汽车防抱死制动系统的设计论文

目录摘要 (2)绪论 (2)一ABS的简介 (3)1.发展历程 (3)2.基础知识 (3)二ABS的应用 (5)1.系统组成 (5)2.工作原理 (7)3.ABS的优点及其局限性 (12)4.ABS的注意事项 (12)四ABS的发展方向 (13)1.采用现代控制理论和方法完善ABS技术性能 (13)2.提高系统的集成度，低成本化 (14)3.增强ABS控制器的功能，扩大使用范围 (14)4.提高总线技术在ABS系统上的应用 (14)5.向电子制动控制方向发展 (14)五结论 (15)参考文献 (16)汽车防抱死制动系统的设计【摘要】本篇论文从组成以及工作原理为主要出发点，介绍了汽车领域的一项重要技术——汽车防抱死制动控制系统(ABS)，它是在传统制动系统的基础上采用智能控制技术, 在制动时自动调节制动力防止车轮抱死,充分利用道路附着力,提高制动方向稳定性和操纵稳定性,从而获得最大制动力且缩短制动距离,尽可能地避免交通事故发生的安全装置。

它采用基于车轮滑移率的防抱控制理论,根据车速、轮速来计算车轮滑移率，把滑移率控制在理想的范围内，以获得最大的地面制动力，使得汽车在最短的时间内减速直至停止。

关键词ABS 滑移率制动安全绪论在汽车进行紧急制动时，如果车轮抱死滑移，车轮与路面间的侧向附着力将完全消失。

如果只是前轮(转向轮)制动到抱死滑移而后轮还在滚动，汽车将失去转向能力。

如果只是后轮制动到抱死滑移而前轮还在滚动，即使受到不大的侧向干扰力，汽车也将产生侧滑(甩尾)现象。

这些都极易造成严重的交通事故。

汽车在制动时不希望车并轮制动到抱死滑移，而是希望车轮制动到边滚边滑的状态。

因此，为提高行车安全性，人们就开始想做出一种系统，使得汽车在紧急制动时车轮不会抱死，于是汽车制动防抱死系统,ABS系统开始受到人们的关注。

ABS技术早在20世纪二三十年代就有专利发布，但在汽车上广泛使用却是近20多年来的事。

在汽车技术发展史上，还没有那一项专利技术像制动防抱死装置那样历经了如此漫长的岁月。

可靠性、价格及性能一直是制约制动防抱死装置推广的主要原因。

电子技术的发展使制动防抱死装置的功能得以完善，价格、效益比及可靠性也日趋合理。

电子技术不但使制动防抱死装置成本降低、可靠性提高，而且使控制器功能增强，扩大了使用范围，由此制动防抱死装置产生了质的变化，发展成为电子控制制动系统。

随着汽车的数量不断增加和汽车技术的不断发展，还有人们对安全需求的不断增长，ABS在汽车上的普及率会越来越高，并逐渐发展为汽车上的标准配置，其发展前景非常可观。

提高和改善ABS的性能一直是科研工作者追求的目标。

随着新理论、新材料、新技术等的不断应用，结构更加简化、性能更加灵敏、工作更加可靠，功能更加完善，成本更加低廉的ABS产品将不断推出，汽车安全性也将因此得到进一步的改善和提高。

这对人们的驾车出行的安全又多加了一个保护伞。

一 ABS的简介ABS即汽车制动防抱死系统，用来在汽车进行制动时防止汽车车轮发生抱死而产生拖滑的现象，ABS的理论基础虽然早已建立，但鉴于相关工业，如电子技术水平的限制，使可靠性、价格效益比成为ABS发展道路上的两大障碍。

进入80年代以来，由于电子技术的发展ABS的可靠性改善、功能得以完善，加之汽车行驶速度的提高，致使制动时车轮抱死拖滑成为行车安全的重大隐患之一，促使ABS的使用才日益广泛。

1.发展历程20世纪初，弗朗西斯设计了第一套ABS系统，并应用在铁路机车上获得成功。

1936年，德国博世公司将电磁传感器用于测量车轮转速，当传感器探测到车轮抱死拖滑时，调节装置启动，调节制动管路压力，这一思路一直延续至今。

为此，博世公司获得了第一个使用电磁式轮速传感器的ABS的专利权。

后来，考虑到飞机着陆时制动抱死拖滑的情况，ABS开始在飞机上使用。

飞机工业促使ABS迅速发展。

20世纪50年代开始了将飞机用ABS向汽车上移植的工作，1954年美国福特公司首次在林肯牌轿车上试装了飞机用ABS。

但此时的ABS系统多为机械式ABS 系统，而且功能差、可靠性低。

20世纪60年代后期和70年代初期，一些电子控制的ABS开始进入产品阶段。

但这一时期的各种ABS系统都是采用模拟式电子控制装置。

由于元件多，体积大，因而可靠性不高。

到了70年代中后期，由于数字式电子技术和大规模集成电路的迅速发展，因此采用数字电路的电子控制装置开始用于ABS系统。

1978年，博世公司率先推出了采用数字式电子控制装置的BOSCH 2 ABS系统，并且装备在奔驰轿车上，由此揭开了现代ABS系统发展的序幕。

进入80年代，ABS控制器在采用数字式电路的基础上，采用了微处理器，输入输出器也朝着集成化的方向发展，ABS控制逻辑向多元化方向发展。

80年代中期以后，ABS系统向着经济实用的高性价比方向发展。

在90年代，ABS的发展愈来愈快，欧洲和美国、日本等均在高速发展ABS.我国的ABS的研究开始于20世纪80年代初期，一些高等院校、科研单位和生产厂家正在加速ABS的研究与开发，在今后ABS的普及率会越来越高，技术会越来越成熟。

2．基础知识对汽车的制动性能有多方面的要求，因而有多方面的评价指标，一般常提到以下三个方面。

它们是：（1）制动效能制动效能主要指制动距离与制动减速度，通常实用中多指制动距离。

制动距离是指驾驶员开始踩制动踏板到汽车完全停车所行驶的距离。

制动距离越短，越有利于避免交通事故的发生，它是制动性能最基本的评价指标。

（2）制动时汽车的方向稳定性制动时汽车的方向稳定性，一般是指制动过程中维持汽车直线行驶和按预定弯道行驶的能力。

如果汽车制动时发生侧滑、甩尾、严重时出现调头，都不可能维持原行驶方向，会使汽车失去方向稳定性；如果汽车在弯道行驶中制动时，汽车不再按原来弯道行驶，出现冲入其它车道或冲出路面，或者即使是直线行驶，也无法避开障碍物，操纵转向盘也不起作用，则为汽车失去转向控制能力（转向操纵性）。

汽车制动过程中，失去方向稳定性和失去转向控制能力，都是造成交通事故的重要原因。

（3）制动效能的恒定性制动效能的恒定性，主要指抗热衰退性能。

抗热衰退性能是指汽车在繁重工作条件下制动时（如下长坡时长时间连续制动），制动器温度升高后，其制动效能的保持程度。

它是设计制动器及选材中必须认真考虑的一个重要问题。

以上三项指标中，前两项指标采用ABS装置后，其性能都会有明显的改善和提高对避免交通事故的发生能起到很好的作用，因此ABS是汽车上十分重要的主动安全装置。

采用传统的制动系统进行制动时，尽管驾驶员也知道间歇性的踩、放制动踏板防止车轮抱死，但再有经验的驾驶员也无法精确地做到判断和控制，特别是在紧急制动时，往往会使车轮抱死，尤其是汽车在结冰、下雨打滑的路面上制动时，很容易产生侧滑、甩尾和失去转向控制能力，此时驾驶员往往产生一种紧张情绪，缺乏安全感。

为了确保行车安全，获得最佳制动性能，制动时防止车轮抱死，并将车轮滑移率控制在理想滑移率附近的狭小范围内，人们才大力进行开发、研制和推行防抱死制动系统即ABS。

ABS是在原传统制动系统的基础上，增加了一套防止车轮制动抱死的控制系统、该装置在制动过程中，当车轮趋于抱死，即车轮滑移率进入非稳定区时，会迅速降低制动系统压力，使车轮滑移率恢复到靠近理想滑移率的稳定区内，通过自动、高频率地对制动系压力进行调节（其频率高达每秒十多次），使车轮滑移率保持在理想滑移率附近的狭小范围内，以达到充分利用车轮与路面间纵向峰值附着系数和较高的横向附着系数，实现防止车轮抱死和获得最佳制动性能。

二 ABS的应用1.系统组成通常，ABS是在普通制动系统的基础上加装轮速传感器、ABS电控单元、制动压力调节装置及制动控制如电路等组成的。

图1 ABS系统组成1.轮速传感器2.制动压力调节装置3.ABS电控单元4.ABS警告灯5.后轮速传感器6.停车灯开关7.制动主缸8.比例分配阀9.制动轮缸10.蓄电池11.点火开关（1）车轮转速传感器车轮转速传感器的作用是将车轮的转速信号传给ABS ECU电子控制单元。

例如桑塔纳2000GSi型轿车ABS共有4个车轮转度传感器，前轮的齿圈(43齿)安装在传动轴上，转速传感器安装在转向节上，后轮的齿圈(43齿)安装在后轮毂上，转速传感器则安装在固定支架上传感器由电磁感应式传感头和磁性齿圈组成。

传感头由永久磁芯和感应线圈组成，齿圈由铁磁性材料制成。

当齿圈旋转时，齿顶与齿隙轮流交替对向磁芯，当齿圈转到齿顶与传感头磁芯相对时，传感头磁芯与齿圈之间的间隙最小，由永久磁芯产生的磁力线就容易通过齿圈，感应线圈周围的磁场就强，如图2a所示；而当齿圈转动到齿隙与传感磁芯相对时，传感头磁芯与齿圈之间的间隙最大，由永久磁芯产生的磁力线就不容易通过齿圈，感应线圈周围的磁场就弱，如图2b所示。

此时，磁通量迅速交替变化，在感应线圈中就会产生交变电压，交变电压的频率将随车轮转速成正比例变化。

ABS ECU 可以通过转速传感器输入的电压脉冲频率进行处理，确定车轮的转速、汽车的参考速度等。

图2 车轮转速传感器工作原理图图a 齿圈齿顶与传感器磁芯相对时图b 齿圈齿隙与传感器磁芯相对时1齿圈 2磁芯端部齿 3感应线圈端子 4感应线圈 5磁芯 6磁力线 7转速传感器 8磁极 9齿圈上的齿（2）ABS控制器ABS控制器由ABS电子控制单元、液控单元、液压泵等组成。

①电子控制单元电子控制单元是ABS的控制中心，它实际是一个微型计算机，所以又常称为ABS ECU(电脑)。

ABS ECU由输入电路、数字控制器、输出电路和警告电路组成。

ABS ECU的主要任务是连续监测接受4个车轮转速传感器送来的脉冲信号，并进行测量比较、分析放大和判别处理，计算出车轮转速、车轮减速度以及制动滑移率，再进行逻辑比较分析4轮的制动情况，一旦判断出车轮将要抱死，它将立刻进入防抱死控制状态，通过ABS ECU向HCU发出指令，以控制制动轮缸油路上电磁阀的通断和液压泵的工作来调节制动压力，防止车轮抱死。

ABS ECU还不断地对自身工作进行监控。

由于ABS ECU中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处理，并将其产生的中间结果与最终结果进行比较，一旦发现结果不一致，即判定自身存在故障，它会自动关闭ABS。

此外ABS ECU还不断监视ABS中其它部件的工作情况，一旦ABS系统出现故障，如车轮速度信号消失，液压压力降低等，ABS ECU会发出指令而关闭ABS，按常规制动系统工作，同时将故障信息存储记忆，并将仪表板上的ABS故障警告灯点亮，向驾驶员发出警示信号，此时应及时检查修理。

当点火开关接通时，ABS ECU就开始运行自检程序，对系统进行自检，此时ABS故障警告灯点亮。

自检结束后，ABS故障警告灯就熄灭，表明系统工作正常。