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1、第四讲 汽车防抱制动系统,汽车防抱制动系统 （简称ABS：Anti-Lock Brake System） 用来在汽车制动过程中，防止车轮完全抱死，提高汽车在制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力，缩短制动距离的一种完全装置。 雨雪路面和高速弯道行驶紧急制动时，车轮抱死后，容易发生汽车侧滑、方向失控滑出车道和无法避开障碍物。必须防止车轮制动时抱死 。,第四讲 汽车防抱制动系统,ABS系统的功用： （1）提高制动过程中的方向稳定性； （2）保证制动过程中的转向操纵能力； （3）保证制动效能（制动距离和制动减速度）。 ABS系统的作用原理： 制动过程使滑移率保持在一定的数值，充分利用制动过程中的路面附
2、着力系数，避免车轮制动时抱死带来的危险工况。一种主动的汽车安全技术。,第四讲 汽车防抱制动系统,汽车防抱制动系统的发展历史： （1）最先用于火车（1908），二战末用于飞机，20世纪50年代开始用于载货汽车； （2） 20世纪70、80年代大规模集成电路和微型计算机的发展带来了ABS系统技术的成熟,第八章 ABS的基本结构和工作原理,8.1 ABS技术的理论基础 8.1.1 汽车制动时车轮的滑移(滑转)率 8.1.2 路面制动力、制动器制动力和附着力之间的关系 8.1.3 附着力系数 8.1.4 前、后制动器制动力的分配,8.1 ABS技术的理论基础,8.1.1 汽车制动时车轮的滑移(滑转)率
3、 汽车的两种纵向运动形式: 滑动和滚动 制动中可能出现的轮胎相对路面的两种滑动形式:滑移和滑转，评价滑移用滑移率（SY），评价滑转用滑转率（SZ） 。,8.1 ABS技术的理论基础,8.1.1 汽车制动时车轮的滑移(滑转)率 车轮在路面纯滚动： 车轮半径（r），车轮滚动角速度（），车轮中心的纵向速度（v0） 滑移: 车身动而车轮不转 。 滑转：车身（即车轮中心）不动而车轮照转,8.1 ABS技术的理论基础,8.1.2 路面制动力、制动器制动力和附着力之间的关系 路面制动力：使汽车减速和制动。取决于制动器制动力和轮胎与路面的摩擦力。 制动器制动力： 附着力：路面制动力是滑动摩擦的约束反力。不超过
4、附着力。,8.1 ABS技术的理论基础,8.1.2 路面制动力、制动器制动力和附着力之间的关系 路面制动力：使汽车减速和制动。取决于制动器制动力和轮胎与路面的摩擦力。 制动器制动力： 附着力：路面制动力是滑动摩擦的约束反力。不超过附着力。,8.1 ABS技术的理论基础,8.1.3 附着力系数 纵向附着力系数 侧向附着力系数 峰值附着力系数(p) 滑动附着力系数(s):滑转率为100%时的附着力系数。,8.1 ABS技术的理论基础,8.1.3 附着力系数 附着力系数 侧向力系数 峰值附着力系数(p) 滑动附着力系数(s):滑转率为100%时的附着力系数。,8.1 ABS技术的理论基础,8.1.3
5、 附着力系数 （1） 滑转率低，则侧向系数越大，轮胎保持方向、防止侧滑的能力越大。 （2）一味增加制动力导致抱死车轮（滑移率100%），侧向力系数低，同时路面附着力系数也不是最大 （3）使滑移率保持在1520%，附着力系数和侧向力系数都可达到理想值。,8.1 ABS技术的理论基础,8.1.4 前、后制动器制动力的分配 （1）理想的前后制动力分配曲线：I曲线 前后轮同时抱死的条件：前后制动力之和等于附着力，并且前后制动力分别等于各自的附着力。 （2）实际的前后制动力分配等于常数： 曲线 （3）同步附着力系数：I曲线与曲线交点处的附着力系数 汽车防抱制动系统调节前后制动力，使之瞬时接近I曲线,8.
6、1 ABS技术的理论基础,8.1.4 前、后制动器制动力的分配 （1）理想的前后制动力分配曲线：I曲线 前后轮同时抱死的条件：前后制动力之和等于附着力，并且前后制动力分别等于各自的附着力。 （2）实际的前后制动力分配等于常数： 曲线 （3）同步附着力系数：I曲线与曲线交点处的附着力系数 汽车防抱制动系统调节前后制动力，使之瞬时接近I曲线,8.2 ABS的技术要求和评价方法,8.2.1 技术要求 （1）汽车转向能力和行驶稳定性必须得到保证 （2）左右车轮的附着力系数不等的时候，无法避免的转向反应尽可能小 （3）适应整个汽车速度范围内调节 （4）有效利用车轮与地面的附着力，优先考虑转向能力 （5）
7、能快速适应路面传递能力的变化 （6）在波状路面上给以任意强的制动，汽车要能完全被控制住 （7）要能识别覆水路面，并正确作出反应 （8）调节装置只能附加在常规的制动装置上，故障时常规的制动装置仍然可以起作用 （9）调解装置在所有路面上用所容许的轮胎，上述要求都应该能得到满足,8.2 ABS的技术要求和评价方法,6.2.2 质量准则 （1）良好的车转向能力 （2）良好的行驶稳定性 （3）高的附着力系数利用率 （4）舒适性良好 （5）可靠性要高,8.2 ABS的技术要求和评价方法,8.2.3 评价指标 （1）良好的抗电磁干扰的能力 （2）制动时车轮不抱死 （3）附着力系数利用率（75%） （4）对道
8、路条件突变的适应性 （5）产生故障（主要是电器故障）ABS可迅速终止工作,8.3 ABS的基本结构,6.3.1系统基本组成 电子控制单元：根据各车轮输入的车轮转速信号,对车轮运动状态判断,形成相应的控制指令给压力调节装置. 制动压力调节装置：调解各制动轮缸的制动压力.由调压电磁阀总成、电动泵和储液器组成。 车轮转速传感器：霍尔式车速传感器 ABS系统还有赖于制动主缸和制动助力器等传统的制动装置协同工作。,8.3 ABS的基本结构,制动主缸的结构：,8.3 ABS的基本结构,制动主缸的结构：,8.3 ABS的基本结构,6.3.2 基本工作过程 （1）常规制动阶段,8.3 ABS的基本结构,（2）
9、制动压力保持阶段,8.3 ABS的基本结构,6.3.2 基本工作过程 （3）制动压力减少阶段,8.3 ABS的基本结构,6.3.2 基本工作过程 （4）制动压力增加阶段,8.3 ABS的基本结构,6.3.3 控制通道 单个车轮独立控制（轮控）：每个车轮充分利用附着力系数，单个车轮的制动效果最佳，但是综合各个车轮的总体控制效果不好，特别是分离附着力系数路面上左右轮的制动力不同，容易导致附加的侧偏力矩，影响操纵稳定性。适用于承载轴和驱动轴。轿车的前轴和中重型货车的后轴 不同轴多轮（一同控制）控制和同轴多轮（轴控）控制：有两种控制原则，高选原则和低选原则。高选原则有制动距离短，附着力系数利用充分，但
10、在分离附着力系数路面有侧滑和操纵稳定性问题，适用轿车前轮。低选原则制动距离加长，高附着力系数的一侧没有充分利用，但制动稳定可靠。适用于轿车后轮。,8.3 ABS的基本结构,6.3.3 控制通道 有单通道、双通道、三通道和四通道,8.3 ABS的基本结构,6.3.3 控制通道 双通道,8.3 ABS的基本结构,6.3.3 控制通道 三通道,8.3 ABS的基本结构,6.3.3 控制通道 四通道,8.4 ABS的控制方法,简单的逻辑门限控制方法（只看车轮减速度） 结合减速度和滑移率的逻辑门限控制（常用的） 最优控制 模糊控制 预测控制技术 学习控制技术 基于滑移率的滑模变结构控制技术 基于制动功率
11、耗散控制,8.4 ABS的控制方法,控制方法是当今的研究重点 （1）某些控制参数（如适时车速）是采用估计的办法，控制精度受影响。要解决特殊条件识别，以及快速、多变路况的下实施控制的适应性等问题 （2）现代控制理论的应用，以及其技术支撑（车辆信息高速处理能力） （3）全电控制替代液压和气动，结构简单、反应灵活和可靠,8.4 ABS的控制方法,值得注意的问题: （1）车速超过一定数值以后ABS才起作用,低速下仍然会抱死 （2）制动过程中只有当被控制车轮趋于抱死,ABS （3）所有ABS系统都有自诊断系统,8.5 ABS的主要部件的结构原理,8.5.1 车轮转速传感器和 加速度传感器,8.5 ABS的主要部件的结构原理,8.5.2 电子控制单元,8.5 ABS的主要部件的结构原理,8.5.3 制动压力调节装置 （1）制动压力调节装置的组成： 电动泵：1418MPa 蓄能器： 电磁阀：,8.5 ABS的主要部件的结构原理,8.5.3 制动压力调节装置,8.5 ABS的主要部件的结构原理,8.5.3 制动压力调节装置 （2）制动压力调节装置的工作原理： 可变容积式和循环式,可变容积式,可变容积式,可变容积式,可变容积式,循环式,循环式,循环式,循环式,8.6 典型ABS系统,
