ＡＢＳ制動(dòng)防抱死系統(tǒng)特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)

宗國(guó)熙

摘要：汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS全稱Anti-lock Brake System），已越來(lái)越多地應(yīng)用在汽車上。90年代后，ABS技術(shù)不斷發(fā)展成熟，控制精度、控制功能不斷完善。現(xiàn)發(fā)達(dá)國(guó)家已廣泛采用ABS技術(shù)，ABS裝置已成為汽車的標(biāo)配。北美和西歐的各類客車和輕型貨車ABS的裝備率高達(dá)90％，轎車ABS的裝備率在60％左右，運(yùn)送危險(xiǎn)品的貨車ABS的裝備率為100％。

關(guān)鍵詞：ABS防抱死穩(wěn)定性安全性

0 引言

為什么車輪不能抱死呢？因?yàn)檐囕啽篮?，?huì)失去轉(zhuǎn)向能力；而且通常前置前驅(qū)轎車由于前軸負(fù)載大，制動(dòng)時(shí)重心前移，使得后輪附著力減小，極限制動(dòng)時(shí)，通常后輪先于前輪抱死。如此時(shí)汽車正轉(zhuǎn)彎，這就意味著前輪繼續(xù)按規(guī)定轉(zhuǎn)向角度轉(zhuǎn)彎，后輪失去附著力而沿切線方向行進(jìn)。會(huì)使前后輪對(duì)車身產(chǎn)生兩個(gè)方向的扭矩，使車很容易在兩個(gè)力矩的作用下側(cè)滑，如果車速過(guò)快，甚至?xí)Э貨_出彎道。不管是為了縮短制動(dòng)距離提高制動(dòng)性能，還是

為了提高車身穩(wěn)定性，提高主動(dòng)安全性，ABS能自動(dòng)減小即將抱死車輪的制動(dòng)力，達(dá)到防抱死的目的。

1 ABS的優(yōu)點(diǎn)和局限

ABS通過(guò)調(diào)節(jié)制動(dòng)管路壓力，避免車輪在制動(dòng)過(guò)程中抱死而滑移，使其處于滑移率15％—25％的邊滾邊滑的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。其優(yōu)點(diǎn)如下：①改善汽車制動(dòng)時(shí)的橫向穩(wěn)定性；②改善汽車制動(dòng)時(shí)的方向操縱性；③改善制動(dòng)效能；④減少輪胎的局部過(guò)度磨損；⑤使用方便，工作可靠。

ABS系統(tǒng)本身也有局限性。在兩種情況下，ABS系統(tǒng)不能提供最短的制動(dòng)距離。一種是在平滑的干路上，由有經(jīng)驗(yàn)的駕駛員直接進(jìn)行制動(dòng)。另一種情況是在松散的礫石路面、松土路面或積雪很深的路面上制動(dòng)。另外，通常在干路面上，最新的ABS系統(tǒng)能將滑移率控制在5％—20％的范圍內(nèi)，但并不是所有的ABS都以相同的速率或相同的程度來(lái)進(jìn)行制動(dòng)（或放棄制動(dòng)）。

不管ABS系統(tǒng)多么完善，仍擺脫不了一定的物理規(guī)律。盡管四輪防抱制動(dòng)系統(tǒng)能提供盡可能短的制動(dòng)距離，如果制動(dòng)觸發(fā)時(shí)刻太遲，使之在與障礙物碰撞前不能完全停車，仍不可避免事故發(fā)生。但是，由于四輪防抱死制動(dòng)系統(tǒng)保留著控制轉(zhuǎn)向的能力，在制動(dòng)過(guò)程中有可能繞過(guò)障礙物，避免可能發(fā)生的事故。ABS系統(tǒng)不能違背物理規(guī)律的另一種情況是當(dāng)汽車在彎道上行駛時(shí)，其速度超過(guò)了物理學(xué)上所允許的速度，在這種情況下，即使ABS系統(tǒng)也不能阻止汽車在離心力作用下離開彎道。ABS能使汽車在此過(guò)程中降低車速和實(shí)現(xiàn)可靠的轉(zhuǎn)向，這樣可減輕碰撞的危險(xiǎn)性。另外還要考慮的是道路表面情況，沒有裝備ABS系統(tǒng)的汽車在濕滑路面或冰、雪的路面上制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)距離較長(zhǎng)，且不能猛烈轉(zhuǎn)向；裝備ABS系統(tǒng)的汽車也是如此，因?yàn)楸M管ABS能提供附加的制動(dòng)控制和轉(zhuǎn)向控制，但它不能解決在較滑的路面上，可利用的牽引力很小的客觀物理事實(shí)。

2 發(fā)展趨勢(shì)

ABS技術(shù)雖然在20世紀(jì)90年代初期就已成熟，但隨著電子技術(shù)和汽車技術(shù)的快速發(fā)展，ABS技術(shù)也得到了不斷完善。今后，ABS技術(shù)將沿以下幾個(gè)方面繼續(xù)發(fā)展。

采用現(xiàn)代控制理論和方法完善ABS技術(shù)性能。目前得到廣泛應(yīng)用的是采用門限值控制方法的ABS，有一定局限性。研究適應(yīng)ABS這種變工況、非線性系統(tǒng)的控制方法，完善ABS技術(shù)性能將是今后ABS研究的熱點(diǎn)。近幾年出現(xiàn)的增益調(diào)度PID控制、變結(jié)構(gòu)控制和模糊控制等方法，是以滑移率為目標(biāo)的連續(xù)控制，使制動(dòng)過(guò)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(dòng)控制系統(tǒng)。

提高ABS的可靠性、自適應(yīng)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(huì)導(dǎo)致人身傷亡及車輛損壞。為提高可靠性，ABS電控部分應(yīng)向集成化方向發(fā)展，制作專用的ABS芯片；機(jī)械部分則通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、采用新材料、提高制造工藝等。ABS軟件部分則采用補(bǔ)償方法（針對(duì)測(cè)量、計(jì)算誤差）和自適應(yīng)控制算法來(lái)提高ABS的可靠性和自適應(yīng)性。

提高系統(tǒng)集成度，減小體積，減輕質(zhì)量。現(xiàn)代汽車的安裝空間都非常緊湊，而ABS又是提高汽車安全性能的附加裝置，預(yù)留的空間極有限，就要減小ABS控制器體積，減輕ABS質(zhì)量，從而減輕整車質(zhì)量，提高整車的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性。因此ABS裝置必須高度集成化，還可降低成本。增強(qiáng)ABS控制器的功能，擴(kuò)大使用范圍。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展，ABS技術(shù)也在不斷地成熟和發(fā)展，很多ABS控制器已經(jīng)選用功能強(qiáng)、速度快、集成度高的16位或32位微處理器，甚至做成專用芯片，為ABS進(jìn)一步完善和擴(kuò)展構(gòu)建了一個(gè)良好的平臺(tái)。目前對(duì)汽車進(jìn)行安全控制的裝置不斷地被加入這個(gè)平臺(tái)，由最初的防滑控制系統(tǒng)（ASR），到現(xiàn)在的電子制動(dòng)力分配裝置（EBD）、電子助力制動(dòng)裝置（EBA），電子行駛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)（ESP）、車輛動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)（VDC）、電子控制制動(dòng)系統(tǒng)（EBS）、車速記錄儀（VSR）等。ABS技術(shù)已進(jìn)入全新的發(fā)展時(shí)期，ABS作為制動(dòng)控制系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，其控制功能和使用范圍正在不斷擴(kuò)大。

總線技術(shù)在ABS系統(tǒng)上的應(yīng)用。隨著電控單元在汽車中的應(yīng)用越來(lái)越多，車載電子設(shè)備的數(shù)據(jù)通信變得越來(lái)越重要，以分布式控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)造汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是非常必要的。大量數(shù)據(jù)快速交換、高可靠性及廉價(jià)性是對(duì)汽車電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求。在該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，控制器獨(dú)立運(yùn)行，控制改善汽車某一方面的性能，同時(shí)在其他控制器需要時(shí)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成主要依靠總線傳輸技術(shù)。汽車總線傳輸是通過(guò)某種通訊協(xié)議將汽車中各種電控單元（發(fā)動(dòng)機(jī)、ABS、自動(dòng)變速器等）、智能傳感器、智能儀表等聯(lián)系起來(lái)，從而構(gòu)成的汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。其優(yōu)點(diǎn)有：減少了線束數(shù)量和線束容積，提高電子系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性，采用通用傳感器，達(dá)到數(shù)據(jù)共享；改善了系統(tǒng)的靈活性，即通過(guò)系統(tǒng)的軟件可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能變化。

3 結(jié)論

隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對(duì)安全需求的不斷增長(zhǎng)，ABS逐漸成為汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置。提高和改善ABS的性能一直是科研工作者追求的目標(biāo)。隨著新理論、新材料、新技術(shù)等的不斷應(yīng)用，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)化、性能更強(qiáng)、成本更低的ABS產(chǎn)品將不斷推出，汽車安全性也將因此得到進(jìn)一步的改善和提高。

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