汽車防抱死制動系統1精選課件防抱死制動系統概念喪失轉向能力制動效能下降制動時的方向穩定性降低輪胎使用壽命汽車制動車輪抱死，可引起：2精選課件防抱死制動系統ABS（Anti-BrakingSystem）是指汽車在制動過程中，能實時判定車輪的滑移率，自動調節作用在車輪上的制動力矩，防止車輪抱死取得最佳制動效能的電子裝置。防抱死制動系統概念重點點出：滑移率—制動力矩—車輪抱死3精選課件輪胎與地面的附著特性車輛制動距離和制動減速度是由車輛制動力即地面制動力所決定。取決于地面制動力、制動器制動力及附著力。當地面制動力Fxb<附著力Fφ時Fxb=Fμ（制動器力）地面制動力Fxb的最大值不能超過附著力。

Fxb≤Fφ

3.當制動器力>附著力時，車輪抱死汽車的制動力4精選課件輪胎與地面的附著特性附著力和附著系數實際制動時道路作用于車輪上的縱向附著力Fφx就等于汽車的制動力。道路給予汽車轉向輪的橫向附著力Fφy

就是使汽車轉向的側向力。橫向附著系數縱向附著系數5精選課件輪胎與地面的附著特性附著系數與滑移率實驗證明，道路的附著系數受車輪結構、材料，道路表面形狀、材料有關，不同性質道路其附著系數變化甚大。滑移率來表示車輪滑動所占的份額。車輪完全抱死時，滑移率為1，車輪純滾動，滑移率為0。6精選課件輪胎與地面的附著特性附著系數與滑移率此外，由下圖可知，汽車制動時的附著系數與制動時滑移率有很大關系。結論：附著系數與路面“狀態”有關；附著系數隨滑移率發生變化。前輪抱死，汽車將失去轉向能力后輪抱死，汽車易發生側滑現象7精選課件僅后輪抱死時受力分析示意前軸側滑后軸一旦側滑，離心力與側滑方向相同，導致側滑程度不斷加劇，以至可能翻車，這是十分危險的運動狀態。Fy：側向干擾力Gx：制動慣性力Fy1：前輪側向力Fy2：后輪側向力目前已經認識到：制動時，若后軸比前軸先抱死，就可能發生側滑；前后軸同時抱死或后軸始終不抱死，則能防止后軸側滑。后軸側滑前軸產生側滑，由于離心力與側滑方向相反能減小側滑量。滑移率—汽車制動的穩定性僅前輪抱死時受力分析示意8精選課件車輪抱死的危害前輪抱死—失去轉向能力；后輪抱死—統計表明，后軸側滑是造成交通事故的主要原因；制動效能下降；9精選課件防抱死制動系統的作用有效防止后輪抱死而導致的側滑、甩尾等現象，大大提高車輛制動過程的方向穩定性；防止前輪抱死導致車輛喪失轉向能力，提高了汽車躲避前方障礙物的操縱性和彎道制動時的軌跡保持能力；制動距離比同類車型不帶防抱死系統的車輛的制動距離要短。10精選課件防抱死制動系統的控制目的ABS正是利用道路與輪胎系統的關系，強制性地把車輪的滑移率控制在臨界點Sp的附近，使路面附著性能得到最充分的發揮，從而達到最佳效果。11精選課件ABS的基本結構ABS的組成如圖所示。主要由轉速傳感器、電子控制器和制動壓力調節器等三大部分組成。12精選課件ECU根據輪速傳感器的“滑移率”信號，調節制動器的制動壓力，達到控制車輪“滑移率”的目的。ABS基本工作原理13精選課件ECU根據輪速傳感器的“滑移率”信號，調節制動器的制動壓力，達到控制車輪“滑移率”的目的。ABS基本工作原理14精選課件ABS的基本元件輪速傳感器—電磁式傳感器與普通的交流發電機原理相同，永久磁鐵產生一定強度的磁場，齒圈在磁場中旋轉時，齒圈齒頂和電極之間的間隙以一定的速度發生變化，這樣會使齒圈和電極組成的磁路中的磁阻發生變化。15精選課件其結果使磁通量周期性衰減，在線圈兩端產生正比于磁通量增減速度的感應電壓。ABS的基本元件輪速傳感器—電磁式16精選課件液壓式制動壓力調節器ABS的基本元件ABS系統中的制動壓力調節器是ABS的執行機構。其主要作用是接受來自于ECU的指令，直接或間接地控制制動壓力的增、減。是由電磁閥、液壓泵和電動機等組成。又可分為循環式和可變容積式。17精選課件ABS的基本元件18精選課件ABS的基本元件—常規制動電磁閥不工作。主缸與制動分泵直接相通。液壓式制動壓力調節器—循環式19精選課件ABS的基本元件液壓式制動壓力調節器—循環式—緊急制動，ABS參與工作。電磁閥的工作電流為1電流。制動分泵與儲油器直接相通，分泵的制動壓力減小。20精選課件ABS的基本元件液壓式制動壓力調節器—循環式電磁閥的工作電流為0電流。制動主缸與制動分泵直接相通，分泵的制動壓力增加。電磁閥的工作電流為1/2電流。所有通路均不通，分泵的制動壓力為保壓狀態。21精選課件ABS的基本元件液壓式制動壓力調節器—循環式回流泵：回流泵將制動分泵中排出的制動液泵回到制動總泵。

儲壓器：儲壓器為在減壓過程中大量回流的制動液提供暫時的儲存所。

阻尼器：阻尼器及其下游的節流裝置能減少返回到制動總泵中的液壓脈沖幅值，使噪聲減少。22精選課件ABS的基本元件制動壓力調節器—變容式23精選課件ABS的基本元件制動壓力調節器—變容式制動主缸制動主缸2）緊急制動減壓過程24精選課件ABS的基本元件制動壓力調節器—變容式保壓過程增壓過程25精選課件ABS系統的電子線路凌志LS400ABS系統（波許）ABS警示燈ABS執行器輪速傳感器ABS控制器

回流泵控制

電磁閥控制輪速傳感器26精選課件ABS控制ABS可以分為邏輯門限控制、滑動模塊變結構優化控制等不同的控制方法；采用何種方法實行ABS控制往往取決于車輛的設計思想、結構與基本運用范圍；現僅介紹較為成熟的、絕大多數現代車輛所普遍采用的邏輯門限（閾值）控制方法。27精選課件ABS邏輯控制算法—簡單邏輯控制算法設路面條件是一定的，則無論車輪的滑移率在任何范圍內，其路面附著系數都不會超過某一給定的值，即作用在四個輪子上的總制動力必定滿足不等式：根據牛頓第二定律，汽車制動時的最大減速度a也必然滿足條件：當車輪角減速度超過極限條件：此時，表明制動力已超過路面所提供的最大附著力，車輪可能出現抱死傾向。基于上述分析，最簡單的ABS控制邏輯可確定為：28精選課件ABS邏輯控制算法—簡單邏輯控制算法當上述條件成立，表明車輪可能出現抱死的傾向，于是制動缸減壓，反之制動缸增壓。這是最簡單的防抱死制動控制方案。它的動態調節過程如圖所示。VF—汽車實際速度VR—車輪速度-a0—門限值—角減速度29精選課件ABS邏輯控制算法—簡單邏輯控制算法在制動剛開始時，采用快速升壓，車輪角速度超出固定的門限值-a開始減壓，至負加速度進入門限值-a內結束。隨后以慢速升壓到車輪減速度再次超出-a門限值，似此周期地重復，直至汽車完全制動。僅以減速度-a作為門限值的邏輯控制，車輪的滑移率變化較大，也不能適應路面附著系數的變化。30精選課件以車輪減速度和加速度為控制參數31精選課件雙門限控制邏輯可以適應不同的路面特性，一般能消除汽車輪抱死現象。但當路面附著系數出現躍變時，就不能快速適應，故對快速變化的路面跟蹤性能較差。車輪正負加速度門限值防抱死控制以車輪減速度和加速度為控制參數在制動剛開始時，采用快速升壓，車輪角速度超出固定的門限值-a開始減壓，至加速度大于門限值+a內結束。隨后保壓到車輪減速度再次小于+a門限值。之后增壓至角速度小于固定的門限值-a時為止。似此周期地重復，直至汽車完全制動。32精選課件以滑移率為控制參數的單參數控制方式參考車速和滑移率的計算汽車上一般采用間接的方法由車輪的角速度和負加速度構造車輛的參考車速（見右圖）。在初始制動時，當車輪的負加速度小于-a時，把此時對應的車輪速度當作初始參考速度VRe0，以后以減速度aRe（通常取汽車在一般路面制動時能達到的減速度）計算參考車速。則車輪的參考滑移率為：33精選課件在制動剛開始時，采用快速升壓，車輪輪速度低于的門限值λ開始減壓，至負加速度超過門限值λ內結束。隨后以慢速升壓到車輪減速度再次低于門限值λ，如此周期地重復，直至汽車完全制動。由于路況不同，最佳滑移率將在（0.08~0.3）變化，僅以滑移率作為門限值的邏輯控制，很難在各種路況下得到最佳效果。以滑移率為控制參數的單參數控制方式vR—車輪轉動速度，由輪速傳感器測得vF—汽車車速vRe0—汽車參考車速，可由公式計算λ—車輪瞬時運動滑移率，公式計34精選課件【在ABS實際控制過程中，一般很少單獨采用其中一種控制參數的門限值來進行控制，因為單獨采用一種參數作為控制門限均會產生較大的局限性】a）僅以車輪的加、減速度作門限進行控制，在低μ的路面上緊急制動時，車輪易抱死，故附著系數利用率較低，會嚴重影響制動效果。b）在各種路面上緊急制動時，僅以車輪滑移率做為門限來進行控制，由于路面情況不同時，Sp（8-30%）也不相同，不能保證在各種路面下均能獲得最佳制動效果。c）一般多采用，主控為車輪加、減速。輔控為車輪滑移率；路面為低μ、低速行駛緊急制動時，則相反。以加、減速度和滑移率為控制參數35精選課件高附著系數路面制動以加、減速度和滑移率為控制參數-a<>+a，增壓、保壓-7保壓-2vR<λ

且超過-a時，減壓-3+A<>-a，保壓-4>+A，減壓-5+A<>+a，保壓-636精選課件低附著系數路面制動因為在高附著系數路面和低附著系數路面的控制邏輯不一樣，故制動開始往往用于識別路面特性。第3與第6階段使得制動系統即保持較大的滑移率，又使得車輪只在短時間處在大滑移率狀態，改善了操縱穩定性以加、減速度和滑移率為控制參數37精選課件低附著系數路面制動因為在高附著系數路面和低附著系數路面的控制邏輯不一樣，故制動開始往往用于識別路面特性。以加、減速度和滑移率為控制參數38精選課件階躍變化的路面制動當路面附著系數向大值突變，其識別方法是采用第二加速度門限位+A。而當路面附著系數向小值躍變，則以第二滑移門限值λ2作為識別依據。以加、減速度和滑移率為控制參數39精選課件以加、減速度和滑移率為控制參數綜上所述，邏輯控制是把車輪的加速度分為（-a,+a,+A）幾個門限值，再輔之以車輪的滑移率門限值λ1，λ2。在由下降信號切換到保壓的階段，在規定的時間間隔里監測可能出現的幾種門限信號（+a，+A，λ1，λ2）作為識別路面特性（低、一般和高附著系數路面三種情況）的依據。再根據路面識別結果，分別采用不同的控制邏輯，確保防抱死制動系統對路面狀況的跟蹤性能，在各種路面條件都能取得期望的制動效果。40精選課件ABS的整車控制技術如前所述，ABS單輪控制技術的本質是把車輪的滑移率控制在附著系數的峰值點。因此在制動時可保證取得最短的制動距離和轉向時和操縱穩定性。但作為整車，如所有車都采用單輪方式進行獨立控制，在非對稱路面制動時，會產生偏轉力距，使汽車不能保持行駛方向的穩定性。在當前技術下，最為實用方法就是通過ABS自身的整車布置方式和整車控制技術來滿足汽車在不同路面條件下的操縱性和穩定性。41精選課件ABS的整車控制技術42精選課件ABS系統中，能夠獨立進行制動壓力調節的制動管路稱為控制通道。四通道ABS由于四通道ABS可以最大程度地利用每個車輪的附著力進行制動，因此汽車的制動效能最好。但在附著系數分離(兩側車輪的附著系數不相等)的路面上制動時，由于同一軸上的制動力不相等，使得汽車產生較大的偏轉力矩而產生制動跑偏。因此，ABS通常不對四個車輪進行獨立的制動壓力調節。43精選課件三通道ABS可采用兩前輪獨立控制（輪控），按低選方式對后輪施加相等的制動力矩（軸控）。故稱為四傳感器三通道系統由于三通道ABS對兩后輪進行一同控制，對于后輪驅動的汽車可以在變速器或主減速器中只設置一個轉速傳感器來檢測兩后輪的平均轉速。

汽車緊急制動時，會發生很大的軸荷轉移，使得前輪的附著力比后輪的附著力大很多(前置前驅動汽車的前輪附著力約占汽車總附著力的70%-80%)。故可充分利用兩前輪的附著力對汽車進行制動，有利于縮短制動距離，并且汽車的方向穩定性卻得到很大改善。

44精選課件雙通道ABS兩前輪可以根據附著條件進行高選和低選轉換，兩后輪則按低選原則一同控制。雙通道ABS多用于制動管路對角布置的汽車上，兩前輪獨立控制，制動液通過比例閥(P閥)按一定比例減壓后傳給對角后輪。由于雙通道ABS難以在方向穩定性、轉向操縱能力和制動距離等方面得到兼顧，因此目前很少被采用。比例閥低選閥高μ路面45精選課件綜述ABS總體性能與通道數和傳感器數目有關，一般而言，傳感器和通道數越多，則ABS性能越好。四傳感器四通道ABS系統是最完備的布置方式，由于各個車輪均能任意設定其控制目標，因而可取得最佳效果。但所有車輪均采用獨立控制，則會導致汽車在非對稱路面失方向穩定性。因此，對四傳感器四通道ABS系統，必須研究分析整車控制技術，使全部的控制通道在各種路況均能發揮它們的作用，以保證ABS總體性能最佳。從ABS系統的幾種布置形式可以看出，ABS系統通常采用由二路獨立的液壓回路組成，并布置成前后或對角兩種形式。46精選課件采用驅動防滑控制（AccelerationSlipRegulation,ASR）技術對驅動輪進行控制，ASR的作用是防止汽車起步、加速過程中驅動輪打滑（空轉），特別是防止汽車在非對稱路面或轉彎時驅動輪空轉。ARS的作用47精選課件眾所周知，作用在車輪上的驅動力和側向力是依賴于摩擦的存在，其合力不會超出摩擦圓。即若驅動力增加則側向力就必然減小。若驅動輪發生滑轉時，驅動力和側向力就處在A區，相應的側向力很小。驅動力與側向力摩擦圓輪胎與地面的附著特性48精選課件發動機→驅動輪的驅動力>附著力：驅動輪滑轉，車輪的橫向附著系數很小，相應的側向力很小，橫向穩定性下降；制動器→車輪的制動力>附著力：車輪滑移，車輪的橫向附著系數很小，相應的側向力很小；橫向穩定性下降輪胎與地面的附著特性從控制車輪與路面的滑移率看，ABS和ASR采用了相同的技術。ASR控制技術實際上是ABS邏輯上的延伸。49精選課件ASR控制驅動輪最佳滑移率的控制方式主要有以下幾種：對發動機輸出轉矩進行控制（TCS）對驅動輪進行制動控制（ABS）對可變鎖止差速器進行控制（非對稱路面）對發動機與驅動輪之間的扭矩進行控制這種控制方法包括對離合器和變速器等進行控制，實用中多是通過控制變速器的換擋特性改變傳動比來實現。上述四種控制方式中，前兩種采用較多。這些控制方式可以被單獨使用；但目前實車上采用組合使用的較為普遍。ARS的控制方式50精選課件合理地控制發動機輸出轉矩，可以使汽車獲得最大驅動力。發動機輸出轉矩的控制手段有：

調節燃油噴油量，如減少或中斷供油；

調整點火時間，如減小點火提前角或停止點火

調整進氣量，如調整節氣門的開度和輔助空氣裝置。上述三種手段中，從加速圓滑和燃燒完全、減少污染角度看，調整進氣量最好，但整節氣門反應速度較慢。調整點火時間和燃油噴射量反應速度較快，能補償調整節氣門的不足，但推遲點火時間控制不好易造成失火、燃燒不完全、增加排氣凈化裝置中三元催化器的負擔。如果只減少燃油噴射量，因受燃燒室內廢氣的影響，又會使燃燒過程延遲。對發動機輸出轉矩進行控制51精選課件對發動機輸出轉矩進行控制目前廣為采用的控制方法是進氣量控制。該方法連續性強，過度圓滑，較少排氣污染并且可以利用發動機制動效應以增強控制效果。具體手段是在發動機主節氣門前方設置一個副節氣門。正常工作狀況或制動狀況時副節氣門處于初始全開位置。副節氣門由步進電機根據ECU控制，通過改變進氣系統流通面積，達到控制進氣量從而減少發動機輸出扭矩的目的。52精選課件這種方法是對發生滑轉的驅動輪直接加以制動(增加車輪制動分泵的壓力)。把發動機多輸出的功率以熱的形式在制動器上消耗掉。該方式反應時間最短，是防止滑轉的最迅速的一種控制方式，但為了制動過程平穩，出于舒適性考慮，其制動力應緩慢升高。此外，該控制方式一般都作為調整進氣量(如節氣門開度)、改變發動機輸出轉矩方式的補充。對驅動輪進行制動控制53精選課件對差速鎖控制當出現某一驅動輪橫向附著系數等于零的全滑轉狀況時，系統自動運行鎖止驅動輪差速器，強迫處于較好附著狀態的驅動輪轉動提供牽引力使車輛擺脫困境。54精選課件ABS和ASR的組合使用由于ASR和ABS之間有許多共同之處，如都是對車輪滑移（轉）率進行控制、都需要輪速傳感器信號等，因而一般常將它們兩者組合在一起，構成具有制動防抱死和驅動防滑轉功能的防滑控制(ABS／ASR)系統。在我國目前進口的一些高級轎車上，如德國的奔馳、寶馬，日本的豐田凌志LS300、LS400，美國的卡迪拉克、別克等轎車上，一般都裝有防滑控制系統。55精選課件

ABS制動控制ARS驅動制動控制進氣量控制ABS+ASR_ECUABS和ASR的組合使用56精選課件ASR電磁閥總成（8，13，16）溢流閥電磁閥蓄壓器蓄能器制動供能裝置泵與電動機（6、7）3/3電磁閥（17，12）制動分泵（18，11）ABS制動壓力調節器回液泵（14）溢流閥（9）儲液器（15）ABS和ASR的組合使用57精選課件當ARS需要動作時，ASR制動電磁閥通電工作，16關閉通路，13與8接通油路。制動分缸油壓處于增壓狀態；ECU為3/3電磁閥供以小電流時，壓力調節器處以保壓狀態；ECU為3/3電磁閥供以大電流時，壓力調節器處以減壓狀態；ABS和ASR的組合使用58精選課件汽車防防滑控制系統（ARS）ABS和ASR的組合使用59精選課件EBD為英文縮寫，全稱“ElectricBrakeforceDistribution-”。其德文縮寫為EBV。通常情況下，由于四只輪胎附著地面的條件不同，因此，汽車制動時，很容易因輪胎與地面的摩擦力不同，產生打滑、傾斜和側翻等現象。EBD的功能就是在汽車制動的瞬間，分別計算出4個輪胎摩擦力數值，然后通過調整制動裝置，達到制動力與摩擦力（牽引力）的匹配，以保證車輛的平穩和安全。EBD/EBV─制動力分配裝置60精選課件踩剎車時，EBD會依據車輛的重量分布和路面條件，有效分配制動力，以使4個車輪得到更接近理想化剎車力的分布。因此，ABS+EBD就是在ABS的基礎上，平衡每一個輪的有效地面抓地力，改善剎車力的平衡，防止出現甩尾和側移，使得汽車的安全性能更勝一籌。EBD/EBV─制動力分配裝置61精選課件踩剎車時，EBD會依據車輛的重量分布和路面條件，有效分配制動力，以使4個車輪得到更接近理想化剎車力的分布。因此，ABS+EBD就是在ABS的基礎上，平衡每一個輪的有效地面抓地力，改善剎車力的平衡，防止出現甩尾和側移，使得汽車的安全性能更勝一籌。EBD/EBV─制動力分配裝置62精選課件

ESP具有三大特點：實時監控：ESP能夠實時監控駕駛者的操控動作、路面反應、汽車運動狀態，并不斷向發動機和制動系統發出指令。主動干預：ABS等安全技術主要是對駕駛者的動作起干預作用，但不能調控發動機。ESP則可以通過主動調控發動機的轉速，并調整每個輪子的驅動力和制動力，來修正汽車的過度轉向和轉向不足。事先提醒：當駕駛者操作不當或路面異常時，ESP會用警告燈警示駕駛者。汽車電子穩定程序系統（ESP）63精選課件ESP與只有ABS及ASR的汽車，它們之間的差別在于ABS及ASR只能被動地作出反應，而ESP則能夠探測和分析車況并糾正駕駛的錯誤，防患于未然。ESP對過度轉向或不足轉向特別敏感，例如汽車在路滑時左拐過度轉向（轉彎太急）時會產生向右側甩尾，傳感器感覺到滑動就會迅速制動右前輪使其恢復附著力，產生一種相反的轉矩而使汽車保持在原來的車道上。2004年，中國新車的ESP系統裝備率還只有3％，而同期，歐盟地區的新車ESP裝備率已達35％，隨著人們對車輛安全性的要求日益提高，相信ESP將如同今日的ABS系統一樣，成為車輛的標準裝備。

汽車電子穩定程序系統（ESP）64精選課件由橫擺率傳感器負責測定汽車圍繞縱軸的旋轉運動（橫擺率），其他傳感器負責記錄偏航角速度和橫向加速度。ESP電腦計算出保持車身穩定的理論值，與偏航率傳感器和橫向加速度傳感器測得的數據進行比較，以此判斷汽車正常安全行駛和駕駛者操縱汽車意圖的差距，自動糾正駕駛員的不足轉