ABS制动防抱死系统特点及发展趋势

ABS制动防抱死系统特点及发展趋势

宗国熙

宗国熙（奇瑞汽车股份有限公司试验技术中心）

摘要：汽车防抱死制动系统（ABS全称Anti-lockBrakeSystem），已越来越多地应用在汽车上。90年代后，ABS技术不断发展成熟，控制精度、控制功能不断完善。现发达国家已广泛采用ABS技术，ABS装置已成为汽车的标配。北美和西欧的各类客车和轻型货车ABS的装备率高达90％，轿车ABS的装备率在60％左右，运送危险品的货车ABS的装备率为100％。

关键词：ABS防抱死稳定性安全性

0引言

为什么车轮不能抱死呢？因为车轮抱死后，会失去转向能力；而且通常前置前驱轿车由于前轴负载大，制动时重心前移，使得后轮附着力减小，极限制动时，通常后轮先于前轮抱死。如此时汽车正转弯，这就意味着前轮继续按规定转向角度转弯，后轮失去附着力而沿切线方向行进。会使前后轮对车身产生两个方向的扭矩，使车很容易在两个力矩的作用下侧滑，如果车速过快，甚至会失控冲出弯道。不管是为了缩短制动距离提高制动性能，还是为了提高车身稳定性，提高主动安全性，ABS能自动减小即将抱死车轮的制动力，达到防抱死的目的。

1ABS的优点和局限

ABS通过调节制动管路压力，避免车轮在制动过程中抱死而滑移，使其处于滑移率15％—25％的边滚边滑的运动状态。其优点如下：①改善汽车制动时的横向稳定性；②改善汽车制动时的方向操纵性；③改善制动效能；④减少轮胎的局部过度磨损；⑤使用方便，工作可靠。

ABS系统本身也有局限性。在两种情况下，ABS系统不能提供最短的制动距离。一种是在平滑的干路上，由有经验的驾驶员直接进行制动。另一种情况是在松散的砾石路面、松土路面或积雪很深的路面上制动。另外，通常在干路面上，最新的ABS系统能将滑移率控制在5％—20％的范围内，但并不是所有的ABS都以相同的速率或相同的程度来进行制动（或放弃制动）。

不管ABS系统多么完善，仍摆脱不了一定的物理规律。尽管四轮防抱制动系统能提供尽可能短的制动距离，如果制动触发时刻太迟，使之在与障碍物碰撞前不能完全停车，仍不可避免事故发生。但是，由于四轮防抱死制动系统保留着控制转向的能力，在制动过程中有可能绕过障碍物，避免可能发生的事故。ABS系统不能违背物理规律的另一种情况是当汽车在弯道上行驶时，其速度超过了物理学上所允许的速度，在这种情况下，即使ABS系统也不能阻止汽车在离心力作用下离开弯道。ABS能使汽车在此过程中降低车速和实现可靠的转向，这样可减轻碰撞的危险性。另外还要考虑的是道路表面情况，没有装备ABS系统的汽车在湿滑路面或冰、雪的路面上制动时，制动距离较长，且不能猛烈转向；装备ABS系统的汽车也是如此，因为尽管ABS能提供附加的制动控制和转向控制，但它不能解决在较滑的路面上，可利用的牵引力很小的客观物理事实。

2发展趋势

ABS技术虽然在20世纪90年代初期就已成熟，但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技术将沿以下几个方面继续发展。

采用现代控制理论和方法完善ABS技术性能。目前得到广泛应用的是采用门限值控制方法的ABS，有一定局限性。研究适应ABS这种变工况、非线性系统的控制方法，完善ABS技术性能将是今后ABS研究的热点。近几年出现的增益调度PID控制、变结构控制和模糊控制等方法，是以滑移率为目标的连续控制，使制动过程中保持最佳、稳定的滑移率，理论上是理想的防抱死制动控制系统。

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。为提高可靠性，ABS电控部分应向集成化方向发展，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。ABS软件部分则采用补偿方法（针对测量、计算误差）和自适应控制算法来提高ABS的可靠性和自适应性。

提高系统集成度，减小体积，减轻质量。现代汽车的安装空间都非常紧凑，而ABS又是提高汽车安全性能的附加装置，预留的空间极有限，就要减小ABS控制器体积，减轻ABS质量，从而减轻整车质量，提高整车的经济性、动力性。因此ABS装置必须高度集成化，还可降低成本。增强ABS控制器的功能，扩大使用范围。随着现代电子技术的飞速发展，ABS技术也在不断地成熟和发展，很多ABS控制器已经选用功能强、速度快、集成度高的16位或32位微处理器，甚至做成专用芯片，为ABS进一步完善和扩展构建了一个良好的平台。目前对汽车进行安全控制的装置不断地被加入这个平台，由最初的防滑控制系统（ASR），到现在的电子制动力分配装置（EBD）、电子助力制动装置（EBA），电子行驶稳定性控制系统（ESP）、车辆动力学控制系统（VDC）、电子控制制动系统（EBS）、车速记录仪（VSR）等。ABS技术已进入全新的发展时期，ABS作为制动控制系统的一个子系统，其控制功能和使用范围正在不断扩大。

总线技术在ABS系统上的应用。随着电控单元在汽车中的应用越来越多，车载电子设备的数据通信变得越来越重要，以分布式控制系统为基础构造汽车车载电子网络系统是非常必要的。大量数据快速交换、高可靠性及廉价性是对汽车电子网络系统的要求。在该网络系统中，控制器独立运行，控制改善汽车某一方面的性能，同时在其他控制器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。汽车总线传输是通过某种通讯协议将汽车中各种电控单元（发动机、ABS、自动变速器等）、智能传感器、智能仪表等联系起来，从而构成的汽车内部网络。其优点有：减少了线束数量和线束容积，提高电子系统的可靠性和可维护性，采用通用传感器，达到数据共享；改善了系统的灵活性，即通过系统的软件可实现系统功能变化。

3结论

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逐渐成为汽车的标准配置。提高和改善ABS的性能一直是科研工作者追求的目标。随着新理论、新材料、新技术等的不断应用，结构更简化、性能更强、成本更低的ABS产品将不断推出，汽车安全性也将因此得到进一步的改善和提高。

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