毕业论文：汽车ABS技术的发展趋势研究（终稿）

1、摘要随着世界汽车工业的迅猛开展，汽车行驶速度的提高，以及道路行车密度的增大，汽车行驶平安性能也日益成为人们选购汽车的重要依据。广泛采用的ABS防抱死制动系统就是在这种要求下产生和开展的。该系统的应用使人们对平安性能的要求得以充分的满足。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。因而有必要了解ABS防抱死制动系统的现状和开展趋势，本文将具体介绍ABS的根本原理、开展历程和开展趋势。关键词：ABS，根本原理，开展历程，开展趋势 Abstract Along with the fast developme

2、nt of auto industry，the growth of driving speed and traffic load on roads，the safety performance of cars has increasingly become an important basis for customers when they purchase carsUnder these circumstances，ABS has been introduced and developed，catering to the needs for safety performanceDuring

3、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 paper introduces the current situation and development trend，as well as basic principles and development course of ABSKeywords: ABS，Basic p

4、rinciples，Development course，Development trend 目录 摘要IAbstractII1 绪论1 ABS概述11.1.1 ABS的种类11.1.2 ABS的优点和局限31.2 ABS的开展历史41.3 国外ABS的开展状况61.4 国内ABS的研究和应用概况72 ABS根本结构和工作原理92.1 ABS根本组成及工作过程92.1.1 组成92.1.2 工作过程92.2 ABS的主要装置102.2.1 轮速传感器112.2.2 电控单元112.2.3 压力调节器112.3 ABS的逻辑和功能扩展112.3.1 ASR的概述122.3.2 ASR的主要作用1

5、22.3.3 ASR的根本原理132.3.4 ASR的控制模式133ABS的控制策略143.1 逻辑门限值控制14滑模变结构控制143.3 最优控制143.4 PID控制153.5 模糊控制153.6 耗散功率控制154ABS的开展趋势174.1 控制功能的扩展和集成174.1.1 ABS和电子制动力分配EBD的集成174.1.2 ABS和电子稳定性程序ESP的集成174.1.3 ABS和汽车巡航自动控制ACC的集成174.2 ABS/ASR和车辆稳定性控制装置的结合18ABS与各种电控装置组合使用18总线技术的应用184.5 构建制动集中控制系统，实现车辆控制的智能化、平安化194.6 提高

6、ABS的可靠性、自适应性204.7 增强ABS控制器的功能，扩大使用范围204.8 提高ABS的集成度、减小体积、减轻质量205 结论与展望22结论22存在的缺乏22展望22致谢24参考文献25 1 绪论1.1 ABS概述ABSAnti-Lock Brake System中文译为“防抱死制动系统。它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车平安控制系统。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、制动效果最正确的制动装置。普通制动系统在湿滑路面上制动，或在紧急制动的时

7、候，车轮容易因制动力超过轮胎与地面的摩擦力而完全抱死。近年来由于汽车消费者对平安的日益重视，大局部的车都已将ABS列为标准配备。如果没有ABS，紧急制动通常会造成轮胎抱死，这时，滚动摩擦变成滑动摩擦，制动力大大下降。而且如果前轮抱死，车辆就失去了转向能力；如果后轮先抱死，车辆容易产生侧滑，使行车方向变得无法控制。所以，ABS系统通过电子或机械的控制，以非常快的速度精密的控制制动液压力的收放，来到达防止车轮抱死，确保轮胎的最大制动力以及制动过程中的转向能力，使车辆在紧急制动时也具有躲避障碍的能力。随着世界汽车工业的迅猛开展，平安性日益成为人们选购汽车的重要依据。目前广泛采用的ABS使人们对平安性

8、要求得以充分的满足。ABS是提高汽车被动平安性的一个重要装置。有人说ABS是汽车平安措施中继平安带之后的又一重大进展。汽车制动系统是汽车上关系到乘客平安性最重要的二个系统之一。随着世界汽车工业的迅猛开展，汽车的平安性越来越为人们重视。ABS是提高汽车制动平安性的又一重大进步。 ABS的种类ABS系统的分类方法一般有两种：一是按机械式、电子式分类；二是按控制通道分类。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，如果换装至另一辆车就必须改变它的线路设计和电瓶容量，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，可以从一辆车换装到另一辆车上，而且安装只要30分

9、钟。 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，相比之下，机械式的ABS的体积较小，占用空间少。 电子式ABS的本钱较高，相比之下，使用机械式ABS要经济实用些。 以下主要介绍按通道分类的方法。在ABS中，对能够独立进行制动压力调节的制动管路称为控制通道。ABS装置的控制通道分为四通道式、三通道式、二通道式和一通道式。 1四通道式 四通道ABS有四个轮速传感器，在通往四个车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。广州本田即是使用四通道ABS装置。 性能特点：由于四通道ABS是根据各车轮轮速传感器输入的信号，分别对各个车轮进行独立控

10、制的，因此附着系数利用率高，制动时可以最大程度的利用每个车轮的最大附着力。四通道控制方式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。但是如果汽车左右两个车轮的附着系数相差较大(如路面局部积水或结冰)，制动时两个车轮的地面制动力就相差较大，因此会产生横摆力矩，使车身向制动力较大的一侧跑偏，不能保持汽车按预定方向行驶，会影响汽车的制动方向稳定性。因此，驾驶员在局部结冰或积水等湿滑的路面行车时，应降低车速，不可盲目迷信ABS装置。 2三通道式 三通道ABS是对两前轮进行独立控制，两后轮按“低选原那么进行一同控制(即两个车轮由一

11、个通道控制，以保证附着力较小的车轮不抱死为原那么)，也称混合控制。桑塔纳2000GSi既是用的这种ABS装置。 性能特点：两后轮按“低选原那么进行一同控制时，可以保证汽车在各种条件下左右两后轮的制动力相等，即使两侧车轮的附着系数相差较大，两个车轮的制动力都限制在附着力较小的水平，使两个后轮的制动力始终保持平衡，保证汽车在各种条件下制动时都具有良好的方向稳定性。当然，在两后轮按“低选原那么进行一同控制时，可能出现附着系数较大的一侧后轮附着力不能充分利用的问题，使汽车的总制动力减小。但应该看到，在紧急制动时，由于发生轴荷前的附移，在汽车的总制动力中，后轮制动力所占的比例减小，尤其是前轮驱动的小轿车

12、，前轮的附着力比后轮附着力大得多，通常后轮制动力只占总制动力的30左右，后轮附着力未能充分利用的损失对汽车的总制动力影响不大。在对桑塔纳2000进行的60 km/h紧急制动比照试验中，有ABS的车型比无ABS车型的制动距离只短1米，但是有ABS的车型始终都有方向，不会失去对方向的控制。 对两前轮进行独立控制，主要考虑小轿车，特别是前轮驱动的汽车，前轮的制动力在汽车总制动中所占的比例较大可达70左右，可以充分利用两前轮的附着力。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。尽管两前轮独立控制可能导致两前轮制动力不平

13、衡，但由于两前轮制动力不平衡对汽车行驶方向稳定性影响相对较小，而且可以通过驾驶员的转向操纵对由此产生的影响进行修正。因此，三通道ABS在小轿车上被普遍采用。 3二通道式 二通道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。 4一通道式一通道ABS通常叫做单通道ABS，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也有在后轮上各安装一个。 性能特点：单通道ABS一般都是对两后轮按“低选原那么进行一同控制。单通道ABS不能使两后轮的附着力得到充分利用，因此制动距离不一定会明显缩短。另外前轮制动未进行控制，制动时前轮仍会出现制动抱死，因而

14、转向操纵能力也未得到改善，但由于制动时两后轮不会抱死，能够显著的提高制动时的方向稳定性，在平安上是一大优点，同时具有结构简单，本钱低的优点，所以在轻型载货车上广泛应用。综上所述，ABS装置虽然具有缩短制动距离、保持车轮最正确制动效果、保持制动方向稳定性和操纵性的特点，但是不同类型的ABS装置在紧急制动中产生的效果却并不相同，所以驾驶员不应被过分的宣传所误导，应该了解到ABS 系统只是一个辅助平安驾驶的设备，并不是万能的。只有精湛的驾驶技术才是终身受益的。另外，不同类型的ABS装置由于组成结构等原因，价格也相差较大，所以选购汽车时不能只看到价格上下，还应看到装用的是那种类型的ABS装置。 ABS

15、的优点和局限ABS系统的原理是充分利用轮胎和地面的附着系数，提高汽车制动能力。它主要采用控制制动液压力的方法，给各车轮施加最适宜的制动力，以实现这一目的。 ABS系统具有以下优点6。ABS的第一个优点是增加了汽车制动时候的稳定性。汽车制动时，四个轮子上的制动力是不一样的，如果汽车的前轮抱死，驾驶员就无法控制汽车的行驶方向，这是非常危险的；倘假设汽车的后轮先抱死，那么会出现侧滑、甩尾，甚至使汽车整个掉头等严重事故。ABS可以防止四个轮子制动时被完全抱死，提高了汽车行驶的稳定性。汽车生产厂家的研究数据说明，装有ABS的车辆，可使因车轮侧滑引起的事故比例下降8%左右。ABS的第二个优点是能缩短制动距

16、离。这是因为在同样紧急制动的情况下，ABS可以将滑移率控制在20%左右，即可获得最大的纵向制动力，缩短制动距离。ABS的第三个优点是改善了轮胎的磨损状况，防止爆胎。事实上，车轮抱死会造成轮胎杯形磨损，轮胎面损耗会不均匀，使轮胎磨损消消耗增加，严重时将无法继续使用。因此，装有ABS具有一定的经济效益和平安保障。ABS的第四个优点是减轻了驾驶员的劳动强度，提高了乘客的乘坐舒适性和平安性。另外，ABS的最后一个优点是使用方便，工作可靠。ABS的使用与普通制动系统的使用几乎没有区别，紧急制动时只要把脚用力踏在制动踏板上，ABS就会根据情况进入工作状态，即使雨雪路滑，ABS也会使制动状态保持在最正确点。

17、ABS利用电控单元ECU控制车轮制动力，可以充分发挥制动器的效能，提高制动减速度和缩短制动距离，并能有效地提高车辆制动的稳定性，防止车辆侧滑和甩尾，减少车祸事故的发生，因此被认为是当前提高汽车行驶平安性的有效措施。目前ABS已经在国内外中高级轿和客车上得到了广泛使用。ABS系统本身也有局限性。在两种情况下，ABS系统不能提供最短的制动距离。一种是在平滑的干路上，由有经验的驾驶员直接进行制动。另一种情况是在松散的砾石路面、松土路面或积雪很深的路面上制动。另外，通常在干路面上，最新的ABS系统能将滑移率控制在20的范围内，但并不是所有的ABS都以相同的速率或相同的程度来进行制动(或放弃制动)。1.

18、2 ABS的开展历史ABS装置最早应用在飞机和火车上，而在汽车上的应用比拟晚。铁路机车在制动时如果制动强度过大，车轮就会很容易抱死在平滑的轨道上滑行。由于车轮和轨道的摩擦，就会在车轮外圆上磨出一些小平面，小平面产生后，车轮就不能平稳地行驶，产生噪声和震动。1908年英国工程师J. E. Francis提出了“铁路车辆车轮抱死滑动控制器理论，但却无法将它实用化。接下来的30年中，包括Karl Wessel的“刹车力控制器、Werner Mhl的“液压刹车平安装置与Richard Trappe的“车轮抱死防止器等尝试都宣告失败。在1941年出版的?汽车科技手册?中写到：“到现在为止，任何通过机械装

19、置防止车轮抱死危险的尝试皆尚未成功，当这项装置成功的那一天，即是交通平安史上的一个重要里程碑。可惜该书的作者恐怕没想到这一天竟还要再等30年之久1。 当时开发刹车防抱死装置的技术瓶颈是什么？首先该装置需要一套系统实时监测轮胎速度变化量并立即通过液压系统调整刹车压力大小，在那个没有集成电路与计算机的年代，没有任何机械装置能够到达如此敏捷的反响！等到ABS系统的诞生露出一线曙光时，已经是半导体技术有了初步规模的60年代早期。精于汽车电子系统的德国公司Bosch博世研发ABS系统的起源要追溯到1936年，当年Bosch申请“机动车辆防止刹车抱死装置的专利。1964年也是集成电路诞生的一年Bosch公

20、司再度开始ABS的研发方案，最后有了“通过电子装置控制来防止车轮抱死是可行的结论，这是ABS名词在历史上第一次出现！世界上第一具ABS原型机于1966年出现，向世人证明“缩短刹车距离并非不可能完成的任务。因为投入的资金过于庞大，ABS初期的应用仅限于铁路车辆或航空器。Teldix GmbH公司从1970年和奔驰车厂合作开发出第一具用于道路车辆的原型机ABS 1，该系统已具备量产根底，但可靠性缺乏，而且控制单元内的组件超过1000个，不但本钱过高也很容易发生故障。1973年Bosch公司购得50的Teldix Gmbh和公司股权及ABS领域的研发成果，1975年AEG、Teldix Gmbh与B

21、osch达成协议，将ABS系统的开发方案完全委托Bosch公司整合执行。“ABS 2”在3年的努力后诞生！有别于ABS 1采用模拟式电子组件，ABS 2系统完全以数字式组件进行设计，不但控制单元内组件数目从1000个锐减到140个，而且有造价降低、可靠性大幅提升与运算速度明显加快的三大优势。进入70年代后期，数字式电子技术和大规模集成电路的迅速开展，为ABS系统向实用化开展奠定了技术根底。Bosch公司在1978年首先推出了采用数字式电子控制装置的制动防抱死系统Bosch ABS 2，并且装置在奔驰轿车上，由此揭开了现代ABS系统开展的序幕。尽管ABS 2的电子控制装置仍然是由别离元件组成的控

22、制装置，但由于数字式电子控制装置与模拟式电子控制装置相比，其反响速度、控制精度和可靠性都显著提高，因此，ABS2的控制效果已经相当理想。从此之后，欧、美、日的许多制动器专业公司和汽车公司相继研制了形式多样的ABS系统。以及Bosch公司1986年推出的具有防抱死制动和驱动防滑功能的ABSASR 2U型。机械与电子元件持续不断的开展和改良使ABS的优越性越来越明显，随着剧烈的竞争，技术的日趋成熟，ABS变得更精密更可靠，价格也在下降。1987年欧共体公布一项法规：要求从1991年起，欧共体所有成员国生产的所有新车型均需装备防抱死制动装置。同时规定凡载重1 6t以上的货车必须装备ABS并且禁止无此

23、装置的汽车进口。日本规定，从1991年起，总质量超过13t的牵引车、总质量超过1 0t的运送危险品的拖车，在高速公路上行驶的大客车都必须安装ABS。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货车ABS的装备率已达90以上，轿车ABS的装备率在60左右，运送危险品的货车ABS的装备率为100 。 国外ABS的开展状况ABS理论的提出，是在1928年，最早应用在火车上，上世纪40年代末50年代初民航飞机开始采用ABS3。1936年Bosch公司第一个获得了用电磁式车轮转速传感器获取车轮转速的制动防抱死系统的专利权。1954年，Ford公司将

24、飞机的制动防抱死系统移置在林肯Lincoln轿车上，从而揭开了汽车应用ABS的序幕 。1973年，美国国家公路交通平安局NHTSA公布了FMVSS121法规，规定采用空气制动的载货车，必须安装ABS装置。法规迫使大量的汽车装上了ABS，但是ABS的故障带来了大量的使用问题，相继发生了一些制动事故，从而迫使NHTSA不到一年就撤消了FMVSSI21中关于制动距离和车轮不得抱死的要求。上世纪70年代早期和中期，数字式电子技术和大规模集成电路的迅速开展，微处理器向数控电路方向转变，为ABS系统向实用化开展奠定了技术根底。在计算机技术高速开展的推动下，欧洲研制成由数字计算机与电磁阀调节器组成的、较为现

25、代型的电控防抱死制动系统。数字计算机不易受干扰，响应速度快，可以把制动液压循环的次数增加到10余次S，用以调节制动液压的电磁阀的开启、关闭时间只需要0004 S，其速度完全可以与数字计算机处理数据的速度相匹配。这种较为现代型的ABS装置，体积小，质量轻，动作更快，控制更准确。1978年，ABS有了突破性的开展，Bosch公司与奔驰公司合作研制出三通道四轮带有数字式控制器的ABSBosch ABS 2，并批量装于奔驰轿车上。紧接着，在宝马7系列轿车上，也采用了这套系统，这是世界上第一次批量生产四轮控制ABS系统的生产厂家。由于微处理器的引入，使ABS开始具有了智能，从而奠定了ABS的根底和根本模

26、式。Bosch公司在1983年将ABS 2型改良为ABS 2S型，用大规模集成电路替代别离元件，使ECU中的元器件数量减少到60个；1985年又将ABS 2S型的结构简化，推出经济型Bosch ABS 2E；1986年Bosch公司先推出了Bosch ABSASR 2U型，安装在许多高级轿车上如宝马、凌马、皇冠、凯迪拉克。上世纪90年代以后，ABS技术已日趋成熟，制造本钱不断降低，ABS迅速普及。目前，最著名的ABS公司有Bosch，Wabco，Delphi和Lucas等4。ABS系统在欧美日等汽车强国，得到了广泛的应用，已经成为轿车的标准设备，装车率到达100。1992年，欧洲EEC指令委员

27、会规定了汽车装用ABS的时间表，要求大货车、大客车和挂车在1998年之后必须装用ABS系统；1992年，日本规定所有观光客车必须安装ABS系统；美国那么因为1973年FMVSS121法规的失败，对再次强制安装ABS系统表示慎重，但是政府加强了对安装ABS系统义务化的宣传；另外，大多数美国保险公司宣布：凡装备ABS系统的车辆可减收保险费。随着车辆动力学、计算机技术和电子技术的开展，ABS除本身朝着集成化、低价格、大批量的方向开展外，还在原有系统上进行了扩展。可以实现防滑控制功能包括制动防滑和牵引控制，并与一体化、主动悬架、电子转向控制等系统，构成综合控制装置等方向开展。 国内ABS的研究和应用概

28、况近年来，ABS技术在我国也正在推广和应用，1999年我国制定的国家强制性标准GB 12676-l999?汽车制动系统结构、性能和试验方法 ?中已把装用ABS作为强制性法规。此后一汽群众、二汽富康 、上海群众、重庆长安、上海通用等均开始采用ABS技术，但这些ABS装置我国均没有自主的知识产权。国内研究ABS主要有东风汽车公司，交通部重庆公路研究所、济南捷特汽车电子研究所、清华大学、西安交通大学、吉林大学、华南理工大学、合肥工业大学等单位，虽然起步较晚，也取得了一些成果。在气压ABS方面，国内企业包括东风电子科技股份、重庆聚能、广东科密等都已形成了一定的生产规模。液压ABS由于技术难度大，国外技

29、术封锁严密，国内企业暂时不能独立生产，但在液压ABS方面也在做自主研发，力图突破国外跨国公司的技术壁垒，已经取得了一些新的进展和突破。如清华大学和浙江亚太等承当的汽车液压防抱死制动系统ABS“九五国家科技攻关课题，在ABS控制理论与方法、电子控制单元、液压控制单元、开发装置和匹配方法等关键技术方面均取得了重大成果。采用的耗散功率理论，防止了传统的逻辑门限值研究方法的局限性，取得了理论上的突破，研发ABS成功且进入产业化、批量生产阶段。其试样在南京IVECO轻型客车上匹配使用全面到达了国家标准GB 12676-1999和欧洲法规EEC R13的要求。这对振兴我国汽车工业与汽车零部件业具有划时代意

30、义，标志着我国汽车液压ABS国产化已迈出坚实的一步。同时合肥工业大学也研制出国内具有自主知识产权的液压制动电子防抱死系统，率先在HF6700轻型汽车上匹配使用获得成功。国内液压ABS技术含量与国外虽有一定的差距，但在政府的大力支持和国内丰富的人力资源配合下，我相信国内可以在较短的时间内在ABS技术某些领域赶超国际水平。 2 ABS根本结构和工作原理2.1 ABS根本组成及工作过程 组成图1 ABS系统的组成见图1， ABS是在液压双回路制动系统的根底上加装上轮速传感器、ABS电控单元ECU和制动压力调节器而构成的。轮速传感器及制动压力调节器与电控单元相连，控制单元从轮速传感器接收轮速信号，经分

31、析处理后判断是否有车轮即将被抱死滑移，假设有车轮被抱死滑移，即刻向制动压力调节器发出调节指令，调节器对制动器进行调节控制。 工作过程图2 ABS系统的工作原理见图2，制动时，电控单元ECU从传感器获取车轮转速信息，判断车轮有无抱死滑移状态。轮缸升压过程：制动时车轮没有处于抱死滑移时，ABS不工作，压力调节器电磁阀不通电，柱塞处于下方，主缸与轮缸接通，由主缸控制制动油压的增减，随时可对轮缸进行升压以产生制动作用。轮缸减压过程：当传感器检测到车轮有抱死滑移时，控制单元向调节器发出指令，使电磁阀活塞运动到最上方，主缸与相关轮缸通道被截断，同时，轮缸和储液器接通，轮缸压力下降，且电机启动使液压泵工作，

32、把从轮缸流回储液器的制动液加压后送入主缸。轮缸保压过程：当制动压力回到制动稳定区时，ECU发出指令使电磁阀活塞处于中间位置，关闭主缸与轮缸及轮缸与储液器之间的通道，使轮缸的压力处于稳定状态。轮缸增压过程，经过短暂保压过程后，电磁阀断电，柱塞下降，使主缸与轮缸通道再次接通，轮缸压力再次上升。上述过程反复进行，反映到踏板上，引起反弹，驾驶员可以感觉到ABS进入工作状态。2.2 ABS的主要装置 轮速传感器作用：检测车轮速度，并将速度信号输入ABS的电控单元。a电磁式结构简单、本钱低，但车速过快和过慢时测不出或误检，抗干扰能力差。感应头由磁体、线圈组成，通过固定在车身上的支架安装在齿圈附近。齿圈安装

33、在车轮上与车轮一同旋转。齿圈在磁场旋转，齿圈与感应头之间的间隙以一定速度变化，磁通的增减变成交流电信号输入ECU以获得轮速信号。b霍尔式与电磁式相比，霍尔式抗干扰能力强，检测准确性高，被广泛采用。传感头由磁体、霍尔元件、电子电路组成。齿圈安装在车轮上与车轮一同旋转。当齿圈转过传感头时，不同的位置磁力线强弱不同，引起霍尔元件中电压的周期性变化，将该信号输入ECU而检测到车轮速度。 电控单元电控单元一般由输入电路、运算电路、输出级电路及平安保护电路等构成。接收轮速传感器及其它传感器输送的信号，进行测量、比拟、分析、放大和判断处理，通过精确计算获知制动时车轮的滑移率、车轮的加减速度，以判断车轮是否有

34、抱死趋势，再上输出级电路发出控制命令，控制制动压力调节器去执行调压任务。 压力调节器 ABS制动压力调节器串接于制动主缸和轮缸之间。分为可变容积式压力调节器和循环式压力调节器。 a可变容积式：利用总泵和分泵间容积的改变来调节控制制动压力，是由电磁阀间接控制制动压力的调压方式。由液压泵、直流电机、储能器、电磁阀、调压缸组成。b循环调压式：利用总泵和分泵之间的油液回流，调节制动油压的大小，是由电磁阀直接控制的调压方式。由电磁阀、储液器、回流泵和电机等组成。2.3 ABS的逻辑和功能扩展车轮的驱动打滑与制动抱死是很类似的问题。在汽车起动或加速时，因驱动力过大而使驱动轮高速旋转、超过摩擦极限而引起打滑

35、。此时，车轮同样不具有足够的侧向力来保持车辆的稳定，车轮切向力也减少，影响加速性能。由此看出，防止车轮打滑与抱死都是要控制汽车的滑移率，所以在ABS的根底上开展了驱动防滑系统ASR2。 ASR的概述ASRAnti Slip Regulation也叫自动牵引力控制TCSTraction Control System，是一套在ABS根底上开展起来，与ABS一起对打滑的驱动轮进行控制的系统。ASR的目的就是要防止车辆尤其是大马力的汽车在起步、加速情况下驱动车轮打滑的现象，以维持车辆行驶的方向性和稳定性，保持良好的操控以及适当的驱动力，保证行车平安。 当汽车加速时ASR将车轮的滑动力控制在一定的范围内

36、，从而防止驱动车轮加速时滑动。它的功能一是提高牵引力，二是保持汽车的行驶稳定性。行驶在易滑的路面上，没有ASR的汽车加速时驱动轮容易打滑，如果是后轮驱动的车辆容易发生甩尾；如果是前轮驱动的车辆容易方向失控。有ASR时，汽车在加速时就不会有或者说能减轻这种现象，即：在转弯时，如果发生驱动轮打滑，那么会导致整个车辆向一侧偏移。当有ASR时，就会使车辆沿着正确的路线转向。ASR是在ABS根底上的扩充，ABS可以防止在制动时车轮被抱死，这样就可以仍然对汽车进行转向与操纵控制。ASR可以阻止汽车在加速时驱动轮高速滑转，从而更好的利用地面附着力。 ASR就是在ABS的根底上加装一个可以膨胀的液压装置、一个

37、增压泵、一个液力压力筒、车轮速度传感器、一个更加复杂综合的电子系统，以及一个带有自身控制器的电子加速系统。两者是相辅相成的，或者说ABS是根底，ASR是在ABS根底上的升级版。 ASR的主要作用ASR的主要作用：一是提高车辆的牵引力，二是保持车辆的行驶稳定性。对于商用车来说， 由于其空、满载轴荷差异比拟大，在湿滑路面上进行空载起步或加速时，驱动轮极易出现打滑现象，从而导致车辆侧滑的危险工况。在这种不稳定工况时，ASR通过控制发动机输出扭矩或驱动轮制动扭矩来防止或者减小驱动轮打滑，从而维持车辆的牵引力和保持车辆行驶稳定。当车辆在转弯时，如果驱动轮出现打滑，也通过ASR系统调节来防止或者降低驱动轮

38、打滑，从而防止车辆侧滑使车辆沿正确的路线转向。ASR还可以将轮胎因打滑而造成的磨损减少到最小程度，同时还可以通过相应的ASR警告灯提醒驾驶员车辆所处的路面状况(如在湿滑路面上行驶时，ASR可能起作用，此时ASR警告灯亮)，以进一步减少事故发生的可能性。 ASR的根本原理众所周知，作用在车轮上的驱动力和侧向力是依赖于摩擦的存在。驱动力和侧向力是相互约束的，假设驱动力增大，侧向力就减小。驱动轮发生滑转时，侧向力是很小的。此时假设有很小的外力或路面倾斜等均会使车轮发生侧滑。为了防止滑转，必须适当降低驱动力，大幅度提高侧向力，增大抵抗侧滑的能力。ABS和ASR都是为增加汽车抵抗侧滑能力的，但ASR的作

39、用只是将滑移率控制得小一些，稍微减少驱动力，侧向力就会提高，这一点与ABS是不同的。 ASR的控制模式ASR 的控制模式有两种：发动机扭矩控制和驱动桥差动制动控制。发动机扭矩控制是指由ABS电控单元控制发动机的扭矩输出，从而实现驱动轮防滑的效果。驱动桥差动制动控制是指当左、右驱动轮出现打滑时，仅对出现打滑的车轮进行适当制动，从而到达控制驱动轮打滑的作用，此时发动机的扭矩将重新传递到该车轮上7。ASR与ABS有十分密切的联系，是ABS的自然延伸。二者在技术上比拟接近，局部软、硬件可以共用。ABS所用的传感器和压力调节器均可为ASR所利用，ABS的电子控制装置只需要在功能上进行相应的扩展即可用于A

40、SR装置。在ABS的根底上，只需添加ASR电磁阀，即可对滑移的车轮实施制动。对电控发动机来说，通过总线就可控制发动机的输出力矩。非电控发动机，只需增加一些传感器和执行机构，就可控制发动机的输出力矩。基于此，通常把二者有机地结合起来，形成汽车ABS/ASR防滑控制系统。 3 ABS的控制策略3.1 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，比拟适合用于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，当实测值到达此门限值时，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，当实测值到达此门限值时，控制器发出指

41、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，就可以实现防抱死制动循环。因此整个控制过程比拟简单，结构原理上比拟容易实现。同时，如果控制参数选择合理，那么可以到达比拟理想的控制效果，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缺乏。如它的控制逻辑比拟复杂、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。 3.2 滑模变结构控制 滑动模态变结构控制可获得较高的制动效率，但是在换节线附近切换时，由于系统的惯性，在滑动运动中叠加了一个抖动，如何选定参

42、数及消除相轨迹在沿曲线滑移过程中存在的抖动现象，有待进一步研究8。3.3 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ABS系统的各项控制要求，按照最优化的原理来求得ABS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。 3.4 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

43、进行调节器参数的整理，这个特点正好满足了ABS控制系统建模比拟困难的特点。显然，对于单一期望滑移率固定的路面来说，PID控制的特点决定了它的实用性很强，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开工况下的期望滑移率，所以在实际产品中并不适用。目前，许多研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，并且已经取得了局部研究成果，但还不能进入实用阶段10。 模糊控制模糊控制是基于经验规那么的控制，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。控制规那么符合人的思维规律。缺点是没有有效通

44、用的计算方法，只能依靠设计者的经验和反复调试12。3.6 耗散功率控制清华大学宋健等根据汽车制动过程的物理本质在国际上首次提出了种以制动器耗散功率最大为目标的控制方法。考虑到汽车减速制动的过程，实际上是将汽车的平均动能转化为其他形式能量的耗散过程。据此推理，如果取制动器的摩擦功率或称耗散功率最大为ABS的控制目标，那么有可能兼顾制动稳定性和制动效能。该方法较之门限值方法具有制动稳定性好、效能高、对路面适应性强和控制特征明显等特点。研究说明，这种控制方法会有良好的应用前景。目前，ABS系统已开展成为成熟的产品，并在各种车辆上得到了广泛的应用，但是这些产品根本都是基于车轮加、减速门限及参考滑移率方

45、法设计的。方法虽然简单实用，但是其调试比拟困难，不同的车辆需要不同的匹配技术，需要在许多不同的道路上加以验证；从理论上来说，整个控制过程车轮滑移率不是保持在最正确滑移率上，并未到达最正确的制动效果。另外，由于逻辑门限ABS有许多局限性，所以近年来在ABS的根底上开展了车辆动力学控制系统VDC。结合动力学控制的最正确ABS是以滑移率为控制目标的ABS，它是以连续量控制形式，使制动过程中保持最正确的、稳定的滑移率，理论上是一种理想的ABS控制系统。 4 ABS的开展趋势4.1 控制功能的扩展和集成 将各个功能不同的汽车电子控制系统集成，在实现各自根本功能的前提下，形成新的具有更强大功能的

46、集成电控系统是汽车电子控制的必然趋势。把其它控制系统扩展进来，成为综合的汽车控制系统，是ABS/ASR系统的开展方向。目前，ABS/ASR向以下几个方向开展5。4 ABS和电子制动力分配EBD的集成ABS和电子制动力分配EBDElectric Brakeforce Distribution系统集成形成ABS/ASR/EBD系统，可以明显改善并提高ABS的成效。EBD的功能就是在汽车制动的瞬间，高速计算出4个轮胎由于附着力不同而导致的摩擦力数值，然后调整制动装置，使其按照设定的程序在运动中高速调整，到达制动力与摩擦力牵引力的匹配，以保证车辆的平稳和平安。当紧急制动车轮抱死的情况下，EBD在ABS

47、动作之前就已经平衡了每一个轮胎的有效地面附着力，可以防止甩尾和侧移，并缩短汽车制动距离。4 ABS和电子稳定性程序ESP的集成ABS和电子稳定性程序ESPElectronic Stability Program系统集成形成ABS/ASR/ESP综合控制系统，可解除汽车制动、起步和转向时对驾驶员的高要求。ESP又称汽车动态控制VDCVehicle Dynamics Control。1995年，Bosch推出基于ABS/ASR系统开发出的电子稳定性程序ESP。ESP在吸收ABS/ASR优点的根底上，添加转向传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器和横摆角速度传感器等传感器，具有启动对制动力和汽车行驶方

48、向进行修正、补偿的功能。ESP通过对各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析，使ABS/ASR自动地向一个或多个车轮施加制动力，将车辆保持在驾驶者所选定的车道内，来帮助车辆维持动态平衡。因此，可以使车辆在各种状况下保持最正确的稳定性，在转向过度或转向缺乏的情形下效果更加明显9。 ABS和汽车巡航自动控制ACC的集成ABS和汽车巡航自动控制ACCAdaptive Cruise Control系统集成形成ABS/ASR/ACC综合控制系统，可解除汽车制动、起步和保持平安车距方面对驾驶员的高要求。ACC装置是近年来开展起来的一项汽车主动平安技术。装备ACC装置，可自动根据主目标车辆与主车车辆的相对距离

49、、相对速度和路面状况参数，判定主车的理想平安距离，并实时自动调节主车车速，使之实际车距不小于理想平安距离，因而，可在较大程度上防止碰撞事故发生，具有良好的平安行驶效果。由于ABS/ASR和ACC都要用到相同的轮速采集系统、制动力调节装置以及发动机调节装置，在汽车ABS/ASR集成装置的硬件根底上，添加一个车距传感器及相应的电磁阀即可实现ACC功能。因此ABS/ASR与ACC的集成，不仅可以降低本钱，而且可以提高汽车的整体平安行驶性能。4.2 ABS/ASR和车辆稳定性控制装置的结合车辆稳定性控制装置简称VSC利用两个传感器分别感测汽车横摆角速度和汽车侧向加速度，并将转向角与实际方向进行比拟。当

50、它发现汽车并不按驾车人的意图行驶时，就立即向ABS和ASR发出修正信号，指示它们采取措施使汽车驶向正确的方向。这些系统尽管功能和结构各异，但工作过程很相似，都是传感器拾取信号，ECU进行计算处理，执行机构采取相应动作。在这些系统组成中，传感器拾取信号的准确程度直接影响ECU的计算结果，另外，轮速传感器大多数是安装在车轮附近，环境恶劣，特别是对耐热性、耐振性、防磁性、耐腐蚀性有很高的要求，对传感器这些方面性能的改良十分重要。4.3 ABS与各种电控装置组合使用ABS与电子油门控制系统、电子全控式或半控式悬挂、电子控制四轮转向、电子控制液压转向、电子控制自动变速器、巡航控制系统、全球定位系统等各种

51、电子控制系统的组合使用，可以使汽车的运动始终保持在最正确状态。4.4 总线技术的应用随着电控单元在汽车中的应用越来越多，车载电子设备间的数据通信变得越来越重要，以分布式控制系统为根底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，各处理器独立运行，控制改善汽车某一方面的性能，同时在其他处理器需要时提供数据效劳。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

52、高了电子系统的可靠性和可维护性；采用通用传感器，到达数据共享的目的；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。例如，利用CAN总线和SAEJ1939，可以很容易实现机械式自动变速器AMTAutomatic Mechanical Transmission和ABS/ASR之间的数据传输，实现资源共享。ABS采集的汽车轮速信号，可以通过变换得到变速器的输出轴转速为AMT所用，可减少传感器，降低控制系统的本钱。同时，减少了插接件，使AMT和ABS/ASR系统的可靠性和实时性提高。ABS工作时，可向AMT发出控制信息，要求AMT挂空档，提高ABS的工作性能，使车辆制动更平稳、更有效。A

53、SR工作时可要求AMT向上换档减少力矩，使ASR的控制效果更好。ASR可使AMT防止在低附着路面起步和加速时出现反复换档现象。因此，信息交换和共享可以使两个控制系统的功能比它们单独控制的功能更丰富和有效，使每个控制器的功能都更加完善，便于进行更复杂的控制，为整车控制奠定根底。控制系统总线技术随着汽车技术科技含量的不断增加，必然造成庞大的布线系统。因此，需要采用总线结构将各个系统联系起来，实现数据和资源信息实时共享，并可以减少传感器数量，从而降低整车本钱，朝着系统集成化的方向开展。4.5 构建制动集中控制系统，实现车辆控制的智能化、平安化ABS本身控制技术的提高现代制动防抱死装置多是电子计算机控

54、制，这也反映了现代汽车制动系向电子化方向开展。随着体积更小、价格更廉价、可靠性更高的车速传感器的出现，ABS系统中增加车速传感器成为可能，确定车轮滑移率将变得准确而快速。全电制动控制系统BBW Brake-By-Wire是未来制动控制系统的开展方向之一。它不同于传统的制动系统，其传递的是电，而不是液压油或压缩空气，可以省略许多管路和传感器，缩短制动反响时间，维护简单，易于改良，为未来的车辆智能控制提供条件。但是，它还有不少问题需要解决，如驱动能源问题，控制系统失效处理，抗干扰处理等。目前电制动系统首先用在混合动力制动系统车辆上，采用液压制动和电制动两种制动系统11。随着ABS技术的进步、ABS

55、控制器功能的扩展，使得ABS的控制精度和可靠性，控制范围都得到提升，建立与汽车平安性有关的集中控制系统，实现多参数的自动控制就成为可能。未来的汽车中各种控制单元将通过网络传输信息，全电子制动系统将逐渐代替常规的控制系统，车辆制动控制将实现智能化、平安化。4.6 提高ABS的可靠性、自适应性ABS是加装在汽车上的辅助平安装置，它要求高可靠性，否那么会导致人身伤亡及车辆损坏。为了提高ABS的可靠性，ABS电控局部应向集成化方向开展，制作专用的ABS机械局部那么通过优化结构设计、采用新材料、提高制造工艺等。ABS软件局部那么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

56、。4.7 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开展，ABS技术也在不断地成熟和开展，很多ABS控制器已经选用功能强、速度快、集成度高的l6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。目前对汽车进行平安控制的装置不断地被参加这个平台，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、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。ABS技术已进入全新的开展时期，ABS作为制动控制系统的一个子系统，其控制功能和使用范围正在不断扩大。4.8 提高ABS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又是提高汽车平安性能的附加装置，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，同时还可以降低本钱。5 结论与展望5.1 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ABS系统今后的开展趋势这一块。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局部新的知识。本文的主要创新点和成果有以下几个方面：1 查阅相关的文献资料，介绍了本课题的国内外研究现状，