电子控制防抱死制动系统 (ABS)
第四章 电控防抱死制动系统(ABS)
一、填空（1）ABS系统中ECU所依据的控制参数包括车轮滑移率和车轮角加速度。
（2）ABS系统中液压式制动压力调节器主要由电磁阀、液压泵和储液器等组成（3）ABS系统中循环式制动压力调节器中，ECU控制流经制动压力调节器电磁线圈的电流的大小，使ABS系统处于“升压”、“保压”和“减压”三种状态。
（4）四传感器四通道／四轮独立控制的ABS系统制动距离和操纵性最好。
二、判断（1）ABS系统中制动压力调节器通过电磁阀直接或间接地控制轮缸的制动压力。
（√）（1）ABS系统中制动压力调节器通过电磁阀直接或间接地控制主缸的制动压力。
（×）（2）在一般制动情况下，驾驶员踩在制动踏板上的力较小，车轮不会被抱死，ECU无控制信号输出。
（√）（2）在一般制动情况下，即使驾驶员踩在制动踏板上的力较小，车轮不会被抱死，ECU 也有控制信号输出。
（×）（3）在紧急制动时，车轮将要被抱死的情况下，ECU会输出控制信号，通过控制制动器的制动力，使车轮不被抱死。
（√）（3）在紧急制动时，车轮将要被抱死的情况下，ECU会输出控制信号，通过控制驾驶员踩在制动踏板上的力，使车轮不被抱死。
（×）（4）四传感器四通道／四轮独立控制的ABS系统制动距离和操纵性最好。
（√）（4）四传感器四通道／四轮独立控制的ABS系统制动距离最好，但操纵性不好。
（×）（5）当ECU向电磁线圈通入一个较小的保持电流(约为最大电流的1／2)时，电磁阀处于“保压”位置。
（√）（5）当ECU向电磁线圈无电流通过时，电磁阀处于“保压”位置。
（×）（6）可变容积式压力调节器的制动压力油路和ABS控制压力油路是相互隔开的。
（√）（6）可变容积式压力调节器的制动压力油路和ABS控制压力油路是相通的。
（×）三、简答题1、可变容积式制动压力调节器的基本结构主要由电磁阀、控制活塞、液压泵、储能器等组成。
2、ABS的可变容积式压力调节器系统特点该种压力调节系统的特点是制动压力油路和ABS控制压力油路是相互隔开的。
第四章 电控防抱死制动系统(ABS)03
ABS应用实例
ABS型式各异，以下二个方面相同： 1.ABS工作车速必须达到一定值后，才 会对制动过程中趋于抱死车轮进行制动防抱 死控制调节。 2.ABS都具有自诊断功能。一但发生影响 系统正常工作的故障时，ABS自动关闭，同时 ABS警告灯点亮。常规制动仍可正常工作。
（一）博世ABS
1.结构特点 制动压力调节器：分离式且独立安装； 调压方式：循环式（流通式） 控制方式： 两前轮独立控制，两后轮按低选原则一
转，将流入储液器的制动液泵回到制动
总泵出液口。
3. 电 子 控 制 系 统 控 制 过 程
控制过程： （1）打开点火开关，ECU进入 自检 ABS保护继电器线圈通电 蓄电池电压（12V）经触点送至ECU 端子1，触发自检，时间大约为3～5秒。 自检中，ECU端子27、28均未搭铁， 电动泵继电器、电磁阀继电器常开触点
3.故障警示灯 在仪表板及仪表板附加部件上装有两个故 障警示灯，一个是ABS警示灯（K47），另一个 是制动装臵警示灯（K118）。 打开点火开关后ABS警示灯亮约2S熄灭，
说明自检结束的同时已启动ABS。若ABS警示灯
常亮，说明ABS出现故障。 （三）液压控制系统 桑塔纳2000Gsi轿车上采用的MK20—I ABS 液压控制系统为对角线双回路控制系统。
2.控制模块
控制模块由液压控制单元和电子控制单 元组成。 液压控制单元由储液器、电动回液泵、 电磁阀等组成。 电子控制单元ECU中具有两个完全相同 的微处理器，它们按照同样的程序对输入信 号进行计算处理，并将最终结果进行比较， 一旦发现最终结果不一致，即判定自身存在 故障，它会自动关闭ABS，同时将仪表板上 的ABS警告灯点亮。
同控制；
电磁阀：三位三通电磁阀
第一章 电控防抱死制动控制系统(ABS)
3、电磁阀
• ABS电磁阀有三位电磁阀和两位电磁阀两种 • （1）三位三通电磁阀（有三种工作状态而得名）
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”。
.
•.
工作原理
• 通过改变电磁阀的通电电流的大小，控制 磁场的强弱，从而控制柱塞的位置。根据 电流的大小，可将柱塞控制在三个位置， 改变三个阀口之间的通道。
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。
第二节 ABS组成及布置形式 一、ABS组成及原理
二、ABS布置形式
一、ABS组成及原理
1、组成
传感器——车速传感器
ECU
执行机构——制动压力调节器
2、原理
由轮速传感器测得与车轮转速成正比的交流 信号，送入ECU，并计算出车轮速度、滑移率、 车轮减速度，经控制单元加以分析后，给压力 调节器发出制动压力控制指令。
ASR系统与ABS系统的不同主要在于：
（1）ABS系统是防止制动时车轮抱死滑移， 提高制动效果，确保制动安全；ASR系统（TRC） 则是防止驱动车轮原地不动而不停的滑转，提 高汽车起步、加速及滑溜路面行驶时的牵引力， 确保行驶稳定性。
（2）ABS系统对所有车轮起作用，控制其滑移 率；而ASR系统只对驱动车轮起制动控制作用。
第一章 电控防抱死制动系统（ABS）
主讲：庞惠文
第一章 电控防抱死制动系统（ABS） 第一节 概述 第二节 ABS组成及布置形式 第三节 ABS信号输入装置 第四节 ABS执行元件 第五节 典型ABS 第六节 ABS使用维护 第七节 ABS检修
abs+esc工作原理
abs+esc工作原理ABS（防抱死刹车系统）和ESC（电子控制制动系统）是现代汽车中常见的安全系统，它们共同确保了车辆在各种行驶条件下的安全。
本文将详细介绍这两个系统的基本原理和工作过程。
一、ABS系统工作原理ABS系统的工作原理主要基于物理学中的“抱死不转”原理。
当车辆刹车时，如果车轮在瞬间抱死，车辆就会失去转向能力或者侧翻。
ABS通过不断检测并调整车轮的转速，使得车轮在刹车过程中始终处于一种微滚动状态，即车轮仍然转动，只是转速不断降低。
这种状态下，车辆可以保持转向能力，同时刹车距离也不会过长。
ABS系统主要由传感器、控制单元和执行器三部分组成。
传感器负责检测车轮的转速，并将数据传输到控制单元。
控制单元根据这些数据和车辆的其他参数（如车速、刹车压力等）计算出最佳的刹车压力和车轮转速的匹配关系，然后将指令发送给执行器。
执行器是一个电磁阀或液压调节器，它根据控制单元的指令调整刹车压力，从而实现车轮的微滚动。
二、ESC系统工作原理ESC系统是在ABS系统的基础上，增加了对车辆整体姿态的监控和控制系统。
ESC通过一系列传感器和执行器，实时监控车辆的车速、转向角度、车轮转速和车身侧倾角度等参数，并根据这些参数计算出最佳的制动力分配和转向干预策略。
当车辆发生失控（如转向过度、转向不足、侧滑等）时，ESC会立即介入，通过调节刹车压力或发动机动力，纠正车辆姿态，使其回到正常的行驶轨迹上。
ESC的这种干预通常是微妙的，驾驶员通常不会察觉到它的存在，但能在关键时刻挽救车辆和乘客的生命。
三、总结ABS和ESC系统的共同目标是防止车辆在紧急刹车或失控时发生严重的安全问题。
ABS通过调整车轮转速保持车辆转向能力，而ESC则通过实时监控和调整车辆姿态，确保了车辆在各种行驶条件下的安全。
这两个系统在现代汽车中发挥着至关重要的作用，提高了车辆的安全性和可靠性。
在实际驾驶中，驾驶员应该了解这两个系统的基本原理和工作过程，以便在遇到紧急情况时能够合理使用它们来提高行车安全性。
ABS简介
15.1.1 防抱死制动系统的作用及发展概况
(2) 滑移率与制动效果
滑移率S的定义如下：
车轮被完全抱死时， = 0，S = 100；车轮作纯滚动 时，r0=V，S=0。通过试验研究，某种路面的地面附着 系数与滑移率之间的关系如图15-2所示。
15.1.1 防抱死制动系统的作用及发展概况
从这有代表性的地 面附着系数变化特性中 可知，车轮滑移率5%在 20%左右时，纵向附着 系数最大，横向附着系 数也不小。在紧急制动 时，如果能适当地控制 制动器制动力的大小， 使车轮处于边滚边滑 (S≈20%)的状态，可使 地面制动力达到最大， 改善制动效果；同时， 可保持良好的防侧滑能 力。
15.1.2
防抱死制动系统的分类
(2) 以车轮角减速度为控制参数的ABS 控制器主要根据车轮转速传感器的信号计算车轮的 角加速度，作为控制制动力的依据。计算机中事先设定 了两个门限值：一个角减速度门限值，作为车轮已被抱 死的判断值；一个为角加速度门限值，作为制动力过小 而使车轮转速过高的判断值。制动时，当车轮角减速度 达到门限值时，控制器输出减小制动力信号；当车轮转 速升高至角加速度门限值时，控制器则输出增加制动力 信号。如此不断地调整制动压力，使车轮不被抱死，处 于边滚边滑的状态。 这种控制方式传感器信号容易取得，结构较为简单， 但仅以车轮角减速度作为控制参数，其控制精度较低。
15.1.1 防抱死制动系统的作用及发展概况
1．普通制动系器的问题 (1) 车轮制动力分析 如果忽略车轮及与其 一起旋转部件的惯性力矩 和车轮的滚动阻力，汽车 制动时车轮的受力情况如 图15-1所示。
15.1.1 防抱死制动系统的作用及发展概况
地面对车轮的切向反作用力Xz使车辆产生减速度，称之为地面纵 向制动力；地面对车轮的横向反作用力XH可阻止车轮侧向滑移，称之 为地面防侧滑力。 地面制动力是在制动器的制动力矩作用下产生的，在车轮没有拖 滑时，地面制动力主要取决于制动器制动力矩的大小，即： XZ = MZ／r0 最大地面制动力:XZM≤zZ = zW z——地面纵向附着系数 在紧急制动情况下，地面纵向附着系数对制动效果有着直接的影 响。最大地面防侧滑力： XHM≤HZ = HW H——地面横向附着系数 故地面横向附着系数的大小对防止车辆侧滑、甩尾起着决定性的 作用。
制动系统策略
制动系统策略
制动系统策略是指在制动过程中，为实现最佳的制动效果和安全性而采取的一系列措施和方案。
以下是一些常见的制动系统策略：
1. 防抱死制动系统（ABS）：该系统通过控制制动轮缸的液压，使制动器在制动过程中不会抱死，避免轮胎过度磨损和失控。
ABS系统可以保持制动过程中的转向能力，提高制动安全性。
2. 电子稳定控制系统（ESC/ESP）：该系统通过控制车辆的纵向和横向动力学，提供更好的车辆稳定性。
ESC/ESP系统可以减少车辆侧滑和失控的风险，提高制动安全性。
3. 自适应巡航控制系统（ACC）：该系统通过控制制动器和发动机来适应不同的行驶条件，使车辆能够自动调整速度并与前方车辆保持安全距离。
ACC 系统可以减轻驾驶员的工作负担，提高驾驶安全性。
4. 自动紧急制动系统（AEB）：该系统在检测到可能的碰撞危险时，会自动触发制动器以降低车速或避免碰撞。
AEB系统可以提高车辆的主动安全性，减少事故发生的可能性。
5. 线控制动系统（BBW）：该系统通过电子信号将制动踏板与制动执行器
连接起来，实现制动力的精确控制。
BBW系统可以减少制动过程中的延迟，提高制动响应速度和车辆稳定性。
这些制动系统策略各有特点，但都是为了实现更好的制动效果和安全性。
在实际应用中，应根据车辆性能、使用条件和驾驶员需求选择合适的制动系统策略。
汽车防抱死制动系统(ABS)
0.2 0.4 0.6 0.8
1
滑移率
21
小结
· 车辆的制动性能与轮胎的附着性能密切相关； · 轮胎的附着性能与轮胎的滑移率密切相关； · 附着力－滑移率特性曲线与路况、行驶工
况密切相关； · 最佳滑移率范围: 0.1—0.3； · 制动时的最差状况: 轮胎抱死。
21
3. ABS的构造与工作原理
B孔 打开
单向阀 2
31
ABS执行器:压力降低时的 3 位电磁阀和泵电机的工作状态
部件名
3位 电 磁 阀 泵电机
工作状态 “A”口关闭 “B”口打开
运转
32
ABS执行器: 压力保持时的 工作示意图
单向阀 3
A 孔关闭
回位弹簧 C孔
制动总缸
单向阀 1
2A
ABS
12 V
ECU
B 孔关闭
单向阀 2
33
S=0.00
0.04
0.08 0.12 6
0.1 0.2
0.3 0.4
0.20
0.00
0o 2o 4o 6o 8 10o 12o 14o 16o 18
o
侧偏o角
20
1.20 1.00 0.80 附着系0数.60 0.40 0.20 0.00
0
最佳滑移率范围
纵向附着系数 侧向附着系数 最佳滑移率范围
ABS执行器: 压力保持时的3位电 磁阀和泵电机的工作状态
部件名
3位 电 磁 阀 泵电机
工作状态 “A”口关闭 “B”口关闭
运转
34
ABS执行器: 压力升高时的 工作示意图
A 孔打开 单向阀 3
回位弹簧 C孔
制动总缸
单向阀 1
73_汽车防抱死制动系统(ABS)
3、降压阶段：在制动压力保持不变后，控制单元还不断检测车轮转
速信号，若判断出车轮仍有抱死倾向时，ABS电子控制单元立即向液压 控制单元发出控制信号打开常闭阀，起动液压泵工作，制动液从制动器 经低压蓄能 器被送回到 制动总泵， 制动压力降 低，制动踏 板微量顶起， 车轮抱死程 度降低，车 轮转速开始 上升。
4、增压状态： 为了取得最佳的 制动效果，当车 轮达到一定转速 后，ABS电子控制 单元再次命令常 开阀闭合，常闭 阀打开。随着制 动压力增加，车 轮再次被制动和 减速。
车轮转速传感器
【别名】轮速传感器、转速传感器
【作用】检测车轮的转速，送给ECU决定是否开始进 行防抱死制动。
【安装位置】车轮上。
主缸 踏板
传感器 轮缸
A 液压部件
线圈
电磁阀
C B
储液器
ECU
回油泵
电磁阀不通电，阀体在上弹簧的弹力作用下停留在最 下端位置，其下端的阀门在弹簧弹力的作用下将通往 储能器的C通道封闭，同时上端阀门被打开，制动主 缸与轮缸相通，来自制动主缸的压力油从A通道直接 进入B通道而流入轮缸，轮缸压力升高。此时，电磁 阀处于“升压”位置。轮缸压力随主缸压力增减， ABS不工作，回油泵也不工作，进入常规制动阶段。
2、汽车制动性的评价指标：
1 制动效能：主要取决于制动力的大小。 2 制动恒定性：主要指抗热衰退性（高速行驶或下坡连 续制动时制动效能的稳定程度）和抗水衰退性（汽车涉水 后制动效能的稳定程度）。 3 制动方向稳定性：指汽车在制动时仍能按指定方向的 轨迹行驶，即不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力。
3、制动滑移率与附着系数 1 附着系数：纵向附着系数（决定地面制动力）和横向 附着系数（决定制动时的方向稳定性） 2 滑移率S：
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思考题
• • • • • 什么是ABS，简述ABS的理论基础、组成与工作原理。 在汽车制动过程中，什么附着力影响汽车的制动距离？什么附着力影响汽车的方向稳定性和转向控制能力？ 在制动过程中，车轮抱死滑移的根本原因是什么？ 当汽车前轮抱死制动时，有什么危害？ 当汽车后轮抱死制动时，有什么危害？
•
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ• •
3）制动压力调节器（执行机构）
作用：自动调节车轮制动器压力，使车轮滑移率 保持在最佳滑移率范围内。 循环式调节器工作过程说明：
储液器：暂时储存制 动液； 回油泵：将制动液泵 回制动总泵。 电磁阀：由ECU控制 其动作，控制制动分 泵压力的升高、保持 和降低。
A．三位三通电磁阀式制动压力调节器
有三个工作位置，三 个液压通道。 其工作原理： 电磁阀不通电，阀处 于右位 ,制动总泵与分 泵直通； 电磁阀半通电，阀处 于中位，制动总泵与 分泵断开，分泵与储 液器不通； 电磁阀全通电，阀处 于左位，制动分泵与 储液器相通。
图4：附着系数与滑移率的关系 x — 纵 向 附 着 系 数 ； y— 横 向 附 着 系 数 ； p— 峰值附着系数； s— 车轮抱死时纵向滑动 附着系数
轮胎的纵向附着系数在S=20%左右达到最大值，在车轮抱死时的附着系数反而有 所降低；而侧向附着系数在纯滚动时为最大，随着滑动率的增加而迅速减小，在车 轮抱死时侧向附着系数下降到零。
图：制动过程中地面制动力、制动器制动力及附着力之间的关系
地面制动力首先取决于制动器制动力，但又受路面附着条件限制。 要想获得足够的地面制动力，提高汽车的制动效能及其制动稳定 性，除了要求制动器具有足够的制动力外，同时要求路面提供较 高的附着力。
滑移率S表示车轮滑动成分的多少 S=
VW Vr——车轮速度
电子控制防抱死制动系统 (ABS)
1 概述
1.传统机械制动系统缺点
（1）安全性差； （2）造成轮胎非正常磨损 。 2．ABS的作用 自动调节制动力的、防止制动车轮抱死。
图1：无ABS的制动
优点：（1）缩短制动距离； （2）保持制动时的方向稳定； （3）保持制动时的转向控制能力； （4）减少制动时轮胎的磨损； （5）减少驾驶员的疲劳强度。
ABS的理论基础 ABS的目的：自动调节制动器的制动力，使s保持 在20%的最佳状态。
3 ABS的组成与工作原理
1.组成 在原有常规制动装置的基础上，增设电子控制器、液压 调节器（制动压力调节器）、车轮速度传感器。
图5：防抱死制动系统（ABS）的组成
图6：防抱死制动系统（ABS）零部件安装位置
1) 车轮速度传感器：把车轮的运动状态转变为电信号 ；
典型调节器的工作过程
（1）常规制动过程
电磁阀不通电，主缸和轮缸 相通,主缸控制制动压力，液压 泵不工作。 典型调节器的工作过程
图9：ABS不工作（常规制动过程）
典型调节器的工作过程
（2）减压过程
电磁阀通入较 大电流，主缸和 轮缸的通路被切 断，轮缸和液压 油箱接通,液压泵 工作 。
图10：ABS工作（减压过程）
图2：有ABS的制动
2 ABS的理论基础
1.汽车在制动过程中的车轮受力 制动器制动力Fb 地面制动力Fz
地面附着力F =Z Z——地面对轮胎的法向反作用力 ——附着系数
图：汽车制动时车轮受力情况 M— 制动器摩擦力矩 ;W— 车轮垂直载荷 ;Fz—地面制动力;Z—地面对轮胎的法向反 作用力;w—车轮的角速度;v—汽车的行驶 速度;T—车轴对车轮的推力;r—车轮半径
Vw Vr 100% Vw ——车身速度；
令车轮纵向附着系数 x=制动力 Fx/车辆垂直载荷Fz； 车轮侧向附着系数 y=车轮侧向 力Fy/车轮垂直载荷Fz
制动性能的主要评价指标： 制动效能：制动距离和制动减速度； 纵向附着系数→纵向附着力→制动 效能。 制动稳定性：主要取决于侧向附着 力，即与侧向附着系数有关。
什么是理想滑移率或最佳滑移率？
防抱死制动系统（ABS）失效时，常规制动系统有无制动功能？常规制动系统失效时，防抱死制动系统有无控制 功能？ 在紧急制动时，对装备有ABS的汽车反复地踩制动踏板，会使制动效果更好吗，为什么？
3．ABS的控制原理
（1）以滑移率作比较量的调节系统 （2）以车轮角减速度作比较量的调节系统
（3）以角减速度和滑移率共同控制的调节系统
以车轮角减速度和角加速 度为制动压力控制门限，以 滑移率为辅助控制门限。 （ a ）高附着系数路面的制 动控制过程
4 ABS的正确使用与维护
• ABS系统以常规制动系统为基础； • 高温环境容易损坏ECU； • ABS的通用性很差； • 装备ABS的汽车，其制动操作方法和普通制动系统 一样。
2)电子控制器（电脑）：整个ABS系统的控制中枢；
左前轮速度传感器 右前轮速度传感器 左后轮速度传感器 右后轮速度传感器
液压控制单元 （液压调节器） 电子控制模块 （ECU）
ABS故障指示灯
自诊断输出 图8：电子控制器和基本输入输出信号
（1）ECU的防抱死控制功能 （2）ECU的故障保护控制功能
图7：车轮速度传感器
典型调节器的工作过程
（3）保压过程
电磁阀通入较 小电流，所有通 道被切断。
图11：ABS工作（保持过程）
典型调节器的工作过程
（4）增压过程
电磁阀断电，主缸和轮缸再次 相通。
图12：ABS工作（增压过程）
2.ABS的工作原理
注意：ABS建立在传统制动过程的基础上进行工作。在制动过程中，如果常 规制动系统发生故障，ABS会随之失去控制作用。若只是ABS发生故障，常规 制动系统正常工作时，汽车制动过程仍象常规制动过程一样照常进行，只是 失去防抱死控制作用。