淺談汽車ABS技術(shù)及其發(fā)展趨勢

金春

[摘要]隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對安全需求的不斷增長，ABS逐漸成為汽車上的標(biāo)準(zhǔn)配置。只有對ABS深刻了解，掌握其發(fā)展方向，對它進(jìn)行科研，汽車安全性才能得到進(jìn)一步改善和提高。

[關(guān)鍵詞] ABS技術(shù) 發(fā)展 制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

【中圖分類號】G410

在汽車防抱死制動系統(tǒng)出現(xiàn)之前，這種狀況的汽車，當(dāng)緊急制動時，不可避免地出現(xiàn)車輪在地面上抱死拖滑的現(xiàn)象。當(dāng)車輪抱死時，地面的側(cè)向附著性能很差，所能提供的側(cè)向附著力很小，汽車在受到任何微小外力的作用下就會出現(xiàn)方向失穩(wěn)問題，極易發(fā)生交通事故。在潮濕路面或冰雪路面上制動時，這種方向失穩(wěn)的現(xiàn)象會更加嚴(yán)重。汽車防抱死制動系統(tǒng)（Anti-lock Braking System簡稱ABS）的出現(xiàn)從根本上解決了汽車在制動過程中的車輪抱死問題。本文就汽車ABS技術(shù)及其發(fā)展趨勢談一些體會。

一. ABS的作用

汽車制動防抱死系統(tǒng)可使汽車在制動時維持方向穩(wěn)定性和縮短制動距離，有效提高

行車的安全性。ABS可在汽車制動時根據(jù)車輪的運(yùn)動養(yǎng)成自動調(diào)節(jié)車輪的制動壓力，防止車輪抱死。其實(shí)質(zhì)就是使系統(tǒng)的制動過程變?yōu)樗查g的控制控制過程，即在制動時使車輪與地面達(dá)到“抱而不死，死而不抱”的狀態(tài)，其目的是使車輪與地面的摩擦力達(dá)到最大，同時又可以避免后輪側(cè)滑和前輪喪失轉(zhuǎn)向能力，以使汽車取得最佳的制動效能。概括其優(yōu)點(diǎn)如下：

1. 縮短制動距離。

2. 保持汽車制動時的方向穩(wěn)定性。

3. 保持汽車制動時的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。

4. 減少汽車制動時輪胎的磨損。

5. 減少駕駛員的疲勞強(qiáng)度。

二. ABS的工作原理

汽車制動時由于車輪速度與汽車速度之間存在著差異，因而會導(dǎo)致車輪與路面之間產(chǎn)生滑移，當(dāng)車輪以純滾動方式與路面接觸時，其滑移率為零；當(dāng)車輪抱死時其滑移率為100%。當(dāng)滑移率在8%～35%之間時，能傳遞最大的制動力。制動防抱死的基本原理就是依據(jù)上述的研究成果，通過控制調(diào)節(jié)制動力，使制動過程中車輪滑移率控制在合適的范圍內(nèi)，以取得最佳的制動效果。ABS系統(tǒng)硬件構(gòu)成主要由傳感器（包括輪速傳感器、減速度傳感器和車速傳感器）、電子控制裝置、制動壓力調(diào)節(jié)器三大部分組成，形成一個以滑移率為目標(biāo)的自動控制系統(tǒng)。傳感器測量車輪轉(zhuǎn)速并將這一數(shù)據(jù)傳送至電子控制裝置上，控制裝置是一個微處理器，它根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器信號來計算車速。在制動過程中，車輪轉(zhuǎn)速可與控制裝置中預(yù)先編制的理想減速度的特性曲線相比較。如果控制裝置判斷出車輪減速度太快和車輪即將抱死時，它就發(fā)出信號給液壓調(diào)節(jié)器，液壓調(diào)節(jié)器可根據(jù)來自控制裝置的信號對制動器的卡鉗或輪泵的油壓進(jìn)行控制（作用、保持、釋放、重新作用）。這一動作，每秒鐘能出現(xiàn)10次以上。

三. ABS的技術(shù)不斷發(fā)展

1. 制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，汽車制動的形式將

發(fā)生變化。由于技術(shù)發(fā)展程度的局限，日前主要有兩種形式的系統(tǒng)即EHB和EMB。EHB即線控液壓制動器，是在傳統(tǒng)的液壓制動器基礎(chǔ)上發(fā)展來的。EHB與傳統(tǒng)的液壓制動相比有了顯著進(jìn)步，結(jié)構(gòu)緊湊，改善了制動效能，控制方便可靠，制動噪音顯著減少，不需要真空裝置等，節(jié)省了車內(nèi)制動系統(tǒng)的空間布置。其局限性事整個系統(tǒng)離不開制動液，而電子機(jī)械制動系統(tǒng)EMB是一種全電制動不同于傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)，其傳遞是電，不是液壓或壓縮空氣，縮短制動反應(yīng)時間?，F(xiàn)代汽車制動控制技術(shù)正朝著電子制動控制方向發(fā)展，全電控制因其巨大的優(yōu)越性，將取代傳統(tǒng)的一液壓為主的傳動系統(tǒng)。

2. 控制方法的發(fā)展

目前應(yīng)用的主流ABS產(chǎn)品基本都是基于車輪加，減速的邏輯門限值及參考滑移率方

法設(shè)計的，但是它的控制邏輯復(fù)雜，不同路況下各種門限值沒有十分明確的理論依據(jù)，難以適應(yīng)各種制動情況，而且控制過程中邏輯門限總是處于波動狀態(tài)，因此控制效果不太好，制動距離也稍長，對系統(tǒng)穩(wěn)定性等品質(zhì)無法評價，因此，汽車ABS的控制方法出現(xiàn)了滑動模態(tài)變結(jié)構(gòu)控制方法，PID控制方法，魯棒控制方法和模糊控制方法等。滑動模態(tài)變結(jié)構(gòu)控制可獲得較高的制動效率，但是在換節(jié)線附近切換時，由于系統(tǒng)的慣性，在滑動運(yùn)動中疊加了一個抖動，如何選定參數(shù)及消除粗軌跡在沿曲線滑移過程中存在的抖動現(xiàn)象，有得進(jìn)一步研究。對于PID控制，只要現(xiàn)場制定的PID參數(shù)合適，就會得到較好的控制效果，但其性能效果仍有待改進(jìn)和提高；魯棒控制在系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗干擾能力上有所提高，但控制需要知道模型傳遞誤差的上限，選擇加強(qiáng)函具有一定的難度，而模糊控制采用類似于人腦的模糊推理方法，遵循一定的控制規(guī)則，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)調(diào)控，具有不依賴對象的數(shù)字模型，便于利用人經(jīng)驗(yàn)知識，原理簡單，容易實(shí)現(xiàn)，魯棒性好，只要賦予它控制器足夠的控制能力，就能很好地適應(yīng)各種路況及車型結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化，是一種很有前途的ABS控制系統(tǒng)。

3. 與其他電控技術(shù)的結(jié)合及擴(kuò)展

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車ABS技術(shù)與其他相關(guān)控制技術(shù)及設(shè)備的結(jié)合使用越來越受到廣泛研究和應(yīng)用。

四.ABS的發(fā)展趨勢

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)將從以下幾個方面發(fā)展。

1.采用現(xiàn)代控制理論和方法。完善ABS技術(shù)性能。

2.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。否則會導(dǎo)致人身傷亡及車輛損壞?？煽啃钥梢栽陔娍夭糠窒蚣煞较虬l(fā)展，制作專用的ABS芯片。機(jī)械部分則通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用新材料，提高制造工藝等。軟件部分采用補(bǔ)償方法和自適應(yīng)控制算法來提高ABS的可靠性和自適應(yīng)性。

3.提高系統(tǒng)的集成度，減小體積，減輕質(zhì)量。

4.增強(qiáng)ABS控制器的功能，擴(kuò)大使用范圍。

由最初的防滑控制系統(tǒng)，到現(xiàn)在的電子控制制動分配裝置，電子控制制動系統(tǒng)，車速記錄儀等，ABS技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入全新的發(fā)展時期，ABS作為制動控制子系統(tǒng)，其控制功能和使用范圍正在不斷擴(kuò)大。

5.提高總線技術(shù)在ABS系統(tǒng)上的應(yīng)用。

汽車由多個電控單元組成，車載電子設(shè)備的數(shù)據(jù)通信構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，各處理機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，控制改善汽車某一方面的性能，同時在其他處理機(jī)需要時提供數(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)，只有提高總線技術(shù)才能內(nèi)部通暢，ABS系統(tǒng)反應(yīng)更快捷精準(zhǔn)。

五.結(jié)語

我國汽車工業(yè)發(fā)展規(guī)劃早已把ABS技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用列為首位，可見汽車安全行駛的主要性，防抱死制動系統(tǒng)是汽車安全行駛的一個重要組成部分。目前，國內(nèi)ABS整體競爭力不高，要想抵御外來競爭壓力，還需要大力發(fā)展和提高。

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