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1、第五章 汽车电子控制主动安全系统,第一节 防抱死制动的基本原理 第二节 防抱死制动系统的组成 第三节 防抱死制动系统的分类 第四节 防抱死制动电子控制系统 第五节 防抱死制动液压控制系统 第六节 防抱死制动系统控制过程 第七节 电子控制制动力分配技术 ,下一页,第五章 汽车电子控制主动安全系统,第八节 驱动轮防滑转的控制原理 第九节 防滑转控制系统控制过程 第十节 防抱死制动系统故障诊断与排除 ,上一页,第一节 防抱死制动的基本原理,防抱死制动系统的英文名称是Anti-lock Braking System(防锁死制动系统)或Anti-skid Braking System(防滑移制动系统)，
2、缩写为ABS。 由汽车理论可知，当制动器制动力大于轮胎-道路附着力(简称附着力)时，车轮就会抱死滑移。只有汽车具有足够的制动器制动力，同时地面又能提供较大的附着力时，汽车才能获得较好的制动效果。 一、 车轮滑移率S及其影响因素 当汽车匀速行驶时，实际车速v(即车轮中心的纵向速度)与车轮速度vw(即车轮滚动的圆周速度)相等，车轮在路面上的运动为纯滚动运动，如图5-1(a)所示。,下一页,图5-1制动车轮受力分析,返回,第一节 防抱死制动的基本原理,影响车轮滑移率的因素包括以下几个方面： (1) 汽车载客人数或载物量； (2) 前、后轴的载荷分布情况； (3) 轮胎种类及轮胎与道路的附着状况； (
3、4) 路面种类和路面状况； (5) 制动力大小及其增长速率。,下一页,上一页,第一节 防抱死制动的基本原理,二、 车轮滑移率S与附着系数的关系 汽车纵向附着系数和侧向附着系数对滑移率有很大影响。试验证明，在地面附着条件差(例如在冰雪路面上制动)的情况下，由于道路-附着力很小使可以得到的最大地面制动力减小，因此，在制动踏板力(或制动分泵压力)很小时，地面制动力就会达到最大附着力，车轮就会抱死滑移。 附着系数与滑移率之间的关系如图5-2所示，由图可见： (1) 附着系数取决于路面性质。一般说来，干燥路面附着系数大，潮湿路面附着系数小，冰雪路面附着系数更小。 (2) 在各种路面上，附着系数都随滑移率
4、的变化而变化。 (3) 在各种路面上，当滑移率为20左右时，纵向附着系数最大，制动效果最好。,返回,上一页,图5-2 附着系数与滑移率的关系,返回,第二节 防抱死制动系统的组成,一、 防抱死制动系统ABS的组成 防抱死制动系统ABS是由电子控制系统和液压控制系统两个子系统组成。 电子控制系统由传感器、控制开关、防抱死制动电控单元(ABS ECU)、ABS指示灯以及制动压力调节器等构成。制动压力调节器既是电子控制系统的执行元件，也是液压控制系统的始控元件。 液压控制系统由常规制动装置和制动压力调节器组成。常规制动装置主要由制动总泵、制动助力器、制动分泵、制动管路和制动器(盘式或鼓式制动器)等组成
5、。 制动压力调节器主要由电磁阀、单向阀和回液泵电动机等组成。,下一页,第二节 防抱死制动系统的组成,二、 防抱死制动系统与常规制动系统的关系 ABS是在常规制动系统的基础上增设一套电子控制系统构成，控制过程也是在常规制动过程的基础上进行。在制动过程中，当车轮尚未抱死时，制动过程与常规制动完全相同。只有当车轮趋于抱死时，ABS才对制动压力进行调节。 因此，当ABS发生故障时，如果常规制动装置正常，那么常规制动系统照样具有制动功能。但是，如果常规制动装置发生故障，那么防抱死制动系统ABS将随之失效。,下一页,上一页,第二节 防抱死制动系统的组成,三、 防抱死制动系统的优点 (1) 缩短制动距离。A
6、BS能保证汽车在雨后、冰雪及泥泞路面上获得较高的制动效能，防止汽车侧滑甩尾(松散的沙土和积雪很深的路面除外)； (2) 保持汽车制动时的方向稳定性； (3) 保持汽车制动时的转向控制能力； (4) 减少汽车制动时轮胎的磨损。ABS能防止轮胎在制动过程中产生剧烈地拖痕，提高轮胎使用寿命； (5) 减小驾驶员的疲劳强度，特别是汽车制动时的紧张情绪。,返回,上一页,第三节 防抱死制动系统的分类,一、 按结构形式分类 按ABS制动压力调节器与制动主缸的结构形式分为分离式和整体式两种。 二、 按车轮控制方式分类 按车轮控制方式不同，电子控制防抱死制动系统可分为“轮控式”与“轴控式”两种。轴控式又分为“低
7、选控制SL(Select Low)”和“高选控制SH(Select High)”两种。 三、 按控制通道和传感器数量分类 根据控制通道和传感器数量不同，电子控制防抱死制动系统ABS可分为以下七类，部分ABS的分布形式如图5-6所示。,下一页,图5-6 ABS的类型与分布形式,返回,第三节 防抱死制动系统的分类,(1) 四通道四传感器ABS(形式1、2)； (2) 三通道四传感器ABS(形式3)； (3) 三通道三传感器ABS(形式4)； (4) 两通道三传感器ABS(形式5)； (5) 两通道两传感器ABS(形式6、7)； (6) 单通道一传感器ABS(形式8)； (7) 六通道六传感器ABS
8、(适用于带挂车的汽车，图中未画)。,下一页,上一页,第三节 防抱死制动系统的分类,四、 按控制车轮数量分类 按控制车轮的数量不同，可分为两轮ABS和四轮ABS。两轮ABS只控制两个后轮，结构简单、价格低廉，适用于轻型载货汽车和客货两用汽车。四轮ABS又分为四通道ABS和三通道ABS。 除上述分类方法外，还有其他分类方法。如按制动压力调节器的动力来源可分为液压式和气压式；按制动压力调节器调压方式可分为流通式和变容式等。,返回,上一页,第四节 防抱死制动电子控制系统,防抱死制动电子控制系统由车轮速度传感器、减速度传感器、各种控制开关、防抱死制动电控单元ABS ECU、ABS指示灯、电磁阀组成的液压
9、控制单元和回液泵电动机等组成。其中，电磁阀和回液泵电动机既是电子控制系统的执行元件，也是液压控制系统的始控元件。 一、 车轮速度传感器 车轮速度传感器简称轮速传感器，其功用是检测车轮转速，并转换为电信号输入ABS ECU，用以计算车轮的圆周速度。轮速传感器有磁感应式和差动霍尔(效应)式两种，目前普遍采用磁感应式。,下一页,第四节 防抱死制动电子控制系统,二、 减速度传感器 减速度传感器又称为加速度传感器，其功用是：检测汽车的减速度大小，并转换为电信号输入ABS ECU，以便判别路面状况并采取相应的控制方式。 减速度传感器按结构不同，可分为光电式、水银式、差动变压器式和半导体式等。按用途不同可分
10、为纵向减速度传感器和横向减(加)速度传感器两种。,下一页,上一页,第四节 防抱死制动电子控制系统,1 光电式减速度传感器 光电式减速度传感器由两只发光二极管LED、两只光电三极管、一块透光板和信号处理电路等组成，结构如图5-9(a)所示。光电管是把光能变成电能的器件，内部装有能够产生光电效应的电极，受到光线照射就会向外发射电子。广泛用于无线电传真、自动控制和电影领域。 2 水银式减速度传感器 水银式减速度传感器的结构如图5-11(a)所示，由玻璃管和水银组成。当汽车在低附着系数路面上制动时，汽车减速度小，水银在玻璃管内基本不动，传感器电路接通，如图5-11(b)所示，ABS ECU便按低附着系
11、数路面上的控制程序控制制动系统工作。,下一页,上一页,图5-9 光电式减速度传感器结构原理,返回,图5-11 水银式减速度传感器结构原理,返回,第四节 防抱死制动电子控制系统,三、 控制开关 1 制动灯开关 2 制动液位指示灯开关 3 驻车制动指示灯开关 四、 防抱死制动电子控制单元ABS ECU 防抱死制动电子控制单元ABS ECU的主要功用是接收轮速传感器、减速度传感器信号和各种控制开关信号，根据设定的控制逻辑，通过数学计算和逻辑判断输出控制指令，控制制动压力调节器调节制动分泵的制动压力。,下一页,上一页,第四节 防抱死制动电子控制系统,1 信号处理电路 信号处理模块电路由低通滤波电路和整
12、形放大电路等组成，其功用是对轮速传感器输入的交变电压信号进行处理，并传送给主控CPU和辅控CPU。 2 计算电路 计算电路是ABS ECU的核心，主要由微处理器构成。其功用是根据轮速传感器和控制开关信号，按照预先编制的程序进行数学计算和逻辑判断，形成相应的控制指令。,下一页,上一页,第四节 防抱死制动电子控制系统,3 驱动电路 驱动模块电路的主要功用是将CPU输出的数字信号进行功率放大并驱动执行元件工作，实现制动压力“升高”、“保持”或“降低”的调节功能。 4 安全保护电路 安全保护电路由电源监控、故障记忆和ABS指示灯驱动电路等组成。其主要功用是接收蓄电池(或发电机)的电压信号，监控电源电压
13、是否在稳定范围内,返回,上一页,第五节 防抱死制动液压控制系统,液压控制系统由制动压力调节器和常规制动装置的制动总泵、制动分泵、制动助力器、制动管路等组成，图5-13所示为MK20-型ABS液压控制系统原理图。 制动压力调节器(又称为液压调节器)是ABS的执行器，由电磁阀、储液器和回液泵电动机组成，安装在制动总泵(主缸)与车轮制动分泵(轮缸)之间，主要功用是根据ABS ECU的控制指令，自动调节制动分泵的制动压力。,下一页,图5-13 MK20-型ABS液压控制系统原理图,返回,第五节 防抱死制动液压控制系统,一、 制动压力调节器分类 1 根据动力来源分类 根据制动压力动力来源不同，制动压力调
14、节器分为液压式和气压式两种。 2 根据总体结构分类 根据总体结构不同，制动压力调节器分为整体式和分离式两种。分离式制动压力调节器自成 一体，通过制动管路与制动总泵(或制动助力器)相连。 3 根据调压方式分类 根据调压方式不同，制动压力调节器分为流通式和变容式两种。,下一页,上一页,第五节 防抱死制动液压控制系统,4 根据电磁阀结构分类 根据电磁阀结构不同，制动压力调节器分为两位两通电磁阀式和三位三通电磁阀式两种。 二、 两位两通电磁阀 1 两位两通电磁阀的结构特点 两位两通常开电磁阀与常闭电磁阀的结构基本相同，如 图5-14所示，主要由电磁铁机构、球阀、复位弹簧、顶杆、限压阀和阀体等组成。在电
15、磁线圈未通电时，常开电磁阀的球阀与阀座处于分离状态，常闭电磁阀的球阀与阀座处于接触状态。,下一页,上一页,图5-14 两位两通电磁阀的结构,返回,第五节 防抱死制动液压控制系统,2 两位两通电磁阀的工作情况 两位两通常开与常闭电磁阀的工作原理基本相同。 由上可见，该电磁阀是根据电磁线圈通电和断电，使球阀处于开启和关闭两个位置或两种状态，同时又有进液口与出液口两条通路，因此称为两位两通(二位二通)电磁阀。如果球阀在电磁线圈未通电时处于开启状态，那么就称为两位两通常开电磁阀，如果电磁线圈未通电时，球阀处于关闭状态，那么就称为常闭电磁阀。,下一页,上一页,第五节 防抱死制动液压控制系统,三、 三位三
16、通电磁阀 1 三位三通电磁阀的结构特点 奥迪100/200型和丰田系列轿车ABS采用了三位三通电磁阀，结构如图5-15(a)所示。 2 三位三通电磁阀的工作情况 三位三通电磁阀的工作状态由ABS ECU通过控制电磁线圈8中流过电流的大小进行控制 。 由上可见，电磁阀在电磁线圈电流大小不同(较大电流、较小电流、零电流)时，其动作具有上、中、下三个工作位置。此外，由于该电磁阀具有进液口、出液口和回液口三个通路，所以称为三位三通电磁阀。,下一页,上一页,图5-15 奥迪100/200型轿车三位三通电磁阀结构与表示符号,返回,第五节 防抱死制动液压控制系统,四、 储液器与电动回液泵 1 储液器与电动回液泵的结构特点 低压储液器内设有一个活塞和弹簧。电动回液泵又称为电动泵或回液泵，由永磁式直流电动机与柱塞泵组成。电动机根据ABS ECU的控制指令，通过凸轮驱动柱塞在泵套内上下运动
