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1、第五章 电控防抱死制动和驱动 防滑系统的检修第一节 ABS系统电控装置的组成与控制原理第二节 ASR系统电控装置的组成与控制原理第三节 ABS/ASR系统电控装置的检修第一节 ABS系统电控装置的组成与控制原理一、ABS系统电控装置的组成与控制原 理 汽车电控制动防抱死系统（Anti-Lock Brake ystemm ） 简称ABS系统，是目前汽车上应用比较广泛的一种 主 动安全装置其主要作用是：保持制动时汽车方向的稳定性保持制动过程中汽车转向的可控制性保持最佳制动状态，缩短制动距离避免轮胎的局部严重磨损减轻驾驶员的紧张心理uABS系统电控装置的组成ABS系统的电控装置主要包括传感器、电控单
2、元 和制动压力调节器三个部分图为ABS系统布置图u传感器ABS系统使用的传感器主要是车轮转速传 感器，安装在每个车轮的轮毂处，也有装 在主减速器上的当车轮转动时，轮速传感器可以产生与轮 速成正比电信号，并输入电控单元有些车还装有减速度传感器与横向加速度 传感器u电控单元（ECU）电控单元也称电子控制器或电脑，是ABS系统的 控制核心。一般封装在一个金属屏蔽盒中，具 有很多接线端子用以连接各种装置电控单元的作用是接受从各个车轮速度传感器 送来的信号，经整形放大变换为同频率的方波 脉冲信号，再进行汽车参考车速、各车轮速度 和减速度（或加速度）的计算，并将计算结果 与设定的基准值进行比较，发出控制指
3、令信号 ，控制制动压力调节器的电磁阀动作，从而达 到调节制动压力此外，电控单元还具有对整个ABS系统工作状况 进行自控和安全监视警告功能，当系统发生故 障时，首先停止ABS系统的工作，并且仪表板上 的ABS警示灯会点亮，提示驾驶员u制动压力调节器制动压力调节器是ABS系统的执行机构， 根据制动系统的类型可分为液压式和气 压式两大类制动压力调节器的主要作用是：接受从 电控单元传来的控制指令，驱动电磁阀 和电机，直接或间接地调节制动压力制动压力调节器一般串联在制动总泵和 分泵之间的管路中，也有部分制动压力 调节器与制动总泵制成一体，即节省空 间，又利于布置uABS系统电控装置的工作过程u进入自检和
4、等待工作状态图为ABS电路如图所示，当点火开关接通时，蓄电池电 压通过点火开关ECU的IG1端子上，ECU开 始自检此时，由于调压电磁阀的继电器处于非激 励状态，ABS警示灯中因有电流通过而点 亮。经过短暂的自检，如果发现系统中存 在影响正常工作的故障，ECU将故障信息 以代码形式存入存储器中，并且将ABS系 统置于关闭状态此时，由于调压电磁阀的继电器始终处于 非激励状态，ABS灯将持续点亮经自检后，如果未发现系统存在故障，ECU 将从其端子BAT接受蓄电池电压，作为其工 作电压。此时，ECU使其端子SR有蓄电池电 压输出，并且使端子R内部接地，调压电 磁阀的继电器线圈中因有电流通过而处于激
5、励状态（常开触点闭合，常闭触点断开）， ABS警示灯中因不再有电流通过而熄灭。ABS 警示灯的熄灭标志着自检过程基本完成，蓄 电池电压开始通过调压电磁阀继电器中的闭 合触点，加在调压电磁阀线圈的一端和ECU 电磁阀继电器监控端子AET上，ECU由此判断 调压电磁阀继电器处于激励状态，ABS就进 入等待工作状态uABS系统进入工作状态汽车行驶过程中，四个轮速传感器分别通过 端子FR+和FR-、FL+和FL-、RR+和RR-、RL+ 和RL-向ECU输入车轮转速信号。当驾驶员踩 下制动踏板时，制动灯开关闭合，蓄电池电 压通过制动灯开关加到ECU的端子STP上， ECU由此判定汽车进入制动状态如果制
6、动强度不大，车轮没有趋于抱死， ABS系统不介入制动压力控制。液压调节器 的各进油电磁阀均不通电而处于开启状态， 各出油电磁阀均不通电而处于关闭状态，电 机也不驱动油泵运转，各制动轮缸的压力将 随制动主缸的输出压力而变化，这与无ABS 系统普通制动系统工作状态完全相同。ECU通过控制电磁阀线圈控制端SFR、SFL和 SRR 与内部地线之间的电阻值，控制通过前 左、前右、后轮电磁阀线圈中的电流发生变 化，使相应制动分泵的制动液压力处于减小 、保持及增大循环过程。同时ECU还向其端 子MR提供蓄电池电压，使回液泵电机继电器 处于激励状态（触点闭合），回液泵电机通 电运转。在电动回液泵继电器被激励期
7、间， ECU根据端子MT输入电压情况，对电动回液 泵继电器的工作状态进行监测当制动强度较大，车轮趋于抱死滑移时，根据轮速 传感器的信号，电控单元控制制动压力调节器进行 制动压力的控制其控制过程如下：l减压 当ABS电控单元根据车轮传感器输入的信号 判定车轮有抱死趋势时，立即向液压调节器发出指 令使进油电磁阀通电关闭，出油电磁阀通电开启， 分泵油液经出油电磁阀到贮液罐，此时，系统压力 降低，避免车轮出现抱死状态l保压 当电控单元接收到传感器的信号判定车轮滑 移率刚好处于15%-20%之间，这时电控单元向液压 调节器发出指令使进油电磁阀通电关闭，出油电磁 阀断电关闭，使系统保持一定压力，维持制动l
8、升压 如果随着路面磨擦阻力的变化，车 轮转速有可能升高。处于滚动状态，此时 ，电控单元接收到车轮速度传感器的信号 ，使进油电磁阀和出油电磁阀均不通电， 进油电磁阀处于开启状态，出油电磁阀处 于关闭状态，电动机带动油泵运转，将贮 液罐的油液再泵入车轮制动器，使系统液 压升高，制动力增大，车轮转速降低。如 再次出现抱死趋势时，再进行减压、保压 。总之，控制车轮在最佳制动状态下工作 ，达到最佳制动效果当ABS系统出现故障时，ABS系统中失效保 护继电器断开，使ABS系统退出工作状态 ，整个系统如同普通制动系统一样工作， 当制动力增大后，会出现车轮抱死现象二、ABS系统的控制方式电子控制防抱死制动装置
9、的形式虽然较多，但控制原理和方式基本相同目前，ABS系统的控制方式主要有车轮滑移率控制方式、逻辑门限值控制方式、最优化控制方式和滑模动态变结构控制方式等其中应用最多的是逻辑门限值控制方式u对ABS系统控制质量的要求高性能的电控防抱死制动系统必须满足以下控制 质量的要求汽车在各种路况下制动时，在车轮处应获得尽可 能大的侧向力，以保持汽车在制动过程中的稳定 性和转向的可操纵能力充分利用轮胎与道路的附着力，以获得最佳的车 辆减速度，缩短制动距离制动调节必须快速响应路面附着力系数的变化应保证所控制的制动力矩变化幅度较低，防止传 动装置的振动（如轴的共振）系统的正常工作必须通过一个监测电路来检测， 一旦
10、发现有损制动性能的故障，ABS系统自动关闭 ，同时常规制动系统起作用，通过指示灯告知驾 驶员ABS系统出故障u控制方式和控制参数电子控制防抱死制动装置的控制方式虽然不同，但都是通过调节制动力，充分利 用附着力，获得最佳的制动效果。控制参 数选用的是否得当，不仅关系到ABS的控 制逻辑和性能，还关系到ABS的结构与成 本u车轮滑移率控制方式要实现滑移率控制，需要准确测知车身速度V和 车轮速度V。而车轮速度V的测量很容易， 准确测定车身速度却比较困难。解决办法是利 用多普勒雷达，根据多普勒效应测定车身速度制动时，将多普勒雷达测出的车身速度信号和 车轮速度传感器测出的车轮速度信号，同时输 入电子电路
11、，即采用双信息输入，形成差动控 制，控制制动机构的动作。因此，这种防抱死制动装置又称为多普勒雷达 式防抱死制动装置。它防抱死制动性能好，但 制动系中需增加一个测速雷达，电路结构复杂 ，成本过高。限制了它的广泛应用u逻辑门限值控制方式电子控制防抱死制动系统发展至今，广泛 采用的是逻辑门限值控制方式。大多数产 品均选择加、减速度门限作为主要门限， 并以参考滑移率作为辅助门限。这是因为 采用单独的加、减速度门限有很大的局限 性，例如在高速、紧急制动等情况下，在 滑移率的稳定区域，车轮就可能达到减速 度门限，而此时的滑移率很小，防抱控制 逻辑在后续的控制中有可能失效。如果以 滑移率作为单独的防抱死控制
12、门限时，由 于路况不同，最佳滑移率将在0. 080.3 之间变化，选择一种固定的滑移率作为门 限，很难在各种不同路况下得到最佳控制 效果。因此，需将两种门限结合起来，来 识别不同路况，进行自适应控制 由于在确定实际滑移率时，需要用多普勒 雷达或加速度传感器测定车速，费用太高 ，不经济BOSCH（波许）等公司均采用车轮速度， 通过设定的车辆制动减速度值计算出参考 车速，再求出参考滑移率。这样设定的车 辆制动减速度值是否合适，将直接影响控 制系统质量的优劣防抱死制动系统的制动压力调节器一般均 采用三位电磁阀，这种电磁阀具有增压、 减压和保压的功能。当测出车轮减速度达 到其门限值时，电磁阀控制制动轮
13、缸减压 ；当车轮加速度达到其门限值时，电控单 元使电磁阀动作，增加制动轮缸压力为了使系统在较大滑移率下改变控制状态，实际选择的门限值一般要比计算值大些。大多数防抱死系统减速度门限值选择在-147-392m/s平方之间对于角加速度门限值，所选择门限值的绝对值应该与计算值相同，但也有些系统所选取的门限值要比计算值低一些这种控制方法的优点是：l首先，它不涉及具体系统的数学模型， 省略了大量数学计算，在一定程度上可 提高系统的实时响应，使防抱死控制这 一复杂的非线性问题得到简化l其次，它所需要的控制参数较少，尤其 是省去了车速传感器，使系统结构简化 ，大大降低了成本l此外，它的执行机构相对来讲也是比较
14、 容易实现的其缺点是：系统的控制逻辑比较复杂，控制也 不够平稳解决方法：对于系统控制逻辑比较复杂的问题 ，可以通过使用单片机解决；对于控制不够平 稳的问题，只需在控制逻辑中多考虑一些实际 工况就可解决，如果工况参数选定的合适，控 制性能是相当不错的采用逻辑门限值控制方式的ABS装置，各类车型 之间的互换性不佳，这是因为具体控制参数的 选取是根据具体车型而设定的。不同车型的控 制参数值是不同的此外，控制系统的各种门限及保压时间都是通 过大量反复试验确定的经验数值。没有充分的 理论依据，对系统的稳定性等无法进行评价u最优化控制方式针对逻辑门限值控制方式的弱点和不足，近年来 国外又发展了一种最优化控
15、制方式最优化控制方式是基于状态空间法的现代控制理 论方法。它可以根据车辆地面系统的数学模型， 用状态空间的概念，在时间域内研究防抱死系统。 这是一种基于模型的控制，因此它是一种分析型的 系统。此方法根据防抱死系统的各项控制要求，按 最优化原理，可得到控制系统的最优化控制指标。 但控制系统的优劣，很大程度上依赖于车辆地面 系统数学模型的精度方面的原理，使最优化控制方 式的操纵质量很难把握；另外，实现此控制方式的 伺服机构比较复杂。因此，在实际应用的ABS产品 中采用最优化控制方式的不多u滑模动态变结构控制方式针对逻辑门限值控制方式和最优化控制方式 的各自弱点，国外有学者提出了滑模动态变结 构控制
16、系统它以经典的数字控制理论为基础，具有很强的 内在自适应性。滑模动态变结构控制属于此类 特殊的非线性控制系统。它的结构根据系统当 时的状态、偏差及导数值，在不同控制区域， 以理想开关的方式切换控制量的大小和符号。 系统由受控对象和一个变结构控制器组成，控 制器中含有一个逻辑环节，它操纵控制器结构 的变更。此控制方式的目标是使制动过程的实 际滑移率处于最佳值。系统具有较强的抗干扰 能力和优良的防抱死制动性能但与最优化控制方式一样，为了获取数学 模型中所需要的相关控制参数及状态变量 ，均需要准确实时的确定车身速度，而通 过轮速间接地求取车速，在准确性和实时 性上均不能满足此类控制方式的要求目前，能够满足要求的车速传感器（如多 普勒雷达），由于成本问题而不可能被采 用，加上实现此控制方式的伺服机构仍比 较复杂。因此，滑模动态变结构控制方式 在ABS产品中采用较少uABS的控制过程以经典的BOSCH 公司防抱死制动 系统为例，说明 采用逻辑门限值 控制方式时的
