ABS_构成及原理

1、ABS 构构成及原理成及原理ABS 构构成及原理成及原理 1. 概要概要 2. 构成构成 3. 控制控制 原理原理 ABS 概概要要1.定义: ABS（Antilock braking system) 制动防抱死系统 行驶中制动时防止轮胎抱死的装置.急制动或恶性道路行驶中制动时因轮胎抱死不但车辆失去控制而且制动距离也会加长. ABS是预先防止轮胎抱死的现象维持最佳的制动力减小事故危险性的预防安全装置。ABS 概概要要2.ABS发展历史发展历史1910年代 铁路部门为了防止Wheel-lock现象开始试用当中意外发现 制动距离缩短效果。1950年代 飞机着陆装置中开始开发并使用。1954年代 美

2、国FORD林肯轿车最初使用法国制飞机用ABS。1970年代 林肯、凯迪拉克等高级轿车开始使用（后轮控制式）1978年代 BENZ 450SEL和BMW 7系列使用BOSCH社的4轮 控制式 ABS。1984年代 日本车开始使用NIPPON社的ABS 德国开发与Master Cylinder 一体型的H .U。 1990年代 韩国车辆开始使用ABS（选装）。ABS 概要概要3.ABS作用作用1) 确保方向安全性（Stability）2) 确保方向操纵性（Steerability）3) 缩短制动距离（Stopping Distance）4) 减少轮胎的局部过度磨损 ,提高轮胎的使用寿命 5) 减少

3、刹车消耗，延长刹车轮鼓、碟片的使用寿命 ABS防抱死系统并非万能，在轮胎与路面附着力较差的情况下防抱死系统并非万能，在轮胎与路面附着力较差的情况下(如冰如冰面面)或特殊路况下，或特殊路况下，ABS的作用并不明显。的作用并不明显。ABS 概要概要4.ABS制动理论基础制动理论基础 驾驶员踩制动踏板增加制动力矩（T）时滑移率（S）和制动力（Q）跟T成正比上升。但侧向附着力随T的增加而减小。 T继续增加制动力（Q）在理想滑移率（Si）时最大，这时侧向附着力的减量也较小，制动性能在最佳状态。 SSi时制动力减小轮胎也会抱死（S=100%）这时侧向附着力急减，车辆以不稳定状态行驶。 前轮抱死时CFf接近

4、0行驶中制动效果明显下降失去方向操纵性，后轮抱死时CFr接近0制动时车辆稳定性下降车辆左右振动或发生旋转现象。ABS 概要概要5.ABS分类分类机械式和电子式两大类机械式和电子式两大类 1、电子式ABS是根据不同的车型所设计的，它的安装需要专业的技术 力量，如果换装至另一辆车就必须改变它的线路设计，没有通用性； 机械式ABS的通用性强，只要是液压刹车装置的车辆都可使用。2、电子式ABS的体积大，而成品车不一定有足够的空间安装电子ABS； 机械式的ABS的体积较小，占用空间少。3、电子式ABS是在车轮锁死的刹那开始作用，每秒钟作用12-16次； 机械式ABS在踩刹车时就开始工作，根据不同的车速，

5、每秒钟可作用 60120次。4、电子式ABS的成本较高；使用机械式ABS要经济实用些。机械式的最大缺点是，只能在预定条件下生效，缺乏对道路环境的机械式的最大缺点是，只能在预定条件下生效，缺乏对道路环境的应变性，安全性要远远低于电子式。而电子式尽管价钱贵很应变性，安全性要远远低于电子式。而电子式尽管价钱贵很多，但是它更加精细和智能化。多，但是它更加精细和智能化。ABS 概要概要5.ABS分类分类按控制通道分类有四通道、三通道、二通道、一通道。按控制通道分类有四通道、三通道、二通道、一通道。控制通道是指能够独立进行制动压力调节的制动管路。 1) 四通道四通道:指的是它有四个轮速传感器，在通往四个车

6、轮制动分泵的管路中，各设一个制动压力调节器装置，进行独立控制，构成四通道控制形式。其性能特点是，可以最大程度地利用每个车轮的最大附着力，特别适用于汽车左右两侧车轮附着系数接近的路面，不仅可以获得良好的方向稳定性和方向控制能力，而且可以得到最短的制动距离。 总泵前 轮 速 传 感器前 轮 速 传 感器后轮速传感器后轮速传感器ABS 单元(液压控制单元+控制模块)EMS发动机ABS 概要概要5.ABS分类分类 2) 三通道三通道:指的是对两前轮进行独立控制，两后轮则按低选原则进行一同控制，也称混合控制。其性能特点是，可以保证汽车在各种条件下两后轮的制动力相等，使两个后轮的制动力始终保持平衡，保证汽

7、车在各种条件下制动时都具有良好的方向稳定性。而对两前轮的独立控制，则适用于小轿车，因为它一方面使汽车获得尽可能大的总制动力，利于缩短制动距离，另一方面可使制动中两前轮始终保持较大的横向附着力，使汽车保持良好转向能力。Electronic Control UnitHydraulic modulatorWheel-speed sensorsABS 概要概要5.ABS分类分类二通道式：二通道式ABS难以在方向稳定性、转向控制性和制动效能各 方面得到兼顾，目前采用很少 一通道式:又常叫单通道，它是在后轮制动器总管中设置一个 制动压力调节器，在后桥主减速器上安装一个轮速传感器，有的 也在后轮上各安装一个

8、。其性能特点是，制动时两后轮不会抱死， 能够显著提高制动时的方向稳定性，同时结构简单、成本低。 所以，一通道式在轻型载货车上的应用较为广泛。ABS 构成构成总泵前轮速传感器前轮速传感器后轮速传感器后轮速传感器ABS 单元(液压控制单元+控制模块)EMS发动机A B S W/LE B D W/L 1. 轮速轮速 传感器传感器 2. ABS ECU 3. ABS HCU 4. 警告灯警告灯 & 指示灯指示灯ABS 构成构成 5. ABS 控制控制轮轮 速速 传传 感感 器器轮速传感器轮速传感器 作用作用：检测车轮的速度，并将速度信号输入ABS的电控单元。目前用于ABS系统的轮速传感器主要有

9、电磁式和霍尔式两种。1.电磁式轮速传感器电磁式轮速传感器 电磁式轮速传感器是一种通过磁通量的变化产生感应电压的装置，主要有传感头和齿圈两部分组成。齿圈一般安装在轮毂或轴坐上，对于后轮驱动车辆齿圈也可安装在差速器或传动轴上。齿圈随车轮或传动轴一起转动。传感头通过固定在车身上的支架安装在齿圈附近，传感头与齿圈间的间隙约1mm。轮轮 速速 传传 感感 器器传感头由电缆、永磁铁、外壳、感应线圈、极轴、齿圈组成。极轴同永磁铁相连，感应线圈套在极轴的外面。极轴头部结够有凿式和柱式两种。齿圈旋转时，齿顶和齿隙交替对向极轴。当齿顶对向极轴时磁路的磁隙最小，因此磁阻也最小，通过感应线圈的磁通量最大；当齿隙对向极

10、轴时磁路的磁隙最大，磁阻也最大，通过感应线圈的磁通量最小。所以在齿圈旋转过程中，感应线圈内部的磁通量交替变化从而产生感应电动势，此信号通过感应线圈内部的电缆输入ABS的电控单元。当齿圈的转速发生变化时感应电动势的频率也随之变化。ABS电控单元即通过检测感应电动势的频率变化来检测车轮速度。轮轮 速速 传传 感感 器器电磁式轮速传感器结构简单、成本低， 但存在下述缺点： 1) 其输出信号的幅值随转速的变化而变化。若车速过慢， 其输出信号低于1V，电控单元就无法检测； 2) 响应频率不高。当转速过高时，传感器的频率响应跟不上； 3) 抗电磁波干扰能力差。目前，国内外ABS系统的控制速度范围一般为15

11、160km/h，今后要求控制速度范围扩大到8260km/h以至更大，显然电磁感应式轮速传感器很难适应。公司产品轮速传感器均为电磁式轮轮 速速 传传 感感 器器2. 2. 霍尔式轮速传感器霍尔式轮速传感器 霍尔式轮速传感器也是由传感头和齿圈组成。传感头由永磁体、霍尔元件和电子电路组成。永磁体的磁力线通过霍尔元件同乡齿圈，齿圈相当于一个集磁器。 当齿圈位于（a）所示位置时，穿过霍尔元件的磁力线分散，磁场相对较弱；而当齿圈位于（b）所示位置时，穿过霍尔元件的磁力线集中，磁场相对较强。齿圈转动时，使得穿过霍尔元件的磁力线密度发生变化，因而引起霍尔电压的变化，霍尔元件将输出一个毫伏（mV）级的准正弦波电

12、压，然后再由电子电路转换成标准的脉冲电压。轮轮 速速 传传 感感 器器霍尔轮速传感器具有以下优点： 1) 输出信号电压幅值不受转速的影响； 2) 频率响应高。其响应频率高达20kHz， 相当于车速为1000km/h时所检测的信号频率； 3) 抗电磁波干扰能力强。 因此，霍尔传感器不仅广泛应用于ABS轮速检测，也广泛应用于其控制系统的转速检测。 电磁式轮速传感器电磁式轮速传感器1 线束2 永久磁铁3 壳体4 线圈5 探头6 齿圈123456电磁式轮速传感器电磁式轮速传感器齿圈MIN线圈磁铁高速低速NS最小电压 0.15V(20F/Hz)2.7V2.1V最小最小 P-P 电压电压 150mv 以上

13、时以上时 ABS 不不工工作作 (7Km/h 以下以下)电磁式轮速传感器电磁式轮速传感器波形波形电磁式轮速传感器正常波形电磁式轮速传感器正常波形(20Km/h)ECU插头插头1,2/19,20/5,6/23,22号端子波形号端子波形电磁式轮速传感器正常波形电磁式轮速传感器正常波形(50Km/h)ECU插头插头1,2/19,20/5,6/23,22号端子波形号端子波形电磁式轮速传感器电磁式轮速传感器项项 目目电电 阻阻最小最小 P-P 电压电压齿齿 数数 空空 隙隙Front1100 50150mV44/47T0.2 1.1mmRear1100 50150mV44/47T0.2 1.1mmC-C

14、AR、LDC、JBC：44MSC、GQC：47ABS ECU电子控制单元电子控制单元ECU（Elctronic Contlor Unit） ABS电子控制单元的功能是接受轮速传感器及其他传感器输入的信号，对这些输入的信号进行测量、比较、分析、放大和处理，通过精确计算，得出制动时车轮的滑移率、车轮的加速度和减速度，以判断车轮是否有抱死趋势，再由其输出级发出控制指令，控制制动压力调节器去执行压力调节任务。及出现故障时执行Fail-Ssfe功能，并点亮警告灯。ABSECUABS ECUABS电控单元电控单元 由输入增幅电路、L.S.I（运算电路，控制电路，安全电路）、电流控制电路、电流增幅电路、电源监控电路、稳