1、ABS系統宣城市工業學校 李昱1.概述ABS的實際根底ABS的構造與任務原理ABS的控制技術典型ABS舉例 目 錄2. 1、概述車輛電子控制技術概略防抱死制動系統 ABS任務原理簡介ABS的開展3. 車輛電子控制技術概略(1)問： 車輛中運用的機電一體化系統有多少種？答： 幾十種。4.發動機：汽油機燃油放射控制系統柴油機燃油放射控制系統泵噴嘴共軌系統增壓器自動控制系統發動機與變速器結合控制系統柴油機啟動控制系統廢氣再循環自動控制系統電子控制消聲器冷卻系自動控制系統底盤：變速器自動控制系統無級變速自動控制系統離合器自動控制系統電子控制動力轉向系統自動、半自動懸架系統電子控制空氣懸架系統防抱死制動

2、系統驅動力防滑轉系統車速自動控制系統汽車無人駕駛系統其它：刮雨器自動控制車窗開關自動控制平安氣囊全自動空調汽車導航系統機電一體化系統5. 車輛電子控制技術概略(2)主要的車輛機電一體化系統電子控制噴油系統電子控制懸架系統自動導航系統防抱死制動系統驅動防滑控制系統提高了汽車的經濟性、平安性、可靠性和溫馨性，減少了汽車有害尾氣的排放，降低了汽車的環境噪聲污染 。6. 車輛電子控制技術概略(3)電子控制安裝占整車本錢7. 防抱死制動系統及其功能簡稱：ABS Antilock Braking System 車輛制動效果的評價目的制動間隔短：車輪與路面之間的制動力盡能夠大制動跑偏、側滑和失去轉向才干：車

3、輛與路面之間的側向力越大越好車輪抱死的危害路面制動力減小側向力減小 防抱死制動系統的功能：防止車輪抱死不帶ABS的車輛行駛表現帶ABS的車輛行駛表現8.ABS在車輛上的安裝9.液壓制動原理簡介 油制動盤活塞支架10.ABS任務原理簡介輪速傳感器傳感器轉子制動分缸制動燈開關制動盤電子控制單元ECU執行器Actuator11. 輪速傳感器安裝在汽車驅動輪上，延續不斷地測取車輪的轉速，并將這些信號傳送給ABS ECU，電子控制單元將檢測到的轉速信號處置后與預先存儲在電子控制單元中的參考值進展比較，假設車輪的角減速度急劇增大，闡明該車輪即將抱死，ABS ECU指示執行器降低該車輪制動輪缸的制動液壓，車

4、輪開場轉動，當傳感器的信號闡明車輪又正常轉動時，ABS ECU又發出指令升高車輪制動輪缸的制動液壓，而執行器那么根據電子控制單元的指令“降低、“增大或“堅持各車輪制動輪缸的制動液壓，從而以脈沖方式每秒約410次進展制動壓力的調理，將車輪的滑移率一直控制在最正確滑移率范圍內，從而保證在制動過程中車輪與路面之間的地面制動力和側向力最大，縮短制動間隔，最大限制地保證制動時車輪的穩定性，提高平安性。ABS任務原理簡介12. ABS的開展(1)1932: 英國專利“制動時防止車輪壓緊轉動車輪的平安安裝;1936: 德國Bosch將電磁傳感器用于丈量車輪的轉速;1978:德國Bosch將微處置器引入ABS

5、控制;估計：本世紀初，全世界汽車ABS配備的比率將到達90%以上。13.汽車ABS仍需進一步提高系統的技術性能，提高系統元器件的可靠性，其開展趨勢為：1. ABS/ASR一體化: ASR是驅動力防滑轉系統的英文縮寫，全稱為Anti-Slip Regulation。有時也稱為驅動力控制系統，全稱為Traction Control System，簡稱為TRC。ASR也是典型的機電一體化控制系統，其作用是在汽車的啟動和加速過程中，控制傳送到驅動輪上的驅動力矩，防止車輪空轉，從而使啟動和加速過程快速而穩定。由于ASR與ABS所需的任務部件和控制原理等有許多相近的地方，ABS制造公司常將二者集成為一體，

6、實現信息與資源的共享； ABS的開展(2)14.ABS的開展(2)汽車ABS仍需進一步提高系統的技術性能，提高系統元器件的可靠性，其開展趨勢為：2. 減小體積，降低分量: 現代汽車配備的輔助安裝越來越多，一方面汽車的分量隨之添加，能耗與運轉本錢也相應地添加，另一方面，可供這些安裝布置的空間遭到限制，因此，減小ABS的體積，降低系統的總分量不斷是ABS消費公司追求的目的；15.ABS的開展(2)汽車ABS仍需進一步提高系統的技術性能，提高系統元器件的可靠性，其開展趨勢為：3. 基于CAN總線的多控制系統集成網絡控制: 由于汽車上采用的機電一體化控制安裝越來越多，每個系統都有本人的ECU和傳感器，

7、安裝和信息不能共享。采用基于CAN總線的多控制系統集成網絡控制，將ABS與其它系統集成控制，可以節約本錢，提高控制效率。16. 2、ABS的實際根底制動過程中車輪的受力及運動分析制動力系數與側向力系數曲線 最正確滑移率范圍 17.輪胎坐標系z輪胎接地域中心運動方向xyFzFyFx輪胎滾動方向輪胎旋轉軸輪胎接地域輪胎路面輪胎接地域中心運動方向18.制動力系數/側向力系數Fx : 沿X軸方向的分力,稱為地面制動力 ，又稱縱向力;Fy :沿Y軸方向的分力，稱為側向力 ，或稱橫向力；Fz：沿Z軸方向的分力，稱為法向反作用力；fx :稱為制動力系數；fy :稱為側向力系數。19. 制動滑移率:rvvRS

8、 制動滑移率；v 車輛行駛速度；vR 車輪圓周速度；r 車輪動力半徑； 車輪角速度。 顯然，車輪作純滾動時，車輪實踐行駛速度與車輪滾動的圓周速度相等，即v=vR，制動滑移率為0；車輪作純滑動，即車輪抱死時，車輪的圓周速度為零，即vR=0，制動滑移率為1；車輪既滾動又滑動時，制動滑移率在01之間。可見制動滑移率描畫了制動過程中車輪滑移的程度，滑移率值越大，闡明滑移越嚴重。描畫制動過程中的滑移程度20.有側偏角時的車輪滑移率側偏角：車輪滾動方向與車輛的行駛方向之間的夾角絕對滑移率側向滑移率 縱向滑移率v-vRcosvvRcosvRvvRsin以上討論的是汽車在直線路面上行駛的情形。當汽車轉向或行駛

9、在彎曲的道路上時，由于慣性等要素的作用，車輪遭到側向力的作用。此時車輪的滾動方向與汽車的行駛方向不一致，兩者之間的夾角稱為側偏角。有側偏角時的車輪滑移率定義如下 :21.制動滑移率與車輪運動形狀的關系S純滾動S 邊滾動邊滑動S純滑動結論：滑移率描畫了制動過程中車輪滑移的程度，滑移率值越大，闡明滑移越嚴重。 22.制動力系數特性曲線 滑移率00.20.40.60.810 0.2 0.4 0.6 0.8 11.2fsOABfmSm制動時輪胎與路面之間的制動力系數與滑移率有著親密的關系，這種函數關系通常用滑移率制動力系數特性曲線來描畫 側向力系數23.00.20.40.60.81.01.20o2o4

10、o6o8o10o12o14o16o18o側偏角側向力系數特性曲線 由圖可知，當側偏角不超越5時，側向附著系數隨著側偏角的增大近似線性地增大；當側偏角范圍到達510時，側向力系數繼續增大并到達最大值；當側偏角再增大時，側向力系樹反而有所下降。側向力系數24.路面對制動力系數特性曲線的影響00.20.40.60.811.200.20.40.60.81滑移率干水泥路濕水泥路雪路冰路側向力系數25.制動力系數特性曲線與車速的關系00.20.40.60.81.01.200.20.40.60.81滑移率V10km/h40102540枯燥瀝青路面潮濕瀝青路面側向力系數26.不同側偏角時側向力系數隨滑移率變化

11、的曲線0.000.200.400.600.801.001.2000.20.40.60.811o6o12o=20o滑移率側向力系數27.不同滑移率時側向力系數隨側偏角變化的曲線0.000.200.400.600.801.001.200o2o4o6o8o10o12o14o16o18o0.40.30.20.160.120.080.04S=0.00側偏角側向力系數28.最正確滑移率范圍0.000.200.400.600.801.001.2000.20.40.60.81滑移率側向附著系數縱向附著系數 最正確滑移率范圍側向力系數29. 3、 ABS的構造與任務原理輪速傳感器ABS執行器制動液壓系統電子控制

12、單元ECU 30.小結車輛的制動性能與輪胎的附著性能親密相關；輪胎的附著性能與輪胎的滑移率親密相關；附著力滑移率特性曲線與路況、行駛工況親密相關；最正確滑移率范圍：0.10.3；制動時的最差情況：輪胎抱死。31.輪速傳感器：構造1234561、導線2、永久磁鐵3、殼體4、線圈5、極軸6、轉子32.輪速傳感器的安裝轉子：轉子是一個帶齒的圓環，由磁阻較小的鐵磁性資料制成，隨車輪一同轉動的部件上，如半軸、輪轂或制動盤等，與車輪同步轉動；傳感頭：傳感頭根據極軸外形的不同可以分為鑿式、菱式和柱式極軸輪速傳感頭等，其內部構造根本一樣，主要由永磁體磁芯、傳感線圈和極軸等組成。傳感頭直接安裝在車輪附近不隨車輪

13、轉動的部件上，如半軸套管、轉向節、制動底板等。 33.輪速傳感器：任務原理+V-V輸出信號感應線圈輸出永磁體磁芯轉子極軸34.ABS執行器：2位2通進油閥構造1、進油管濾清器2、密封圈3、閥體4、閥座5、濾清器6、彈簧7、閥芯8、O形環9、銜鐵10、密封蓋11、線圈12、線圈架35.ABS執行器：3位3通電磁閥構造36.ABS執行器：2位2通出油閥構造閥座O形環濾清支撐體濾清器密封圈閥芯彈簧閥體銜鐵線圈線圈架37.ABS執行器:常規制動時的任務表示圖制動總缸ABS ECU單向閥 1單向閥 2單向閥 3回位彈簧A 孔翻開B 孔封鎖0 A0 VC 孔38.ABS執行器: 常規制動時的3位電磁閥和泵

14、電機任務形狀部 件 名 工 作 狀 態 3 位 電 磁 閥 “A”口打開“B”口關閉泵 電 機 不 運 轉39.ABS執行器: 壓力降低時的任務表示圖制動總缸泵ABS ECU單向閥 1單向閥 2單向閥 3回位彈簧A 孔封鎖B 孔翻開5 A12 VC 孔40.ABS執行器:壓力降低時的3位電磁閥和泵電機的任務形狀部 件 名 工 作 狀 態 3 位 電 磁 閥 “A”口關閉“B”口打開泵 電 機 運 轉41.ABS執行器: 壓力堅持時的任務表示圖制動總缸ABS ECU單向閥 1單向閥 2單向閥 3回位彈簧A 孔封鎖B 孔封鎖2 A12 VC 孔42.ABS執行器: 壓力堅持時的3位電磁閥和泵電機的

15、任務形狀部 件 名 工 作 狀 態 3 位 電 磁 閥 “A”口關閉“B”口關閉泵 電 機 運 轉43.ABS執行器: 壓力升高時的任務表示圖制動總缸ABS ECU單向閥 1單向閥 2單向閥 3回位彈簧A 孔翻開B 孔封鎖0 A12 VC 孔44.ABS執行器: 壓力升高時的3位電磁閥和泵電機的任務形狀部 件 名 工 作 狀 態 3 位 電 磁 閥 “A”口打開“B”口關閉泵 電 機 運 轉45.制動液壓系統46.電子控制單元ECU計算電路計算電路輪速傳感器輸入放大電路輸出信號輪速傳感器FLRRFRRL電源監控電路缺點記憶電路警告燈驅動電路電磁閥控制電路電磁閥控制電路左前電磁閥右前電磁閥后輪電

16、磁閥ABS警告燈電磁閥繼電器泵電動機繼電器繼電器電源外部信號輸出信號泵電動機監視制動開關電磁閥繼電器監視47.小結ABS的三大組成部分：轉速傳感器、執行器和控制器ECU；轉速傳感器的任務原理：電磁感應；ABS執行器的三大組成部分：電磁閥、泵電機和低壓儲液器；ABS控制器;ABS是附加在液壓制動系統上的輔助控制系統。48.4、ABS的控制技術ABS的布置及通道ABS控制方式ABS控制方法ABS控制過程 49.ABS的布置及通道四通道式三通道式雙通道式單通道式50.ABS的布置及通道：四通道式壓力控制閥輪速傳感器51.ABS的布置及通道：三通道式壓力控制閥輪速傳感器52.ABS的布置及通道：二通道

17、式壓力控制閥輪速傳感器53.ABS的布置及通道：單通道式壓力控制閥輪速傳感器四通道式制造本錢高，制動過程中容易產生橫擺力矩，ABS采用這種布置方式的很少。雙通道式雖然制造本錢低，但很難兼顧汽車對制動效能和方向穩定性的要求，ABS采用這種布置方式的也不多見。實踐運用的ABS液壓系統以三通道式居多。三通道式的前輪有兩個獨立的控制通道，后輪那么只需一個控制通道，在下段的控制方式分析中我們可以看出，采用這種布置方式，可以充分利用兩個前輪的附著力，同時保證制動過程中的方向穩定性。單通道式的控制通道普通布置在汽車的后橋上，其制造本錢低，在一些輕型載貨車上有較廣泛的運用。54.ABS控制方式獨立控制低選擇控

18、制高選擇控制修正的獨立控制智能選擇控制 55.ABS控制方式：獨立控制控制方式：每個車輪都有公用通道，一個輪速傳感器對應一個壓力控制閥。優點：每個車輪的附著系數利用率到達最大值，以獲得最正確制動效果， 制動間隔短！缺陷：對不對稱路面，由于附著系數不同，左右輪產生的路面制動力不同，導致車輛產生附加的橫擺力矩，使車輛難以控制，支配性和方向穩定性不太好！多用于中重型載貨車的后軸。 56.獨立控制時的制動橫擺力矩57.ABS控制方式：低選擇控制控制方式：一個車橋上的兩個車輪由一條通道控制，即兩個輪速傳感器對應一個壓力控制閥，制動壓力取決于預先抱死車輪的形狀，對于不對稱路面，選擇附著系數較低的一側車輪；

19、優點：左右車輪產生的制動力一樣，減少或消除了橫擺和轉向力矩； 支配性和方向穩定性好！缺陷：附著系數較高的一側車輪的附著系數得不到充分利用。制動間隔加大！58.ABS控制方式：高選擇控制控制方式：一個車橋上的兩個車輪由一條通道控制，即兩個輪速傳感器對應一個壓力控制閥，制動壓力取決于后抱死車輪的形狀，對于不對稱路面，選擇附著系數較高的一側車輪進展控制；優點：附著系數得到充分利用；制動間隔短！缺陷：對于附著系數不對稱的路面，該控制方式會產生附加的橫擺力矩。降低制動時的方向穩定性！59.ABS控制方式：修正的獨立控制控制方式：和獨立控制一樣，每個輪速傳感器對應一個壓力控制閥。詳細控制方式是，對一個車橋

20、上的左右輪中附著系數低的一側車輪用獨立控制，附著系數高的另一側按一定的比例以低于最大附著系數利用率進展控制，或者使其控制壓力的建立時間推后一段。優點：綜合了獨立控制和低選擇控制的優點；制動間隔較短！方向穩定性較好！60.ABS控制方式：智能選擇控制控制方式：一個車橋上的兩個車輪由一條通道控制，即兩個輪速傳感器對應一個壓力控制閥。 左右輪附著系數一樣: 低選擇控制 左右輪附著系數不同: 當附著力低的一側其附著系數相對較高時，用低選擇控制；而其附著系數相對較低時，選擇系統趨向于高選擇控制。61.ABS控制方法邏輯門限值控制PID控制模糊控制62. 這種控制方法是基于車輪角速度對制動力矩、制動力系數

21、和滑移率的變化非常敏感，在制動過程中，車輪抱死總是出如今d/dt相當大的時辰，因此可以預選一個角減速度門限值-a，當實踐的角減速度超越此門限值時，ECU發出指令，開場降低制動壓力使車輪得以加速旋轉；再選一個角加速度低門限值+a1，當車輪的角加速度到達此門限值時，ECU發出指令，使制動壓力堅持不變；當車輪的角加速度增大到高門限值+a2時，又開場增大制動壓力，車輪作減速運動。所以可以采用一個輪速傳感器作為輸入信號，同時在ECU中設置合理的車輪角加、減速度門限值，實現防抱死制動的控制，這種方法稱為簡單邏輯門限值控制， 其邏輯斷定條件可以表示為： 邏輯門限值控制(1)63.邏輯門限值控制(2)d/dt

22、ap 保壓，上一個是減壓過程d/dtap 增壓，上一個是保壓過程An-角減速度門限值;Ap-角加速度門限值。 64.速度加速度壓力電磁閥車輪圓周加速度門檻值 a2000加壓保壓減壓保壓加壓保壓加壓減壓保壓車輪圓周速度車速車輪圓周加速度車輪圓周加速度門檻值 a1車輪圓周j減速度門檻值 b制動時間 t065.簡單邏輯門限值控制可以順應不同的路面特性，但當路面制動力系數發生突變時，系統不能快速順應，此外，在初始和高速緊急制動情況下，有能夠使防抱制動邏輯在后續的控制中失效，因此需求將角速度和滑移率這二個門限結合起來，以識別不同的路況。目前，ABS采用的根本上都是基于車輪加、減速度門限值及滑移率的控制方

23、法。邏輯門限控制具有控制簡單，計算量小，便于實現的優點，目前曾經在汽車上運用的ABS產品幾乎無一例外地采用該方法。邏輯門限控制的缺陷在于控制系統中的各種門限及保壓時間都是經過反復實驗得出，耗資宏大，產品開發周期長，而且從實際上講，在整個控制過程中車輪滑移率并不總是堅持在最正確滑移率上，而是在它的附近動搖，并未到達最正確的制動效果。邏輯門限值控制(3)66.PID控制 圖為ABS PID控制的方框圖，從圖中可以看出，該方法將期望的滑移率ST與實踐滑移率S之差eS定義為PID的輸入，由PID控制算法算出控制參數值液壓制動系統的液壓或氣動制動系統的氣壓p反響給制動系統，構成典型的反響控制。PID控制的難點在于PID參數的整定，普通結合詳細的汽車用試湊的方法確定，只需PID參數選擇恰當，就會得到較好的控制效果。 制動系統+-epp車輛模塊PID-+制動壓力pSTSpTeS67.模糊控制 模糊控制也是目前研討人員研討比較多的ABS控制方法之一。模糊控制經過模糊邏輯和近似推理方法，把人的閱歷方式化、模糊化，使之成為計算機可以接受的控制模型。模糊控制是基于閱歷規那么的控制，與系統的