汽車ABS現(xiàn)狀及發(fā)展探究

摘 要:ABS通過安裝在各車輪或傳動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)速傳感器不斷檢測各車輪的轉(zhuǎn)速，由計(jì)算機(jī)算出當(dāng)時(shí)的車輪滑移率，并與理想的滑移率相比較，做出增大或減小制動(dòng)器制動(dòng)壓力的決定，命令執(zhí)行機(jī)構(gòu)及時(shí)調(diào)整制動(dòng)壓力，以保持車輪處于理想制動(dòng)狀態(tài)。

關(guān)鍵詞:ABS制動(dòng);現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢

一、ABS的工作原理

汽車制動(dòng)時(shí)由于車輪速度與汽車速度之間存在著差異，因而會(huì)導(dǎo)致車輪與路面之間產(chǎn)生滑移，當(dāng)車輪以純滾動(dòng)方式與路面接觸時(shí)，其滑移率為零;當(dāng)車輪抱死時(shí)其滑移率為100%。當(dāng)滑移率在8%～35%之間時(shí)，能傳遞最大的制動(dòng)力。制動(dòng)防抱死的基本原理就是依據(jù)上述的研究成果，通過控制調(diào)節(jié)制動(dòng)力，使制動(dòng)過程中車輪滑移率控制在合適的范圍內(nèi)，以取得最佳的制動(dòng)效果。ABS系統(tǒng)硬件構(gòu)成主要由傳感器(包括輪速傳感器、減速度傳感器和車速傳感器)、電子控制裝置、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器三大部分組成，形成一個(gè)以滑移率為目標(biāo)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。傳感器測量車輪轉(zhuǎn)速并將這一數(shù)據(jù)傳送至電子控制裝置上，控制裝置是一個(gè)微處理器，它根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)來計(jì)算車速。在制動(dòng)過程中，車輪轉(zhuǎn)速可與控制裝置中預(yù)先編制的理想減速度的特性曲線相比較。如果控制裝置判斷出車輪減速度太快和車輪即將抱死時(shí)，它就發(fā)出信號(hào)給液壓調(diào)節(jié)器，液壓調(diào)節(jié)器可根據(jù)來自控制裝置的信號(hào)對制動(dòng)器的卡鉗或輪泵的油壓進(jìn)行控制(作用、保持、釋放、重新作用)。這一動(dòng)作，每秒鐘能出現(xiàn)10次以上。

二、ABS技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀

國內(nèi)研究ABS主要有東風(fēng)汽車公司、交通部重慶公路研究所、濟(jì)南捷特汽車電子研究所、清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、吉林大學(xué)、華南理工大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)等單位，雖然起步較晚，也取得了一些成果。在氣壓ABS方面，國內(nèi)企業(yè)包括東風(fēng)電子科技股份有限公司、重慶聚能、廣東科密等都已形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模。液壓ABS由于技術(shù)難度大，國外技術(shù)封鎖嚴(yán)密，國內(nèi)企業(yè)暫時(shí)不能獨(dú)立生產(chǎn)，但在液壓ABS方面也在做自主研發(fā)，力圖突破國外跨國公司的技術(shù)壁壘，已經(jīng)取得了一些新的進(jìn)展和突破。如清華大學(xué)和浙江亞太等承擔(dān)的汽車液壓防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)“九五”國家科技攻關(guān)課題，在ABS控制理論與方法、電子控制單元、液壓控制單元、開發(fā)裝置和匹配方法等關(guān)鍵技術(shù)方面均取得了重大成果。采用的耗散功率理論，避免了傳統(tǒng)的邏輯門限值研究方法的局限性，取得了理論上的突破，研發(fā)ABS成功且進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化、批量生產(chǎn)階段。

三、ABS的發(fā)展趨勢

ABS技術(shù)雖然在20世紀(jì)90年代初期就已成熟，但隨著電子技術(shù)和汽車技術(shù)的快速發(fā)展，ABS技術(shù)也得到了不斷完善。今后，ABS技術(shù)將沿以下幾個(gè)方面繼續(xù)發(fā)展。

(一)采用現(xiàn)代控制理論和方法完善ABS技術(shù)性能

目前得到廣泛應(yīng)用的是采用門限值控制方法的ABS，有一定局限性。研究適應(yīng)ABS這種變工況、非線性系統(tǒng)的控制方法，完善ABS技術(shù)性能將是今后ABS研究的熱點(diǎn)。近幾年出現(xiàn)的增益調(diào)度PID控制、變結(jié)構(gòu)控制和模糊控制等方法，是以滑移率為目標(biāo)的連續(xù)控制，使制動(dòng)過程中保持最佳、穩(wěn)定的滑移率，理論上是理想的防抱死制動(dòng)控制系統(tǒng)。提高ABS的可靠性、自適應(yīng)性。ABS是加裝在汽車上的輔助安全裝置，它要求高可靠性，否則會(huì)導(dǎo)致人身傷亡及車輛損壞。為了提高ABS的可靠性，ABS電控部分應(yīng)向集成化方向發(fā)展，制作專用的ABS芯片;機(jī)械部分則通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、采用新材料、提高制造工藝等。ABS軟件部分則采用補(bǔ)償方法(針對測量、計(jì)算誤差)和自適應(yīng)控制算法來提高ABS的可靠性和自適應(yīng)性。提高系統(tǒng)的集成度，減小體積，減輕質(zhì)量。現(xiàn)代汽車的安裝空間都非常緊湊，而ABS又是提高汽車安全性能的附加裝置，預(yù)留的空間非常有限，因此，要求ABS控制器體積盡量小。此外新增加的裝置必然增加整車質(zhì)量，對整車經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性不利，要求ABS質(zhì)量輕。因此ABS裝置必須高度集成化，這樣既可減小體積，又可減輕質(zhì)量，同時(shí)還可以降低成本。

(二)ABS/ASR控制系統(tǒng)的開發(fā)將基于總線技術(shù)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)與其他控制系統(tǒng)的信息共享

隨著汽車電子化程度不斷提高，汽車上ECU數(shù)目越來越多。為了提高信號(hào)的利用率，要求大量的數(shù)據(jù)信息能在不同的ECU中共享，汽車綜合控制系統(tǒng)中大量的控制信號(hào)也需要實(shí)時(shí)交換。傳統(tǒng)的電器系統(tǒng)大多采用點(diǎn)對點(diǎn)的單一通訊方式，已遠(yuǎn)不能滿足這種需求。為此，總線技術(shù)被引人到汽車電控系統(tǒng)中。今后，ABS/ASR控制系統(tǒng)的開發(fā)將基于總線技術(shù)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)與其他控制系統(tǒng)的信息共享。例如，利用CAN總線和SAE，可以很容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械式自動(dòng)變速器AMT(Automatic Mechanical Transmission)和ABS/ASR之間的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)資源共享。ABS采集的汽車輪速信號(hào)，可以通過變換得到變速器的輸出軸轉(zhuǎn)速為AMT所用，可減少傳感器，降低控制系統(tǒng)的成本。同時(shí)，減少了插接件，使AMT和ABS/ASR系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性提高。ABS工作時(shí)，可向AMT發(fā)出控制信息，要求AMT掛空檔，提高ABS的工作性能，使車輛制動(dòng)更平穩(wěn)、更有效。ASR工作時(shí)可要求AMT向上換檔減少力矩，使ASR的控制效果更好。ASR可使AMT避免在低附著路面起步和加速時(shí)出現(xiàn)反復(fù)換檔現(xiàn)象。因此，信息交換和共享可以使兩個(gè)控制系統(tǒng)的功能比它們單獨(dú)控制的功能更豐富和有效，使每個(gè)控制器的功能都更加完善，便于進(jìn)行更復(fù)雜的控制，為整車控制奠定基礎(chǔ)。

四、結(jié)束語

隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對安全需求的不斷增長，ABS逐漸成為汽車上的標(biāo)準(zhǔn)配置。提高和改善ABS的性能一直是科研工作者追求的目標(biāo)。隨著新理論、新材料、新技術(shù)等的不斷應(yīng)用，結(jié)構(gòu)更簡化、性能更強(qiáng)、成本更低的ABS產(chǎn)品將不斷推出，汽車安全性也將因此得到進(jìn)一步的改善和提高。

參考文獻(xiàn):

[1]羅富坤.汽車故障檢測與診斷[M].北京:中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2008，(6).

[2]周建平.汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與維修[M].北京:人民交通出版社，2002，(7).

[3]潘旭峰.現(xiàn)代汽車電子技術(shù)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社，1998.