【正文】 進行處理和運算，從而形成相應(yīng) 的控制指令，對執(zhí)行機構(gòu)進行控制，通過制動壓力調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)制動壓力，防止各個車輪抱死。對制動系統(tǒng)進行監(jiān)測是電子控制單元的另一個功能，ECU接收制動開關(guān)、壓力開關(guān)及其他各種信號來監(jiān)測ABS系統(tǒng)工作是否正常，當ECU監(jiān)測到ABS系統(tǒng)工作不正常時，會自動停止ABS系統(tǒng)工作并點亮ABS報警燈，以免因系統(tǒng)故障造成錯誤的控制結(jié)果。在正常情況下，發(fā)動機起動后，ABS報警燈數(shù)秒后就應(yīng)自動熄滅，否則說明ABS系統(tǒng)有故障。 ECU的基本電路圖310 四傳感器、四通道控制ABS系統(tǒng)ECU內(nèi)部電路框圖（1）輪速傳感器輸入放大整形電路由車輪速度傳感器所發(fā)出的信號是一正弦電壓波，并且還夾有高頻干擾，因此輸入電路一般都要對高頻信號進行濾波，同時對正弦波要進行放大、整形，使之成為方波系列，輸送至運算回路，用于車速的計算。（2）運算電路(微處理器)運算電路的主要器件為微處理芯片(CPU)，它主要計算輪速、參考車速、滑移率、車輪加速度等，以及對電磁閥驅(qū)動控制和監(jiān)控處理。對微處理器主要要求是計算速度快，并且能夠方便地輸出控制信號。目前常用16位的Intel微處理器作為主處理器，而采用一個8位的微處理器協(xié)助運算和監(jiān)控。（3）電磁閥控制電路從運算電路接收減壓、保壓、增壓控制信號，并將數(shù)字式控制指令轉(zhuǎn)換為模擬式控制信號，從而控制電磁閥的電流。（4）穩(wěn)壓電源、電壓檢測電路、故障記憶電路、繼電器和警告燈控制電路蓄電池供給ECU內(nèi)部所用5V穩(wěn)定電壓的同時，上述電路監(jiān)控著12V和5V電壓是否在規(guī)定范圍內(nèi)。并對輪速傳感器輸入放大電路，運算電路和電磁閥控制電路故障信號進行監(jiān)視，控制電磁閥繼電器和電動機繼電器。出現(xiàn)故障信號時，斷開電磁閥繼電器，停止ABS工作，返回常規(guī)制動狀態(tài)，同時儀表盤上ABS警告燈點亮，讓駕駛員知道有異常情況發(fā)生。 ECU的安全保護電路、ECU電源接通時，將檢查下列項目：（a）微處理機功能檢查使監(jiān)視器產(chǎn)生錯誤信息，讓微處理機識別；檢查ROM區(qū)的數(shù)據(jù)，確認未發(fā)生變化；(1)對RAM區(qū)進行數(shù)據(jù)輸入和輸出，判斷工作是否正常；(2)檢查A/D轉(zhuǎn)換的輸入，判斷是否正常；(3)檢查微處理機間的信號傳遞，判斷是否正常。(b)繼動閥動作檢查使繼動閥產(chǎn)生動作，判斷是否正常。(c)故障反饋電路功能檢查由微處理機來識別故障反饋電路工作是否正常。汽車起步時對重要的外圍電路進行檢查，若檢查結(jié)果正常，ABS開始工作。(a)讓電磁閥功能檢查(1)讓電磁閥動作，判斷是否正常；(2)比較各電磁閥的開、關(guān)阻力，判斷電磁閥工作是否正常；(b)電動機動作檢查使電動機旋轉(zhuǎn)，判斷是否正常。(c)輪速傳感器及輸入放大電路的信號確認確認所有的輪速傳感器信號都能輸入到微處理機。行駛中定時檢查功能包括由微處理機進行的檢查和外圍電路本身的檢查。如果有故障，由微處理機最后確認，與故障內(nèi)容相對應(yīng)的故障編碼被儲存在ECU內(nèi)的不發(fā)光存儲器中。(a)12V（載貨車為24V）、5V電壓監(jiān)視識別供給的12V電壓和5V內(nèi)部電壓是否為規(guī)定電壓值。監(jiān)視12V電壓，并考慮ABS工作過程中電壓瞬間下降和電動機啟動時電壓瞬間下降的情況，然后加以分析識別。(b)繼動閥動作監(jiān)視ABS系統(tǒng)工作過程中，繼動閥必定動作，ECU隨時監(jiān)視繼動閥的工作情況。(c)運算電路中運算結(jié)果的對比檢查ECU內(nèi)部通常設(shè)有兩套運算電路，同時進行運算和傳遞數(shù)據(jù)，利用各自的運算結(jié)果相互比較、互相監(jiān)視，能夠確?？煽啃?，及早發(fā)現(xiàn)異常情況。另外，各種速度信號和輸入、輸出信號也在運算電路中相互比較，這些結(jié)果必須相同。(d)微處理機失控檢查由監(jiān)視電路判斷微處理機工作是否正常。(e)脈沖信號監(jiān)視微處理機時鐘信號的脈沖頻率不能降低。(f)ROM數(shù)據(jù)的確定計算ROM數(shù)據(jù)之和，確認程序正常工作。如果安全保護電路檢查出異常的情況，則停止ABS系統(tǒng)的工作，返回原有的制動方式（不使用ABS），且ECU呈現(xiàn)故障狀態(tài)。這時ECU內(nèi)的發(fā)光二極管，ABS報警燈或?qū)Ｓ迷\斷裝置發(fā)出故障信號，ECU根據(jù)這些信號顯示出故障編碼。ABS主要由齒圈、輪速傳感器、電磁閥、電子控制單元（ECU）、ABS報警燈及各種連接導(dǎo)線組成。典型的布置形式如圖：圖311 典型的ABS電控形式圖中為一四輪后驅(qū)動氣壓制動ABS系統(tǒng)，采用四傳感器、四通道，四輪獨立控制。每個車輪各安裝一個輪速傳感器和一個制動壓力調(diào)節(jié)器，前輪壓力調(diào)節(jié)閥串聯(lián)在快放閥和輪制動氣室之間，后輪壓力調(diào)節(jié)閥串聯(lián)在繼動閥和輪制動氣室之間。壓力調(diào)節(jié)閥根據(jù)ECU指令，使壓縮空氣沖入制動氣室、排出制動氣室和封閉制動氣室，從而實現(xiàn)了制動壓力的“增壓”、“減壓”和“保持”過程。齒圈安裝在輪轂上，汽車行駛中它與輪速傳感器配合使之產(chǎn)生交流電信號，齒圈齒數(shù)一般為100，齒間距大于2mm。輪速傳感器安裝在車輪上一個特殊的夾緊襯套內(nèi)，安裝時傳感器與輪轂上的齒圈垂直接觸，行車時由齒圈的跳動來自動調(diào)整兩者的間隙，間隙過大，則車輪在轉(zhuǎn)動時，傳感器將無法提供信號給ECU；間隙過小，則車輪在高速旋轉(zhuǎn)時，傳感器產(chǎn)生的信號電壓又太高。如此，ECU都將無法使防抱死功能起作用，而且ABS報警燈也會亮。壓力調(diào)節(jié)器安裝在制動系統(tǒng)中，圖示為直接控制式壓力調(diào)節(jié)器，其與制動氣室相連，由ECU來實現(xiàn)制動氣室的壓力保持或壓力釋放。非制動期間，壓力調(diào)節(jié)器中的電磁閥不動作，電磁閥由兩個2/2閥組成，它們通過電磁鐵和先導(dǎo)閥來控制。ECU是ABS系統(tǒng)的核心部件，其主要功能是接收輪速傳感器信號后加以處理并給壓力調(diào)節(jié)器中的電磁閥發(fā)送控制指令。一般安裝在儀表臺下面或密封箱內(nèi)，以防水并避免與其他物體相碰撞。ECU有兩個電源，一個是從蓄電池來的15A電源；一個是從點水開關(guān)來的5A電源，兩個電源電壓范圍應(yīng)在21~30V之間。ABS報警燈安裝在儀表板上，顏色為紅色，功率不大于5W，起正極與點火開關(guān)連接，負極接在ECU上，ABS報警燈的作用是使駕駛員隨時了解ABS系統(tǒng)的狀況，并用來顯示診斷故障碼。ABS工作原理為：當汽車靜止時，接通點火開關(guān)，ABS報警燈亮，四個電磁閥響聲循環(huán)：右前輪電磁閥→左后輪電磁閥→左前輪電磁閥→右后輪電磁閥→右前輪電磁閥*左后輪電磁閥（“*”代表“同時”，即右前輪電磁閥和左后輪電磁閥同時發(fā)出聲響）→左前輪電磁閥*右后輪電磁閥，共六聲。如果ECU檢測到系統(tǒng)沒有故障，則大約3s后ABS報警燈滅，如果有故障，例如傳感器或電壓有故障，ABS報警燈將一直亮。在汽車行駛時，四個輪速傳感器隨輪速的高低產(chǎn)生一個感應(yīng)電壓脈沖信號，ECU不斷接收并處理來自傳感器的這些電壓信號，在汽車緊急制動致使車輪趨向抱死的情況下，ECU根據(jù)車輪的滑移率或減速的信號，按其控制邏輯及時準確也向四個電磁閥發(fā)出指令，電磁閥按指令的要求動作，控制制動氣室的充氣、保持或放氣操作，使車輪在沒秒不少于變化3~5次的“點制動”狀態(tài)下，從而避免出現(xiàn)抱死現(xiàn)象。同時，在ABS正常作狀態(tài)下，汽車緊急制動時的輪胎應(yīng)無制動痕跡，如果所有輪胎有拖痕或某一輪胎有拖痕，則說明ABS不起作用或某一輪胎的ABS不起作用。出現(xiàn)這種情況，應(yīng)及時對汽車的ABS或某一車輪的ABS的功能、參數(shù)進行診斷和維修。第4章 大型汽車防抱死制動系統(tǒng)軟件設(shè)計汽車防抱死制動系統(tǒng)具有其自身的特點，除汽車本身環(huán)境差要求系統(tǒng)抗干擾能力及可靠性高以外，一個重要的特點是控制過程要求快速，大部分系統(tǒng)的循環(huán)都要求毫秒量級，這樣對控制算法有很大的限制，復(fù)雜的算法將無法實現(xiàn)。或?qū)嵱孟到y(tǒng)的硬件成本太高，而太簡單的算法不能滿足控制質(zhì)量要求。高性能的ABS必須確保汽車在各種路況下制動時，均能使車輪獲得盡可能大的縱向制動力和防側(cè)滑力，同時使車輪的制動力矩變化幅度盡可能小。經(jīng)典控制理論主要以單輸入—單輸出的線性系統(tǒng)作為研究對象，以頻率法或根軌跡法作為系統(tǒng)的分析和設(shè)計方法。ABS控制系統(tǒng)中的被控制對象是汽車的制動過程，它是一個非線性的多輸入、輸出系統(tǒng)，很難采用以經(jīng)典控制理論為基礎(chǔ)的ABS控制方法。 控制參數(shù)的計算 車輪速度的求取因為數(shù)據(jù)采集的精度將極大影響控制效果。所以提高輪速信號的采樣精度就變得非常重要。對于車速的測量，有兩種方法：①直接送計算機的計數(shù)電路，從而得到輪速。有:頻率法、周期法、多倍周期法、精度自適應(yīng)法。②先進行F/N轉(zhuǎn)換，再送計算機的周期轉(zhuǎn)換而得到輪速[13]。對于輪速低頻測量，周期法精度較高。對于輪速高頻測量，頻率法精度較高。如果把周期法和頻率法結(jié)合起來，采用輪速脈沖周期倍乘措施，可以擴展輪速測量范圍，提高測量精度。但是，由于這種方法對低頻輪速脈沖信號也進行了倍乘。所以，多倍周期法在提高高頻輪速計算精度的同時，也拉長了低頻輪速計算的時間間隔，從而降低了低速控制的實時性。根據(jù)以上方法的優(yōu)點和局限性，本文采用第一種方法中的精度自適應(yīng)法。多倍周期法就是把輸入信號按固定的分頻數(shù)進行分頻，使被測周期得到倍乘，計算輪速脈沖頻率f:.........................(41) 式中:周期倍乘數(shù)。 個周期累計時標脈沖個數(shù)。 時標信號周期。精度自適應(yīng)法是以多倍周期法為基礎(chǔ)，并結(jié)合ABS控制的輪速計算精度不控制實時性的要求設(shè)計完成的。此法和多倍周期法的區(qū)別在于，后者的輪速脈補倍乘數(shù)為固定值，造成了低速計算實時性差的缺點，而精度自適應(yīng)法則克服了這一缺點，在保證高速、低速計算精度的同時，很好地保證了低速控制實時性。為了充分利用多倍周期法的優(yōu)點，克服它的缺點，可以在程序中實時調(diào)整分頻因子:在低頻時取較小值，以提高實時性:在高頻時取較大值，提高測量精度。分頻數(shù)的確定需要考慮兩個邊界條件，其一是最大控制周期，其二是精度要求的限制條件。這種方法在實時性方面和測量精度方面都能兼顧。當輸入信號低于最大控制周期時，輸入信號的采集則使用中斷的方式進行。首先，為了保證控制的實時性，假設(shè)最大的控制周期為，由時間限制條件可以確定的上限值為:.....................................(42) 式中—實際頻率信號的周期其次，根據(jù)精度要求的限制條件，可求出的下限值。................................(43) ........(44) 式(44)為誤差計算公式。若精度要求為，即 ...................................(45) ...............................(46)綜合式(42)和式(46)，即可確定m,值 ......................................(47) 在實際計算過程中，以每個控制周期中的第一個輪速脈沖周期作為求解值的試算脈沖。得到的下限值，再由控制周期計算出的上限值，從中取一個合適的整數(shù)值，作為當前控制周期內(nèi)的輪速脈沖分頻值。由于固定輪速計算精度，所以，輪速越高，越大。輪速越低，越小。這樣，既保證了輪速計算精度，又提高了低速控制實時性。 滑移率的計算滑移率是ABS控制的主控參數(shù)之一。該參數(shù)的求取在實踐中比較煩瑣。在此給出一種基于制動輪缸壓力的滑移率計算方法。 汽車制動過程的動力學模型對于四輪可以進行獨立調(diào)節(jié)的ABS系統(tǒng)，(圖41所示為其單輪模型)一般緊急制動時滾動阻力只有緊急制動力的幾十分之一，因此不計滾動阻力的影響，只考慮輪缸壓力產(chǎn)生的制動力矩和地面制動力(附著力)對車輪系統(tǒng)的作用。假設(shè)單車輪系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量為，其角速度為，車輪半徑為,整車質(zhì)量為M，車速度為V，則有:..............................(48).................................(49)圖41 制動過程單輪受力模型通常車輪制動力矩、與輪缸壓力成正比，假設(shè)制動力矩系數(shù)為,，則：.......................................(410)...........................(411)可見車輪地面制動力凡由輪缸壓力和車輪角減速度決定。 制動輪缸壓力函數(shù)本ABS設(shè)計方案的制動輪缸具有穩(wěn)定的壓力源，制動過程中壓力源壓力穩(wěn)定。調(diào)壓模式有增壓、保壓和減壓3種。對于整個ABS系統(tǒng)，由于其調(diào)壓開關(guān)特性、油管、輪缸和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性能確定，在只有數(shù)十毫秒的調(diào)壓周期內(nèi)，可利用二階多項式的制動輪缸壓力函數(shù)，等效調(diào)壓過程中壓力產(chǎn)生的制動效果。...................................(412)為綜合制動壓力調(diào)節(jié)過程各因素的影響，利用試驗方法，得到每種調(diào)壓方式的輪缸壓力實際的時間歷程統(tǒng)計數(shù)據(jù)，然后按能量法進行擬合，求出各階系數(shù)，得到不同調(diào)壓模式下的制動輪缸的等效壓力函數(shù)[14]。 計算滑移率滑移率反映車輪與道路的接觸狀態(tài)，可以由滑移率的定義式求得。制動時車速為，輪速為，為車輪角速度,R為輪胎的滾動半徑。........................(413)從ABS系統(tǒng)裝備的車輪轉(zhuǎn)速傳感器，可以獲得各輪輪速珠，從式(49),(410),(411)可求整車制動減速度，并經(jīng)式(414)計算出從制動開始的任何時刻的車速。......................................(414)由式(413)就可以確定各車輪制動過程的滑移率。，利用就可以進行邏輯判斷與控制。 ABS系統(tǒng)的診斷與檢查 初步檢查初步檢查是在ABS系統(tǒng)出現(xiàn)明顯故障而不能正常工作時首先采取的檢查方法，例如ABS故障指示燈亮著不熄，系統(tǒng)不能工作。檢查方法如下：（1）檢驗駐車制動（手剎）是否完全釋放。（2）檢查制動液液面是否在規(guī)定的范圍之內(nèi)。（3）檢查ABS電控單元導(dǎo)線插頭、插座的連接是否良好，連接器及導(dǎo)線是否損壞。（4）查下列導(dǎo)線連接器（插頭與插座）和導(dǎo)線的連接或接觸是否良好：(a)液壓調(diào)節(jié)器上的電磁閥