汽车制动防抱死系统(ABS) 课件

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1、汽车电子技术课件 汽车制动防抱死系统 （ABS） 主讲 王克才,第一章 绪 论 一、ABS的发展及应用现状 ABS问世于20世纪初，1954年被美 国首用于林肯牌轿车-失败； 20世纪70年代，电子控制的ABS问世，开始了在汽车上广泛开发应用的前景； 20世纪80年代后期汽车产品技术的最大成就 - ABS技术在汽车上的应用推广；,ABS主要生产厂家 德国：博世（波许）公司-博世ABS2 戴维斯公司-戴维斯MKIIABS 美国：德尔科公司-德尔科ABSVI 本迪科公司-本迪科斯ABS 目前德国大众-改进戴维斯MKIIABS，取名MK20-I型 。 中国：上海汽车制动系统有限公司引 进MK20-I

2、型装用在国产轿车上。,二、ABS的作用 汽车制动过程中，对车轮的运动状态进行迅速、准确而又有效控制，使车轮的纵向、横向都保持较高的附着系数，从而保证： 对汽车的转向能够控制； 使汽车在最短距离内停车； 减少轮胎磨损； ABS是现代汽车上必装的一种主动、安全保护装置。,第二章 ABS的基本理论 一、汽车制动性能评价指标 对汽车的制动性能有多方面的评价指标，常提到的主要评价指标有三个： 一是制动效能； 二是制动时汽车方向稳定性； 三是制动效能恒定性; 二、汽车制动时的车轮运动状态 汽车在制动过程中，车轮会出现三种不同的运动状态：,车速 V = 轮速V - 车轮纯滚动； 轮速 V 车速V，会出现两种

3、情况： 轮速 V不等于零 - 车轮边滚边滑； 轮速 V等于零- 车轮抱死拖滑。 汽车制动中，车轮从纯滚动到抱死拖滑，必须受到一个与行驶方向相反的外力，此外力由地面和空气阻力（忽略不计）提供。 地面提供的外力称为地面制动力“Fx”。 “Fx” 受制动器制动力“u”和附着力“F”的影响。,Fx、u、 F三者之间关系： 当Fx F 时， Fx u，且随u的增大而增大。 当FxF 时，u再增大， FxFxmax ， Fx不再随u的增大而增大（说明车轮已抱死）。,若需增大Fx ，必须增大F 。F取决于附着系数“”， “”又受滑移率“S”的影响。三、“S”对“”的影响（一）车轮滑移率“S”定义：S =(V

4、V)/V100%=(Vr.)/V100% （二） “S”对“”的影响,分析结论： S 20%为制动非稳定区域； 将车轮滑移率 S 控制在20%左右，便可获取最大的纵向附着系数和较大的横向附着系数，是最理想的控制效果。 四、理想的制动控制过程 （一）制动开始时，让制动压力迅速增大，使S上升至20%所需时间最短，以便获取最短的制动距离和方向稳定性。,（二）制动过程中： 当S上升稍大于20%时，对制动轮迅速而适当降低制动压力，使S迅速下降到20%； 当S下降稍小于20%时，对制动轮迅速而适当增大制动压力，使S迅速上升到20%； 结论： 车轮在制动过程中，以510 HZ/S 的增压、保压、减压的不断切

5、换，使S稳定在20%是最理想的制动控制过程。,五、ABS控制原理 （一）控制方式 1、车轮滑移率控制方式 S = (VV)/V100% = (Vr.)/V100% 需要测车速多卜勒雷达 FD = f1-f2 =（2V/ ）COS,2、车轮角速度控制方式 因为制动中车轮抱死时，d/dt最大; 设置一个轮速传感器检测轮速求知角加、减速度； ECU中设置合理的角加、减速度门限值，便可实现制动防抱死调节过程。,3、逻辑门限值控制方式 车轮角加、减速度作主要控制门限； 车轮参考滑移率作辅助控制门限； （二）逻辑门限值控制方式控制过程 1、控制参数的确定 （1）车轮角加、减速度的确定 由ECU根据轮速传感

6、器输入信息计算确定 V = r . = V / r,（2）参考滑移率的确定 设定参考车速Vr： Vr = Vro - jt Vro - 初始参考车速 j - 由车轮减速度确定的汽车减速度 t - 减速时间 S参=（Vr - r.）/ Vr,2、控制过程,制动开始阶段，随制动压力 p 的上升，车轮角减速度增大达到设定门限值a（1阶段），但为了避免车轮在稳定区域滑移率范围内，进入防抱死制动压力减小阶段，需要对车轮的参考滑移率与设定的滑移率下限门限值S1作比较: 若参考滑移率小于设定的下限门限值S1时，说明车轮的滑移率偏小，需再进行一段压力保持阶段（2阶段），使车轮充分地制动，直到车轮的参考滑移率大

7、于S1。,若参考滑移率大于设定的滑移率下限门限值S1时，说明车轮制动已进入不稳定区域，需要减小制动压力，使参考滑移率减小，使其回到稳定区域，制动过程进入3阶段。 由于制动压力减小，车轮在惯性作用下加速，当车轮的角减速度小于角减速度门限值a时，制动压力不再减小，需保持一段时间（4阶段）。此后由于汽车惯性作用，车轮仍在加速，会出现下列情况：,如果在设定的压力“保持”不变时间内，车轮的加速度未能超过第一加速度+a，电子控制单元Ecu则判定路面情况为低附着系数，此时的控制过程将按低附着系数路面上的控制过程进行。如果车轮的加速度超过第一个加速度+a，则继续“保持”制动压力。,如果因路面附着系数突然增大而

8、使车轮加速度超过第二个加速度控制门限值+A时，应使制动压力再次进入“增大”阶段（第5阶段），使车轮加速度下降直至低于+A，而后又进入制动压力保持阶段（第6阶段），直至车轮加速度又回落到+a以下，表明车轮制动回复到稳定区域，只是制动力稍有不足。,当车轮制动恢复到稳定区域后，为了使制动车轮在更长的时限内处于稳定区域且靠近滑移率Sp附近，利用制动压力调节器对制动压力进行“增大”和“保持”的快速转换（进入第7阶段），使制动分泵的制动压力以较低的升高率增大，直到车轮的角速度再次低于控制门限值a后，又开始进入制动压力减小阶段（第8阶段）此时不再考虑滑移率是否超过控制门限S1，从而进入下一个防抱死制动压力调

9、节循环。,六、ABS控制方案及特点 控制通道 - 能够独立进行制动压力调节的制动管路。 （一）四传感器、四控制通道 特点： 1、各制动轮压力均可单独调节（轮控制）- 控制精度高； 2、制动时可最大限度地利用每个车轮的附着力 - 方向稳定性好；,（二）四传感器、三控制通道 特点：两前轮独立控制，两后轮一同控制（轴控制）； 按附着力较小车轮不发生抱死为原则进行制动压力调节-低选原则控制； 按附着力较大车轮不发生抱死为原则进行制动压力调节-高选原则控制； 两后轮按低选原则控制，制动时方向稳定性好； 两前轮独立控制，可缩短制动距离，提高转向控制能力；,第三章 ABS组成、主要部件结构及工作 第一节 A

10、BS的组成,ABS是在常规制动基础上，又增设如下装置： 车轮轮速传感器；电子控制单元ECU； 制动压力调节器；ABS警告灯； 几点说明： 1、ABS是在常规制动基础上工作，制动中车轮未抱死时，与常规制动相同；车轮趋于抱死时，ABS才工作，ECU控制制动压力调节器对分泵制动压力进行调节。 2、ABS工作的汽车车速必须大于5Km9Km/h，若低于该车速，制动时车轮仍可能抱死。 3、常规制动系统出故障，ABS随之失去控制作用；ABS出故障，ECU自动关闭ABS，同时ABS警告灯点亮并存储故障码，但常规制动系统仍可正常工作。,第二节 ABS主要部件结构及工作 一、轮速传感器 1、作用 检测车轮转速，产

11、生与轮速成正比的正弦交流信号，经整形、放大转变成数字信号送给ECU，用于对制动压力调节器实施控制。 2、磁感应式轮速传感器的组成 传感器头（静止）：永久磁铁、感应线圈、极轴； 齿圈（转动）：凸齿数40-100不等； 传感器头与齿圈间隙：0.6mm-0.7mm；,3、安装位置 齿圈 - 轮毂、制动盘； 传感器头 - 转向节、制动底板； 4、工作原理 齿圈随车轮转动，凸齿和齿隙不断交替在极轴下掠过，使铁心磁通发生变化在感应线圈中产生交变信号电压，频率：f=30-6000Hz，电压幅值：U=1-15V。 二、ABS ECU 功用： 组成：（硬件、软件） 输入电路、计算电路、输出电路、 安全保护电路、

12、故障自诊断,三、制动压力调节器（液压） （一）作用 根据电子控制单元ECU的控制指令，通过电磁阀的动作对车轮制动器压力实施自动调节，以使车轮滑移率保持在最佳滑移率范围内。 （二）调压方式 1、流通式（循环式） 结构简单、控制方便，被广泛采用。,2、变容积式 变容积式制动压力调节器由调压缸（缸筒、活塞）、电磁阀、单向阀及微型电机等组成。 电磁阀和微型电机将根据ECU指令进行工作。 ABS工作时，ECU输出指令，使电磁阀通电关闭；微型电机通电转动，通过传动机构驱动活塞在调压缸中移动，以改变调压缸至制动分泵间的容积。 容积减小，制动压力增大；容积不变，制动压力不变；容积增大，制动压力减小。从而进行对

13、制动分泵的制动压力实施调节。,（三）制动压力调节器组成 制动压力调节器由：储液室、电动泵、蓄压器、电磁阀等组成。 1、电磁阀 电磁阀是控制液压的具体部件。通过电磁阀的切换，控制制动压力的增大、保持和减小。 现代轿车装用的ABS中，常用的电磁阀有以下三种： （1）三位三通电磁阀 三位三通电磁阀由博世公司生产，应用于博世ABS中。,三位三通电磁阀由进液阀、回液阀、主弹簧、副弹簧、固定铁芯及衔铁套筒等组成。 其工作过程是： 电磁线圈未通电时，在主弹簧张力作用下，进液阀打开，回液阀关闭，进液口与出液口保持畅通-增压； 电磁线圈通入较小电流（2A），产生电磁吸力小，吸动衔铁上移量少，但能适当压缩主弹簧，

14、使进液阀关闭，放松副弹簧，回液阀并不打开-保压； 电磁阀线圈通入较大电流（5A），产生电磁吸力大，吸动衔铁上移量大，同时压缩主、副弹簧，使进液阀仍保持关闭，回液阀打开-减压；,因为该电磁阀工作在三个状态（增压、保压、减压）称之为“三位”； 对外具有三个接口（进液口、出液口、回液口）称之为“三通”； 所以该电磁阀称之为“三位、三通”电磁阀，常写成3/3电磁阀；,（2）二位二通电磁阀 二位二通电磁阀又分为： 二位二通常开电磁阀； 二位二通常闭电磁阀； 两个电磁阀均由阀门、衔铁、电磁线圈、回位弹簧等组成。 常态下，二位二通常开电磁阀阀门在弹簧张力作用下打开，二位二通常闭电磁阀阀门在弹簧张力作用下闭合。,二位二通常开电磁阀用于控制制动总泵到制动分泵的制动液通路，又称为二位二通常开进液电磁阀； 二位二通常闭电磁阀用于控制制动分泵到储液器的制动液回路，又称为二位二通常闭出液电磁阀；。 两个电磁阀配套使用，共同完成ABS工作中对制动压力调节的任务。,