汽车防滑控制系统ABS/ASR/VDC第五章 汽车防滑控制系统§5-1 概述§5-2 制动防滑控制系统（ABS）§5-3 驱动防滑控制系统（ASR）§5-4 汽车动态控制（VDC）§5-1 概述一、汽车防滑控制系统的作用汽车的防滑控制系统包含制动防抱死系（AntilockBrakeSystem简 称ABS系统）和驱动防滑转系统（AccelerationSlipRegulation简称 ASR系统）两部分制动防抱死系统在制动过程中可防止车轮抱死，避免车轮在路 面上进行滑拖(滑移)，缩短制动距离、提高汽车在制动过程中的方 向稳定性和转向操纵能力驱动防滑转系统能防止如急起步、急加速、急转向时发生驱动 轮滑转又能使汽车在驱动过程中的方向稳定性和转向操纵性及加 速性能得到提高由于它是通过调节驱动轮牵引力来实现防滑转控 制，也被称为牵引力控制系统TractionComrolSystem简称TCS系统 或者TRC系统§5-1 概述二、滑移率（S）的概念汽车的加速度和减速度运动及转向运动，受车轮纵向附着力（Fф纵）和横 向附着力（Fф横）的制约即：加速时，Ftmax≤Fф纵，否则产生滑转，汽车不走。
减速时，FBmax≤Fф纵，否则产是滑拖，制动距离加大 转向时，横向力Y≤Fф横，否则，无反作用力Y，产生横滑，不能转向而失控图1 驱动-制动-转向制约图 MT –驱动力矩 F0-周缘力 Ft-牵引力 Fw-附着力 w-附着系数 MM-摩擦力矩FB-制 动力 G-车轮载荷§5-1 概述车轮在路面上纵向运动，可以区分为两种形式：滚动和滑动 滑动又可分为：滑移—抱死时ω=0，v≠0—走而不转滑转—不走时V=0；ω≠0—转而不走ABS是减速度制动防滑移 ，ASR是加速度驱动防滑转，性质 相同但方向相反牵引力（Ft）和制力（FB）的大小，取决 于车轮与地面的纵向附着力和横向附着力的大又与车轮载荷 、胎面花纹、轮胎气压、路面粗糙度、潮湿程度、行驶速度 、车轮偏转角（α）等因素有关为此，附着力（Fф）成为 车轮相对于地面有无滑移关键因素 §5-1 概述滑移率—车速与轮速之差为滑移，用s表示它表示车轮纵向运动 中滑动成分所占的比例制动时滑移，轮速减小为负滑移；驱动 时滑转，轮速增大为正滑移s值按下式计算： s制动=（v车-v轮）/v车×100% 其中： v车—车身瞬时速度（m/s）； v轮—车速瞬时速度（m/s）。
试验证明：弹性车轮在地面上滚动，产生了阻力和摩擦力（附着 力），附着力Fф=G·ф其最大值是在边滚动、边滑动时发生，s值 为20%时§5-1 概述4种运动情况： （1）不制动时，车轮自由 纯滚动，其纵向速度v=rω； s=0 （2）制动抱死时，FB>Fф ，纯滑动，ω=0；v>0；s=- 100% （3）制动半抱死时， FB>Fф，边滚动边滑动， 0 Fф ，v=0；ω>0；s=+100%§5-1 概述ABS和ASR的设计，就是保证在各种路面状态保持这一滑移 率，从而保证了最佳制动状态，使制动的方向稳定性和方向操 纵性得到改善即制动时不发生侧滑，并具有制动加速转向的 高速行驶功能驱动和制动都会产生滑转和滑移，防抱死制动系统(ABS)和 驱动防滑系统(ASR)，是一对孪生兄弟，在一些高档高速车上并 存其曲线具有对称性，其规律是一致的§5-2 制动防滑控制系统（ABS）一、ABS系统组成和类型1、 ABS系统组成§5-2 制动防滑控制系统（ABS）§5-2 制动防滑控制系统（ABS）2、类型（1）按控制原理分有机械式和电子式2）按系统控制方案不同分轴控式ABS、 轮控式ABS和 混合式ABS 。
3）按控制通道不同分 ABS有单通道、双通道、三通 道及四通道等4种形式 （4）控制原则分 ABS有独立控制、低选控制和高选控 制 （5）按结构有整体式和分体式§5-2 制动防滑控制系统（ABS）单通道ABS系统§5-2 制动防滑控制系统（ABS）双通道ABS系统§5-2 制动防滑控制系统（ABS）三通道ABS系统§5-2 制动防滑控制系统（ABS）四通道ABS系统§5-2 制动防滑控制系统（ABS）3、 ABS的优点（1）缩短制动距离； （2）改善制动过程的方向稳定性 ；（3）保持制动过程的转向操纵能力；（4）减轻驾驶员的紧张程度 ；（5）延长轮胎的使用寿命 §5-2 制动防滑控制系统（ABS）二、ABS系统结构和工作原理1、ABS传感器与开关 （1）车轮转速传感器在对每个车轮都进行防抱死控制的防抱死制动系 统中，一般在每个被控车轮上各安置一个电磁感应式 转速传感器，电磁感应转速传感器具有结构简单工作 可靠等优点转速传感器将车轮的转速转变为电信号 输入电控单元，作为防抱死控制系统的控制信号，使 防抱死控制系统构成一个闭环控制系统 §5-2 制动防滑控制系统（ABS）§5-2 制动防滑控制系统（ABS）（2）减速度传感器减速度传感器也被称之为G传感器，将汽车制动时的减速 度大小转换为相应的电信号。
ABS 电子控制器根据G传感器所 提供的电信号判断路面附着力的高低情况，并进行与路面附着 力相适应的制动力控制装有减速度传感器的ABS，可使汽车 在不同的路面上均有最佳的制动效果 §5-2 制动防滑控制系统（ABS）（3）车速传感器ABS中的车速传感器是要检测汽车车身相对于路面的移 动速度，ABS控制器可根据此信号及车轮转速信号准确地计算 车轮的滑移率在汽车紧急制动的情况下，车轮与地面之间 有滑移存在，用车轮转速传感器信号得不到准确的绝对车速 4）制动灯开关制动灯开关用于向ABS电子控制器提供汽车制动信号 当驾驶员踩下制动踏板时，制动灯开关在接通制动灯电路的 同时，向ABS电子控制器输出一电压信号，电子控制器根据 此信号判断汽车处于制动状态，并根据相关传感器输入的信 号进行防抱死制动控制 §5-2 制动防滑控制系统（ABS）2、电控单元ABS电子控制（ ECU）的作用接收各 传感器和开关的电信 号，通过计算与分析 ，判断车轮的滑移状 况，并向制动压力调 节器输出控制信号， 及时调节制动力的大 小此外，控制器还 具有故障监控报警和 故障自诊断等功能 §5-2 制动防滑控制系统（ABS）•主微处理器的任务是处理输入信号、形成控制指令和控制 调压器中的电磁阀及电动机等，•监控微处理器的任务是对主微处理器的工作情况进行监测 ，并在发现系统出现故障时使防抱死系统转入安全状态。
•输入信号主要有车轮转速信号、制动灯开关产生的制动信 号和一些用于监测系统状态的信号（如蓄能器压力信号）•输入信号经过输入电路进行滤波放大等预处理后进入寄存 器，微处理器将按先进先出的原则对寄存器中的数据进行处 理，判定各车轮在制动过程中的状态，并形成相应的控制指 令§5-2 制动防滑控制系统（ABS）3、调压器 （1）调压器组成和作用：调压器是防抱死控制系统中的执行 器，由电磁阀和液压元件组成，其作用是按照ABS ECU输出的 控制信号动作，准确、迅速地调节制动器制动压力的大小，使 车轮处于理想的滑移率状态 （2）调压器的结构形式：整体式和分离式 •整体式—可以减少调压器与制动主缸和制动轮缸的连接管路 ，使防抱死制动系统非常紧凑，但制动主缸与调压器总成需要 占用较大的整体安装空间，生产成本也较高，目前，采用整体 式调压器的防抱死系统仍然较少 •分离式—为调压器安置提供了便利条件，但会增加管路连接 和管路长度，目前，大多数防抱死制动系统都采用分离式调压 器§5-2 制动防滑控制系统（ABS）（3）调压方式：变容调压和流通调压 •变容调压方式—在防抱死制动压力调节期间，由容积可变的调 压缸向制动轮缸供给制动液。
•需要减小制动压力时，用截止阀将制动主缸至制动轮缸的液路 阻断，使制动轮缸中的一部分制动液回流到一个与制动主缸隔 绝的调压缸中； •需要增大制动压力时，将调压缸中的制动液泵入制动轮缸； •需要保持制动压力时，利用截止阀将制动主缸至制动轮缸的液 路阻断，使制动液既不流出制动轮缸，也不流入制动轮缸§5-2 制动防滑控制系统（ABS）•流通调压方式——在防抱死制动压力调节期间，制动液在制动 主缸与制动轮缸之间循环流动 •需要减小制动压力时，通过控制电磁换向阀将制动主缸至制动 轮缸的液路阻断，并使电动回液泵通电运转，将制动轮缸中的一 部分制动液泵回制动主缸，制动轮缸的制动压力因制动液流出而 减小； •需要增大制动压力时，通过控制电磁换向阀将制动主缸至制动 轮缸的液路接通，由制动主缸向制动轮缸供给制动液，制动轮缸 的制动压力因制动液流入而增大； •需要保持制动压力时，通过控制电磁换向阀将制动轮缸的出液 和进液通路都阻断，使制动轮缸中的制动液既不能流出，也不能 流入§5-2 制动防滑控制系统（ABS）（4）变容式调压器根据驱动调压缸的动力形式分为——电动变容式和液压变 容式两类 1）电动变容式调压器 •组成：它主要由三个直流电动机、三套齿轮螺杆传动机构和 四个调压缸组成，四个调压缸分别对应四个车轮的制动轮缸。
•只在前轮调压缸上设有电磁截止阀，在防抱死控制过程中需 要增大前轮的制动压力时，电控单元将使电磁截止阀断电转入 开启状态，由制动主缸和调压缸共同向前制动轮缸供给制动液 ，保证前制动轮缸的制动压力能够迅速增大§5-2 制动防滑控制系统（ABS）§5-2 制动防滑控制系统（ABS）§5-2 制动防滑控制系统（ABS）•电控单元通过分别控制两个前轮电动机，使两个前 轮的制动压力能够独立调节，通过控制两个后轮调 压缸共用的一个电动机，使两个后轮的制动压力能 够按照低选原则一同调节•电磁截止阀还是防抱死制动系统的故障安全措施， 防止在防抱死系统发生故障时使汽车完全丧失制动 能力§5-2 制动防滑控制系统（ABS）2）液压变容式调压器§5-2 制动防滑控制系统（ABS ）(5)流通式调压器n采用一个三位三通电磁阀对一个控制通道的制动压力进行调节的 系统n采用一个常通二位二通进液电磁阀和一个常闭二位二通出液电磁 阀对一个制动轮缸的制动压力进行调节的系统，n二位二通电磁阀如图所示，n电动回液泵是由直流电动机通过偏心轮驱动的柱塞泵，其结构如 图所示，n缓冲器的作用是缓和制动液从制动轮缸流出时的压力冲击，n阻尼器的作用是衰减制动液在向制动主缸泵送过程中的压力脉动 ，n节流口的作用是控制回液泵向制动主缸泵送制动液时的流量。
§5-2 制动防滑控制系统（ABS）§5-2 制动防滑控制系统（ABS）§5-2 制动防滑控制系统（ABS）§5-2 制动防滑控制系统（ABS）§5-2 制动防滑控制系统（ABS）§5-2 制动防滑控制系统（ABS）轮缸压力进液电磁阀出液电磁阀电状态阀状态电状态阀状态增大断电开断电闭保持通电闭断电闭减小通电闭通电开二位二通电磁阀状态表§5-2 制动防滑控制系统（ABS）三、 ABS控制原理1、控制参数 （1）控制参数的确定n滑移率n车轮角减（加）速度 n附着力对滑移率的一阶导数和滑移率n车轮角减速度、角加速度和滑移率 （2）参考车速的确定§5-2 制动防滑控制系统（ABS）2、防抱死控制过程n控制过程：以车轮角减速度、角加速度和滑移率作为 控制参数进行防抱死制动控制时，控制过程分为在高 附着系数路面上的控制过程、在低附着系数路面上的 控制过程和在附着系数高低过渡路面上的控制n路面附着系数高低判定：根据车轮在制动压力增大过 程中的角减速度变化和在制动压力减小过程中的角加 速度变化率进行判定n车轮角减速度门限值、角加速度门限值和滑移率门限 值确定：根据各种路面情况下的大量试验获得的经验 数据。
§5-2 制动防滑控制系统（ABS）在高附着系数路面上的控制过程 §5-2 制动防滑控制系统（ABS）§5-2 制动防滑控制系统（ABS）在低附着系数路面上的控制过程 §。