淺談汽車ABS技術及其發展趨勢

金春

[摘要]隨著汽車技術的不斷發展和人們對安全需求的不斷增長，ABS逐漸成為汽車上的標準配置。只有對ABS深刻了解，掌握其發展方向，對它進行科研，汽車安全性才能得到進一步改善和提高。

[關鍵詞] ABS技術 發展 制動系統結構

【中圖分類號】G410

在汽車防抱死制動系統出現之前，這種狀況的汽車，當緊急制動時，不可避免地出現車輪在地面上抱死拖滑的現象。當車輪抱死時，地面的側向附著性能很差，所能提供的側向附著力很小，汽車在受到任何微小外力的作用下就會出現方向失穩問題，極易發生交通事故。在潮濕路面或冰雪路面上制動時，這種方向失穩的現象會更加嚴重。汽車防抱死制動系統（Anti-lock Braking System簡稱ABS）的出現從根本上解決了汽車在制動過程中的車輪抱死問題。本文就汽車ABS技術及其發展趨勢談一些體會。

一. ABS的作用

汽車制動防抱死系統可使汽車在制動時維持方向穩定性和縮短制動距離，有效提高

行車的安全性。ABS可在汽車制動時根據車輪的運動養成自動調節車輪的制動壓力，防止車輪抱死。其實質就是使系統的制動過程變為瞬間的控制控制過程，即在制動時使車輪與地面達到“抱而不死，死而不抱”的狀態，其目的是使車輪與地面的摩擦力達到最大，同時又可以避免后輪側滑和前輪喪失轉向能力，以使汽車取得最佳的制動效能。概括其優點如下：

1. 縮短制動距離。

2. 保持汽車制動時的方向穩定性。

3. 保持汽車制動時的轉向穩定性。

4. 減少汽車制動時輪胎的磨損。

5. 減少駕駛員的疲勞強度。

二. ABS的工作原理

汽車制動時由于車輪速度與汽車速度之間存在著差異，因而會導致車輪與路面之間產生滑移，當車輪以純滾動方式與路面接觸時，其滑移率為零；當車輪抱死時其滑移率為100%。當滑移率在8%～35%之間時，能傳遞最大的制動力。制動防抱死的基本原理就是依據上述的研究成果，通過控制調節制動力，使制動過程中車輪滑移率控制在合適的范圍內，以取得最佳的制動效果。ABS系統硬件構成主要由傳感器（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、制動壓力調節器三大部分組成，形成一個以滑移率為目標的自動控制系統。傳感器測量車輪轉速并將這一數據傳送至電子控制裝置上，控制裝置是一個微處理器，它根據車輪轉速傳感器信號來計算車速。在制動過程中，車輪轉速可與控制裝置中預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，它就發出信號給液壓調節器，液壓調節器可根據來自控制裝置的信號對制動器的卡鉗或輪泵的油壓進行控制（作用、保持、釋放、重新作用）。這一動作，每秒鐘能出現10次以上。

三. ABS的技術不斷發展

1. 制動系統結構的發展

隨著電子技術的發展，特別是大規模，超大規模集成電路的發展，汽車制動的形式將

發生變化。由于技術發展程度的局限，日前主要有兩種形式的系統即EHB和EMB。EHB即線控液壓制動器，是在傳統的液壓制動器基礎上發展來的。EHB與傳統的液壓制動相比有了顯著進步，結構緊湊，改善了制動效能，控制方便可靠，制動噪音顯著減少，不需要真空裝置等，節省了車內制動系統的空間布置。其局限性事整個系統離不開制動液，而電子機械制動系統EMB是一種全電制動不同于傳統的制動系統，其傳遞是電，不是液壓或壓縮空氣，縮短制動反應時間。現代汽車制動控制技術正朝著電子制動控制方向發展，全電控制因其巨大的優越性，將取代傳統的一液壓為主的傳動系統。

2. 控制方法的發展

目前應用的主流ABS產品基本都是基于車輪加，減速的邏輯門限值及參考滑移率方

法設計的，但是它的控制邏輯復雜，不同路況下各種門限值沒有十分明確的理論依據，難以適應各種制動情況，而且控制過程中邏輯門限總是處于波動狀態，因此控制效果不太好，制動距離也稍長，對系統穩定性等品質無法評價，因此，汽車ABS的控制方法出現了滑動模態變結構控制方法，PID控制方法，魯棒控制方法和模糊控制方法等。滑動模態變結構控制可獲得較高的制動效率，但是在換節線附近切換時，由于系統的慣性，在滑動運動中疊加了一個抖動，如何選定參數及消除粗軌跡在沿曲線滑移過程中存在的抖動現象，有得進一步研究。對于PID控制，只要現場制定的PID參數合適，就會得到較好的控制效果，但其性能效果仍有待改進和提高；魯棒控制在系統穩定性和抗干擾能力上有所提高，但控制需要知道模型傳遞誤差的上限，選擇加強函具有一定的難度，而模糊控制采用類似于人腦的模糊推理方法，遵循一定的控制規則，結合實際經驗，對系統進行動態調控，具有不依賴對象的數字模型，便于利用人經驗知識，原理簡單，容易實現，魯棒性好，只要賦予它控制器足夠的控制能力，就能很好地適應各種路況及車型結構參數的變化，是一種很有前途的ABS控制系統。

3. 與其他電控技術的結合及擴展

隨著現代電子技術的飛速發展，汽車ABS技術與其他相關控制技術及設備的結合使用越來越受到廣泛研究和應用。

四.ABS的發展趨勢

隨著電子技術和汽車技術的快速發展，ABS技術也得到了不斷完善。今后，ABS技術將從以下幾個方面發展。

1.采用現代控制理論和方法。完善ABS技術性能。

2.提高ABS的可靠性，自適應性。ABS是加裝在汽車上的輔助安全裝置，它要求高可靠性。否則會導致人身傷亡及車輛損壞。可靠性可以在電控部分向集成方向發展，制作專用的ABS芯片。機械部分則通過優化結構設計，采用新材料，提高制造工藝等。軟件部分采用補償方法和自適應控制算法來提高ABS的可靠性和自適應性。

3.提高系統的集成度，減小體積，減輕質量。

4.增強ABS控制器的功能，擴大使用范圍。

由最初的防滑控制系統，到現在的電子控制制動分配裝置，電子控制制動系統，車速記錄儀等，ABS技術已經進入全新的發展時期，ABS作為制動控制子系統，其控制功能和使用范圍正在不斷擴大。

5.提高總線技術在ABS系統上的應用。

汽車由多個電控單元組成，車載電子設備的數據通信構成網絡系統，在該網絡系統中，各處理機獨立運行，控制改善汽車某一方面的性能，同時在其他處理機需要時提供數據服務。汽車內部網絡的構成主要依靠總線傳輸技術，只有提高總線技術才能內部通暢，ABS系統反應更快捷精準。

五.結語

我國汽車工業發展規劃早已把ABS技術的開發應用列為首位，可見汽車安全行駛的主要性，防抱死制動系統是汽車安全行駛的一個重要組成部分。目前，國內ABS整體競爭力不高，要想抵御外來競爭壓力，還需要大力發展和提高。

參考文獻

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