ABS制動防抱死系統特點及發展趨勢

彭照翔 吳余 舒忠杰

摘要：制動防抱死系統已經成為汽車所必備的系統，在汽車發展進程中，發揮著重要的作用。上世紀90年代以后，制動防抱死系統技術已經相對完善，尤其是在控制精度和功能上更加完善。西方國家已經將制動防抱死系統廣泛使用在汽車上，發達國家汽車的制動防抱死系統已經成為必備系統，在一些客車和貨車上制動防抱死系統裝配已經超過95%，一般轎車的安裝也超過70%，危險品運送貨車安裝已經達到100%。

關鍵詞：制動防抱死系統;特點;發展趨勢

汽車在運行過程中，車輪高速運轉，為什么不能出現抱死現象呢。這是由于一旦出現抱死，車輪就會失去轉向能力，而且在前驅橋車上由于前軸運行壓力大，重心也會出現往前推的現象。面對這種情況，前輪驅動，后輪附著力減輕，極限制動時，后輪會比前輪出現抱死。如果這個時候汽車發生轉向，汽車的前輪就會繼續按照駕駛者轉向需求發生轉彎，后輪失去附著力而沿切線方向行進。如此就會導致使前后輪對車身產生兩個方向的扭矩，整個車身很容易在兩個力的作用下發生側滑。如果汽車行使速度過快，甚至會沖出道路。不管是為了增強汽車的安全性，還是縮短制動距離，亦或是提高汽車性能，都應該安裝制動防抱死系統。這是因為制動防抱死系統能減小即將抱死車輪的制動力，已達到防抱死目的。

一、制動防抱死系統存在的優缺點

制動防抱死系統的工作原理是控制制動管路的壓力，避免在運行中的車輪因抱死而發生滑移。制動防抱死系統一旦啟動就是使車輪處于15%-20%處于半滑半滾的狀態。所以，制動防抱死系統的優點主要有：能有效降低因車輪抱死出現的車身橫移現象，增強汽車制動的方向控制，提升汽車制動的效能，減輕因抱死而產生的輪胎磨損，同時使用比較方便，工作中穩定可靠。

制動防抱死系統雖然存在很多的優勢，但也有一定的局限，目前制動防抱死系統在兩種情況下無法實現最短制動距離。一種是在平滑的路面上，一般會由駕駛員自己根據自身的經驗進行操控性制動;另一方面是在松散的礫石路面或是積雪較深的路面上。不過根據最新研究成果表明，在干路上，制動防抱死系統也能將車身橫向移動率控制在20%以內，但不代表所有的制動防抱死系統都能以相同的橫向控制率來進行制動。

作為不斷發展汽車技術，即使制動防抱死系統發展再完善，還是要在尊重物理規律的前提下發揮作用。就以目前的四輪制動防抱死系統來說，雖然能盡可能短的制動距離，但如果面對啟動時間太短，就會導致汽車無法面對障礙物完成停車，進而無法完全避免事故的發生。但由于四輪制動防抱死系統還留有一定的轉向控制能力，就能提高駕駛者及時反應速度，提高避免事故的概率。制動防抱死系統尊重物理規律的另一方情況就是汽車在彎道上行駛時，一旦超過物理上所規定物理速度，即使制動防抱死系統也不能阻止汽車在彎道上尊重的離心規律。制動防抱死系統能在彎道行駛中有效降低速度，確保轉向的穩定性，減少發生危險的可能。同時，在行駛中還應該考慮路面的情況，如果沒有制動防抱死系統，當汽車運行遇到冰雪路面，制動距離較差，那么就不能猛烈轉向。如果有制動防抱死系統，則會附加制動距離的控制，也會合理控制轉向，即使在冰雪路面，也能減輕牽引力物理作用，確保汽車正常運行。

二、制動防抱死系統的未來發展

ABS 技術雖然在 20 世紀 90 年代初期就已成熟，但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技術將沿著以下幾個方面繼續發展。

采用現代控制理論和方法完善 ABS 技術性能。目前得到廣泛應用的是采用門限值控制方法的 ABS，有一定局限性。近幾年出現的增益調度 PID 控制、變結構控制和模糊控制等方法，是以滑移率為目標的連續控制，使制動過程中保持最佳、穩定的滑移率，理論上是理想的防抱死制動控制系統。

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。為提高可靠性，ABS 電控部分應向集成化方向發展，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。ABS 軟件部分則采用補償方法（針對測量、計算誤差）和自適應控制算法來提高 ABS 的可靠性和自適應性。

提高系統集成度，減小體積，減輕質量。現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，預留的空間極有限，就要減小 ABS 控制器體積，減輕 ABS 質量，從而減輕整車質量，提高整車的經濟性、動力性。因此 ABS 裝置必須高度集成化，還可降低成本。增強 ABS 控制器的功能，擴大使用范圍。隨著現代電子技術的飛速發展，ABS 技術也在不斷地成熟和發展，很多 ABS 控制器已經選用功能強、速度快、集成度高的 16 位或 32 位微處理器，甚至做成專用芯片，為 ABS 進一步完善和擴展構建了一個良好的平臺。目前對汽車進行安全控制的裝置不斷地被加入這個平臺，由最初的防滑控制系統（ASR），到現在的電子制動力分配裝置（EBD）、電子助力制動裝置（EBA），電子行駛穩定性控制系統（ESP）、車輛動力學控制系統（VDC）、電子控制制動系統（EBS）、車速記錄儀（VSR）等。

ABS 技術已進入全新的發展時期，ABS 作為制動控制系統的一個子系統，其控制功能和使用范圍正在不斷擴大。

總線技術在 ABS 系統上的應用。隨著電控單元在汽車中的應用越來越多，車載電子設備的數據通信變得越來越重要，以分布式控制系統為基礎構造汽車車載電子網絡系統是非常必要的。大量數據快速交換、高可靠性及廉價性是對汽車電子網絡系統的要求。在該網絡系統中，控制器獨立運行，控制改善汽車某一方面的性能，同時在其他控制器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。

參考文獻：

[1]汽車動力學仿真中輪胎模型的建模[J].杜峰，閆光輝，關志偉.中國制造業信息化. 2012（21）

[2]電動汽車再生制動與液壓ABS系統集成控制研究[J].楊亞娟，趙韓，李維漢，趙曉峰. 合肥工業大學學報（自然科學版）.2012（08）

[3]基于車身減速度估計的ABS路面識別方法[J].張彪，張俊智，劉昭度.中國公路學報. 2011（02）