1、第四講 汽車防抱制動系統(tǒng),汽車防抱制動系統(tǒng) （簡稱ABS：Anti-Lock Brake System） 用來在汽車制動過程中，防止車輪完全抱死，提高汽車在制動過程中的方向穩(wěn)定性和轉向操縱能力，縮短制動距離的一種完全裝置。 雨雪路面和高速彎道行駛緊急制動時，車輪抱死后，容易發(fā)生汽車側滑、方向失控滑出車道和無法避開障礙物。必須防止車輪制動時抱死 。,第四講 汽車防抱制動系統(tǒng),ABS系統(tǒng)的功用： （1）提高制動過程中的方向穩(wěn)定性； （2）保證制動過程中的轉向操縱能力； （3）保證制動效能（制動距離和制動減速度）。 ABS系統(tǒng)的作用原理： 制動過程使滑移率保持在一定的數(shù)值，充分利用制動過程中的路面附

2、著力系數(shù)，避免車輪制動時抱死帶來的危險工況。一種主動的汽車安全技術。,第四講 汽車防抱制動系統(tǒng),汽車防抱制動系統(tǒng)的發(fā)展歷史： （1）最先用于火車（1908），二戰(zhàn)末用于飛機，20世紀50年代開始用于載貨汽車； （2） 20世紀70、80年代大規(guī)模集成電路和微型計算機的發(fā)展帶來了ABS系統(tǒng)技術的成熟,第八章 ABS的基本結構和工作原理,8.1 ABS技術的理論基礎 8.1.1 汽車制動時車輪的滑移(滑轉)率 8.1.2 路面制動力、制動器制動力和附著力之間的關系 8.1.3 附著力系數(shù) 8.1.4 前、后制動器制動力的分配,8.1 ABS技術的理論基礎,8.1.1 汽車制動時車輪的滑移(滑轉)率

3、 汽車的兩種縱向運動形式: 滑動和滾動 制動中可能出現(xiàn)的輪胎相對路面的兩種滑動形式:滑移和滑轉，評價滑移用滑移率（SY），評價滑轉用滑轉率（SZ） 。,8.1 ABS技術的理論基礎,8.1.1 汽車制動時車輪的滑移(滑轉)率 車輪在路面純滾動： 車輪半徑（r），車輪滾動角速度（），車輪中心的縱向速度（v0） 滑移: 車身動而車輪不轉 。 滑轉：車身（即車輪中心）不動而車輪照轉,8.1 ABS技術的理論基礎,8.1.2 路面制動力、制動器制動力和附著力之間的關系 路面制動力：使汽車減速和制動。取決于制動器制動力和輪胎與路面的摩擦力。 制動器制動力： 附著力：路面制動力是滑動摩擦的約束反力。不超過

4、附著力。,8.1 ABS技術的理論基礎,8.1.2 路面制動力、制動器制動力和附著力之間的關系 路面制動力：使汽車減速和制動。取決于制動器制動力和輪胎與路面的摩擦力。 制動器制動力： 附著力：路面制動力是滑動摩擦的約束反力。不超過附著力。,8.1 ABS技術的理論基礎,8.1.3 附著力系數(shù) 縱向附著力系數(shù) 側向附著力系數(shù) 峰值附著力系數(shù)(p) 滑動附著力系數(shù)(s):滑轉率為100%時的附著力系數(shù)。,8.1 ABS技術的理論基礎,8.1.3 附著力系數(shù) 附著力系數(shù) 側向力系數(shù) 峰值附著力系數(shù)(p) 滑動附著力系數(shù)(s):滑轉率為100%時的附著力系數(shù)。,8.1 ABS技術的理論基礎,8.1.3

5、 附著力系數(shù) （1） 滑轉率低，則側向系數(shù)越大，輪胎保持方向、防止側滑的能力越大。 （2）一味增加制動力導致抱死車輪（滑移率100%），側向力系數(shù)低，同時路面附著力系數(shù)也不是最大 （3）使滑移率保持在1520%，附著力系數(shù)和側向力系數(shù)都可達到理想值。,8.1 ABS技術的理論基礎,8.1.4 前、后制動器制動力的分配 （1）理想的前后制動力分配曲線：I曲線 前后輪同時抱死的條件：前后制動力之和等于附著力，并且前后制動力分別等于各自的附著力。 （2）實際的前后制動力分配等于常數(shù)： 曲線 （3）同步附著力系數(shù)：I曲線與曲線交點處的附著力系數(shù) 汽車防抱制動系統(tǒng)調節(jié)前后制動力，使之瞬時接近I曲線,8.

6、1 ABS技術的理論基礎,8.1.4 前、后制動器制動力的分配 （1）理想的前后制動力分配曲線：I曲線 前后輪同時抱死的條件：前后制動力之和等于附著力，并且前后制動力分別等于各自的附著力。 （2）實際的前后制動力分配等于常數(shù)： 曲線 （3）同步附著力系數(shù)：I曲線與曲線交點處的附著力系數(shù) 汽車防抱制動系統(tǒng)調節(jié)前后制動力，使之瞬時接近I曲線,8.2 ABS的技術要求和評價方法,8.2.1 技術要求 （1）汽車轉向能力和行駛穩(wěn)定性必須得到保證 （2）左右車輪的附著力系數(shù)不等的時候，無法避免的轉向反應盡可能小 （3）適應整個汽車速度范圍內(nèi)調節(jié) （4）有效利用車輪與地面的附著力，優(yōu)先考慮轉向能力 （5）

7、能快速適應路面?zhèn)鬟f能力的變化 （6）在波狀路面上給以任意強的制動，汽車要能完全被控制住 （7）要能識別覆水路面，并正確作出反應 （8）調節(jié)裝置只能附加在常規(guī)的制動裝置上，故障時常規(guī)的制動裝置仍然可以起作用 （9）調解裝置在所有路面上用所容許的輪胎，上述要求都應該能得到滿足,8.2 ABS的技術要求和評價方法,6.2.2 質量準則 （1）良好的車轉向能力 （2）良好的行駛穩(wěn)定性 （3）高的附著力系數(shù)利用率 （4）舒適性良好 （5）可靠性要高,8.2 ABS的技術要求和評價方法,8.2.3 評價指標 （1）良好的抗電磁干擾的能力 （2）制動時車輪不抱死 （3）附著力系數(shù)利用率（75%） （4）對道

8、路條件突變的適應性 （5）產(chǎn)生故障（主要是電器故障）ABS可迅速終止工作,8.3 ABS的基本結構,6.3.1系統(tǒng)基本組成 電子控制單元：根據(jù)各車輪輸入的車輪轉速信號,對車輪運動狀態(tài)判斷,形成相應的控制指令給壓力調節(jié)裝置. 制動壓力調節(jié)裝置：調解各制動輪缸的制動壓力.由調壓電磁閥總成、電動泵和儲液器組成。 車輪轉速傳感器：霍爾式車速傳感器 ABS系統(tǒng)還有賴于制動主缸和制動助力器等傳統(tǒng)的制動裝置協(xié)同工作。,8.3 ABS的基本結構,制動主缸的結構：,8.3 ABS的基本結構,制動主缸的結構：,8.3 ABS的基本結構,6.3.2 基本工作過程 （1）常規(guī)制動階段,8.3 ABS的基本結構,（2）

9、制動壓力保持階段,8.3 ABS的基本結構,6.3.2 基本工作過程 （3）制動壓力減少階段,8.3 ABS的基本結構,6.3.2 基本工作過程 （4）制動壓力增加階段,8.3 ABS的基本結構,6.3.3 控制通道 單個車輪獨立控制（輪控）：每個車輪充分利用附著力系數(shù)，單個車輪的制動效果最佳，但是綜合各個車輪的總體控制效果不好，特別是分離附著力系數(shù)路面上左右輪的制動力不同，容易導致附加的側偏力矩，影響操縱穩(wěn)定性。適用于承載軸和驅動軸。轎車的前軸和中重型貨車的后軸 不同軸多輪（一同控制）控制和同軸多輪（軸控）控制：有兩種控制原則，高選原則和低選原則。高選原則有制動距離短，附著力系數(shù)利用充分，但

10、在分離附著力系數(shù)路面有側滑和操縱穩(wěn)定性問題，適用轎車前輪。低選原則制動距離加長，高附著力系數(shù)的一側沒有充分利用，但制動穩(wěn)定可靠。適用于轎車后輪。,8.3 ABS的基本結構,6.3.3 控制通道 有單通道、雙通道、三通道和四通道,8.3 ABS的基本結構,6.3.3 控制通道 雙通道,8.3 ABS的基本結構,6.3.3 控制通道 三通道,8.3 ABS的基本結構,6.3.3 控制通道 四通道,8.4 ABS的控制方法,簡單的邏輯門限控制方法（只看車輪減速度） 結合減速度和滑移率的邏輯門限控制（常用的） 最優(yōu)控制 模糊控制 預測控制技術 學習控制技術 基于滑移率的滑模變結構控制技術 基于制動功率

11、耗散控制,8.4 ABS的控制方法,控制方法是當今的研究重點 （1）某些控制參數(shù)（如適時車速）是采用估計的辦法，控制精度受影響。要解決特殊條件識別，以及快速、多變路況的下實施控制的適應性等問題 （2）現(xiàn)代控制理論的應用，以及其技術支撐（車輛信息高速處理能力） （3）全電控制替代液壓和氣動，結構簡單、反應靈活和可靠,8.4 ABS的控制方法,值得注意的問題: （1）車速超過一定數(shù)值以后ABS才起作用,低速下仍然會抱死 （2）制動過程中只有當被控制車輪趨于抱死,ABS （3）所有ABS系統(tǒng)都有自診斷系統(tǒng),8.5 ABS的主要部件的結構原理,8.5.1 車輪轉速傳感器和 加速度傳感器,8.5 ABS的主要部件的結構原理,8.5.2 電子控制單元,8.5 ABS的主要部件的結構原理,8.5.3 制動壓力調節(jié)裝置 （1）制動壓力