【正文】 用 ABS 裝置后，其性能都會有明顯的改善和提高對避免交通事故的發(fā)生能起到很好的作用， 因此 ABS 是汽車上十分重要的主動安全裝置。上述分析可知，在汽車制動過程中，車輪抱死時危害較大，而且滑移率在 20％左右時，車輪與路面間的縱向附著系數(shù)最大，可獲得最大地面制動力，能最大程度地縮短制動距離；同時當滑移率在 20％左右時，車輪與路面間橫向附著系數(shù)也較大，使汽車制動時能較好地保持方向穩(wěn)定性和轉向控制能力。為了確保行車安全，獲得最佳制動性能，制動時防止車輪抱死，并將車輪滑移率控制在理想滑移率附近的狹小范圍內(nèi)，人們才大力進行開發(fā)、研制和推行防抱死制動系統(tǒng)即 ABS。 ABS 是在原傳統(tǒng)制動系統(tǒng)的基礎上，增加了一套防止車輪制動抱死的控制系統(tǒng)、該裝置在制動過程中，當車輪趨于抱死，即車輪滑移率進入非穩(wěn)定區(qū)時，會迅速降低制動系統(tǒng)壓力，使車輪滑移率恢復到接近近理想滑移率的穩(wěn)定區(qū)內(nèi)，通過自動、高頻率地對制動系壓力進行調(diào)節(jié)（其頻率高達每秒十多次），使車輪滑移率保持在理想滑移率附近的狹小范圍內(nèi)，以達到充分利用車輪與路面間縱向峰值附著系數(shù)和較高的橫向附著系數(shù)，實現(xiàn)防止車輪抱死和獲得最佳制動性能。 應當指出的是，采用傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)進行制動時，盡管駕駛員也知道間歇性的踩、放制動踏板防止車輪抱死，但再有經(jīng)驗的駕駛員也無法精確地做到判斷和控制，特別是在緊急制動時，都不可能將車輪滑移率控制在理想范圍之內(nèi)，往往會使車輪抱死，尤其是汽車在結冰、下雨打滑的路面上制動時，很容易產(chǎn)生側滑、甩尾和失去轉向控制能力，此時駕駛員往往產(chǎn)生一種緊張情緒，缺乏安全感。 ABS 系統(tǒng)的發(fā)展歷史進入 50 年代，汽車制動防抱系統(tǒng)開始受到較為廣泛的關注。福特(FORD)公司曾經(jīng)將飛機的制動防抱系統(tǒng)移置在林肯(LINCOIN)轎車上，凱爾塞海伊斯(KELSEHAYES)公司在 1957 年對稱為“AUTOMATIC”的制動防抱系統(tǒng)進行了試驗研究，研究結果表明制動防抱系統(tǒng)確實可以在制動過程中防止汽車失去方向控制，并且能夠縮短制動距離；克萊斯勒(CHRYSLER)公司在這一時期也對稱為“SKID CONTROL”的制動防抱系統(tǒng)進行了試驗研究。 由于這一時期的各種制動防抱系統(tǒng)采用的都是機械式車輪轉速傳感器的機械式制動壓力調(diào)節(jié)裝置，因此，獲取的車輪轉速信號不夠精確，制動壓力調(diào)節(jié)的適時性和精確性也難于保證，控制效果并不理想。 隨著電子技術的發(fā)展，電子控制制動防抱系統(tǒng)的發(fā)展成為可能。在 60 年代后期和70 年代初期，一些電子控制的制動防抱系統(tǒng)開始進入產(chǎn)品化階段。凱爾塞海伊斯公司在 1968 年研制生產(chǎn)了稱為“SURE TRACK”兩輪制動防抱系統(tǒng),該系統(tǒng)由電子控制裝置根據(jù)電磁式轉速傳感器輸入的后輪轉速信號，對制動過程中后輪的運動狀態(tài)進行判定，通過控制由真空驅動的制動壓力調(diào)節(jié)裝置對后制動輪缸的制動壓力進行調(diào)節(jié)，并在 1969 年被福特公司裝備在雷鳥(THUNDERBIRD)和大陸馬克 III(CONTINENTALMKIII)轎車上。 克萊斯勒公司與本迪克斯(BENDIX)公司合作研制的稱為“SURETRACK” 的能防止 4 個車輪被制動抱死的系統(tǒng)，在 1971 年開始裝備帝國(IMPERIAL)轎車，其結構原理與凱爾塞海伊斯的“SURETRACK”基本相同，兩者不同之處，只是在于兩個還是四個車輪有防抱制動。博世公司和泰威士(TEVES)公司在這一時期也都研制了各自第一代電子控制制動防抱系統(tǒng)，這兩種制動防抱系統(tǒng)都是由電子控制裝置對設置在制動管路中的電磁閥進行控制，直接對各制動輪以電子控制壓力進行調(diào)節(jié)。 別克(BUICK)公司在 1971 年研制了由電子控制裝置自動中斷發(fā)動機點火，以減小發(fā)動機輸出轉矩，防止驅動車輪發(fā)生滑轉的驅動防抱轉系統(tǒng)。瓦布科(WABCO)公司與奔馳(BENZ)公司合作，在 1975 年首次將制動防抱系統(tǒng)裝備在氣壓制動的載貸汽車上。這一時期的各種 ABS 系統(tǒng)都是采用模擬式電子控制裝置，由于模擬式電子控制裝置存在著反應速慢、控制精度低、易受干擾等缺陷，致使各種 ABS 系統(tǒng)均末達到預期的控制效果，所以，這些防抱控制系統(tǒng)很快就不再被采用了。 進入 70 年代后期，數(shù)字式電子技術和大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展，為 ABS 系統(tǒng)向實用化發(fā)展奠定了技術基礎。博世公司在 1978 年首先推出了采用數(shù)字式電子控制裝置的制動防抱系統(tǒng)博世 ABS2，并且裝置在奔馳轎車上，由此揭開了現(xiàn)代 ABS 系統(tǒng)發(fā)展的序幕。盡管博世 ABS2 的電子控制裝置仍然是由分離元件組成的控制裝置，但由于數(shù)字式電子控制裝置與模擬式電子控制裝置相比，其反應速度、控制精度和可靠性都顯著提高，因此，博世 ABS2 的控制效果己相當理想。從此之后，歐、美、日的許多制動器專業(yè)公司和汽車公司相繼研制了形式多詳?shù)?ABS 系統(tǒng)。至上世紀 80 年代初期，在計算機高速發(fā)展的推動下，ABS 系統(tǒng)有了突破性的發(fā)展，出現(xiàn)了由微型數(shù)字計算機或微控制器與電磁閥調(diào)節(jié)器組成的現(xiàn)代型的電子控制防抱死制動系統(tǒng)。這種系統(tǒng)不易受干擾，響應速度快，可以把制動循環(huán)的次數(shù)增加到每秒 10余次，并具有體積小、質(zhì)量輕、動作更快、控制更準確的特點。1978 年 BOScH 公司與奔馳公司合作研制出三通道四輪帶有數(shù)字式控制器的 ABS，并批量裝于奔馳轎車上，使ABS 開始具有智能。從而奠定了 ABS 的基礎和基本模式。1981 年德國的 WABCO 公司與奔馳公司在載重車上裝用了數(shù)字式的 ABS。從此，ABS 技術在汽車上得到了推廣應用。近年來，隨著世界汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，道路交通條件的不斷改善，車輛行駛車速的提高，汽車制動時車輪抱死滑移的危害性也愈來愈嚴重。為此，在 1987 年歐共體率先頒布了一項法規(guī)，要求從 1991 年起，歐共同體成員國汽車廠在申請新車型許可證的時候，所有新車都必須裝有 ABS，同時規(guī)定歐共體成員國凡是 16 噸以上的載重汽車也必須裝備 ABS，并且禁止進口無 ABS 汽車。到 1995 年，美國、德國、日本轎車中裝用汽車的比例分別達到 55％，50％和 85％，貨車中裝用 ABS 的比例分別為 50％，50％和 45％。其中美國福特汽車公司生產(chǎn)的貨車，ABS 的裝有率達到 94％，通用汽車公司在 1994 年生產(chǎn)的汽車幾乎全部裝有 ABS。目前世界上已經(jīng)有 300 多種汽車裝備了ABS。預計在今后的 5 年里，在世界范圍內(nèi) ABS 在汽車上的裝有率將達到 80％。ABS 己經(jīng)成為全球汽車市場及各國汽車出口的標準。 ABS 國內(nèi)發(fā)展狀況我國 ABS 的研究開始于 80 年代初。從事 ABS 研制工作的單位和企業(yè)很多,諸如東風汽車公司、重慶公路研究所、西安公路學院、清華大學、吉林大學、北京理工大學、上海汽車制動有限公司和山東重汽集團等。具有代表性的有以下幾個。清華大學汽車安全與節(jié)能國家重點實驗室有宋健等多名博導、教授,有很強的科技實力,他們還配套有一批先進的儀器設備,如汽車力學參數(shù)綜合試驗臺、汽車彈射式碰撞試驗臺及翻轉試驗臺、模擬人及標定試驗臺、Kodak 高速圖像運動分析系統(tǒng)、電液振動臺、直流電力測功機、發(fā)動機排放分析儀、發(fā)動機電控系統(tǒng)開發(fā)裝置及工況模擬器、計算機工作站及 ADAMS、IDEAS 軟件、非接觸式速度儀、噪聲測試系統(tǒng)、轉鼓試驗臺、電動車蓄電池試驗臺、電機及其控制系統(tǒng)試驗臺等。該實驗室針對 ABS 做了多方面的研究，其中，在 ABS 控制量、輪速信號抗干擾處理、輪速信號異點剔除、防抱死電磁閥動作響應研究等方面的研究處于國內(nèi)領先地位。 吉林大學汽車動態(tài)模擬國家重點實驗室以郭孔輝院士為代表的研究人員致力于汽車操縱穩(wěn)定性、汽車操縱動力學、汽車輪胎模型、汽車輪胎穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)側偏特性的研究,在輪胎力學模型、汽車操縱穩(wěn)定性以及人 車閉環(huán)操縱運動仿真等方面的研究成果均達到世界先進水平。 華南理工交通學院汽車系以吳浩佳教授為代表從事汽車安全與電子技術及汽車結構設計計算的研究，在 ABS 技術方面有獨到之處 , 能夠建立制動壓力函數(shù), 通過車輪地面制動力和整車動力學方程計算出汽車制動的平均減速度和車速；還可以通過輪缸等效壓力函數(shù)計算防抱死制動時的滑移率。另外,在滑移率和附著系數(shù)之間的關系、汽車整車技術條件和試驗方法方面也有獨到見解。 濟南程軍電子科技公司以 ABS 專家程軍為代表的濟南程軍電子科技公司對 ABS 控制算法研究頗深,著有《汽車防抱死制動系統(tǒng)的理論與實踐》等專著幾本,專門講述 ABS 控制算法,是國內(nèi) ABS 開發(fā)人員的必備資料之一。 另外,他們在基于 MATLAB 仿真環(huán)境實現(xiàn)防抱死控制邏輯、基于 VB 開發(fā)環(huán)境進行車輛操縱仿真和車輛動力學控制的模擬研究等方面也頗有研究。 重慶聚能公司產(chǎn)品包括汽車、摩托車系列 JN111FB 氣制動電子式單通道、JN144FB 氣制動電子式四通道和 JN244FB 液壓電子式四通道等類型 ABS 裝置及其相關零部件 30 多個品種,其 ABS 產(chǎn)品已通過國家汽車質(zhì)量監(jiān)督檢測中心和國家客車質(zhì)量監(jiān)督檢測中心的認定,獲得國家實用新技術專利,并正式被列為國家火炬項目計劃。西安博華公司主要產(chǎn)品是適用于大中型客車和貨車的氣壓四通道 ABS 和適用中型面包車的液壓三通道 ABS 及其相關零部件。其中 BH1203 FB 型 ABS 和 BH1101 FB 型 ABS 已通過陜西省科委科技成果鑒定和陜西省機械工業(yè)局新產(chǎn)品鑒定,認為該項技術已達到國內(nèi)領先水平。 山東重汽集團引進國際先進技術進行的研究也已取得了一些進展。重慶公路研究所研制的適用于中型汽車的氣制動 FKX ACI 型 ABS 裝置已通過國家級技術鑒定,但各種制動情況的適應性還有待提高。清華大學研制的適用于中型客車的氣制動 ABS 由于資源價格和性能上的優(yōu)勢,陶瓷材料的應用將迅速擴展；金剛石和 CBN 超硬材料的應用將進一步擴大；新刀具材料的研制周期會越來越短，新品種新牌號的推出也將越來越快。人們所希望的既有高速鋼、硬質(zhì)合金的強度和韌性,又有超硬材料的硬度和耐磨性的新刀具材料也完全有可能出現(xiàn)。國內(nèi)現(xiàn)在生產(chǎn) ABS 的公司不少，完全自主生產(chǎn)開發(fā) ABS 的有代表性的國內(nèi)公司有：廣州市科密汽車制動技術開發(fā)有限公司、重慶聚能汽車技術有限責任公司、東風科技汽車制動系統(tǒng)公司、西安博華機電股份有限公司等。西安正昌電子主要生產(chǎn)牽引車半掛車的氣壓式產(chǎn)品，已開發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品有單通道、三通道、四通道、六通道的氣壓和液壓式的，適用于摩托車、轎車、大中型客車一、重型載貨汽車、掛車的 ABS 及相關零部件。這些 ABS 的制動性能指標達到了國外同類產(chǎn)品的水平，部分試驗數(shù)據(jù)優(yōu)于國外公司同類產(chǎn)品，在國內(nèi)占有一定的市場。 ABS 的優(yōu)點和種類以提高汽車行駛性能為目的的各種 ABS 裝置，其原理是充分利用輪胎和地面的附著系數(shù)，主要采用控制制動液壓的方法，給各車輪施加適當?shù)闹苿恿?。它具有以下?yōu)點： (1)ABS 系統(tǒng)的第一個優(yōu)點是能縮短汽車在惡劣路面上的制動距離。這是因為在同樣緊急制動情況下，ABS 系統(tǒng)可以將滑移率控制在最佳點附近，即可獲得較大的縱向制動力的結果。 (2)ABS 系統(tǒng)的第二個優(yōu)點是增加了汽車制動時的穩(wěn)定性。汽車在制動時，四個輪子的制動力可能是不一樣的，如果汽車的前輪拄死，駕駛員就無法控制汽車的行駛方向，這是非常危險的：倘若汽車的后輪先抱死，則會出現(xiàn)側滑、甩尾，甚至使汽車整個調(diào)頭等嚴重事故。ABS 系統(tǒng)可以防止四個輪子制動時被完全抱死，提高了汽車行駛的穩(wěn)定性。資料表明，裝有 ABS 系統(tǒng)的車輛，可使因車輪側滑引起的事故比例下降 8％左右。 (3)ABS 系統(tǒng)的第三個優(yōu)點是改善了車輪的磨損狀況。事實上，車輪抱死會造成輪胎杯型磨損，輪胎面磨損也會不均勻，使輪胎磨損消耗增加。經(jīng)測定，汽車在緊急制動時，車輪抱死所造成的輪胎累加磨損費，已超過一套防抱死制動系統(tǒng)的造價。 因此，裝用 ABS 系統(tǒng)具有～定的經(jīng)濟效益。 (4)ABS 系統(tǒng)的最后一個優(yōu)點是使用方便，工作可靠。ABS 系統(tǒng)的使用與普通制動系統(tǒng)的使用幾乎沒有區(qū)別。如遇雨、雪路面，制動時只要把腳踏在制動踏板上，ABS 系統(tǒng)就會根據(jù)情況自動進入工作狀態(tài)，駕駛員也沒有必要用一連串的點剎車方式進行制動，ABS 系統(tǒng)會使制動狀態(tài)保持在最佳點附近。ABS 系統(tǒng)從目前看可以分為以下幾種：博世(Bosch)ABS 系統(tǒng)、坦孚(Teves)ABS 系統(tǒng)、達科(Delco)ABS 系統(tǒng)和本迪克斯(Bendix)ABS 系統(tǒng)。這四種系統(tǒng)都是目前廣泛應用的系統(tǒng)，而且還在不斷的發(fā)展、更新和換代。盡管不同公司生產(chǎn)的 ABS 系統(tǒng)的類型不同，但它們都有相同的基本組成和基本工作原理，它們的重要區(qū)別是電子控制模塊(電腦)及控制線路不同。 ABS 技術的發(fā)展趨勢ABS 技術雖然在20世紀90年代初期就已成熟，但隨著電子技術和汽車技術的快速發(fā)展，ABS 技術也得到了不斷完善。今后，ABS 技術將從以下幾個方面繼續(xù)發(fā)展?！? 1. 采用現(xiàn)代控制理論和方法　　完善 ABS 技術性能。目前得到廣泛應用的是采用門限值控制方法的 ABS，有一定局限性。研究適應 ABS 這種變工況、非線性系統(tǒng)的控制方法，完善 ABS 技術性能將是今后 ABS 研究的熱點。近幾年出現(xiàn)的增益調(diào)度 PID 控制、變結構控制和模糊控制等方法，是以滑移率為目標的連續(xù)控制，使制動過程中保持最佳、穩(wěn)定的滑移率，理論上是理想的防抱死制動控制系統(tǒng)?！　?. 提高 ABS 的可靠性、自適應性　　ABS 是加裝在汽車上的輔助安全裝置，它要求高可靠性，否則會導致人身傷亡及車輛損壞。為了提高 ABS 的可靠性，ABS 電控部分應向集成化方向發(fā)展，制作專用的 ABS芯片；機械部分