商用車防抱死制動系統(tǒng)應(yīng)用與分析

摘要：伴隨著社會經(jīng)濟發(fā)展以及科技水平進步，為了進一步優(yōu)化汽車在行駛時的安全性，研究人員在結(jié)合汽車在剎車過程中產(chǎn)生的各種問題，對汽車制動防抱死系統(tǒng)開展全面研究和改進，防止汽車在剎車時出現(xiàn)失控現(xiàn)象。但是在改進防抱死系統(tǒng)時依然會受到各種影響，據(jù)此，通過概括防抱死系統(tǒng)技術(shù)原理，在全面總結(jié)防抱死系統(tǒng)優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，為提高防抱死系統(tǒng)的功能提供針對性完善措施，不僅保障了車輛安全行駛，還提高了行駛速度和貨物運輸效率。

關(guān)鍵詞：商用車;制動;防抱制動系統(tǒng);應(yīng)用

中圖分類號：U463.5收稿日期：2022-06-14

DOI：10.19999lj.cnki.1004-0226.2022.07.017

1 汽車防抱死制動系統(tǒng)技術(shù)原理

1.1 ABS系統(tǒng)作用

防抱死系統(tǒng)實際作用為避免車輛出現(xiàn)失控而導(dǎo)致側(cè)翻現(xiàn)象發(fā)生。事實上，駕駛員在遇到危險狀況時，大部分人會下意識將剎車踩到底，從而促使汽車在最短距離內(nèi)剎停。但是在汽車緊急剎車時，汽車產(chǎn)生的制動力由于大于輪胎和地面產(chǎn)生的摩擦力，導(dǎo)致車輪出現(xiàn)抱死現(xiàn)象而無法轉(zhuǎn)動。如果前輪出現(xiàn)抱死現(xiàn)象就會使得汽車失去方向的控制，當(dāng)后輪發(fā)生抱死現(xiàn)象則很有可能出現(xiàn)甩尾現(xiàn)象，進而產(chǎn)生交通安全事故。因此防抱死系統(tǒng)的主要功能為確保汽車在任何行駛條件下，都要在汽車緊急制動時避免車輪出現(xiàn)抱死現(xiàn)象，在滿足最佳制動效果的基礎(chǔ)上為汽車行駛中的安全性提供充足保障。

1.2 工作原理

防抱死制動系統(tǒng)的工作原理為輪速傳感器通過監(jiān)測車輪轉(zhuǎn)速，即時監(jiān)控汽車運動狀態(tài)，然后將信號傳遞至控制器，控制器負(fù)責(zé)進一步分析和判斷信號內(nèi)容，從而精確判斷車輪轉(zhuǎn)速以及參考滑移率等各項數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)超出規(guī)定范圍則對執(zhí)行器下達(dá)命令，執(zhí)行器根據(jù)防抱死制動系統(tǒng)指令使得制動壓力保持在一定范圍，在大幅度降低車輪滑移率的過程中阻止車輪抱死，確保輪胎增大對地面的附著力，同時提高制動時駕駛?cè)藛T對汽車方向的掌控能力，最終提高汽車在安全方面的保障[2]。

1.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

汽車防抱死制動系統(tǒng)簡稱為ABS系統(tǒng)，是防止汽車緊急制動時車輪被抱死的電子控制系統(tǒng)，在緊急制動時保持車輛的可操縱性，縮短和優(yōu)化a3aa+HLu19u+YPP+rx628tP+PEkGhHg0pm2FCdkRXls=制動距離，在低附著路面上，可使制動距離縮短10%，保持最優(yōu)化的路面附著系數(shù)利用率，減少輪胎磨損和維修費用。

ABS系統(tǒng)主要由傳感器、控制器及執(zhí)行器組成，如圖1所示，防抱死系統(tǒng)通過有效調(diào)控整車多個零部件，尤其是重點控制剎車系統(tǒng)從而進一步掌控車輪運動方向和狀態(tài)，防止因為輪胎產(chǎn)生抱死進而產(chǎn)生失控現(xiàn)象山。防抱死系統(tǒng)會充分依照車速下達(dá)指令，然后通過調(diào)節(jié)其他裝置和執(zhí)行器以及車內(nèi)的電磁閥充分掌控車輪轉(zhuǎn)速，從而保證汽車行駛中的安全性。當(dāng)前防抱死系統(tǒng)可實現(xiàn)通過指令控制汽車調(diào)節(jié)器減壓進而降低汽車行駛速度，當(dāng)超出安全行駛速度時，防抱死系統(tǒng)便會自動運行，從而有效加強汽車行駛安全保障。

2 商用車ABS系統(tǒng)關(guān)鍵零部件

2.1 電子管控單元（ECU）

此種部件作為商用車輛防抱死系統(tǒng)的重要管控核心，同時也被稱之為ABS系統(tǒng)的“大腦”。通常情況下，商用車車輪轉(zhuǎn)速傳感器輸出的轉(zhuǎn)輪信號應(yīng)傳遞給電子控制單元，而ECU也要通過使用更加科學(xué)合理的計算方式準(zhǔn)確計算當(dāng)前車輛的行駛狀態(tài)，以此確定運用哪種制動方式;最終通過相應(yīng)管控邏輯合理判斷輸出哪類管控信號。

與此同時，此種部件還能實時管控ABS電磁閥的開啟以及關(guān)閉作業(yè)，并對ABS電磁閥進排氣膜片閥開啟以及關(guān)閉控制，以此確保制動氣室壓力開展動態(tài)調(diào)節(jié)作業(yè)，從而保證最終顯現(xiàn)的ABS系統(tǒng)增壓以及減壓作業(yè)更加良好。除此之外，此種部件還能夠?qū)崟r管控各項部件的工作性能，倘若各個元件發(fā)生故障狀況導(dǎo)致ABS系統(tǒng)無法整張運行，可以在第一時間內(nèi)發(fā)生警報提醒駕駛?cè)藛T，同時切斷商用車ABS系統(tǒng)的電源供應(yīng)，防止系統(tǒng)難以順利停止作業(yè)。必要時，還應(yīng)該充分運用較為常見的氣壓制動方式3

2.2氣壓ABS電磁閥

此種重要部件主要是由兩盒電磁閥組合形成，以串聯(lián)方式安裝在制動氣室前，ABS電磁閥就能夠?qū)崟r接收來自ECU的各類管控信號，以此確保增壓以及減壓等各種指令能夠順利實施，從而保證商用車在開展制動作業(yè)時車輪不會發(fā)生抱死，并且始終處于邊滾邊滑的情況，最終顯現(xiàn)的路面附著系數(shù)也能夠達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)4。與此同時，電磁閥與制動器室之間的管路長度不可超出1.5m。

2.3 ABS報警燈

ABS報警燈作為判斷商用車ABS系統(tǒng)能夠正常運作的基準(zhǔn)，通常情況下，應(yīng)使用小于5W的儀表燈。駕駛?cè)藛T在對車輛實施打火作業(yè)時，ECU應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)對整合ABS系統(tǒng)實施自檢工作，倘若系統(tǒng)沒有出現(xiàn)各種狀況，報警燈就會在自檢作業(yè)完成后自動熄滅，如若系統(tǒng)發(fā)生各種故障狀況，指示燈就會始終保持高亮狀態(tài)，當(dāng)完成維修作業(yè)后，車速超出5km/h時指示燈就會自行熄滅。

2.4 車輪轉(zhuǎn)速傳感器組件

此種部件的作用價值在于能夠?qū)嵤┕芸剀囕喌倪\轉(zhuǎn)狀態(tài)，通常是由車輪轉(zhuǎn)速傳感器以及齒圈為重要組成部分。基本原理在于通過磁通量實時變化情況產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電壓。與此同時，輪速傳感器安裝位置大約在車輪附近，不跟隨車輪儀器轉(zhuǎn)動;而齒圈主要是以磁阻較小的鐵磁為主要構(gòu)成材料，安裝位置在車輪輪轂上，并且隨著車輪一起轉(zhuǎn)動。從另一種角度而言，常見的齒圈齒數(shù)大致為分100、80以及120齒。

3 防抱死系統(tǒng)的測試方式及測試結(jié)果

3.1 測試方式

當(dāng)開展測試防抱死系統(tǒng)時，首先將汽車頂起并使得四輪騰空，然后啟動發(fā)動機并使得汽車保持正常行駛狀態(tài)。如果儀表板防抱死故障指示燈處于工作狀態(tài)，則后輪差速器的傳感器出現(xiàn)故障。當(dāng)指示燈未處于工作狀態(tài)時則分別測試前輪的傳感器，如果指示燈亮起則代表前輪傳感器處于正常狀態(tài)。

然后還需要測試在道路行駛時防抱死系統(tǒng)的工作狀態(tài)，例如以每小時15千米速度正常行駛，檢驗汽車在轉(zhuǎn)彎過程中防抱死系統(tǒng)情況。如果在轉(zhuǎn)彎時指示燈亮起則代表輪胎出現(xiàn)問題，可能由胎壓不足、車速傳感器脈沖齒輪出現(xiàn)故障等情況引起，具體原因還需要在行駛時借助于測試線和萬用表，進一步檢查蓄電池電源和電磁閥繼電器實際工作狀態(tài)。

此外，為了獲得更加精準(zhǔn)的測試結(jié)果，根據(jù)車輛情況，設(shè)置了高附著空載高速、高附著空載低速等各種試驗方式。

3.2 測試結(jié)果

通過上述測驗方式獲得最終結(jié)果（圖2、圖3）不難發(fā)現(xiàn)，在不考慮各種硬件設(shè)備前提下，最終顯現(xiàn)的結(jié)果達(dá)到了預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

由圖2、圖3顯現(xiàn)的試驗曲線可知，商用車輛在制動過程中，ABS系統(tǒng)能夠起到相應(yīng)調(diào)節(jié)作業(yè)，并且能夠充分滿足指定防抱死需求。除此之外，ABS系統(tǒng)顯示管控效果可以達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，但明顯與仿真曲線有所差別，造成這種狀況發(fā)生的主要原因在于硬件系統(tǒng)與模型有著相應(yīng)的差別。

4 防抱死系統(tǒng)應(yīng)用以及技術(shù)研究現(xiàn)狀4.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

由于ABS系統(tǒng)有著較為嚴(yán)重的局限性，導(dǎo)致系統(tǒng)本身難以擺脫相應(yīng)的物理規(guī)律。通常情況下，此項系統(tǒng)并不能在下述路況中提供更加科學(xué)合理的制動距離。

例如，商務(wù)車行駛在平滑的干路路況上，駕齡較高的駕駛員會直接實施制動作業(yè)，而行駛在松散礫石路面以及松土路面上時也會直接實施制動作業(yè)。從另一種角度而言，在干路路面上，新型的ABS系統(tǒng)能夠?qū)⒒坡适冀K管控在5%～20%以內(nèi)，但并不是各個類型ABS系統(tǒng)都能夠以相同的速率實施制動作業(yè)，雖然四輪防抱制動系統(tǒng)能夠促使汽車在第一時間內(nèi)實施制動作業(yè)，如若制動作業(yè)無法及時進行，就會導(dǎo)致車輛與障礙物發(fā)生碰撞現(xiàn)象，并不能有效阻止交通事故發(fā)生。

4.2 技術(shù)研究現(xiàn)狀

相較于西方發(fā)達(dá)國家，我國對于ABS系統(tǒng)的研究起步較晚。造成這種狀況發(fā)生的主要原因在于，我國整體的技術(shù)水平雖然達(dá)到了一定高度，并且具備了一定程度的競爭力，但相比國外極其成熟的商用車ABS系統(tǒng)還有著較大的差距。近年來，我國愈發(fā)重視商用車ABS技術(shù)的作用價值，并且將GB 12676-2014《商用車輛和掛車制動系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗方法》中防抱死系統(tǒng)作為強制性法規(guī)。

通常情況下，汽車防抱死系統(tǒng)在實際使用過程中，仍然存在諸多問題，具體涉及以下方面：其一，防抱死系統(tǒng)不會加強制動效果，如果汽車行駛過程中剎車時產(chǎn)生的摩擦力超出最大值，就會使得防抱死系統(tǒng)失效;其二，避免防抱死系統(tǒng)嚴(yán)重依靠整車性能，所以在改善汽車制動系統(tǒng)時，技術(shù)人員還應(yīng)該進一步強化整車性能;其三，防抱死系統(tǒng)在本質(zhì)上只能起到輔助的作用，只有駕駛員在行駛過程中集中注意力才會防止事故發(fā)生;其四，行駛在例如砂石或冰面等特殊路面上，車輪抱死的制動距離要遠(yuǎn)低于正常情況。所以研究人員在優(yōu)化防抱死系統(tǒng)時應(yīng)該全面根據(jù)實際情況采用先進技術(shù)，針對系統(tǒng)的不足之處開展深入創(chuàng)新和研究[6]。

5 ABS系統(tǒng)發(fā)展前景

a.ABS與ASR一體化。ABS系統(tǒng)的主要作用是防止汽車制動系統(tǒng)抱死，ASR的作用是防止汽車輪胎過度滑轉(zhuǎn)。兩者的有機結(jié)合，可以更好地保證汽車行駛穩(wěn)定性。

b.ABS與CCS自動巡航系統(tǒng)集成。ABS與CCS系統(tǒng)都需要制動壓力調(diào)節(jié)、車輪采集以及發(fā)動機調(diào)節(jié)等裝置，因此ABS與CCS集成系統(tǒng)，有利于減少生產(chǎn)成本，同時也能夠提高企業(yè)穩(wěn)定性和安全性。

c.降低重量、減小體積。隨著汽車不斷向輕便化方向發(fā)展，無論是小型車輛還是大型車輛，汽車配件占用的空間正在不斷減少，而這也要求ABS系統(tǒng)體積和重量要小。

d.良好的控制效果和快速的響應(yīng)速度。隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，ABS系統(tǒng)與新技術(shù)的結(jié)合，如ABS與EMB 機械制動裝置和EHB液壓制動裝置的結(jié)合，使ABS系統(tǒng)擁有了良好的控制效果和快速的響應(yīng)速度。

6 結(jié)語

在汽車行業(yè)飛速發(fā)展的過程中，汽車的安全性能受到人們重視，所以技術(shù)人員需要加強在安全性能方面的研發(fā)力度，采用全新技術(shù)和控制理念，不但能夠強化系統(tǒng)的智能性特點，還會進一步確保汽車行駛的安全性得到充分保障，最終有效降低交通事故發(fā)生概率。

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作者簡介：

趙靜，女，1995年生，助理工程師，研究方向為認(rèn)證試驗