汽车ABS技术及发展趋势研究专科论文.doc

黄冈职业技术学校毕业论文 I 摘要 汽车防抱制动系统(ABS)是一项很重要的汽车主动安全装置,一辆汽车的 ABS 是否 起作用及作用的好坏直接关系到人们的生命安全问题。随着科学技术的进步和人们物 质生活水平的提高，人类社会对汽车的安全性，特别是制动安全性能提出了越来越高 的要求，汽车防抱死系统(ABS)就是为满足人们这种对汽车安全性日益增长的需求而开 发出的汽车电子产品，它是一种在汽车制动时能够自动调节车轮制动力，防止车轮抱 死以取得最佳制动效果的装置。该系统能够有效的缩短制动距离、提高制动时的方向 稳定性，对汽车的行驶安全具有重要的意义，因此己成为目前中高档汽车的标准配置 12。 当汽车在紧急制动时，汽车 ABS 可防止汽车车轮抱死，保证车辆在制动时的侧 向稳定性和转向操纵性，同时还可在大多数路面条件下获得最短的制动距离。 简单介绍了 ABS 的原理及其功能、应用现状,着重阐述了汽车防抱死制动系统研发 的核心技术和未来发展趋势。 关键词：汽车防抱死制动系统 制动性能 附着系数 ABS 技术 发展趋势 黄冈职业技术学校毕业论文 II Abstract Anti-lock Braking System (ABS) is an important safe technique for automobile, for it ensures optimum stability and stopping performance during hard braking.With the development of science and society, performance of automobile braking system is highly required, especially the anti-lock brake system (ABS). Because it can make the vehicle achieve the minimum brake distance on most of the road. Now the ABS is used more and more widely and many manufacturers are developing the new ABS. During braking instant ,ABS can avoid the tire locking and ensure the lateral stability and turning steering at the time of braking when the vehicle urgent braking. The principle, function and present situation of ABS (Anti-lock Braking System) are briefly introduced, at last key technology and the developing trend of ABS are discussed. Keywords：automobiles Anti-lock Braking System；braking performance；slid rate；ABS technology；trend of development. 黄冈职业技术学校毕业论文 III 目录 摘要I ABSTRACT.II 1 序言1 2 ABS 的国内外发展状况.2 2.1 国外发展状况.2 2.2 国内发展概况.3 3 ABS 的基础知识4 3.1ABS 的概述.4 3.2 汽车制动性能的主要评价指标4 3.2.1 制动效能4 3.2.2 制动时汽车的方向稳定性5 3.2.3 制动效能的恒定性.5 3.3 ABS 的基本组成.5 3.3.1 车轮转速传感器6 3.3.2 电子控制器.6 3.3.3 制动压力调节器6 3.4 ABS 的工作原理.7 3.5 ABS 的两种控制方式.8 3.5.1 双参数控制.8 3.5.2 单参数控制.9 3.6 ABS 的优点.9 4 ABS 的控制策略11 黄冈职业技术学校毕业论文 IV 4.1 逻辑门限值控制.11 4.2 滑模变结构控制11 4.3 最优控制12 4.4 PID 控制.12 4.5 模糊控制13 5 ABS 的发展趋势14 6 展望与结论16 6.1 ABS 的展望.16 6.2 结论17 致谢.18 参考文献19 黄冈职业技术学院毕业论文 1 1 序言 汽车防抱死制动系统（AntiLock Brake System），通常叫汽车防抱死制动 系统，简称 ABS。 它是汽车上的一种主动安全装置，其作用是在汽车制动时，防止车轮抱死 在路面上滑拖，以提高汽车制动过程中的方向稳定性、转向控制能力和缩短制 动距离，使汽车制动更为安全有效。 在汽车防抱死制动系统出现之前，汽车所用的都是开环制动系统。其特点 是制动器制动力矩的大小仅与驾驶员的操纵力、制动力的分配调节以及制动器 的尺寸和型式有关。由于没有车轮运动状态的反馈信号，无法测知制动过程中 车轮的速度和抱死情况，汽车就不可能据此调节轮缸或气室制动压力的大小。 因此在紧急制动时，不可避免地出现车轮在地面上抱死拖滑的现象。当车轮抱 死时，地面的侧向附着性能很差，所能提供的侧向附着力很小，汽车在受到任 何微小外力的作用下就会出现方向失稳问题，极易发生交通事故。在潮湿路面 或冰雪路面上制动时，这种方向失稳的现象会更加严重。汽车防抱死制动系统 （Anti-lock Braking System 简称 ABS）的出现从根本上解决了汽车在制动过 程中的车轮抱死问题。它的基本功能就是通过传感器感知车轮每一瞬时的运动 状态，并根据其运动状态相应地调节制动器制动力矩的大小以避免出现车轮的 抱死现象，因而是一个闭环制动系统8。 它是电子控制技术在汽车上最有成就的应用项目之一，汽车制动防抱死系 统可使汽车在制动时维持方向稳定性和缩短制动距离，有效提高行车的安全性。 黄冈职业技术学院毕业论文 2 2 ABS 的国内外发展状况 随着汽车行驶速度的提高、道路行车密度的增大、以及人们对汽车行驶安 全性的要求越来越高，ABS 已经成为汽车上的一种重要安全装置。早在 30 年代， ABS 就运用在铁路机车的制动中，其目的是防止列车制动时车轮抱死后在钢轨 上滑行造成局部摩擦，致使车轮、钢轨早期损坏和车轮不能平稳旋转而产生噪 声和振动。40 年代，为了防止飞机着陆时制动跑偏、甩尾和轮胎剧烈磨损，以 及缩短滑行距离，在飞机上开始采用 ABS，并很快成为飞机上的标准装备12。 50 年代被开发引用到汽车上。进入 70 年代后，随着电子技术的进步，数字电 子技术、大规模集成电路的发展和微机的运用，电子控制式 ABS 日趋成熟，成 本不断降低，并且体积小、质量轻、控制精度高，其安全效能十分显著，普遍 受到人们的欢迎和认可，为其迅速普及创造了条件。 2.1 国外发展状况 早在 1928 年防抱死制动理论就被提出。BOSCH 公司在 1936 年第一个获得 了防抱死制动系统的专利权。1954 年，FORD 公司将 ABS 装在林肯轿车上。这一 时期的各种 ABS 的轮速传感器和制动压力调节装置都是机械式，因此，获取的 轮速信号不够精确，制动压力调节的适时性和精确性也难以保证。 随着电子技术的发展，ABS 进入电子控制时代。20 世纪 60 年代后期到 70 年代初期，凯尔塞海伊斯公司研制生产的两轮制动的 ABS、克莱斯勒公司与 BENDIX 公司合作研制的四轮制动的 ABS、BOSCH 和 TEVES 公司研制的 ABS、WABCO 公司与 BENZ 公司合作研制的装备在气压制动的载货汽车上的 ABS， 都是由模拟式电子控制装置对设置在制动管路中的电磁阀进行控制，直接对各 制动轮以电子控制压力进行调节。由于模拟式电子控制装置反应速度慢、控制 精度低、易受干扰，致使各种 ABS 均未达到预期的控制效果。 黄冈职业技术学院毕业论文 3 目前，国际上 ABS 在汽车上的应用越来越广泛，已成为绝大多数汽车的标 准装备，北美和西欧的各类客车和轻型载货汽车，ABS 的装备率已达 90%以上， 轿车 ABS 的装备率在 60%左右，运送危险品的载货汽车 ABS 的装备率为 100%。 仅依靠调节发动机输出转矩不能解决汽车在对开路面上很好地起步加速的 问题。为了解决这一问题，需要对附着不好的一侧驱动轮施加部分制动，以充 分发挥附着条件较好的一侧的地面驱动力。随着 ABS 技术的不断发展和成熟， 利用 ABS 压力调节系统可实现这一目标。采用制动干预控制的 ASR 系统通常都 是同 ABS 集成在一起的，形成 ABS/ASR 系统。1986 年 12 月，BOSCH 公司第一次 将 ABS 与 ASR 结合起来，率先推出了具有防抱死制动和驱动防滑转功能的防滑 控制系统 ABS/ASR 2U 装置。同期，BENZ 公司与 WABCO 公司也联合开发出了应 用在载货汽车上的 ABS/ASR 系统。 此后，各大汽车公司纷纷开始应用 ABS/ASR 系统，使其成为顶级豪华车的 标准配置。随着各大公司不断开发出结构更紧凑、成本更低、可靠性更强、功 能更全面的 ABS/ASR 系统，ABS/ASR 系统也逐渐应用于中、低档汽车上。到 1997 年时，已经有 23 家汽车厂商的近 50 种车型使用了 ABS/ASR 系统。 2.2 国内发展概况 国内研究开发 ABS 起步较晚，约始于 20 世纪 80 年代中期。但我国对 ABS 的系统开发十分重视，制定相应的法规力促 ABS 的发展。1993 年 4 月 1 日开始 实施的 GB 13594-92汽车防抱死制动系统性能要求和试验方法，为 ABS 成 为标准装备提供了试验方法和依据。1999 年 10 月 1 日实施的 GB 12676 1999汽车制动系统结构、性能和试验方法规定：2003 年 10 月 1 日以后， 大型客车和大型载货汽车必须安装符合 GB 13594 中规定的一类 ABS。 估计 2005 年我国新生产的中、重型载货汽车，大、中型客车 ABS 的装车率 为 100%，而小、微型客车 ABS 的装车率为 20，轿车 ABS 装车率为 50%。 黄冈职业技术学院毕业论文 4 3 ABS 的基础知识 3.1 ABS 的概述 在汽车制动时，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。因此， 汽车在制动时不希望车轮制动到抱死滑移7，而是希望车轮制动到边滚边滑的 状态。 由试验得知，汽车车轮的滑动率在 1520时，轮胎与路面间有最大的 附着系数。所以为了充分发挥轮胎与路面间的这种潜在的附着能力，目前在大 多数车辆上都装备了防抱死制动系统(Antilock Brake System)，简称 ABS。 “ABS”是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。ABS 是常规 刹车装置基础上的改进型技术，可分机械式和电子式两种。现代汽车上大量安 装防抱死制动系统，ABS 既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死， 使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和 跑偏，是目前汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。 为了对采用 ABS 的必要性有所了解，现介绍以下有关制动基础知识。 3.2 汽车制动性能的主要评价指标 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： 3.2.1 制动效能 黄冈职业技术学院毕业论文 5 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5。 3.2.2 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。 3.2.3 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14。 3.3 ABS 的基本组成 现代 ABS 尽管采用的控制方式、方法以及结构形式各不相同，但除原有的 传统的常规制动装置外，一般 ABS 系统主要由传感器（车速传感器、轮速传感 器、减速传感器）、电子控制装置（电子控制器 ECU、ABS 控制模块、ABS 计算 机等）和执行器（制动压力调节器、液压泵、ABS 警告灯、ECU）三个部分组成。 如下图： 黄冈职业技术学院毕业论文 6 其中传感器主要是车轮转速传感器，执行器主要指制动压力调节器。 3.3.1 车轮转速传感器 车轮转速传感器是 ABS 中最主要的一个传感器。车轮转速传感器常简称为 轮速传感器，其作用是对车轮的运动状态进行检测，获得车轮转速（速度）信 号。 3.3.2 电子控制器 ABS 的电子控制器（Electronic Control Unit），常用 ECU 表示，简称 ABS 电脑。它的主要作用是接收轮速传感器等输入信号，计算出轮速、参考车 速、车轮减速度功、滑移率等，并进行判断、输出控制指令，控制制动压力调 节器等进行工作。另外，ABS 电脑还有监测等功能，如有故障时会使 ABS 停止 工作并将 ABS 警示灯点亮7。 3.3.3 制动压力调节器 制动压力调节器是 ABS 中的主要执行器。其作用是接受 ABS 电脑的指令， 驱动调节器中的电磁阀动作（或电机转动等），调节制动系的压力，使之增大、 保持或减小，实现制动系压力的控制功能。 黄冈职业技术学院毕业论文 7 通常，ABS 只有在汽车速度达到一定程度（如 5 km/h 或 8 km/h）时，才会 对制动过程中趋于抱死的车轮的制动压力进行调节。当汽车速度降到一定程度 时，因为车速很低，车轮制动抱死对汽车制动性能的不利影响很小，为了使汽 车尽快制动停车，ABS 就会自动终止防抱死制动压力调节3，其车轮仍可能被 制动抱死。 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、常规制动系统正常时，汽车制动过程仍像常规制动过程 一样照常进行，只是失去防抱死控制作用。现代 ABS 一般都能对系统的工作情 况进行监测，具有失效保护和自诊断功能，一旦发现影响 ABS 正常工作的故障 时，将自动关掉 ABS，恢复常规制动，并将 ABS 警示灯点亮，向驾驶员发出警 示信号，提醒驾驶员及时进行修理。 制动压力调节器串接在制动主缸与轮缸之间，通过电磁阀直接或间接地控 制轮缸的制动压力。通常，把电磁阀直接控制轮缸制动压力的制动压力调节器 称作循环式调节器，把间接控制制动压力的制动压力调节器称作可变容积式调 节器。 3.4 ABS 的工作原理 当点火开关接通（ON）时，ABS 保护继电器的电磁线圈中就会有电流流过， 系统进入自检状态。经过短暂的自检后，如果发现系统中存在影响其正常工作 的故障，会保持其自检时的工作状态，即关闭 ABS 系统。此时压力调节器中各 电磁阀的电磁线圈均不通电，各电磁阀均保持在制动压力增大状态，汽车恢复 常规制动状态工作。经过自检，未发现影响系统正常工作的故障，ABS 就进入 等待工作状态。 汽车行驶过程中，各轮速传感器连续地向 ABS 电脑输入各车轮的轮速信号。 当车速超过 8km/h 后，如果驾驶员踩下制动踏板进行制动时，制动灯开关闭合， 蓄电池给 ABS 电脑一个电压信号。ABS 电脑收到蓄电池电压信号后，就判定汽 车进入制动状态15。它将根据轮速传感器输入的信息，对四个车轮的运动状态 进行分析判断。 黄冈职业技术学院毕业论文 8 制动过程中，ABS 电控单元(ECU)3 不断地从传感器 1 和 5 获取车轮速度信 号，并加以处理，分析是否有车轮即将抱死拖滑。 如果没有车轮即将抱死拖滑，制动压力调节装置 2 不参与工作，制动主缸 7 和各制动轮缸 9 相通，制动轮缸中的压力继续增大，此即 ABS 制动过程中的 增压状态。 如果电控单元判断出某个车轮(假设为左前轮)即将抱死拖滑，它即向制动 压力调节装置发出命令，关闭制动主缸与左前制动轮缸的通道，使左前制动轮 缸的压力不再增大，此即 ABS 制动过程中的保压状态。 若电控单元判断出左前轮仍趋于抱死拖滑状态，它即向制动压力调节装置 发出命令，打开左前制动轮缸与储液室或储能器的通道，使左前制动轮缸中的 油压降低，此即 ABS 制动过程中的减压状态。 在制动过程中，各车轮制动未出现趋于抱死时，ABS 不工作，此时制动过 程与常规制动过程完全相同。在制动过程中，当 ABS 电脑判定有车轮制动趋于 抱死时，就开始对相应的控制通道进行防抱死控制，将车轮滑移率控制在最佳 范围之间，直至汽车速度很低或停止。 在制动过程中，如果汽车为高速急转弯，当汽车的横向加速度达到一定值 时，横向加速度开关中的一对触点就会断开，ABS 电脑不再有蓄电池电压信号， ABS 电脑由此判定汽车横向加速度已超过设定的界限值，就会对其防抱死控制 过程进行修正，使 ABS 更为有效地工作。 ABS 保护继电器，是用来防止蓄电池极性接反或蓄电池电压过高时损坏 ABS 电脑，起保护作用。 3.5 ABS 的两种控制方式 3.5.1 双参数控制 双参数控制的 ABS，由车速传感器 (测速雷达)、轮速传感器、控制装置 (电脑)和执行机构组成。 黄冈职业技术学院毕业论文 9 其工作原理是车速传感器和轮速传感器，分别将车速和轮速信号输入电 脑，由电脑计算出实际滑移率，并与理想滑移率1520作比较，再通 过电磁阀增减制动器的制动力。 这种 ABS 可保证滑移率的理想控制，防抱制动性能好，但由于增加了一 个测速雷达，因此结构较复杂，成本也较高。 3.5.2 单参数控制 它以控制车轮的角减速度为对象，控制车轮的制动力，实现防抱死制动， 其结构主要由轮速传感器、控制器 (电脑)及电磁阀组成。为了准确无误地 测量轮速，传感头与车轮齿圈间应留有1mm 间隙。为避免水、泥、灰尘对 传感器的影响，安装前应将传感器加注黄油。 控制装置 ECU 的主要任务是把各车轮的传感器传回来的信号进行计算、 分析、放大和判别，再由输出级将指令信号输出到电磁阀，去执行制动压力 调节任务。电子控制装置，由四大部分组成，输入级、控制器、输出级， 稳压与保护装置。 3.6 ABS 的优点 1）能较好地保持方向稳定性和转向控制能力。 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，都不可能将车轮滑移率控制在理想范围之内，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。 2）减少浮滑现象。 没有配备 ABS 的车辆在潮湿、光滑的道路上紧急制动，车轮抱死后会出现 车辆在路面上保持惯性继续向前滑动的情况。而 ABS 由于减少了车轮抱死的机 会，因此也减少了制动过程中出现浮滑的机会。 3）有效缩短制动距离。 黄冈职业技术学院毕业论文 10 在紧急制动状态下，ABS 能使车轮处于既滚动又拖动的状况，拖动的比例 占 20左右，这时轮胎与地面的摩擦力最大，即所谓的最佳制动点或区域。普 通的制动系统无法做到这一点。 4）减轻了轮胎的磨损。 使用 ABS 消除了在紧急制动过程中抱死的车轮使轮胎遭受不能修复的损伤， 即在轮胎表面形成平斑的可能性。大家留心就会发现，在道路上留下长长刹车 痕迹的是未装备 ABS 的车辆，而装备了 ABS 的车辆，只会留下轻微的刹车痕迹， 并且是一小段一小段的，明显减少了轮胎和地面的磨损程度。 黄冈职业技术学院毕业论文 11 4 ABS 的控制策略 ABS 技术的一个核心问题就是控制算法的研究。由于 ABS 系统是非线性系 统，因此探索一种有效的控制方法是 ABS 系统发展的关键。近年来，国内外学 者对 ABS 的控制算法进行了很多理论研究，主要有以下几种控制方法9。 4.1 逻辑门限值控制 这种控制方式的特点是不需要建立具体系统的数学模型，并且对系统的非 线性控制很有效，比较适合用于 ABS 的控制。当其用于 ABS 的控制时，可以预 选一个角减速度门限值，当实测值达到此门限值时，控制器发出指令，减小制 动力，使车轮转速提高。再预选一个角加速度门限值，当实测值达到此门限值 时，控制器发出指令，增加制动力，使车轮转速降低。以车轮角速度作为单信 号输入，如上所述，同时在控制器中设置合理的角加速度、角减速度门限值， 就可以实现防抱制动循环。因此整个控制过程比较简单，结构原理上比较容易 实现。同时，如果控制参数选择合理，则可以达到比较理想的控制效果，能够 满足各种车辆的要求。但是逻辑门限值控制本身也存在一些不足。如它的控制 逻辑比较复杂、波动较大，而且控制系统中的许多参数都是经过反复试验得出 的经验数据，缺乏严谨的理论依据，对系统稳定性品质无法评价等。 4.2 滑模变结构控制 由汽车防抱死制动的基本原理可知，其制动过程的本质问题是把车轮的滑 移率控制在附着系数的峰值点 Sk，则滑动模态变结构根据系统当时的状态、偏 差及其导数值在不同的控制区域，以理想开关的方式切换控制量的大小和符号， 黄冈职业技术学院毕业论文 12 以保证系统在滑动区域很小的范围内，状态轨迹 S 沿滑动换节曲线滑向控制目 标（Sk，0）。 通常取制动力矩为控制变量 U，切换条件为： 4.3 最优控制 最优控制方法是基于状态空间法的现代控制理论方法。它可以根据车辆 地面系统的数学模型，采用状态空间的概念，在时间域内研究汽车防抱死制动 系统。最优控制方法和门限值控制方法不同，它是一种基于模型分析的控制方 法。 其思路是根据防抱死制动系统的各项控制要求，按照最优化的原理来求得 制动防抱死系统的最优控制目标。这种控制方法的优点是考虑了控制过程中状 态变化的历程而使控制过程平稳；缺点是控制效果的优劣主要依赖于系统的数 学模型，控制质量难以准确把握。 4.4 PID 控制 PID 控制方法的最大优点是不需要了解被控制对象的数学模型，只需要根 据经验进行调节器参数的整定，这个特点正好满足了 ABS 控制系统建模比较困 难的特点。显然，对于单一路面（期望滑移率固定）的路面来说，PID 控制的 特点决了它的实用性很强，但是我们很难确定一种准确的轮胎模型来实时确定 不同制动工况下的期望滑移率6，所以在实际产品中并不适用。目前，许多研 黄冈职业技术学院毕业论文 13 究者把研究的重点放在建立准确的轮胎模型或者通过其他的方式来识别路况的 方法上，以期望和 PID 控制方法联合起来应用于 ABS，并且己经取得了部分研 究成果，但还不能进入实用阶段。 4.5 模糊控制 模糊控制是基于经验规则的控制，具有不依赖对象的数学模型，便于利用 人的经验知识，具有鲁棒性强和简单实用等优点。控制规则符合人的思维规律。 缺点是没有有效通用的计算方法，只能依靠设计者的经验和反复调试1。 黄冈职业技术学院毕业论文 14 5 ABS 的发展趋势 ABS 技术虽然在 20 世纪 90 年代初期就已成熟，但随着电子技术和汽车技 术的快速发展，ABS 技术也得到了不断完善。今后，ABS 技术将沿以下几个方面 继续发展。 1）采用现代控制理论和方法完善 ABS 技术性能。目前得到广泛应用的是采 用门限值控制方法的 ABS，有一定局限性。研究适应 ABS 这种变工况、非线性 系统的控制方法，完善 ABS 技术性能将是今后 ABS 研究的热点。近几年出现的 增益调度 PID 控制、变结构控制和模糊控制等方法，是以滑移率为目标的连续 控制，使制动过程中保持最佳、稳定的滑移率，理论上是理想的防抱死制动控 制系统。 2）提高 ABS 的可靠性、自适应性。ABS 是加装在汽车上的辅助安全装置， 它要求高可靠性，否则会导致人身伤亡及车辆损坏。为了提高 ABS 的可靠性， ABS 电控部分应向集成化方向发展，制作专用的 ABS 芯片；机械部分则通过优 化结构设计、采用新材料、提高制造工艺等。ABS 软件部分则采用补偿方法 （针对测量、计算误差）和自适应控制算法来提高 ABS 的可靠性和自适应性。 3）提高系统的集成度，减小体积，减轻质量。现代汽车的安装空间都非常 紧凑，而 ABS 又是提高汽车安全性能的附加装置，预留的空间非常有限，因此， 要求 ABS 控制器体积尽量小。此外新增加的装置必然增加整车质量，对整车经 济性、动力性不利，要求 ABS 质量轻。因此 ABS 装置必须高度集成化，这样既 可减小体积，又可减轻质量，同时还可以降低成本。 4）增强 ABS 控制器的功能，扩大使用范围。随着现代电子技术的飞速发展， ABS 技术也在不断地成熟和发展，很多 ABS 控制器已经选用功能强、速度快、 集成度高的 16 位或 32 位微处理器，甚至做成专用芯片，为 ABS 进一步完善和 扩展构建了一个良好的平台。目前对汽车进行安全控制的装置不断地被加入这 个平台，由最初的防滑控制系统（ASR） ，到现在的电子制动力分配装置（EBD） 6、电子助力制动装置（EBA） ，电子行驶稳定性控制系统（ESP） 、车辆动力学 控制系统（VDC） 、电子控制制动系统（EBS） 、车速记录仪（VSR）等。 黄冈职业技术学院毕业论文 15 5）提高总线技术在 ABS 系统上的应用。随着电控单元在汽车中的应用越来 越多，车载电子设备问的数据通信变得越来越重要，以分布式控制系统为基础 构造汽车车载电子网络系统是很有必要的。大量数据的快速交换、高可靠性及 廉价性是对汽车电子网络系统的要求。在该网络系统中，各处理机独立运行， 控制改善汽车某一方面的性能，同时在其他处理机需要时提供数据服务。汽车 内部网络的构成主要依靠总线传输技术。汽车总线传输是通过某种通讯协议将 汽车中各种电控单元（发动机、ABS、自动变速器等） 、智能传感器、智能仪表 等联接起来，从而构成的汽车内部网络。其优点有：减少了线束的数量和线束 的容积，提高了电子系统的可靠性和可维护性采用通用传感器，达到数据共享 的目的；改善了系统的灵活性，即通过系统的软件可以实现系统功能的变化8。 黄冈职业技术学院毕业论文 16 6 展望与结论 6.1 ABS 的展望 根据国内外的一些研究动态和高档轿车的实际应用表明，ABS 技术将沿以 下几个方面继续发展: 1）ABS 和驱动防滑控制装置 ASR 一体化, ABS 以防止车轮抱死为目的，ASR 是防止车轮过分滑转，ABS 是为了缓解制动，ASR 是为了施加制动。由于二者技 术上较接近，且都能在低附着路面上充分体现它们的作用，所以将二者有机地 结合起来。 2）动态稳定控制系统 VDC(或电子稳定控制系统 ESP） 。VDC 主要在 ABS/ASR 的基础上解决汽车转向行驶时的方向稳定性问题。ABS 与电子全控式（或半控 式）悬架、电子控制四轮转向、电子控制自动变速器等控制系统的功能、结构 上有机地结合起来。保证汽车在各种恶劣情况下行驶时，都具有良好的动态稳 定性。 3）ABS/ASR 与自动巡航系统 ACC 集成。自动巡航系统 ACC 的目的是在巡航 行驶时自动把车速限制在一个设定的车速，并且能够根据前方车辆的行驶速度 自动施加制动或加速使其保持在一定的安全距离内行驶，在遇到障碍物时，可 以自动施加制动，把车速调整在安全范围内。由于 ABS/ASR 和 ACC 都要用到相 同的轮速采集系统，制动调节装置以及发动机输出力矩调节装置13，因此 ABS、ASR、ACC 集成化系统不仅仅可以大大降低成本，而且可以提高汽车的整 体安全性能。 4）减小体积，降低重量。为了提高汽车的安全性能，增加了一些装置，汽 车的重量随之增加，对燃料经济性不利。所以新增设的各种装置必须在保证安 全性的前提下，尽量地减少重量。另外，不论是大型车还是小型车，发动机的 安装空间都是非常紧凑的，因此，也要求 ABS 控制器的体积尽可能的小一些。 5）随着 ABS 与新一代制动系统的结合,如电子液压制动 EHB、电子机械制 黄冈职业技术学院毕业论文 17 动 EMB，ABS 有了更快的响应速度，更好的控制效果，而且更容易与其他电子系 统集成。ABS 将成为集成化底盘系统中不可缺少的一个节点。 6）在 ABS 系统中嵌入电子制动力分配装置(EBD)构成了 ABS+EBD 系统。EBD 的功能就是在汽车 ABS 开始制动压力调节之前，高速计算出汽车四个轮胎与地 面附着力大小，然后调节车轮与附着力的区配，进一步提高车辆制动时方向的 稳定性，同时尽可能地缩短制动距离。 7）在 ABS 系统的基础上扩展成车速记录仪（VSR） ，又称汽车黑匣子。该装 置通过实时采集的四个车轮轮速信号，在交通事故发生过程中汽车的实际运行 轨迹与驾驶员对车辆的操作情况，便于公安交通管理部门能准确判断事故的责 任。 6.2 结论 通过这次写论文让我了解了更多 ABS 系统的知识，特别是电子控制部分这 一块。ABS 系统就是要充分利用轮胎和地面的附着系数，使各个制动器产生尽 可能大的制动力而又不会抱死，提高汽车制动能力，改善了操纵性和稳定性。 在写论文时，我也查阅了许多的 ABS 相关的知识，它其实跟 ASR（汽车防滑电 子控制系统）有着同样的作用和原理，很多都是相关联的。通过查阅书籍，使 我的视野更加的开阔了，也给即将毕业的我增加了一部分新的知识。 随着汽车技术的不断发展和人们对安全需求的不断增