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

彭照翔 吳余 舒忠杰

摘要：制動(dòng)防抱死系統(tǒng)已經(jīng)成為汽車所必備的系統(tǒng)，在汽車發(fā)展進(jìn)程中，發(fā)揮著重要的作用。上世紀(jì)90年代以后，制動(dòng)防抱死系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)相對(duì)完善，尤其是在控制精度和功能上更加完善。西方國家已經(jīng)將制動(dòng)防抱死系統(tǒng)廣泛使用在汽車上，發(fā)達(dá)國家汽車的制動(dòng)防抱死系統(tǒng)已經(jīng)成為必備系統(tǒng)，在一些客車和貨車上制動(dòng)防抱死系統(tǒng)裝配已經(jīng)超過95%，一般轎車的安裝也超過70%，危險(xiǎn)品運(yùn)送貨車安裝已經(jīng)達(dá)到100%。

關(guān)鍵詞：制動(dòng)防抱死系統(tǒng);特點(diǎn);發(fā)展趨勢

汽車在運(yùn)行過程中，車輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)，為什么不能出現(xiàn)抱死現(xiàn)象呢。這是由于一旦出現(xiàn)抱死，車輪就會(huì)失去轉(zhuǎn)向能力，而且在前驅(qū)橋車上由于前軸運(yùn)行壓力大，重心也會(huì)出現(xiàn)往前推的現(xiàn)象。面對(duì)這種情況，前輪驅(qū)動(dòng)，后輪附著力減輕，極限制動(dòng)時(shí)，后輪會(huì)比前輪出現(xiàn)抱死。如果這個(gè)時(shí)候汽車發(fā)生轉(zhuǎn)向，汽車的前輪就會(huì)繼續(xù)按照駕駛者轉(zhuǎn)向需求發(fā)生轉(zhuǎn)彎，后輪失去附著力而沿切線方向行進(jìn)。如此就會(huì)導(dǎo)致使前后輪對(duì)車身產(chǎn)生兩個(gè)方向的扭矩，整個(gè)車身很容易在兩個(gè)力的作用下發(fā)生側(cè)滑。如果汽車行使速度過快，甚至?xí)_出道路。不管是為了增強(qiáng)汽車的安全性，還是縮短制動(dòng)距離，亦或是提高汽車性能，都應(yīng)該安裝制動(dòng)防抱死系統(tǒng)。這是因?yàn)橹苿?dòng)防抱死系統(tǒng)能減小即將抱死車輪的制動(dòng)力，已達(dá)到防抱死目的。

一、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)存在的優(yōu)缺點(diǎn)

制動(dòng)防抱死系統(tǒng)的工作原理是控制制動(dòng)管路的壓力，避免在運(yùn)行中的車輪因抱死而發(fā)生滑移。制動(dòng)防抱死系統(tǒng)一旦啟動(dòng)就是使車輪處于15%-20%處于半滑半滾的狀態(tài)。所以，制動(dòng)防抱死系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要有：能有效降低因車輪抱死出現(xiàn)的車身橫移現(xiàn)象，增強(qiáng)汽車制動(dòng)的方向控制，提升汽車制動(dòng)的效能，減輕因抱死而產(chǎn)生的輪胎磨損，同時(shí)使用比較方便，工作中穩(wěn)定可靠。

制動(dòng)防抱死系統(tǒng)雖然存在很多的優(yōu)勢，但也有一定的局限，目前制動(dòng)防抱死系統(tǒng)在兩種情況下無法實(shí)現(xiàn)最短制動(dòng)距離。一種是在平滑的路面上，一般會(huì)由駕駛員自己根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操控性制動(dòng);另一方面是在松散的礫石路面或是積雪較深的路面上。不過根據(jù)最新研究成果表明，在干路上，制動(dòng)防抱死系統(tǒng)也能將車身橫向移動(dòng)率控制在20%以內(nèi)，但不代表所有的制動(dòng)防抱死系統(tǒng)都能以相同的橫向控制率來進(jìn)行制動(dòng)。

作為不斷發(fā)展汽車技術(shù)，即使制動(dòng)防抱死系統(tǒng)發(fā)展再完善，還是要在尊重物理規(guī)律的前提下發(fā)揮作用。就以目前的四輪制動(dòng)防抱死系統(tǒng)來說，雖然能盡可能短的制動(dòng)距離，但如果面對(duì)啟動(dòng)時(shí)間太短，就會(huì)導(dǎo)致汽車無法面對(duì)障礙物完成停車，進(jìn)而無法完全避免事故的發(fā)生。但由于四輪制動(dòng)防抱死系統(tǒng)還留有一定的轉(zhuǎn)向控制能力，就能提高駕駛者及時(shí)反應(yīng)速度，提高避免事故的概率。制動(dòng)防抱死系統(tǒng)尊重物理規(guī)律的另一方情況就是汽車在彎道上行駛時(shí)，一旦超過物理上所規(guī)定物理速度，即使制動(dòng)防抱死系統(tǒng)也不能阻止汽車在彎道上尊重的離心規(guī)律。制動(dòng)防抱死系統(tǒng)能在彎道行駛中有效降低速度，確保轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性，減少發(fā)生危險(xiǎn)的可能。同時(shí)，在行駛中還應(yīng)該考慮路面的情況，如果沒有制動(dòng)防抱死系統(tǒng)，當(dāng)汽車運(yùn)行遇到冰雪路面，制動(dòng)距離較差，那么就不能猛烈轉(zhuǎn)向。如果有制動(dòng)防抱死系統(tǒng)，則會(huì)附加制動(dòng)距離的控制，也會(huì)合理控制轉(zhuǎn)向，即使在冰雪路面，也能減輕牽引力物理作用，確保汽車正常運(yùn)行。

二、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)的未來發(fā)展

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)將沿著以下幾個(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。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)測量、計(jì)算誤差）和自適應(yīng)控制算法來提高 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)用越來越多，車載電子設(shè)備的數(shù)據(jù)通信變得越來越重要，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)。

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