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汽车制动防抱死（ABS）系统一 汽车制动系统的发展简介1）在19世纪末汽车开始出现的时候，仅在汽车的后轮上安装制动器，同时也没有驻车制动器。主要原因是车速很低，仅靠后轮制动足可以使汽车很快停下来。在坡道上停车时，用石头垫驻车轮，防止下溜。2）1920年左右，前轮开始安装制动器并逐渐变成标准装备。主要原因是车速提高了，汽车质量增加了，仅靠后轮制动不能使汽车很快停下来。并开始安装驻车制动器，以方便在坡道上停车。在当时，前轮制动器被认为是后轮制动器的一个制动补充，而且认为前轮不能比后轮先抱死。3）1920年代末期，根据前后轴静态载荷确定制动器的力矩分配。此前应用的都是机械操纵系统。4）1930年代末期（1）根据前后轴动态载荷确定制动器的力矩分配。图1 前后轴动态载荷（2）意识到后轮先抱死引起汽车甩尾，特别是铰接汽车的折转问题。图2 铰接汽车的折转（3）液压和气压制动系统开始应用。5）（19401960）年代，出现了各种限制后轮制动力矩的装置，如比例阀、感载比例阀、惯性阀等。除此之外，这二十年间，还出现了盘式制动器、双/多管路制动系统、真空助力器等装置。盘式制动器有如下优点：（1）热稳定性好。原因是无自行增力作用，衬块摩擦表面压力分布较均匀，衬块磨损较均匀。此外制动鼓在受热膨胀后，工作半径增大，使其只能与蹄的中部接触，降低了制动效能，这称为机械衰退。制动盘的轴向膨胀极小，径向膨胀与性能无关，无机械衰退问题。（2）水稳定性好。制动块对盘的单位压力高，易于将水挤出，离心力作用及衬块对盘的擦拭作用，出水后只需经一、二次制动即能恢复正常，浸水后制动效能降低不多。鼓式制动器则需经十余次制动方能恢复。（3）制动力矩与汽车运动方向无关。（4）易于构成双回路制动系，使系统有较高的可靠性和安全性。（5）尺寸小、质量小、散热良好。（6）衬块与制动盘之间的间隙小（0.050.15）mm，缩短了制动协调时间。（7）易于实现间隙自动调整，更换衬块简单容易。盘式制动器现广泛应用于乘用车特别是轿车上，在商用车的应用也日益增多。前盘后鼓全部盘式盘式制动器鼓式制动器a）盘中鼓式 b）盘鼓串联式图3 盘鼓结合式后轮制动器图4 双/多管路制动系统6）上述很多汽车制动性能的改善装置仍然不能很好解决汽车制动时的方向稳定性问题和制动距离问题，原因是车轮抱死问题不能解决，于是ABS系统就诞生了。1968年底，第1个ABS系统装在半挂拖车机组牵引车的后桥上，一直持续了10年，装了6000车，解决了紧急制动时的折转问题。ABS图5 ABS的最早应用7）此后在各种车辆上试装。据英国19801983年统计，安装ABS后，交通事故减少：摩托车，10%；轿车和其它轻型车辆，8%；公共汽车，4%；重型汽车10%。总体减少7.5%。8）ABS的明显优点引起了政府关注。1971年，瑞典国家交通安全管理局要求所有的汽车上都要装ABS。这大大激发了汽车厂商抓紧研制ABS。9）19691972年，联邦德国交通部主持了ABS的试验项目，对轿车、客车、货车的ABS效果进行了全面评估。并由此在1979形成了欧洲ABS标准。10）1975年，美国国家交通安全管理局制定了1项法规，要求所有的汽车上都要装ABS。当时ABS处在早期发展阶段，传感器、连接件、压力调节器、电磁干扰、维修人员等都存在很多问题，发生了很多交通事故，1978法院裁决撤销了这个法规。11）在1980年代，ABS获得了飞快的发展，在性能、结构等方面都出现了很多改进。1985又修改了欧洲ABS标准。12）1980年代末期，在ABS 基础上增加了ASR功能，形成了ABS/ASR 系统。13）1990年代末期，出现了VDC或 ESP系统，形成了ABS/ASR/ESP 系统。14）1990年代末期，出现了CCS 系统。15）进入新世纪，出现了ACC、EBD、 EHB、EMB、ABS/ASR/ACC等系统。二 汽车制动防抱死装置的意义在汽车制动防抱死装置出现之前，汽车应用的均是开环制动系统。其特点是制动器制动力矩的大小仅与制动器的轮缸（气室）尺寸和型式及轮缸压力有关。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运动状态，因此不能据此调节轮缸（气室）压力的大小，这样在紧急制动时不可避免地产生车轮制动抱死拖滑的现象。当车轮在湿滑路面上抱死时，轮胎路面间所能提供的侧向附着力很小（见图6），汽车在外界侧向干扰力的作用下，就会出现方向失稳问题；同时纵向附着力也得不到充分利用，制动距离有所加长。图6 轮胎路面间侧向附着力很小3.7 mv图7 汽车制动时跑偏示意图3.7 mv图8 汽车制动时侧滑示意图汽车实际运动轨迹汽车理想运动轨迹图9 汽车制动时失去转向能力示意图ABS的基本功能是在紧急制动过程中实时感知各制动轮的运动状态，并根据其运动状态调节轮缸（气室）的压力，从而调节制动器制动力矩的大小，使车轮的滑移率保持在最佳滑移率附近，使汽车的方向稳定性和制动距离同时得到改善，提高汽车的行车制动安全性。ABS的制动轮缸压力闭环调节框图如图10所示。路面状况交通状况气候状况驾驶员制动操作制动踏板动作轮缸压力调节器管路流体压力车轮轮缸压力轮速信号电子控制装置轮缸压力调节指令 图10 制动轮缸压力闭环调节框图三 汽车制动防抱死装置的结构和工作原理1汽车制动防抱死装置的结构无论是液压制动系统还是气压制动系统，汽车在原有的常规制动系统中都需要增加三大部分：轮速传感器、控制器和压力调节器。1）轮速传感器轮速传感器的功用是检测车轮的转速，并把检测到的信息传递到控制器。它由一个传感头和一个齿圈组成，如图11所示。图11 轮速传感器1轮速传感器，2轮速传感头ABS系统常使用磁电式轮速传感器，其内部结构与工作原理如图12所示。传感头的极轴5被线圈4包围，并与永磁体2相连。永磁体2的磁通延伸到齿圈6构成磁路。齿圈与车轮一起转动时轮齿和齿隙轮流交替地对向极轴，引起磁通的变化，并切割线圈4，这样线圈产生了感应电压信号，送至控制器。该电压的变化频率能精确地反映车轮转速的变化，如图12 b）所示。 图12 轮速传感器结构和输出信号a）轮速传感头结构示意图 b）轮速传感器输出信号2）控制器控制器的主要功用是判断车轮的运动状态。接收轮速传感器送来的信号后，经过滤波、整形、放大等处理，计算和判断车轮的运动状态的两个重要参数：车轮的角（加）减速度和车轮的滑移率，然后向压力调节器发出压力调节指令，实现车轮转速的调节，防止车轮抱死。控制器的另一功用是ABS系统的故障诊断。诊断类型包括：开机自检和制动过程中实时诊断。诊断项目主要包括：CPU自检，轮速传感器、电磁阀、电机、软件主要模块诊断等。控制器主要包括硬件和软件两部分。硬件配置随各个厂家而大同小异，图13所示为一种ABS系统硬件电路结构框图。图14所示为一种ABS系统软件结构框图。MCU基准源电源监控、复位电路滤波限幅电路A/D转换整形电路隔离整形电路中断I/O车轮轮速信号晶振电路正负电源CAN总线SPI总线IIC总线其他外围设备电 源故障诊断仪控制驱动电路汽车故障诊断电路BDM调试接口BDM图13 一种ABS系统硬件电路结构框图开始轮速采集制动信号车轮减速度-a1TTTFTFF参考车速计算车轮滑移率计算路面类型识别ABS门限值控制执行机构控制指令车速15km/hF结束图14 一种ABS系统软件结构框图3）压力调节器压力调节器的功用是执行控制器发出的控制指令，进行相应的电磁阀和电机的动作，以实现制动轮缸的或增压或保压或减压。某轿车液压制动压力调节器结构示意图如图15所示。某重型汽车气压制动压力调节器结构示意图如图16所示。图15 某轿车液压制动压力调节器结构示意图1. 左前轮进油电磁阀，2. 左前轮卸压单向阀，3. 左前轮回油电磁阀，4. 右后轮进油电磁阀，5. 右后轮卸压单向阀，6. 右后轮回油电磁阀，7. 右前轮进油电磁阀，8. 右前轮卸压单向阀，9. 右前轮回油电磁阀，10. 左后轮进油电磁阀，11. 左后轮卸压单向阀，12. 左后轮回油电磁阀，13、19.回油泵，14、16.低压储液器，15、17、20、21. 回油单向阀，18.电机制动阀继动阀快放阀图16 某重型车辆气压制动压力调节器结构示意图1、3、5、7、9、11、13、15. 常开式进气电磁阀，2、4、6、8、10、12、14、16. 常闭式出气电磁阀2 汽车制动防抱死装置的工作原理以一种液压制动系统为例介绍ABS的工作原理。如图17所示，在制动初始状态，ABS压力调节器各元件均不上电，常开阀和常闭阀都处于复位状态，此时ABS系统和常规制动一样，制动主缸的压力油经常开式进油电磁阀6 进入轮缸对汽车进行制动。 1234567891011121314图17 ABS工作原理示意图1 制动踏板，2 高压储能器，3 助力器，4 主缸，5储油罐 6 常开式进油电磁阀，7电机，8 油泵，9 控制器，10 常闭式出油电磁阀，11 低压储能器，12 制动轮缸，13 转速传感器，14 制动器ABS系统根据制动轮的运动状态，通过增压、保压和减压实现制动轮的压力调节。在汽车紧急制动过程中，控制器9通过转速传感器13的信息实时获得车轮转速，并通过一定的算法计算当前车辆的参考速度。当某个车轮的减速度和滑移率超过设定的门限值时，即制动轮有抱死趋势时，需要对该车轮实施保压或减压操作。轮缸保压时需使得轮缸压力油既不能进也不能出，为此控制器的保压指令使常开式进油电磁阀6上电，使之处于关闭状态，但常闭式出油电磁阀10不上电，仍使之处于关闭状态，实现了轮缸压力的保持。轮缸减压时需使得轮缸的压力油只能出不能进，为此控制器的减压指令使常开式进油电磁阀上电，使之处于关闭状态，同时常闭式出油电磁阀上电，使之处于开通状态，轮缸压力油泄出，实现了轮缸压力的降低。减压阶段，电机7带动柱塞泵8转动，把轮缸油液抽到高压储能器2里，以加快减压速率。压力调节时还有轮缸增压过程，需使得轮缸的压力油只能进不能出，为此控制器发出指令使进油和出油电磁阀均复位，进油电磁阀开通，出油电磁阀关闭，高压储能器里的压力油经进油电磁阀进入轮缸使之增压。ABS系统通过对制动轮的增压、保压和减压的多次压力调节完成一次制动防抱过程，改善了汽车紧急制动时的方向稳定性和制动距离。四 汽车制动防抱死装置的性能要求GB/T 135942003机动车和挂车防抱制动性能和试验方法规定了对ABS的性能要求，其中对轿车ABS的性能要求简述如下。1）ABS的附着系数利用率应考虑实际制动距离超过理论最小值，0.75。应在附着系数0.3和约为=0. 8干路面的两种路面上以50 km/h的初速度进行测量。=式中，ZAL为最大制动强度；为附着系数。2）在汽车高附着系数（）低附着系数（）的对接路面上全力急促制动时，v=50km/h，直接控制车轮不应抱死。3）在汽车从低附着系数高附着系数的对接路面上全力急促制动时，v=50km/h，汽车的减速度应在合适的时间内有明显地增加，同时车辆不应偏离原来的行驶路线。4）在对开路面上全力急促制动时，v=50km/h，直接控制车轮不应抱死。5）在v15km/h车时，直接控制车轮允许短暂抱死，当v15 km/h时，车轮允许任意抱死，间接控制车轮在任何车速下都允许抱死，但在任何情况下，不应影响车辆的稳定性。图18 a）、b）、c）、d）分别示出了一种高低高附着系数的对接路面、对开路面、干铺设路面、雪路面上制动时ABS性能测试曲线。 a） b）c） d）图18 ABS性能曲线示例五 汽车制动防抱死装置的轮速调节类型汽车ABS是通过检测车轮转动的角速度来感知车轮的运动状态，从而进行相应的制动器的力矩调节。它的控制方式有以下8种，这8种控制方式在ABS中均有应用。1）直接控制这是对单一车轮控制而言。直接控制是指车轮制动器的制动力矩根据自身的轮速信号进行调节。2）间接控制这是对单一车轮控制而言。间接控制是指车轮制动器的制动力矩根据其它车轮的轮速信号进行调节。3）不加控制不加控制是指车轮制动器的制动力矩不进行调节。4）低选控制这是对两个或多个车轮控制而言。低选控制是指成组控制的车轮制动力矩根据先趋于抱死的车轮轮速信号进行调节。5）高选控制这是对两个或多个车轮控制而言。高选控制是指成组控制的车轮的制动力矩根据后趋于抱死的车轮轮速信号进行调节。6）独立控制这是对两个或多个车轮控制而言。独立控制是指成组控制的每一个车轮的制动力矩都是根据自身的轮速信号进行调节。即每一个车轮均为直接控制。7）修正独立控制这是对两个或多个车轮控制而言。修正独立控制是指成组控制的每一个车轮均为直接控制，但这组车轮的轮缸或气室压力差控制在一定限度内。8）平均控制这是对两个或多个车轮控制而言。平均控制是指成组控制的制动力矩是根据这组车轮的平均轮速信号进行调节。六 汽车制动防抱死装置的布置型式ABS在汽车上的布置型式多种多样，布置型式不同，制动时汽车的方向稳定性和制动效能不同。一般来说，布置型式越复杂，成本越高，维修费用越高，但制动性能越好。1）轿车上常用的ABS布置型式目前轿车上常用的ABS布置型式有2种，如图19所示，a）图为四通道结构，b）图为三通道结构。这两种布置型式各有所长。四通道结构应用独立控制方式，ABS有较好的制动方向稳定性和制动效能，但成本稍高，在弯道和对开路面上制动时，由于左右两侧车轮路面制动力不等，汽车横摆力矩增大，驾驶员须紧握方向盘，有一定的紧张感。三通道结构两前轮应用独立控制方式，是考虑到制动时的轴荷转移，两前轮承担更多的制动力，对前置动力前驱动的轿车更是如此，应用独立控制方式可提高制动效能；两后轮应用低选控制方式，虽然两后轮的路面制动力有所减少，但两后轮承担的制动力较少，对制动效能影响不大，另外在弯道和对开路面上制动时左右两侧车轮路面制动力不等的程度减少，同时成本有所减少。211113a）四通道结构 b) 三通道结构 图19 轿车上常用的ABS布置型式1 轮速传感器，2 控制器，3 压力调节器2）两轴轻型货车上常用的ABS布置型式两轴轻型货车上常用的ABS布置型式有2种，如图20所示，a）图为一通道结构， b）图为二通道结构。a）图中只用了一个轮速传感器，布置在主传动处，检测两后轮的平均转速。应用了一个一通道结构的压力调节器，调节两后轮的轮缸压力。两前轮缸压力不调节。在直道常遇路面上制动时效果较好。b）图所示的二通道结构，应用了4个轮速传感器和2个压力调节器。两前轮共用1个压力调节器，采用低选控制方式，以获得良好的转向控制性。两后轮共用1个压力调节器，采用高选控制方式，以获得良好的制动效能。这两种布置型式该结构简单，成本低廉，以和两轴轻型货车的整车价格相适应。为了进一步降低成本，一通道结构的压力调节器中还省去了液压泵）一通道结构 b) 二通道结构图20 两轴轻型货车上常用的ABS布置型式3）半挂拖车机组上常用的ABS布置型式半挂拖车机组在牵引车上常用的ABS布置型式如图21所示，为6通道结构。ABS布置在牵引车上，两后轴4个车轮应用独立控制方式，以充分改善制动时方向稳定性和制动效能。前轴应用修正独立控制方式，可较多的减低在弯道和对开路面上制动时产生的横摆力矩和转向阻力矩。缺点是结构较为复杂。另一种布置型式是4通道结构，前轴应用修正独立控制方式，第3轴应用独立控制方式，第2轴应用间接控制方式，直接和间接的组合是边对边式，即第2轴依据第3轴同侧车轮气室压力调节。2113图21 半挂拖车机组牵引车上常用的ABS布置型式半挂拖车机组在拖车上常用的ABS布置型式如图22所示，为2通道结构，第1轴的两个车轮为直接控制，后2轴车轮为边对边的间接控制。这是一种最简单的布置型式，紧急制动时后2轴车轮有抱死的可能。图22 半挂拖车机组拖车上常用的ABS布置型式机组的制动性能主要受牵引车制动性能的影响，若拖车配备图18所示的ABS装置，拖车第2和第3轴虽可能抱死，但对机组的方向稳定性不产生影响，可避免机组的折转问题，且第1轴因轴荷转移的结果可提供较多的纵向和侧向力。4）城市公交客车上常用的ABS布置型式城市公交客车上常用的ABS布置型式如图23所示，为6通道结构，6个车轮应用独立控制方式。这种布置型式是考虑到这种车辆轴距较大，且后轴与前2轴有侧向相对运动，行驶在不同附着的路面上的可能性较多，对缩短制动距离效果明显，但结构较复杂。另一种布置型式是3通道结构，每桥上有1个压力调节器，且均应用低选控制方式。2113图23 城市公交客车上常用的ABS布置型式七 汽车制动防抱死控制技术1 ABS调节参数ABS控制技术有多种，应用最多和最成熟的是控制参数门限值控制技术。一般使用车轮的滑移率s和角减速度/角加速度作为调节参数进行组合控制。只使用滑移率s进行控制，不能做到车轮的滑移率在各种制动工况时都能保持在最佳滑移率sop附近变化，sop（1050）%，滑移率门限值很难确定。只使用车轮的角减速度/角加速度作为调节参数对驱动轮也是不可行的。紧急制动时，离合器可能是分离的，也可能是结合的。离合器的状态不同，驱动轮的转动惯量不同，不同，其门限值很难确定。为此使用这两个调节参数进行组合控制。2 ABS控制技术就门限值控制技术而言，各个汽车或ABS生产厂家有不同的控制技术，下面介绍其中一种早期的德国博世应用于液压制动系统的控制技术。1）高附着路面控制技术高附着路面控制技术如图24所示。开始制动后，轮缸压力增加，制动器制动力矩增加，车轮的角减速度和整车的线减速度开始产生并增加（指两者的绝对值）。经过t1时间后，相位1结束时，车轮的角减速度达到其门限值，这时控制器向压力调节器发出信号，使轮缸压力保持不变。轮缸压力不降低的原因是与此角减速度门限值相对应的车轮滑移率s sop。控制器还从此时刻起计算整车的参考速度vref，根据参考速度计算车轮滑移率s。图24 Bosch公司早期的ABS高附着路面控制技术此后随着车轮角减速度绝对值的进一步增加，在相位2结束时，车轮滑移率达到门限值s1，控制器向压力调节器发出减压信号，一直到t3时刻为止。在相位3，车轮角减速度绝对值随着轮缸压力的降低而减小，在t3时刻，=。从t3起，轮缸压力保持不变，直到t3时刻。在此段时间里，车轮角减速度绝对值进一步减小，并过渡到角加速度。在t4时刻，角加速度达到高门限值，轮缸压力开始增加。在t5时刻，角减速度又回到高门限值，此后轮缸压力又保持不变。在相位6，车轮角加速度一直在减小，在t6时刻，车轮角加速度减小并过渡到角减速度，达到门限值。从t6起，轮缸压力以阶梯增长方式增加，直到t7时刻。之所以这样增加轮缸压力是考虑到制动器的迟滞性能。从t7时刻起，轮缸压力又开始降低，新一轮调节过程又开始了。2）低附着路面控制技术低附着路面制动时，轮缸压力较低，较低或增长的速率也较低。其控制技术类似于高附着路面控制技术，不同点是在t3时刻后，轮缸压力以阶梯方式继续降低，直到车轮滑移率达到门限值s1为止。当车轮角加速度达到门限值后，保压控制。达到高门限值后，轮缸压力以阶梯增长方式增加。3）高低附着对接路面控制技术汽车制动过程中由高附着过渡到低附着路面，控制技术如图25所示。在相位1临近结束时，突遇低附着路面，车轮角减速度绝对值迅速增大。相位2开始时，车轮的角减速度达到其门限值，轮缸迅速减压。在相位2，车轮滑移率一直增大，先后超过低门限值s1和高门限值s2。在相位2结束时刻，车轮的角减速度又回到门限值。在相位3，轮缸继续减压，因为车轮滑移率仍高于其门限值s1和s2，在相位3结束时，车轮的角加速度达到其门限值。在相位4，轮缸保压，车轮滑移率逐步减小，当ss1时，相位4结束。以后轮缸压力调节过程和低附着路面一样。图25 Bosch公司早期的ABS高低附着路面控制技术八 ABS的故障诊断ABS故障诊断分为CPU自检模块、ABS自检模块、非制动行驶工况ABS实时故障诊断和制动行驶工况ABS实时故障诊断模块、故障码管理模块、故障处理模块共五个功能模块。1 CPU自检主要进行CPU控制单元的硬件检查，包括：RAM，ROM，EEPROM，FLASH。2. ABS自检主要检查ABS电磁阀故障、电机故障和软件故障，包括：12V电压：通过电压监控电路，接入CPU模/数转换口左前轮进油阀：给定控制量（高电位5V）、检查反馈量（检查电压/电流；故障类型：短路/断路）；考虑上下坡起步的情况（有制动信号时不检查）左前轮出油阀（线圈和驱动电路）：给定控制量、检查反馈量右前轮进油阀：给定控制量、检查反馈量右前轮出油阀：给定控制量、检查反馈量左后轮进油阀：给定控制量、检查反馈量左后轮出油阀：给定控制量、检查反馈量右后轮进油阀：给定控制量、检查反馈量右后轮出油阀：给定控制量、检查反馈量电机：给定控制量（12V）、检查反馈量（检查电压/电流；故障类型：短路/断路）控制模块：给定模块输入量（车轮角减速度）、检查输出量（电磁阀控制信号）3 非制动过程ABS实时故障诊断指车辆正常行驶、没有进行制动时的故障诊断，此时，首先调用ABS自检模块，再进行ABS轮速传感器检查以及进行参考车速估计和路面识别检查。12V电压：通过电压监控电路，接入CPU模/数转换口左前轮出油阀线圈和驱动电路：短路/断路检查。左后轮进油阀线圈和驱动电路：短路/断路检查。右前轮进油阀线圈和驱动电路：短路/断路检查。右前轮出油阀线圈和驱动电路：短路/断路检查。左后轮进油阀线圈和驱动电路：短路/断路检查。左后轮出油阀线圈和驱动电路：短路/断路检查。右后轮进油阀线圈和驱动电路：短路/断路检查。右后轮出油阀线圈和驱动电路：短路/断路检查。左前轮速传感器和轮速信号处理模块：根据有无轮速信号，有轮速信号时根据轮速差。右前轮速传感器和轮速信号处理模块：根据有无轮速信号，有轮速信号时根据轮速差。左后轮速传感器和轮速信号处理模块：根据有无轮速信号，有轮速信号时根据轮速差。右后轮速传感器和轮速信号处理模块：根据有无轮速信号，有轮速信号时根据轮速差。4 制动过程ABS实时故障诊断指在制动过程ABS控制循环中进行的实时故障诊断，主要进行轮速信号、电磁阀、电机的实时故障诊断。左前轮进油阀：根据控制量和反馈量左前轮出油阀：根据控制量和反馈量右前轮进油阀：根据控制量和反馈量右前轮出油阀：根据控制量和反馈量左后轮进油阀：根据控制量和反馈量左后轮出油阀：根据控制量和反馈量右后轮进油阀：根据控制量和反馈量右后轮出油阀：根据控制量和反馈量电机：根据控制量和反馈量左前轮速传感器和轮速信号处理模块：根据电磁阀控制量和车轮角加速度右前轮速传感器和轮速信号处理模块：根据电磁阀控制量和车轮角加速度左后轮速传感器和轮速信号处理模块：根据电磁阀控制量和车轮角加速度右后轮速传感器和轮速信号处理模块：根据电磁阀控制量和车轮角加速度参考车速估计模块：根据车身加速度极限判断参考车速估计的准确性路面识别模块：根据路面附着系数极限判断路面识别的准确性如果有故障在下一个控制循环进行复检，如复检无故障则不断进行本模块循环，否则保存故障代码、点亮故障指示灯、退出ABS、恢复常规制动。5 轮速传感器故障诊断方法1）四个车轮均有轮速信号任一车轮加速度超过门限值（24km/h）/s）（已考虑上下坡加速行驶的情况），可判断该车轮传感器有故障。若车轮加速度均小于该门限值（24km/h）/s），采用下列方法进一步判断：根据两前轮轮速差和两后轮轮速差的差值（待定）是否接近，以及两内侧车轮轮速差和两外侧轮轮速差的差值（待定）是否接近，判断轮速信号是否正常，若不正常，作为临时故障处理。2）三个车轮有轮速信号可判断车辆是否为行驶状态，因此，可判断轮速信号不正常的车轮传感器有故障。3）两个车轮有轮速信号若两非驱动轮无轮速信号，有可能车辆在停车状态，前轮打滑，无法判断两非驱动轮传感器是否有故障，此时，作为临时故障处理。若只有一个驱动轮和一个非驱动轮有信号，则可判断车辆为行驶状态，无信号车轮传感器有故障。若两驱动轮无轮速信号，可判断车辆在停车状态，可判断两驱动轮传感器有故障。4）一个车轮有轮速信号若只有一驱动轮有轮速信号，该驱动轮在打滑，有可能车辆在停车状态。无法判断是否为行驶过程中其它车轮传感器有故障，此时，作为临时故障处理。若只有一非驱动轮有轮速信号，可以判断车辆为行驶状态，其它车轮传感器有故障。5）均无轮速信号若四轮均无轮速信号，需引入车速表信号，才能诊断，但此种情况为小概率事件，ABS不作考虑。6 故障码管理（定义、存储、系统工作状态、消除，瞬态、现在、历史）根据厂家的故障诊断仪的规定。故障诊断仪的使用问题。九 汽车驱动防滑系统（ASR）1 概述汽车的危险行驶状况不只在制动时出现，还会出现在湿滑和对开路面上行驶时的起步、加速过程中。对于装有简单差速器的汽车，当在对开路面和低附着系数路面上起步或行驶加速时，通常伴有以下情况发生：1）汽车驱动轮都在低附着系数路面上例如冰雪路面上行驶时，如果发动机功率输出太大，即力矩和转速输出太大，两侧驱动轮都可能发生过分滑转，车轮不能利用路面的峰值附着能力，汽车加速很慢甚至不能起步或加速；此外侧向附着能力很低，甚至为零，如图26所示。此时，如果在汽车侧向方向上有扰动，很容易使汽车侧滑，特别是当汽车弯道行驶时，容易驶出车道。图26 低附着路面的纵向附着系数和侧向附着系数2）汽车在对开路面上行驶时，一侧路面处于低附着系数路面的驱动轮可能过分滑转，由于简单差速器的作用，处于高附着系数路面的驱动轮也不能充分利用路面较好的附着性能，此时汽车可能无法起步或加速。上述情况的出现直接带来以下问题：（1）受驱动力发挥的限制，汽车起步和行驶加速性能降低。（2）汽车失去转向能力。当汽车在低附着系数路面上加速出现驱动轮滑转时，轮胎与地面之间的侧向附着能力降至很低，对于驱动轮也是转向轮的汽车来说，无法利用地面侧向力进行转向。（3）汽车易发生甩尾和侧滑。若汽车后驱动轮过分滑转，其侧向附着能力降至很低，易发生甩尾和侧滑，汽车失去方向稳定性。（4）轮胎和动力传动系统的磨损加剧。由于驱动轮发生滑转，车轮在路面上飞转，加剧了轮胎和差速器的磨损。（5）动力损失和燃油消耗加剧。发动机输出的功率将有很大部分消耗在传动系统和车轮的动能上。当汽车无法起步时，发动机所有的有用功都消耗在传动系统和飞转车轮的动能上而不能转化为汽车前进的动能，这使得汽车的动力损失加剧，燃油经济性下降。为解决汽车在湿滑路面和对开路面上行驶的动力性和操纵稳定性的问题，现代汽车特别是中高档轿车都装备了驱动力调节装置，称为ASR（Automatic Slip Regulation），又称为TCS。其作用是当汽车行驶在低附着路面或对开路面上时，某个或全部驱动车轮可能过分滑转，通过对驱动轮滑转率的调节，使驱动轮滑转率保持在最佳滑转率范围内，路面的纵向附着系数可保持在峰值附着系数附近，且保持一定的侧向附着能力，改善汽车在恶劣路面上行驶的动力性和操纵稳定性。ASR分为发动机输出功率调节和驱动轮制动干预调节两种方式。两种调节方式或可单独应用，或可组合应用，根据车轮的运动状况而定，其目的都是为了充分利用路面的附着性能，增大驱动力，改善汽车的动力性。当汽车的两侧驱动轮都行驶在低附着路面上时，两侧驱动轮都可能过分滑转，ASR控制首先选用发动机力矩调节方式。汽车行驶在对开路面上时，在低附着路面上行驶的一侧驱动轮可能过分滑转，ASR控制首先选用制动干预调节方式。ASR和汽车上另一主动安全装置制动防抱死系统ABS有十分密切的关系，二者在技术上比较接近，部分软、硬件可以共用，在ABS的基础上添加部分压力调节元件和与发动机的通讯，并对软件进行扩展后即可实现ASR控制的全部功能，是ABS功能的自然延伸，形成了ABS/ASR装置。另外，ABS/ASR装置还具有汽车下层控制器的ESP行驶动力学控制功能。2 ASR的基本结构ASR的结构示意图如图27所示。其基本结构可分为4个部分：轮速传感器、电子控制装置、制动轮缸压力调节器和发动机输出功率调节机构。图27 汽车ASR结构示意图1. 制动踏板，2. 真空助力器，3. 制动主缸，4. 储油器，5、37. ASR常开式进油电磁阀，6、8. ASR常闭式进油电磁阀，7. 左前轮进油电磁阀，9. 单向阀，10. 压力开关，11. ASR 储能器，12. ASR油泵，13. ASR电动机，14. ASR常闭式回油电磁阀，15. ASR压力调节器，16. 右前轮进油电磁阀，17. ABS电动机，18. ABS 油泵，19. 右前轮出油电磁阀，20. ABS低压储能器，21. 右后轮出油电磁阀，22. 右后轮进油电磁阀，23. ABS/ASR电子控制装置，24.轿车，25. 左后轮轮速传感器，26. 右后轮轮速传感器，27.节气门，28. 左前轮轮速传感器，29. 右前轮轮速传感器，30. ABS 指示灯，31. ASR 指示灯，32. 左后轮进油电磁阀，33. 左后轮出油电磁阀， 34. ABS 高压储能器，35. 左前轮出油电磁阀，36. ABS压力调节器1）轮速传感器常用的轮速传感器是磁电式，近期有些汽车上也使用霍尔式轮速传感器。轮速传感器的功用是实时测量车轮的转速，并把车轮转速信号送给电子控制装置。ASR装置和ABS装置共用轮速传感器，图27中所示汽车的4个车轮都安装了轮速传感器，分别测量4个车轮的转速。2）电子控制装置电子控制装置的功用是把各个轮速传感器信号进行处理和分析，获知当前车轮的运动状态。根据车轮的运动状态，对执行机构（制动轮缸压力调节器和发动机功率输出调节机构）发出控制指令，对发动机功率输出和/或制动轮缸压力进行相应的调节，使车轮滑转率保持在最佳滑转率附近。3）制动轮缸压力调节器制动轮缸压力调节器的功用是根据电子控制装置的控制指令，使各电磁阀和/或电机进行相应的开关动作，调节制动轮缸压力。图27中所示汽车的制动轮缸压力调节器分为ABS压力调节器和ASR压力调节器两部分。现这两部分已集成在一起，形成了ABS/ASR压力调节器，其基本结构示意图如图28所示。图28 汽车ABS/ASR压力调节器1.制动踏板，2.真空助力器，3.制动液壶，4.制动主缸，5.制动主缸压力传感器，6，7.ASR常开式进油电磁阀， 8，9.储能器，10，11，17，20，23，26.单向阀，12.电机，13，14. ASR常闭式出油电磁阀，15，16.油泵，18，21，24，27. ABS常开式进油电磁阀，19，22，25，28. ABS常闭式出油电磁阀，29，30，31，32.制动器4）发动机功率输出调节机构发动机功率输出调节机构的功用是根据电子控制装置的控制指令，对功率输出进行相应的调节，控制发动机的输出力矩和转速。3 非全轮驱动汽车ASR制动干预调节的工作原理和汽车的动力性图29所示是汽车在对开路面上的行驶状况，汽车左侧车轮行驶在低附着系数的湿滑路面上，右侧车轮行驶在高附着系数的干燥沥青路面上。图29 汽车在对开路面上的行驶状况和ASR制动干预调节在无ASR调节时，由于简单差速器的特性，汽车左、右两侧的车轮驱动力是一样的（忽略差速器摩擦阻力矩的影响），但汽车驱动力的大小只是在低附着系数路面上的车轮产生的驱动力FL的2倍，高附着系数路面上的车轮不能充分发挥其驱动力。此时若汽车的行驶阻力FR2FL，汽车不能起步或加速行驶，行驶在低附着系数路面上的车轮会急剧滑转，来自发动机多余的驱动力矩消耗在变速器、差速器和飞转的车轮中。为避免汽车在低附着系数路面上的车轮过分滑转，ASR调节时对滑转车轮施加一定的制动力矩TbTt，如图30所示。设其车轮的驱动力仍为FL，忽略滚动