【文章內容簡介】 我了解很多 ABS 等相關的知識，鍛煉了自己的寫作水平；通過與同組論文同學的討論學習， 促進了互相的友誼；通過與老師的交流，對論文的修改使我了解到目前自己的不足，在今后的學習工作過程中要繼續(xù)鍛煉。 再次感謝學院對我培養(yǎng)以及學院老師對我的大力幫助和指導。 本科生畢業(yè)設計 第 19 頁 參考文獻 ［ 1］ 金加龍，宋麓明，等汽車底盤構造與維修（第二版）［Ｍ］北京：電子工業(yè)大學出版社， 2021 ［ 2］ 解福泉，周建平汽車典型電控系統(tǒng)構造與維修［Ｍ］北京：人民交通出版社， 2021 ［ 3］ 王世錚，覃婭娟汽車故障診斷技術［Ｍ］北京理工大學出版社， 2021 ［ 4］ 蒲永峰汽車檢測、診斷與維修［Ｍ］清華大學出版社， 2021 ［ 5］ ABS 防抱死剎車系統(tǒng)［Ｊ］ 百度百科 ［ 6］ 慧聰網 1 防抱死制動系統(tǒng)概述 ABS 的功能 汽車 ABS 在高速制動時用來防止車輪抱死， ABS 是英文 Antilock Brake Syetem 的縮寫，全文的意思是防抱死制動系統(tǒng)，簡稱 ABS。 凡駕駛過汽車的人都有這樣的經歷：在積水的柏油路上或在冰雪路面緊急制動時，汽車輕者會發(fā)生側滑，嚴重時會掉頭、甩尾，甚至產生劇烈旋轉。制動力過大，將使車輪抱死，汽車方向失去控制后，若是彎道就 有可能從路邊滑出或闖入對面車道，即使不是彎道也無法躲避障礙物，產生這些危險狀況的原因在于汽車的車輪在制動過程中產生抱死現象，此時，車輪相對于路面的運動不再是滾動，而是滑動，路面作用在輪胎上的側滑摩擦力和縱向制動力變得很小，路面越滑，車輪越容易?？傊?，汽車制動時車輪如果抱死將產生以下不良影響：方向失去控制，出現側滑、甩尾，甚至翻車；制動效率下降，延長了制動距離；輪胎過度磨損，產生“小平面”，甚至爆胎。 ABS 防抱死制動裝置就是為了防止上述缺陷的發(fā)生而研制的裝置，它有以下幾點好處：增加制動穩(wěn)定性，防止方向失控、 側滑和甩尾；提高制動效率，縮短制動距離（松軟的沙石路面除外）；減少輪胎磨損，防止爆胎。 現代轎車的 ABS 由輸入傳感器、控制電腦、輸出調制器及連接線等組成。輸入傳感器通常包括死個車輪的輪速信號、剎車信號，個別車型還有減速度信號、手剎車或車油面信號。 ABS 的第一個優(yōu)點是增加了汽車制動時候的穩(wěn)定性。汽車制動時，四個輪子上的制動力是不一樣的，如果汽車的前輪抱死，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，則會出現側滑、甩尾，甚至使汽車整個掉頭等嚴重事故。 ABS 可以防止四個輪子制動時被完全 抱死，提高了汽車行駛的 本科生畢業(yè)設計 第 20 頁 穩(wěn)定性。汽車生產廠家的研究數據表明，裝有 ABS 的車輛，可使因車論側滑引起的事故比例下降 8%左右。 ABS 的第二個優(yōu)點是能縮短制動距離。這是因為在同樣緊急制動的情況下， ABS可以將滑移率（汽車華東距離與行駛的比）控制在 20%左右，即可獲得最大的縱向制動力的結果。 ABS 的第三個優(yōu)點是改善了輪胎的磨損狀況，防止爆胎。事實上，車輪抱死會造成輪胎小平面磨損，輪胎面損耗會不均勻，使輪胎磨損消耗費增加，嚴重時將無法繼續(xù)使用。因此，裝有 ABS 具有一定的經濟效益和安全保障。 另外， ABS 使用方便，工作 可靠。 ABS 的使用與普通制動系統(tǒng)的使用幾乎沒有區(qū)別，緊急制動時只有把腳用力踏在制動踏板上， ABS 就會根據情況進入工作狀態(tài)，即使雨雪路滑， ABS 也會使制動狀態(tài)保持在最佳點。 ABS 利用電腦控制車輪制動力，可以充分發(fā)揮制動器的效能，提高制動減速度和縮短制動距離，并能有效地提高車輛制動的穩(wěn)定性，防止車輛側滑和甩尾，減少車禍事故的發(fā)生，因此被認為是當前提高汽車行駛安全性的有效措施。目前 ABS 已經在國內外中高級轎和客車上得到了廣泛使用。 防抱死制動系統(tǒng)的發(fā)展歷史 ABS 裝置最早應用在飛機和火車上，而在汽車上的應 用比較晚。鐵路機車在制動時如果制動強度過大，車輪就會很容易抱死在平 滑的軌道上滑行。由于車輪和軌道的摩擦，就會在車輪外圓上磨出一些小平面，小平面產生后，車輪就不能平穩(wěn)地行駛，產生噪聲和掙動。 1908 年英國工程師 J. E. Francis 提出了“鐵路車輛車輪抱死滑動控制器”理論，但卻無法將它實用化。接下來的 30年中，包括Karl Wessel 的“剎車力控制器”、 Werner Mhl 的“液壓剎車安全裝置”與 Richard Trappe 的“車輪抱死防止器”等嘗試都宣告失敗。在 1941 年出版的《汽車科技手冊》中寫到： “到現在為止，任何通過機械裝置防止車輪抱死危險的嘗試皆尚未成功，當這項裝置成功的那一天，即是交通安全史上的一個重要里程碑”，可惜該書的作者恐怕沒想到這一天竟還要再等 30年之久。 當時開發(fā)剎車防抱死裝置的技術瓶頸是什么？首先該裝置需要一套系統(tǒng)實時監(jiān)測輪胎速度變化量并立即通過液壓系統(tǒng)調整剎車壓力大小，在那個沒有集成電路與計算機的年代，沒有任何機械裝置能夠達成如此敏捷的反應！等到 ABS 系統(tǒng)的誕生露出一線曙光時，已經是半導體技術有了初步規(guī)模的 1960 年代早期。 精于汽車電子系統(tǒng)的德國公司 Bosch（博世）研發(fā) ABS 系統(tǒng)的起源要追溯到1936 年，當年 Bosch 申請“機動車輛防止剎車抱死裝置”的專利。 1964 年（也是集成電路誕生的一年） Bosch 公司再度開始 ABS 的研發(fā)計劃，最后有了“通過電子裝置控制來防止車輪抱死是可行的”結論，這是 ABS（ Antilock Braking System）名詞在歷史上第一次出現！世界上第一具 ABS 原型機于 1966 年出現，向世人證明 本科生畢業(yè)設計 第 21 頁 “縮短剎車距離”并非不可能完成的任務。因為投入的資金過于龐大， ABS 初期的應用僅限于鐵路車輛或航空器。 Teldix GmbH 公司從 1970 年和奔馳車廠合作開發(fā)出 第一具用于道路車輛的原型機 —— ABS 1， 該系統(tǒng)已具備量產基礎，但可靠性不足，而且控制單元內的組件超過 1000 個，不但成本過高也很容易發(fā)生故障。 1973 年 Bosch 公司購得 50％的 Teldix GmbH 公司股權及 ABS 領域的研發(fā)成果， 1975 年 AEG、 Teldix 與 Bosch 達成協(xié)議，將 ABS 系統(tǒng)的開發(fā)計劃完全委托 Bosch公司整合執(zhí)行?！?ABS 2”在 3 年的努力后誕生！有別于 ABS 1 采用模擬式電子組件， ABS 2 系統(tǒng)完全以數字式組件進行設計，不但控制單元內組件數目從 1000 個銳減到 140 個，而且有 造價降低、可靠性大幅提升與運算速度明顯加快的三大優(yōu)勢。兩家德國車廠奔馳與寶馬于 1978 年底決定將 ABS 2 這項高科技系統(tǒng)裝置在 S級及 7 系列車款上。 在誕生的前 3 年中， ABS 系統(tǒng)都苦于成本過于高昂而無法開拓市場。從 1978到 1980年底， Bosch公司總共才售出 24000套 ABS系統(tǒng)。所幸第二年即成長到 76000套。受到市場上的正面響應， Bosch 開始 TCS 循跡控制系統(tǒng)的研發(fā)計劃。 1983 年推出的 ABS 2S 系統(tǒng)重量由 公斤減輕到 公斤，控制組件也減少到 70 個。到了 1985 年代中期，全球新出廠車輛安裝 ABS 系統(tǒng)的比例首次超過 1％，通用車廠也決定把 ABS 列為旗下主力雪佛蘭車系的標準配備。 圖 11 BOSCH防抱死制動系統(tǒng) 防抱死制動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 （ 1） ABS 本身控制技術的提高現代制動防抱死裝置多是電子計算機控制，這也反映了現代汽車制動系向電子化方向發(fā)展?；诨坡实目刂扑惴ㄈ菀讓崿F連 本科生畢業(yè)設計 第 22 頁 續(xù)控制，且有十分明確的理論加以指導，但目前制約其發(fā)展的瓶頸主要是實現的成本問題。隨著體積更小、價格更便宜、可靠性更高的車速傳感器的出現， ABS 系統(tǒng)中增加車速傳感器成為可能，確定車輪滑移率將變得準確而快速。 全電 制動控制系統(tǒng) BBW (BrakeByWire)是未來制動控制系統(tǒng)的發(fā)展方向之一。它不同于傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)，其傳遞的是電，而不是液壓油或壓縮空氣，可以省略許多管路和傳感器，縮短制動反應時間，維護簡單，易于改進，為未來的車輛智能控制提供條件。但是，它還有不少問題需要解決，如驅動能源問題，控制系統(tǒng)失效處理，抗干擾處理等。目前電制動系統(tǒng)首先用在混合動力制動系統(tǒng)車輛上，采用液壓制動和電制動兩種制動系統(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)是驅動時防止車輪打滑，使車輪獲得最大限度的驅動力，并具有行駛穩(wěn)定性，減少輪胎磨損和發(fā)動機的功耗，增加有效的驅動牽引力。防滑控制系統(tǒng)包括兩部分 :制動防滑與發(fā)動機牽引力控制。制動部分是當驅動輪 (后輪 )在低附著系數路面工作時，由于驅動力過大，則產生打滑，當 ASR 制動部分工作時，通過傳感器將非驅動輪及驅動輪的輪速信號采集到控制器 中，控制器根據輪速信號計算出驅動車輪滑移率及車輪減、加速度，當滑移率或減、加速度超過某一設定閥值時，則控制器打開開關閥，氣壓 由儲氣筒直接進入 制動氣室進行制動，由于三通單向閥的作用氣壓只能進入打滑驅動輪的制動氣 室，在低附著系數路面上制動時，輪速對壓力十分敏感，壓力稍稍過大，車輪就會抱死。為此利用 ABS 電磁閥對制動壓力進行精細的調節(jié)，即用小步長增壓或減壓，以達到最佳的車輪滑移的效果 既可以得到最大驅動力，也可保持行駛的穩(wěn)定性。 （ 3）電子控制制動系統(tǒng)由于 ass 在功能方面存在許多缺陷，如氣壓系統(tǒng)的滯后，主車與接車制動相容性問題等。為改善這些，出現了電子制動控制系統(tǒng) EBS (Electronics Break System)它是將氣 壓傳動改為電線傳動，縮短了制動響應時間。最重要的特點是各個車輪上制動力可以獨立控制?？刂茝姸葎t由司機踏板位移信號的大小來決定，由壓力調節(jié)閥、氣壓傳感器及控制器構成閉環(huán)的連續(xù)壓力控制，這樣可以在外環(huán)形成一個控制回路，來實現各種控制功能，如制動力分布控制、減速控制、牽引車與掛車處禍合力控制等。 （ 4）車輛動力學控制系統(tǒng)車輛動力學控制系統(tǒng) VDC (Vehicle Dynamics Control)是在 ABS 的基礎上通過測量方向盤轉角、橫擺角速度和側向加速度對車輛的運動狀態(tài)進行控制。 VDC 系統(tǒng)根據轉向角、油門、制 動壓力，通過觀測器決定出車輛應具有的名義運動狀態(tài)。同時由輪速、橫擺角速度和側向加速度傳感器測出車輛的實際運動狀態(tài)。名義狀態(tài)與實際狀態(tài)的差值即為控制的狀態(tài)變量，控制的目的就是使這種差值達到最小，實現的方法則是利用車輪滑移率特性。車輛動力學控制系統(tǒng)目的是改善車輛操縱的穩(wěn)定性，它可以在車輛運動狀態(tài)處于危險狀 本科生畢業(yè)設計 第 23 頁 態(tài)下自動進行控制。其主要作用就是通過控制車輛的橫向運動狀態(tài)，使車輛處于穩(wěn)定的運動狀態(tài)，使人能夠更容易地操縱車輛。 （ 5）控制系統(tǒng)總線技術隨著汽車技術科技含量的不斷增加，必然造成龐大的布線系統(tǒng)。因此，需要采用總線 結構將各個系統(tǒng)聯(lián)系起來，實現數據和資源信息實時共享，并可以減少傳感器數量，從而降低整車成本，朝著系統(tǒng)集成化的方向發(fā)展。目前多使用 CAN控制器局域網絡 (Controller Area Network)用于汽車內部測量與執(zhí)行部件之間的數據通信協(xié)議。 國內 ABS系統(tǒng)研究的理論狀態(tài)和具有代表的 ABS產品公司 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 ,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計算防抱死制動時的滑移率。另外 ,在滑移率和附著系數之間的關系、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 ,