guò)程，我我們引入滑移率概念！們引入滑移率概念！%1000wwrwurus車輪中心車輪中心速度速度車輪滾動(dòng)車輪滾動(dòng)半徑半徑車輪角速車輪角速度度車輪純滾動(dòng)時(shí)：滑動(dòng)率s0車輪純拖滑時(shí)：wrw

4、ru00w滑動(dòng)率s100%制動(dòng)力系數(shù)與滑移率的關(guān)系o制動(dòng)力系數(shù) ：地面制動(dòng)力與垂直載荷之比b討論：為什么在B點(diǎn)制動(dòng)力系數(shù)達(dá)到最大？側(cè)向力系數(shù)和滑移率關(guān)系通過(guò)這個(gè)圖我們現(xiàn)在知道為什么車輪抱死時(shí)制動(dòng)距離長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生測(cè)滑、甩尾等現(xiàn)象了吧！總總 結(jié)結(jié)滑移率s100%時(shí)，縱向附著力不大側(cè)向附著力幾乎消失，這意味汽車失去制動(dòng)穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱性?；坡蕇10%25范圍內(nèi)，可以同時(shí)得到較大的縱向和側(cè)向附著力，這是安全制動(dòng)的理想工作區(qū)域。滑移率從零到最大縱向附著系數(shù)對(duì)應(yīng)的滑移率的范圍為穩(wěn)定區(qū)域。這一區(qū)域的滑移率不是表明真正發(fā)生了滑動(dòng)，是由于輪胎變形引起滑移率從附著系數(shù)最高點(diǎn)到100%范圍為不穩(wěn)定區(qū)，一旦進(jìn)入便迅速

5、進(jìn)入抱死狀態(tài)。不同輪胎、路面的附著系數(shù)討論：3號(hào)曲線為什么在滑移率達(dá)到90%以上時(shí)附著系數(shù)反而上升了？汽車制動(dòng)穩(wěn)定性o制動(dòng)減速過(guò)程中能按照駕駛員意圖改變行駛方向。o制動(dòng)減速過(guò)程中能抵抗外力對(duì)汽車行駛方向的改變。后輪處于抱死狀態(tài)有見過(guò)冬天冰雪路面上，汽車甩尾的現(xiàn)象嗎？現(xiàn)在我們知道甩尾的原因了吧！理想的制動(dòng)過(guò)程o我們的目標(biāo)是：保持制動(dòng)時(shí)車輪滑移率始終在側(cè)向附著系數(shù)較大，縱向附著系數(shù)最大的滑移率值領(lǐng)域，從而能得到維持轉(zhuǎn)向能力和方向穩(wěn)定性的充分大的側(cè)向力和產(chǎn)生最大地面制動(dòng)力。o要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，理想的制動(dòng)過(guò)程必須是：ABS系統(tǒng)的引入o通過(guò)前面的討論，現(xiàn)在我們知道為什么要采用ABS系統(tǒng)了吧？o而且我們也知

6、道我們應(yīng)用ABS所要達(dá)到的目標(biāo)：車輪制動(dòng)過(guò)程中不會(huì)抱死。ABS系統(tǒng)發(fā)展歷程o制動(dòng)力調(diào)整裝置設(shè)計(jì)思想的提出在20世紀(jì)20年代末，當(dāng)時(shí)有人獲得了這方面的一項(xiàng)專利(具體是誰(shuí)就不知道了)。o五十年代，世界上第一臺(tái)防抱死制動(dòng)系統(tǒng) ABS 在1950 年問(wèn)世，首先被應(yīng)用在航空領(lǐng)域的飛機(jī)上，Knorr 公司（位于慕尼黑，該公司是世界上最大的以生產(chǎn)制動(dòng)系統(tǒng)著稱的公司）的防抱制動(dòng)裝置 (ABS) 開始用于火車。當(dāng)時(shí)的純機(jī)械式測(cè)試接收記錄裝置還不能適應(yīng)汽車技術(shù)的較高要求，所以當(dāng)時(shí)的車用ABS起的效果不是很好。ABS系統(tǒng)發(fā)展歷程o70年代，奔馳公司開始設(shè)想并在新聞界宣稱要在轎車、載貨車和大客車上使用電控式ABS，但

7、尚無(wú)成熟的、大批生產(chǎn)的產(chǎn)品。1978年，奔馳公司首次在S級(jí)豪華型轎車上裝用了ABS。1984年，開始在S級(jí)、SL級(jí)轎車和190E汽油噴射汽車上成批裝備了ABS。從1992年10月至今，在德國(guó)，ABS已屬各類轎車的基本裝備。ABS系統(tǒng)發(fā)展歷程o目前，最新的ABS已發(fā)展到第5代,現(xiàn)今的ABS還有多方面的功能，比如： o1、BrakeAssist 制動(dòng)輔助系統(tǒng)(BA) （EVA）東風(fēng)標(biāo)致307上應(yīng)用。o2、ElectricBrakeforceDis-tribution電子制動(dòng)力分配（EBD）廣本奧德賽、派力奧、西耶那等，都在制動(dòng)中說(shuō)明是“ABS+EBD”o3、驅(qū)動(dòng)防滑調(diào)整裝置(ASR) o4、Ele

8、ctronicStabilityProgram電子穩(wěn)定程序(ESP) ABS基本結(jié)構(gòu)和工作原理電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的控制過(guò)程：o 當(dāng)車輪制動(dòng)時(shí)，安裝在車輪上的傳感器立即能感知車輪是否抱死，并將信號(hào)傳給電腦，電腦會(huì)馬上降低被抱死車輪的制動(dòng)力，車輪又繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)到一定程度，電腦又施加制動(dòng)，保證車輪既受到制動(dòng)又不致抱死，這樣不斷重復(fù)，直至汽車完全停下來(lái)。電腦能在一秒鐘之間對(duì)車輪進(jìn)行幾百次的檢測(cè)，并同時(shí)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)十次的操縱，在“抱死-松開-抱死-松開”的循環(huán)工作過(guò)程中，使車輛始終處于臨界抱死的間隙滾動(dòng)狀態(tài)?！氨?松開-抱死-松開”：“壓力降低-壓力保持-壓力升高-壓力保持-壓力降低”的循環(huán)反復(fù)

9、的過(guò)程。ABS系統(tǒng)應(yīng)用后的結(jié)果思考作業(yè)：1.裝有ABS系統(tǒng)的車,制動(dòng)距離一定會(huì)比沒(méi)有裝有ABS的車子大大縮短,這樣的說(shuō)法對(duì)嗎?為什么?2.汽車有了ABS系統(tǒng),制動(dòng)穩(wěn)定性提高了,開車就可以更大膽了,對(duì)嗎?3.ABS在汽車的制動(dòng)過(guò)程中一直工作嗎?ABS分類根據(jù)ABS中控制通道和傳感器數(shù)量不同，ABS可分為如下幾種形式：1)四傳感器四通道（四輪獨(dú)立控制方式）特點(diǎn)：可對(duì)兩前輪和兩后輪獨(dú)立進(jìn)行制動(dòng)壓力控制，采用這種形式的汽車在緊急制動(dòng)時(shí)可獲得最短的制動(dòng)距離和最好的操縱性。但在不對(duì)稱路面上緊急制動(dòng)時(shí)，由于作用于前后左右輪上的制動(dòng)力不相同，汽車偏轉(zhuǎn)力矩較大，方向穩(wěn)定性不太好。ABS分類2) 四傳感器四通道（

10、前輪獨(dú)立后輪選控方式特點(diǎn)：對(duì)于采用X形制動(dòng)管路汽車，常采用這種方式，前輪獨(dú)立控制，后輪按選擇方式控制，即以易抱死的車輪（轉(zhuǎn)矩較小的車輪）為標(biāo)準(zhǔn)，給兩后輪施加相等的制動(dòng)力矩控制車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。汽車在不對(duì)稱路面上緊急制動(dòng)時(shí)偏轉(zhuǎn)力矩減小，駕駛員容易控制汽車偏轉(zhuǎn)ABS分類3)四傳感器三通道式（前輪獨(dú)立后輪低選控制方式）特點(diǎn)：對(duì)于采用制動(dòng)管路前后布置方式的汽車，常采用四傳感器三通道式ABS來(lái)實(shí)現(xiàn)前輪左右獨(dú)立控制，后輪低選擇控制。ABS分類4)三傳感器三通道式ABS分類o除了以上介紹的幾種形式外，在ABS歷史上還出現(xiàn)過(guò)以下形式o四傳感器二通道式o二傳感器二通道式（用于摩托車）o一傳感器一通道式討論：下面的東風(fēng)公

11、司商用車采用的是什么形式的ABS？幾種形式的比較總結(jié)o四通道式、特點(diǎn)：附著系數(shù)利用率高，制動(dòng)時(shí)可以最大程度的利用每個(gè)車輪的最大附著力。但是如果汽車左右兩個(gè)車輪的附著系數(shù)相差較大(如路面部分積水或結(jié)冰)，會(huì)影響汽車的制動(dòng)方向穩(wěn)定性。廣州本田即是使用四通道ABS裝置。 o三通道式、特點(diǎn)：汽車在各種條件下制動(dòng)時(shí)都具有良好的方向穩(wěn)定性。三通道ABS在小轎車上被普遍采用。 o二通道式、特點(diǎn)：二通道式ABS難以在方向穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向控制性和制動(dòng)效能各方面得到兼顧，目前采用很少 o一通道式、特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低等，在輕型載貨車上廣泛應(yīng)用。 ABS的控制原理o一、預(yù)測(cè)控制方案o預(yù)先規(guī)定控制參數(shù)及其設(shè)定值等控制條

12、件，適時(shí)檢測(cè)瞬間控制參數(shù)值與設(shè)定值比較，按照一定規(guī)律對(duì)調(diào)節(jié)器動(dòng)作實(shí)施控制。以車輪減速度為控制參數(shù)的單參數(shù)控制方式以滑移率為控制參數(shù)的單參數(shù)控制方式以上單參數(shù)控制方式特點(diǎn)o控制原理簡(jiǎn)單o以車輪減速度為控制參數(shù)控制方式，在汽車低速擋行駛時(shí)會(huì)出現(xiàn)測(cè)算得到的驅(qū)動(dòng)輪車輪減速度達(dá)不到門限值，造成失去控制抱死。o以滑移率為控制參數(shù)控制方式，在汽車以低速擋行駛使驅(qū)動(dòng)輪車輪減速度達(dá)不到設(shè)定值，近似汽車車體速度不存在無(wú)法算出滑移率，失去控制，抱死。o在制動(dòng)時(shí)跨越高、低附著系數(shù)路面時(shí)，不能有效制，制動(dòng)壓力無(wú)法及時(shí)降低，導(dǎo)致車輪抱死。以車輪減速度和加速度為控制參數(shù)的控制方式雙參數(shù)控制方式優(yōu)缺點(diǎn)o低速擋行駛緊急制動(dòng)時(shí)，

13、驅(qū)動(dòng)輪車輪減速度值可能達(dá)不到預(yù)先設(shè)定的門限控制值，ABS無(wú)法控制制動(dòng)壓力，抱死。o制動(dòng)時(shí)跨越低、高附著系數(shù)路面，控制反應(yīng)遲緩，制動(dòng)壓力不能及時(shí)大幅度增加。以車輪減速度、加速度及滑移率為控制參數(shù)的控制方式o預(yù)先設(shè)定4個(gè)門限值：o車輪減速度門限值a0及其控制信號(hào)ao車輪加速度門限值a1及其控制信號(hào)ao車輪滑移率上門限值S01及其控制信號(hào)S1o車輪滑移率下門限值S02及其控制信號(hào)S2三參數(shù)控制方式優(yōu)缺點(diǎn)o優(yōu)點(diǎn)：解決了前面單、雙參數(shù)控制方式的三大缺點(diǎn)（低速擋行駛制動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)輪易抱死，從高附著系數(shù)路面向低附著路面躍變時(shí)車輪易抱死，向高附著系數(shù)路面躍變時(shí)出現(xiàn)過(guò)度減壓）o缺點(diǎn)：制動(dòng)控制相應(yīng)滯后；由于傳動(dòng)系統(tǒng)的

14、扭曲振動(dòng)，導(dǎo)致ABS誤判。模仿控制方案o除了以上通過(guò)預(yù)設(shè)控制參數(shù)門限值，為了適應(yīng)道路條件的復(fù)雜性，還應(yīng)具備以下功能：o準(zhǔn)確、及時(shí)識(shí)別各種路面o對(duì)制動(dòng)滯后量給出相應(yīng)修正o對(duì)不同擋位所產(chǎn)生的不同轉(zhuǎn)動(dòng)慣量給出相適應(yīng)的修正模仿控制方案：在汽車制動(dòng)過(guò)程中，自動(dòng)記錄前一個(gè)制動(dòng)壓力控制周期各參數(shù)，對(duì)這些參數(shù)分析判斷后，重新設(shè)定下一個(gè)控制周期的控制條件進(jìn)行更有效的控制。ABS控制原理實(shí)例一、輪速傳感器電磁式轉(zhuǎn)速傳感器ABS組成結(jié)構(gòu)和工作原理輪速傳感器的安裝電磁式輪速傳感器工作原理電磁式輪速傳感器工作原理霍爾式輪速傳感器工作原理霍爾式輪速傳感器優(yōu)點(diǎn)o輸出信號(hào)電壓幅值不受轉(zhuǎn)速影響，在汽車電源12V條件下，輸出信號(hào)

15、電壓保持在11.512V不變。o頻率響應(yīng)高。o抗電磁波干擾能力強(qiáng)。ABS的電子控制單元ECUABS的電子控制單元ECUo盡管ECU內(nèi)部程序不同，但結(jié)構(gòu)基本一樣o1、輸入電路（濾波、整形、放大電路）o2、運(yùn)算電路（由兩個(gè)完全相同MCU組成，目的是兩個(gè)MCU同時(shí)計(jì)算，結(jié)構(gòu)相同時(shí)ABS工作，結(jié)果不同時(shí)，關(guān)閉ABS）o3、輸出電路o4、安全保護(hù)電路（電源監(jiān)控、故障記憶、繼電器驅(qū)動(dòng)、ABS警示燈驅(qū)動(dòng)電路等）ABS的電子控制單元ECU討論：從這個(gè)ECU我們能否看出它是和什么類型的ABS系統(tǒng)配套的？ECU的安全保護(hù)功能o1）系統(tǒng)靜態(tài)自檢：檢查運(yùn)算電路中ROM數(shù)據(jù)是否發(fā)生變化；對(duì)RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入和輸出判斷是

16、否正常；對(duì)A/D進(jìn)行檢查；對(duì)故障反饋電路進(jìn)行檢查。o2）汽車起步時(shí)動(dòng)態(tài)自檢：自動(dòng)使電磁閥動(dòng)作，比較其開關(guān)阻力，判斷工作是否正常；對(duì)輪速傳感器信號(hào)進(jìn)行確認(rèn)；對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)作檢查，判斷是否工作正常；o3）行駛中定時(shí)自動(dòng)自檢：檢查內(nèi)部電壓是否5V；監(jiān)視對(duì)比MCU運(yùn)算結(jié)果；對(duì)MCU時(shí)鐘脈沖頻率檢查；對(duì)ROM檢查；執(zhí)行器制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器o作用：接受ECU控制，調(diào)節(jié)制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)壓力，實(shí)現(xiàn)ABS功能。o分類：o氣壓式、液壓式o分離式（波許ABS2S）整體式（德爾科ABS V1）o流通式（常見）、變?nèi)莘e式流通式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器工作原理o電磁閥直接串接于汽車原有制動(dòng)管路中，以其內(nèi)部不同的連同形式直接控制制動(dòng)壓力增、

17、減、保壓。流通式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器工作原理（1）常規(guī)制動(dòng)狀態(tài)流通式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器工作原理（2）減壓狀態(tài)流通式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器工作原理（3）討論：根據(jù)前面學(xué)習(xí)的工作原理，我們分析一下這是什么工作狀態(tài)？流通式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器工作原理（4）討論：根據(jù)前面學(xué)習(xí)的工作原理，我們分析一下這是什么工作狀態(tài)？可變?nèi)莘e式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器工作原理（1）可變?nèi)莘e式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器工作原理（2）可變?nèi)莘e式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器工作原理（3）可變?nèi)莘e式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器工作原理（4）ABS系統(tǒng)實(shí)例oBOSCH ABS 2S系統(tǒng)o簡(jiǎn)介：該系統(tǒng)是4傳感器3通道類型，分離式ABS，由輪速傳感器、ECU、ABS調(diào)壓器組成。BOSCH ABS 2S調(diào)壓器