浅谈汽车ABS技术及其发展趋势

金春

[摘要]随着汽车技术的不断发展和人们对安全需求的不断增长，ABS逐渐成为汽车上的标准配置。只有对ABS深刻了解，掌握其发展方向，对它进行科研，汽车安全性才能得到进一步改善和提高。

[关键词] ABS技术 发展 制动系统结构

【中图分类号】G410

在汽车防抱死制动系统出现之前，这种状况的汽车，当紧急制动时，不可避免地出现车轮在地面上抱死拖滑的现象。当车轮抱死时，地面的侧向附着性能很差，所能提供的侧向附着力很小，汽车在受到任何微小外力的作用下就会出现方向失稳问题，极易发生交通事故。在潮湿路面或冰雪路面上制动时，这种方向失稳的现象会更加严重。汽车防抱死制动系统（Anti-lock Braking System简称ABS）的出现从根本上解决了汽车在制动过程中的车轮抱死问题。本文就汽车ABS技术及其发展趋势谈一些体会。

一. ABS的作用

汽车制动防抱死系统可使汽车在制动时维持方向稳定性和缩短制动距离，有效提高

行车的安全性。ABS可在汽车制动时根据车轮的运动养成自动调节车轮的制动压力，防止车轮抱死。其实质就是使系统的制动过程变为瞬间的控制控制过程，即在制动时使车轮与地面达到“抱而不死，死而不抱”的状态，其目的是使车轮与地面的摩擦力达到最大，同时又可以避免后轮侧滑和前轮丧失转向能力，以使汽车取得最佳的制动效能。概括其优点如下：

1. 缩短制动距离。

2. 保持汽车制动时的方向稳定性。

3. 保持汽车制动时的转向稳定性。

4. 减少汽车制动时轮胎的磨损。

5. 减少驾驶员的疲劳强度。

二. ABS的工作原理

汽车制动时由于车轮速度与汽车速度之间存在着差异，因而会导致车轮与路面之间产生滑移，当车轮以纯滚动方式与路面接触时，其滑移率为零；当车轮抱死时其滑移率为100%。当滑移率在8%～35%之间时，能传递最大的制动力。制动防抱死的基本原理就是依据上述的研究成果，通过控制调节制动力，使制动过程中车轮滑移率控制在合适的范围内，以取得最佳的制动效果。ABS系统硬件构成主要由传感器（包括轮速传感器、减速度传感器和车速传感器）、电子控制装置、制动压力调节器三大部分组成，形成一个以滑移率为目标的自动控制系统。传感器测量车轮转速并将这一数据传送至电子控制装置上，控制装置是一个微处理器，它根据车轮转速传感器信号来计算车速。在制动过程中，车轮转速可与控制装置中预先编制的理想减速度的特性曲线相比较。如果控制装置判断出车轮减速度太快和车轮即将抱死时，它就发出信号给液压调节器，液压调节器可根据来自控制装置的信号对制动器的卡钳或轮泵的油压进行控制（作用、保持、释放、重新作用）。这一动作，每秒钟能出现10次以上。

三. ABS的技术不断发展

1. 制动系统结构的发展

随着电子技术的发展，特别是大规模，超大规模集成电路的发展，汽车制动的形式将

发生变化。由于技术发展程度的局限，日前主要有两种形式的系统即EHB和EMB。EHB即线控液压制动器，是在传统的液压制动器基础上发展来的。EHB与传统的液压制动相比有了显著进步，结构紧凑，改善了制动效能，控制方便可靠，制动噪音显著减少，不需要真空装置等，节省了车内制动系统的空间布置。其局限性事整个系统离不开制动液，而电子机械制动系统EMB是一种全电制动不同于传统的制动系统，其传递是电，不是液压或压缩空气，缩短制动反应时间。现代汽车制动控制技术正朝着电子制动控制方向发展，全电控制因其巨大的优越性，将取代传统的一液压为主的传动系统。

2. 控制方法的发展

目前应用的主流ABS产品基本都是基于车轮加，减速的逻辑门限值及参考滑移率方

法设计的，但是它的控制逻辑复杂，不同路况下各种门限值没有十分明确的理论依据，难以适应各种制动情况，而且控制过程中逻辑门限总是处于波动状态，因此控制效果不太好，制动距离也稍长，对系统稳定性等品质无法评价，因此，汽车ABS的控制方法出现了滑动模态变结构控制方法，PID控制方法，鲁棒控制方法和模糊控制方法等。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，如何选定参数及消除粗轨迹在沿曲线滑移过程中存在的抖动现象，有得进一步研究。对于PID控制，只要现场制定的PID参数合适，就会得到较好的控制效果，但其性能效果仍有待改进和提高；鲁棒控制在系统稳定性和抗干扰能力上有所提高，但控制需要知道模型传递误差的上限，选择加强函具有一定的难度，而模糊控制采用类似于人脑的模糊推理方法，遵循一定的控制规则，结合实际经验，对系统进行动态调控，具有不依赖对象的数字模型，便于利用人经验知识，原理简单，容易实现，鲁棒性好，只要赋予它控制器足够的控制能力，就能很好地适应各种路况及车型结构参数的变化，是一种很有前途的ABS控制系统。

3. 与其他电控技术的结合及扩展

随着现代电子技术的飞速发展，汽车ABS技术与其他相关控制技术及设备的结合使用越来越受到广泛研究和应用。

四.ABS的发展趋势

随着电子技术和汽车技术的快速发展，ABS技术也得到了不断完善。今后，ABS技术将从以下几个方面发展。

1.采用现代控制理论和方法。完善ABS技术性能。

2.提高ABS的可靠性，自适应性。ABS是加装在汽车上的辅助安全装置，它要求高可靠性。否则会导致人身伤亡及车辆损坏。可靠性可以在电控部分向集成方向发展，制作专用的ABS芯片。机械部分则通过优化结构设计，采用新材料，提高制造工艺等。软件部分采用补偿方法和自适应控制算法来提高ABS的可靠性和自适应性。

3.提高系统的集成度，减小体积，减轻质量。

4.增强ABS控制器的功能，扩大使用范围。

由最初的防滑控制系统，到现在的电子控制制动分配装置，电子控制制动系统，车速记录仪等，ABS技术已经进入全新的发展时期，ABS作为制动控制子系统，其控制功能和使用范围正在不断扩大。

5.提高总线技术在ABS系统上的应用。

汽车由多个电控单元组成，车载电子设备的数据通信构成网络系统，在该网络系统中，各处理机独立运行，控制改善汽车某一方面的性能，同时在其他处理机需要时提供数据服务。汽车内部网络的构成主要依靠总线传输技术，只有提高总线技术才能内部通畅，ABS系统反应更快捷精准。

五.结语

我国汽车工业发展规划早已把ABS技术的开发应用列为首位，可见汽车安全行驶的主要性，防抱死制動系统是汽车安全行驶的一个重要组成部分。目前，国内ABS整体竞争力不高，要想抵御外来竞争压力，还需要大力发展和提高。

参考文献

1.程军 汽车防抱死制动系统的理论与实践[M]北京 北京理工大学出版社 1999

2.侯谭刚 论ABS在汽车上的应用于发展 科技资讯 2007（16）

3.宋健 李永 汽车防抱死制动系统控制方法的研究进展[J]公路交通科技2002（12）