汽車(chē)電器課件 (9)教材

1、汽車(chē)電器與電子技術(shù)汽車(chē)電器與電子技術(shù)第9章 電子控制防抱死制動(dòng)系統(tǒng)電子控制防抱死制動(dòng)系統(tǒng)ABSABS主講：贠海濤主講：贠海濤8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院本章主要內(nèi)容n 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的作用n 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的分類(lèi)n 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的控制原理n 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的基本組成以及各部件的結(jié)構(gòu)和功能n 重點(diǎn)：防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的控制原理。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)ABS(Anti-lock Braking System)，是汽車(chē)主動(dòng)安全控制裝置。 當(dāng)汽車(chē)制動(dòng)前輪抱死時(shí)

2、，汽車(chē)會(huì)失去轉(zhuǎn)向能力，后輪抱死時(shí)會(huì)造成汽車(chē)急轉(zhuǎn)甩尾。 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)就是在制動(dòng)過(guò)程中防止車(chē)輪被制動(dòng)抱死，提高制動(dòng)減速度、縮短制動(dòng)距離，能有效地提高汽車(chē)的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱能力，保證汽車(chē)的行駛安全。 ABS系統(tǒng)對(duì)汽車(chē)性能的影響主要表現(xiàn)在減少制動(dòng)距離、保持轉(zhuǎn)向操縱能力、提高行駛方向穩(wěn)定性以及減少輪胎的磨損方面。9.1 9.1 概概 述述8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.1 9.1 概概 述述 ABS最初的應(yīng)用始于飛機(jī)。20世紀(jì)40年代末，ABS在波音47飛機(jī)上應(yīng)用，以后ABS成為飛機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)件。但這種采用真空管的ABS在汽車(chē)上應(yīng)用則性能達(dá)

3、不到要求，加之其體積大、成本高等缺點(diǎn)，因此在汽車(chē)上的實(shí)用意義不大。1971年，德國(guó)博世公司首次推出了電子ABS，并從開(kāi)始的集成電路控制，發(fā)展為用微機(jī)控制。從此，ABS在汽車(chē)上的應(yīng)用得以迅速的發(fā)展，其控制形式也從二輪防抱死控制發(fā)展為四輪防抱死控制?，F(xiàn)在，ABS作為汽車(chē)的主動(dòng)安全裝置，已成為汽車(chē)上的標(biāo)準(zhǔn)裝備或選裝裝備。防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展概況防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展概況8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院1普通制動(dòng)系器的問(wèn)題(1) 車(chē)輪制動(dòng)力分析 如果忽略車(chē)輪及與其一起旋轉(zhuǎn)部件的慣性力矩和車(chē)輪的滾動(dòng)阻力，汽車(chē)制動(dòng)時(shí)車(chē)輪的受力情況如圖所示。9.2 9.

4、2 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的作用防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的作用8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.2 9.2 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的作用防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的作用 地面對(duì)車(chē)輪的切向反作用力Xz使車(chē)輛產(chǎn)生減速度，稱(chēng)之為地面縱向制動(dòng)力；地面對(duì)車(chē)輪的橫向反作用力XH可阻止車(chē)輪側(cè)向滑移，稱(chēng)之為地面防側(cè)滑力。 地面制動(dòng)力是在制動(dòng)器的制動(dòng)力矩作用下產(chǎn)生的，在車(chē)輪沒(méi)有拖滑時(shí)，地面制動(dòng)力主要取決于制動(dòng)器制動(dòng)力矩的大小，即： XZ = MZr0最大地面制動(dòng)力:XZMzZ = zWz地面縱向附著系數(shù) 在緊急制動(dòng)情況下，地面縱向附著系數(shù)對(duì)制動(dòng)效果有著直接的影響。最大地面防側(cè)滑力： XHMH

5、Z = HWH地面橫向附著系數(shù) 故地面橫向附著系數(shù)的大小對(duì)防止車(chē)輛側(cè)滑、甩尾起著決定性的作用。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.2 9.2 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的作用防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的作用 (2) 滑移率與制動(dòng)效果 滑移率S的定義如下： 車(chē)輪被完全抱死時(shí)， = 0，S = 100；車(chē)輪作純滾動(dòng)時(shí)，r0=V，S=0。通過(guò)試驗(yàn)研究，某種路面的地面附著系數(shù)與滑移率之間的關(guān)系如圖所示。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.2 9.2 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的作用防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的作用http:/211.64.

6、192.58/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.2 9.2 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的作用防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的作用(3) 普通制動(dòng)器的問(wèn)題 普通制動(dòng)器在緊急制動(dòng)時(shí)由于制動(dòng)器的制動(dòng)力過(guò)大而將車(chē)輪抱死，這時(shí)的滑移率=100%，因此就有這樣的問(wèn)題：縱向附著系數(shù)不是最大，降低了地面制動(dòng)力而使制動(dòng)距離延長(zhǎng)了；橫向附著系數(shù)為零，地面對(duì)車(chē)輪無(wú)防側(cè)滑能力，易出現(xiàn)車(chē)輛側(cè)滑和甩尾；輪胎拖滑而造成的與地面的劇烈摩擦，使輪胎的磨損加劇。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.2 9.2 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的作用防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的作用2制動(dòng)防抱死控制的作用 制動(dòng)防抱死控

7、制就是在汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，自動(dòng)控制制動(dòng)器制動(dòng)力的大小，使車(chē)輪不被抱死，處于邊滾邊滑，滑移率S20%左右的狀態(tài)，以保證車(chē)輪與地面有良好的附著力，從而提高汽車(chē)制動(dòng)的安全可靠性。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.3 9.3 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的基本組成防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的基本組成 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)是在普通制動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，配置了防止車(chē)輪抱死的電子控制系統(tǒng)。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.3 9.3 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的基本組成防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的基本組成8/cb

8、/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.4 9.4 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的控制方式防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的控制方式 防抱死電子控制系統(tǒng)由傳感器監(jiān)測(cè)汽車(chē)制動(dòng)時(shí)車(chē)輪是否抱死，在車(chē)輪不會(huì)被抱死的普通制動(dòng)過(guò)程中，控制器無(wú)控制信號(hào)輸出，汽車(chē)的制動(dòng)力完全由司機(jī)踩在制動(dòng)踏板上的力量來(lái)控制。在車(chē)輪會(huì)被抱死(如緊急制動(dòng)或是在松滑路面行駛中制動(dòng))的情況上，控制器就會(huì)根據(jù)傳感器反映制動(dòng)車(chē)輪抱死情況的信號(hào)迅速作出反應(yīng)，及時(shí)輸出控制信號(hào)，通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器)對(duì)制動(dòng)器的制動(dòng)力進(jìn)行調(diào)整，使車(chē)輪不被抱死。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.5 9.5 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)

9、的分類(lèi)按控制器所依據(jù)的控制的參數(shù)不同分按功能和布置的形式不同分按系統(tǒng)控制方案不同分按控制通道和傳感器數(shù)不同分8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.5 9.5 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的分類(lèi)1按控制器所依據(jù)的控制的參數(shù)不同分v以車(chē)輪滑移率S為控制參數(shù)的ABSv以車(chē)輪角減速度為控制參數(shù)的ABSv以車(chē)輪角減速度和滑移率為控制參數(shù)的ABS 8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.5 9.5 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的分類(lèi) (1) 以車(chē)輪滑移率S為控制參數(shù)的ABS 控制器根據(jù)車(chē)速傳感器和車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)計(jì)算車(chē)輪的滑

10、移率，作為控制制動(dòng)力的依據(jù)。當(dāng)計(jì)算得到的滑移率S超出設(shè)定值時(shí)，控制器就輸出減小制動(dòng)力信號(hào)，通過(guò)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器減小制動(dòng)壓力，使車(chē)輪不被抱死；當(dāng)滑移率S低于設(shè)定值時(shí)，控制器輸出增大制動(dòng)力信號(hào)，制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器又使制動(dòng)壓力增大。通過(guò)這樣不斷地調(diào)整制動(dòng)壓力，控制車(chē)輪的滑移率在設(shè)定的最佳范圍內(nèi)。 這種直接以滑移率為控制參數(shù)的ABS需要得到準(zhǔn)確的車(chē)身相對(duì)于地面的移動(dòng)速度信號(hào)和車(chē)輪的轉(zhuǎn)速信號(hào)。車(chē)輪轉(zhuǎn)速信號(hào)容易得到，但取得車(chē)身移動(dòng)速度信號(hào)則較難。有用多普勒(Doppler)雷達(dá)測(cè)量車(chē)速的ABS，但到目前為止，此類(lèi)ABS應(yīng)用還很少見(jiàn)。 8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)

11、與交通學(xué)院9.5 9.5 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的分類(lèi) (2) 以車(chē)輪角減速度為控制參數(shù)的ABS 控制器主要根據(jù)車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)計(jì)算車(chē)輪的角加速度，作為控制制動(dòng)力的依據(jù)。計(jì)算機(jī)中事先設(shè)定了兩個(gè)門(mén)限值：一個(gè)角減速度門(mén)限值，作為車(chē)輪已被抱死的判斷值；一個(gè)為角加速度門(mén)限值，作為制動(dòng)力過(guò)小而使車(chē)輪轉(zhuǎn)速過(guò)高的判斷值。制動(dòng)時(shí)，當(dāng)車(chē)輪角減速度達(dá)到門(mén)限值時(shí)，控制器輸出減小制動(dòng)力信號(hào)；當(dāng)車(chē)輪轉(zhuǎn)速升高至角加速度門(mén)限值時(shí)，控制器則輸出增加制動(dòng)力信號(hào)。如此不斷地調(diào)整制動(dòng)壓力，使車(chē)輪不被抱死，處于邊滾邊滑的狀態(tài)。 這種控制方式傳感器信號(hào)容易取得，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但僅以車(chē)輪角減速度作為控制參數(shù)，其控制精度較低。 http:/2

12、8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.5 9.5 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的分類(lèi)(3) 以車(chē)輪角減速度和滑移率為控制參數(shù)的ABS 以車(chē)輪角減速度和滑移率為控制參數(shù)的ABS其控制精度較高，制動(dòng)時(shí)車(chē)輪在最佳轉(zhuǎn)速值上下波動(dòng)的范圍小。為使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，目前汽車(chē)上廣泛使用的ABS，通常是利用車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)計(jì)算得到一個(gè)參考滑移率。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.5 9.5 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的分類(lèi)2按功能和布置的形式不同分 (1) 后輪防抱死ABS 只對(duì)汽車(chē)的后輪進(jìn)行防抱死控制，這種ABS在轎車(chē)上已很少應(yīng)用，現(xiàn)在一些輕型

13、載貨汽車(chē)上還有使用。 (2) 四輪防抱死ABS 對(duì)汽車(chē)的前后四輪都實(shí)施防抱死控制，現(xiàn)代汽車(chē)基本上都采用了四輪防抱死制動(dòng)系統(tǒng)。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.5 9.5 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的分類(lèi)3按系統(tǒng)控制方案不同分 (1) 軸控式ABS 根據(jù)一個(gè)車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器(或軸轉(zhuǎn)速傳感器)信號(hào)共同控制同一軸上的兩車(chē)輪，這種控制方案多用于載貨汽車(chē)。軸控式又分低選控制(由附著系數(shù)低的車(chē)輪來(lái)確定制動(dòng)壓力)和高選控制(由附著系數(shù)高的車(chē)輪來(lái)確定制動(dòng)壓力)兩種方式。 (2) 輪控式ABS 即單輪控制，即每個(gè)車(chē)輪均根據(jù)各自車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)單獨(dú)進(jìn)行控制。 (3)

14、混合式ABS 系統(tǒng)中同時(shí)采用軸控式和輪控式兩種控制方式。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.5 9.5 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的分類(lèi)4按控制通道和傳感器數(shù)不同分 ABS系統(tǒng)中的控制通道是指能獨(dú)立進(jìn)行制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)的制動(dòng)管路，按控制通道分有四種。 l單通道式單通道式ABSABSl雙通道式雙通道式ABSABSl三通道式三通道式ABSABSl四通道式四通道式ABSABS8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.5 9.5 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的分類(lèi) (1) 單通道式ABS 通常是對(duì)兩后輪采用軸控方式，車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳

15、感器有一個(gè)或兩個(gè)，采用一個(gè)輪速傳感器的將傳感器安裝在后橋主減速器處，采用兩個(gè)輪速傳感器的則在后輪上各裝一個(gè)，并采用低選控制。由于前輪未進(jìn)行防抱死控制，因而汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)向操縱性沒(méi)有提高。但單通道ABS結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，因此在一些載貨汽車(chē)上還有應(yīng)用。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.5 9.5 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的分類(lèi)8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.5 9.5 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的分類(lèi)(2) 雙通道式ABS 雙通道ABS有不同的形式，如圖所示。雙通道結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但難以同時(shí)兼顧制動(dòng)時(shí)的方

16、向穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向操縱性及制動(dòng)效能，因此目前在汽車(chē)上已很少使用。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.5 9.5 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的分類(lèi)(3) 三通道式ABS 三通道ABS一般是前輪采用輪控式，后輪采用低選軸控式。 (4) 四通道式ABS 四通道ABS四個(gè)車(chē)輪均采用輪控式。 8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.6 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)(ABS)的控制原理的控制原理 1ABS的控制方法高性能的ABS必須確保汽車(chē)在各種路況下制動(dòng)時(shí)，均能使車(chē)輪處獲得盡可能大的防側(cè)滑力和縱向制動(dòng)力

17、，同時(shí)使車(chē)輪的制動(dòng)力矩變化幅度盡可能小。ABS的控制方法主要：v邏輯門(mén)限值控制方法v最優(yōu)化控制方法v滑動(dòng)模態(tài)變結(jié)構(gòu)控制方法由于可靠性、結(jié)構(gòu)、成本等方面的原因，目前大量采用的是邏輯門(mén)限值控制方法。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.6 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)(ABS)的控制原理的控制原理 邏輯門(mén)限值控制方法以車(chē)輪角減速度和角加速度為制動(dòng)壓力控制門(mén)限，以滑移率為輔助控制門(mén)限。 控制器根據(jù)車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)計(jì)算得到角減速度和角加速度比較容易，但要得到實(shí)際的滑移率，就需要用多普勒雷達(dá)或加速度傳感器測(cè)定車(chē)速，這使得ABS的結(jié)構(gòu)變得復(fù)

18、雜，成本很高。目前廣泛使用的ABS通常用車(chē)輪轉(zhuǎn)速信號(hào)和設(shè)定一個(gè)車(chē)輛制動(dòng)減速度值來(lái)計(jì)算得到參考滑移率。門(mén)限減速度、門(mén)限加速度及車(chē)輛制動(dòng)減速度值均通過(guò)試驗(yàn)確定，不同車(chē)型，不同的ABS一般不具有通用性。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.6 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)(ABS)的控制原理的控制原理 2ABS的控制過(guò)程(1) 高附著系數(shù)路面的制動(dòng)控制過(guò)程(2) 低附著系數(shù)路面的控制過(guò)程(3) 制動(dòng)中路況突變的防抱死控制過(guò)程8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院（1 1）高附著系數(shù)路面的

19、制動(dòng)控制過(guò)程）高附著系數(shù)路面的制動(dòng)控制過(guò)程8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.6 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)(ABS)的控制原理的控制原理 在制動(dòng)的初始階段，隨著制動(dòng)壓力的上升，車(chē)輪速度下降，車(chē)輪的減速度增大。當(dāng)車(chē)輪減速度達(dá)到門(mén)限值-a時(shí)(第1階段末)，計(jì)算得到的參考滑移率未達(dá)門(mén)限值s1。因此，控制系統(tǒng)使制動(dòng)壓力進(jìn)入保持階段(第2階段)，以使車(chē)輪充分制動(dòng)。當(dāng)參考滑移率大于門(mén)限值s1時(shí)，則進(jìn)入制動(dòng)壓力減小階段(第3階段)。隨著制動(dòng)壓力的減小，車(chē)輪在慣性力的作用下開(kāi)始加速，當(dāng)車(chē)輪的減速度減小至門(mén)限值-a時(shí)，又進(jìn)入制動(dòng)壓力保持階段(

20、第4階段)。此階段由于汽車(chē)慣性的作用，車(chē)輪仍然在加速，車(chē)輪加速度達(dá)到加速門(mén)限值+a時(shí)，仍然保持制動(dòng)壓力，直到車(chē)輪加速度超過(guò)第二門(mén)限值+A(+A為適應(yīng)附著系數(shù)突然增大而設(shè))。這時(shí)，制動(dòng)壓力再次增大(第5階段)，以適應(yīng)附著系數(shù)的增大。隨著制動(dòng)壓力的增大，車(chē)輪加速度下降，當(dāng)車(chē)輪加速度又低于+A時(shí)，進(jìn)入制動(dòng)壓力保持階段(第6階段)，直到車(chē)輪加速度又回落至+a以下。這時(shí)的壓力稍有不足，對(duì)制動(dòng)壓力的控制為增壓、保持的快速轉(zhuǎn)換(第7階段，制動(dòng)壓力有較小的階梯升高率)，以使車(chē)輪滑移率在理想滑移率附近波動(dòng)。當(dāng)車(chē)輪減速度再次超過(guò)a時(shí)，又開(kāi)始進(jìn)入制動(dòng)壓力減小階段(第8階段)，此時(shí)制動(dòng)壓力降低不再考慮參考滑移率門(mén)限值

21、，進(jìn)人下一個(gè)控制循環(huán)過(guò)程。 （1 1）高附著系數(shù)路面的制動(dòng)控制過(guò)程）高附著系數(shù)路面的制動(dòng)控制過(guò)程8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.6 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)(ABS)的控制原理的控制原理 (2) 低附著系數(shù)路面的控制過(guò)程汽車(chē)在低附著系數(shù)路面行駛中制動(dòng)時(shí)，在較低制動(dòng)壓力時(shí)就可能使車(chē)輪抱死，且需要更長(zhǎng)的時(shí)間加速才能走出高滑移率區(qū)。因此，低附著系數(shù)路面的防抱死控制與高附著系數(shù)路面的有所不同，其控制過(guò)程如圖所示。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.6 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)防抱死制

22、動(dòng)系統(tǒng)(ABS)(ABS)的控制原理的控制原理低附著系數(shù)路面的防抱死控制的第1與第2階段與高附著系數(shù)路面控制過(guò)程的第2、第3階段相似。當(dāng)進(jìn)入制動(dòng)壓力保持階段(第3階段)后，由于附著系數(shù)小，車(chē)輪的加速很慢，在設(shè)定的制動(dòng)壓力保持時(shí)限內(nèi)車(chē)輪加速度未能達(dá)到門(mén)限值+a，ECU由此判定車(chē)輪處于低附著系數(shù)路面，并以較小的減壓率使制動(dòng)壓力降低，直到車(chē)輪加速度超過(guò)+a。此后，系統(tǒng)又進(jìn)入制動(dòng)壓力保持階段(第4階段)。當(dāng)車(chē)輪加速度又低于+a時(shí)，系統(tǒng)以較低的階梯升壓率增大制動(dòng)壓力(第5階段)，直到車(chē)輪的減速度又低于門(mén)限值a，進(jìn)入下一個(gè)防抱死控制循環(huán)。由于在第一個(gè)循環(huán)中車(chē)輪處于較大滑移率的時(shí)間較長(zhǎng)，ECU根據(jù)此狀態(tài)信息

23、，在下一個(gè)循環(huán)中，采用持續(xù)減壓的方式使車(chē)輪加速度升至+a (第6階段)。這樣可縮短車(chē)輪在高滑移率狀態(tài)的時(shí)間，使車(chē)輛的操縱性和穩(wěn)定性得以提高。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.6 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)(ABS)的控制原理的控制原理(3) 制動(dòng)中路況突變的防抱死控制過(guò)程 在制動(dòng)過(guò)程中會(huì)有從高附著系數(shù)路面進(jìn)入低附著系數(shù)路面的情況，比如在瀝青或水泥路面制動(dòng)中駛?cè)虢Y(jié)冰路面。這種由高附著系數(shù)路面突變到低附著系數(shù)路面的制動(dòng)防抱死控制過(guò)程如圖所示。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院

24、9.6 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)(ABS)的控制原理的控制原理設(shè)在上一個(gè)防抱死控制循環(huán)結(jié)束、下一個(gè)循環(huán)剛剛開(kāi)始時(shí)，車(chē)輪突然從高附著系數(shù)路面進(jìn)入低附著系數(shù)路面，由于這時(shí)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器還保持在與高附著系數(shù)路面相適應(yīng)的較高壓力，就會(huì)出現(xiàn)車(chē)輪的參考滑移率超過(guò)高門(mén)限值s2的可能。因此，在車(chē)輪的角減速?gòu)牡陀赼到高于a變化過(guò)程中，還需要對(duì)車(chē)輪的參考滑移率是否超過(guò)s2進(jìn)行判斷。如果參考滑移率超過(guò)s2，說(shuō)明車(chē)輪處于滑移率過(guò)大狀態(tài)，系統(tǒng)將不進(jìn)行制動(dòng)壓力保持，繼續(xù)減小制動(dòng)壓力，直至車(chē)輪的加速度高于門(mén)限值+a (第3階段)。此后，系統(tǒng)再進(jìn)入制動(dòng)壓力保持階段(第4階段)，直到車(chē)輪的角加速度又低于門(mén)限值+a

25、。然后再以較低的階梯升壓率增大制動(dòng)壓力(第5階段)，直到車(chē)輪的角減速度再次低于門(mén)限值a，進(jìn)人下一個(gè)防抱死控制循環(huán)。 在低附著系數(shù)路面，車(chē)速低于20 kmh的情況下，由于車(chē)輪角減速度較小，這時(shí)應(yīng)以滑移率門(mén)限作為主要控制門(mén)限，而以車(chē)輪的角減速度和角加速度作為輔助控制門(mén)限。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.79.7電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理 1.ABS傳感器l車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器l減速度傳感器減速度傳感器8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院（1）車(chē)輪轉(zhuǎn)速

26、傳感器 車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器將車(chē)輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并輸送給控制器，以使ABS能進(jìn)行防抱死控制。傳感器有:磁感應(yīng)式、光電式和霍爾效應(yīng)式等，目前廣泛使用的是磁感應(yīng)式車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器。 磁感應(yīng)式車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器的基本組成與原理與磁感應(yīng)式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器相同，但具體的結(jié)構(gòu)形式和安裝位置則有多種。9.7電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理 8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院傳感器磁極端部的形狀傳感器磁極端部的形狀: :可分鑿式和柱式車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳可分鑿式和柱式車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器。感器。9.7電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理電子控制系統(tǒng)部件

27、的結(jié)構(gòu)與原理 8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院磁感應(yīng)式車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器磁感應(yīng)式車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器9.7電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理 8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院磁感應(yīng)式車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器9.7電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理 8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院 傳感器頭磁極端部形狀傳感器頭磁極端部形狀 ( (齒圈以外的傳感器部分齒圈以外的傳感器部分) )與安裝與安裝形式形式 。9.7電

28、子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理 8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院 傳感器的齒圈安裝在隨車(chē)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)的部件上，傳感器頭則安裝在附近不轉(zhuǎn)動(dòng)的部件上，幾種傳感器的安裝位置如圖所示。9.7電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理 8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院(2)減速度傳感器 一些汽車(chē)的ABS裝有減速度傳感器。減速度傳感器也被稱(chēng)之為G傳感器，用于監(jiān)測(cè)汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的減速度，ABS ECU可根據(jù)G傳感器提供的汽車(chē)減速度信號(hào)，判斷路面情況。 差動(dòng)變壓器式減

29、速度傳感器差動(dòng)變壓器式減速度傳感器如圖15-14所示。9.79.7電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理 8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院 汽車(chē)在正常行駛時(shí)，差動(dòng)變壓器鐵心處于中間位置，變壓器次級(jí)繞組產(chǎn)生相位相反的電壓u1、u2其大小相同，變壓器輸出電壓u0為0。當(dāng)汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，在慣性力的作用下，差動(dòng)變壓器鐵心移動(dòng)，使變壓器次級(jí)繞組產(chǎn)生的u1、u2一個(gè)增大，一個(gè)減小，變壓器就會(huì)有輸出電壓u0，與汽車(chē)的減速度成正比的u0經(jīng)信號(hào)處理電路處理后向ABS的ECU輸出。9.79.7電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與

30、原理 8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院水銀式減速度傳感器 水銀式減速度傳感器如圖15-15所示。在低附著系數(shù)路面上制動(dòng)時(shí)，由于汽車(chē)的減速度較小，玻璃管內(nèi)的水銀基本上不移動(dòng)，玻璃管內(nèi)的電路開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)；當(dāng)在高附著系數(shù)路面制動(dòng)時(shí)，汽車(chē)的減速度大，玻璃管內(nèi)的水銀在慣性力的作用下移動(dòng)，使電路開(kāi)關(guān)接通。此信號(hào)輸入ABS的ECU，就可判斷路面情況。 9.79.7電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理 8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.79.7電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理電

31、子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理 8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院2.ABS電子控制器 ABS電子控制器(ABS ECU)的主要任務(wù)是接收傳感器的信號(hào)，進(jìn)行計(jì)算分析，判斷制動(dòng)車(chē)輪的狀況并據(jù)此輸出控制信號(hào)，控制制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器工作，及時(shí)調(diào)節(jié)制動(dòng)力的大小。此外，控制器還具有故障監(jiān)控報(bào)警和故障自診斷等功能。典型的ABS ECU的基本組成框圖如圖所示。9.79.7電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理 8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.79.7電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理電子控制

32、系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院(1)輸入級(jí)電路 由低通濾波、整形、放大、AD轉(zhuǎn)換等電路組成的輸入放大電路用于對(duì)車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器的交流信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后送人運(yùn)算電路(CPU)。輸入放大電路同時(shí)傳送ECU對(duì)各輪速傳感器的監(jiān)測(cè)信號(hào)，并將反饋信號(hào)送回CPU。輸入電路還接收點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、制動(dòng)開(kāi)關(guān)、制動(dòng)液位開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)信號(hào)和電磁閥繼電器、油泵繼電器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路的反饋信號(hào)，經(jīng)處理后送入CPU。 9.79.7電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理 8/cb/6509

33、7564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院(2)運(yùn)算電路 運(yùn)算電路主要由微處理器構(gòu)成，是ABS的ECU的核心。運(yùn)算電路根據(jù)傳感器等輸入的信號(hào)，按照設(shè)定的程序進(jìn)行計(jì)算、分析和處理，形成相應(yīng)的控制指令。運(yùn)算電路通常由兩個(gè)微處理器組成，以確保系統(tǒng)工作的可靠性。兩個(gè)微處理器同時(shí)接收輸入信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算和處理，并進(jìn)行交互式通訊來(lái)比較，如果處理結(jié)果不一致，微處理器就立即使ABS停止工作，以防止系統(tǒng)因發(fā)生故障而導(dǎo)致錯(cuò)誤的控制。運(yùn)算電路在監(jiān)測(cè)到傳感器、執(zhí)行器等外部電路有故障時(shí)，同樣也立即向安全保護(hù)電路輸出停止ABS系統(tǒng)工作的指令。 9.7電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理 http:/211.64.

34、192.58/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院(3)輸出級(jí)電路 輸出級(jí)電路由電磁閥控制電路、油泵電動(dòng)機(jī)控制電路等組成，其作用是將運(yùn)算電路的控制指令(如制動(dòng)壓力的增壓、保持、減壓及油泵的工作、停止等)轉(zhuǎn)換為模擬控制信號(hào)，并通過(guò)功率放大器向執(zhí)行器提供控制電流。(4)安全保護(hù)電路 安全保護(hù)電路由電源控制、故障記憶、繼電器控制、ABS警告燈控制等電路組成。安全保護(hù)電路的主要功能是：對(duì)汽車(chē)電源電壓進(jìn)行監(jiān)控，并向ECU提供工作所需的5V標(biāo)準(zhǔn)電壓；當(dāng)ABS系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，能根據(jù)CPU的指令，切斷ABS繼電器電路，使ABS停止工作，恢復(fù)普通制動(dòng)功能，同時(shí)使ABS警告燈亮起；故障記憶電路(存儲(chǔ)器

35、)將ABS系統(tǒng)出現(xiàn)的故障以故障碼的形式儲(chǔ)存起來(lái)。9.7電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理 8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.79.7電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理3. 制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器 制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器是ABS系統(tǒng)中主要的執(zhí)行器，其作用是在制動(dòng)時(shí)根據(jù)ECU的控制信號(hào)，迅速、準(zhǔn)確地動(dòng)作，以控制制動(dòng)壓力的大小，使車(chē)輪不被抱死，并處于理想的滑移率狀態(tài)。 制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器的種類(lèi)較多，根據(jù)制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)壓力傳遞介質(zhì)的不同，制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器有氣壓式和液壓式兩種。目前汽車(chē)上普遍使用的是液壓式。 液壓式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)

36、器按調(diào)壓的方式不同分有循環(huán)流通式和變?nèi)莘e式兩種；按與制動(dòng)總泵的結(jié)構(gòu)關(guān)系可分為整體式和分離式兩種。不同種類(lèi)的制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器其結(jié)構(gòu)與工作原理有所不同，下面介紹典型制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)與原理。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.79.7電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理(1)循環(huán)流動(dòng)式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器 循環(huán)流動(dòng)式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器串聯(lián)在普通制動(dòng)管路中，其組成與原理如圖所示。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.79.7電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理

37、這種形式的制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器在工作中，會(huì)有制動(dòng)液的循環(huán)流動(dòng)。儲(chǔ)液器用于暫時(shí)儲(chǔ)存制動(dòng)分泵壓力減小過(guò)程流出的制動(dòng)液；回油泵則是將儲(chǔ)液器的制動(dòng)液泵回制動(dòng)總泵；電磁閥有三位三通、二位二通、二位三通、二位四通等不同的結(jié)構(gòu)形式，由ECU控制其動(dòng)作，用以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)分泵壓力的升高、保持和降低控制。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.79.7電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理 三位三通電磁閥式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器 三位三通閥電磁閥有三個(gè)工作位置，三個(gè)液壓通道，ECU通過(guò)對(duì)其斷電、半通電和全通電使電磁閥分別處于三種工作狀態(tài)，三位三通電磁閥式制動(dòng)壓力

38、調(diào)節(jié)器的工作原理如圖所示。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.79.7電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理 在電磁閥不通電時(shí)，閥處于右位，制動(dòng)總泵與分泵直通；在電磁閥半通電(最大電流的一半)時(shí)，閥處于中位，制動(dòng)總泵與分泵斷開(kāi)，分泵與儲(chǔ)液器也不通；在電磁閥全通電時(shí)，閥處于左位，制動(dòng)分泵與儲(chǔ)液器相通。 三位三通電磁閥式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器工作過(guò)程如下。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院常規(guī)制動(dòng)v常規(guī)制動(dòng):在通常的減速制動(dòng)或停車(chē)慢速制動(dòng)時(shí)，車(chē)輪不會(huì)抱死，ABS不介入工作，制動(dòng)壓

39、力調(diào)節(jié)器電磁閥不通電，制動(dòng)總泵與分泵直通，制動(dòng)分泵的壓力直接通過(guò)制動(dòng)踏板控制。此時(shí)電動(dòng)回油泵不工作。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院保壓過(guò)程隨著制動(dòng)壓力增大，滑移率逐漸增大到一定程度，這是ECU輸出保壓信號(hào)時(shí)，向電磁閥提供較小的電流，柱塞處于如圖所示的位置，電磁閥的三個(gè)通道都被封閉，制動(dòng)分泵的壓力將保持不變。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院減壓過(guò)程如果滑移率繼續(xù)增大，ECU即向電磁線圈通入一個(gè)最大電流，電磁閥處于“減壓”位置，此時(shí)電磁閥將輪缸與回油通道或儲(chǔ)液室接通，輪缸中制動(dòng)液經(jīng)電磁

40、閥流入儲(chǔ)液室，輪缸壓力下降。 8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院增壓過(guò)程當(dāng)壓力下降后車(chē)輪加速太快時(shí)，ECU便切斷通往電磁閥的電流，主缸和輪缸再次相通，主缸中的高壓制動(dòng)液再次進(jìn)入輪缸，使制動(dòng)壓力增加。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.79.7電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理二位二通電磁閥式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器 二位二通電磁閥只兩個(gè)工作位置，兩個(gè)液壓通道，ECU通過(guò)對(duì)電磁閥斷電和通電使其工作在兩種工作狀態(tài)，二位二通電磁閥的原理如圖所示。 兩個(gè)二位二通閥一個(gè)為常開(kāi)電磁閥，

41、另一個(gè)則為常閉電磁閥，組合后用于控制一個(gè)ABS通道的制動(dòng)壓力。在兩電磁閥都不通電時(shí)，兩閥均處于右位，常開(kāi)電磁閥將制動(dòng)總泵與分泵接通，常閉電磁閥則將制動(dòng)分泵與回油管路斷開(kāi)；當(dāng)只是常開(kāi)電磁閥通電時(shí)，制動(dòng)總泵與分泵斷開(kāi)，制動(dòng)分泵與制動(dòng)總泵和儲(chǔ)液器均不通；當(dāng)兩個(gè)電磁閥都通電時(shí)，制動(dòng)分泵只與儲(chǔ)液器接通。8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.79.7電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理8/cb/65097564青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院9.79.7電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理電子控制系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)與原理二位二通電磁閥式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器的工作過(guò)程如下。v常規(guī)制動(dòng):在通常的減速制動(dòng)或停車(chē)慢速制動(dòng)時(shí)，ABS不工作，因此兩電磁閥不通電。此時(shí)，制動(dòng)總泵通過(guò)常開(kāi)電磁閥EV1與制動(dòng)分泵相通，常閉電磁閥