abs汽车防抱死制动系统3144.docx

第140页本科生毕业设计1 防抱死制动系统概述1.1 ABS的功能 汽车ABS在高高速制动时用用来防止车轮轮抱死，ABBS是英文Antti-locck Braake SSyetemm的缩写，全全文的意思是是防抱死制动动系统，简称称ABS。凡驾驶过汽车的的人都有这样样的经历：在在积水的柏油油路上或在冰冰雪路面紧急急制动时，汽汽车轻者会发发生侧滑，严严重时会掉头头、甩尾，甚甚至产生剧烈烈旋转。制动动力过大，将将使车轮抱死死，汽车方向向失去控制后后，若是弯道道就有可能从从路边滑出或或闯入对面车车道，即使不不是弯道也无无法躲避障碍碍物，产生这这些危险状况况的原因在于于汽车的车轮轮在制动过程程中产生抱死死现象，此时时，车轮相对对于路面的运运动不再是滚滚动，而是滑滑动，路面作作用在轮胎上上的侧滑摩擦擦力和纵向制制动力变得很很小，路面越越滑，车轮越越容易。总之之，汽车制动动时车轮如果果抱死将产生生以下不良影影响：方向失失去控制，出出现侧滑、甩甩尾，甚至翻翻车；制动效效率下降，延延长了制动距距离；轮胎过过度磨损，产产生“小平面面”，甚至爆爆胎。ABS防抱死制制动装置就是是为了防止上上述缺陷的发发生而研制的的装置，它有有以下几点好好处：增加制制动稳定性，防防止方向失控控、侧滑和甩甩尾；提高制制动效率，缩缩短制动距离离（松软的沙沙石路面除外外）；减少轮轮胎磨损，防防止爆胎。现代轿车的ABBS由输入传传感器、控制制电脑、输出出调制器及连连接线等组成成。输入传感感器通常包括括死个车轮的的轮速信号、刹刹车信号，个个别车型还有有减速度信号、手手刹车或车油油面信号。ABS的第一个个优点是增加加了汽车制动动时候的稳定定性。汽车制制动时，四个个轮子上的制制动力是不一一样的，如果果汽车的前轮轮抱死，驾驶驶员就无法控控制汽车的行行驶方向，这这是非常危险险的；倘若汽汽车的后轮先先抱死，则会会出现侧滑、甩甩尾，甚至使使汽车整个掉掉头等严重事事故。ABSS可以防止四四个轮子制动动时被完全抱抱死，提高了了汽车行驶的的稳定性。汽汽车生产厂家家的研究数据据表明，装有有ABS的车辆辆，可使因车车论侧滑引起起的事故比例例下降8%左右。ABS的第二个个优点是能缩缩短制动距离离。这是因为为在同样紧急急制动的情况况下，ABSS可以将滑移移率（汽车华华东距离与行行驶的比）控控制在20%左右，即可可获得最大的的纵向制动力力的结果。ABS的第三个个优点是改善善了轮胎的磨磨损状况，防防止爆胎。事事实上，车轮轮抱死会造成成轮胎小平面面磨损，轮胎胎面损耗会不不均匀，使轮轮胎磨损消耗耗费增加，严严重时将无法法继续使用。因因此，装有AABS具有一一定的经济效效益和安全保保障。另外，ABS使使用方便，工工作可靠。AABS的使用用与普通制动动系统的使用用几乎没有区区别，紧急制制动时只有把把脚用力踏在在制动踏板上上，ABS就就会根据情况况进入工作状状态，即使雨雨雪路滑，AABS也会使使制动状态保保持在最佳点点。ABS利利用电脑控制制车轮制动力力，可以充分分发挥制动器器的效能，提提高制动减速速度和缩短制制动距离，并并能有效地提提高车辆制动动的稳定性，防防止车辆侧滑滑和甩尾，减减少车祸事故故的发生，因因此被认为是是当前提高汽汽车行驶安全全性的有效措措施。目前AABS已经在在国内外中高高级轿和客车车上得到了广广泛使用。1.2 防抱死死制动系统的的发展历史ABS装置最早早应用在飞机机和火车上，而而在汽车上的的应用比较晚晚。铁路机车车在制动时如如果制动强度度过大，车轮轮就会很容易易抱死在平滑滑的轨道上滑滑行。由于车车轮和轨道的的摩擦，就会会在车轮外圆圆上磨出一些些小平面，小小平面产生后后，车轮就不不能平稳地行行驶，产生噪噪声和挣动。1908年英国工程师J. E. Francis提出了“铁路车辆车轮抱死滑动控制器”理论，但却无法将它实用化。接下来的30年中，包括Karl Wessel的“刹车力控制器”、Werner Mhl的“液压刹车安全装置”与Richard Trappe的“车轮抱死防止器”等尝试都宣告失败。在1941年出版的汽车科技手册中写到：“到现在为止，任何通过机械装置防止车轮抱死危险的尝试皆尚未成功，当这项装置成功的那一天，即是交通安全史上的一个重要里程碑”，可惜该书的作者恐怕没想到这一天竟还要再等30年之久。当时开发刹车防防抱死装置的的技术瓶颈是是什么？首先先该装置需要要一套系统实实时监测轮胎胎速度变化量量并立即通过过液压系统调调整刹车压力力大小，在那那个没有集成成电路与计算机机的年代，没没有任何机械械装置能够达达成如此敏捷捷的反应！等等到ABS系系统的诞生露露出一线曙光光时，已经是是半导体技术术有了初步规规模的19660年代早期期。精于汽车电子系系统的德国公公司Boscch（博世）研研发ABS系系统的起源要要追溯到19936年，当当年Boscch申请“机机动车辆防止止刹车抱死装装置”的专利利。19644年（也是集集成电路诞生生的一年）BBosch公公司再度开始始ABS的研研发计划，最最后有了“通通过电子装置置控制来防止止车轮抱死是是可行的”结结论，这是AABS（Anntilocck Braaking Systeem）名词在在历史上第一一次出现！世世界上第一具具ABS原型型机于19666年出现，向向世人证明“缩缩短刹车距离离”并非不可可能完成的任任务。因为投投入的资金过过于庞大，AABS初期的的应用仅限于于铁路车辆或或航空器。TTeldixx GmbHH公司从19970年和奔奔驰车厂合作作开发出第一一具用于道路路车辆的原型型机ABBS 1， 该系统已具具备量产基础础，但可靠性性不足，而且且控制单元内内的组件超过过1000个个，不但成本本过高也很容容易发生故障障。1973年Boosch公司司购得50的Telddix GmmbH公司股股权及ABSS领域的研发发成果，19975年AEEG、Telldix与BBosch达达成协议，将将ABS系统统的开发计划划完全委托BBosch公公司整合执行行。“ABSS 2”在3年的的努力后诞生生！有别于AABS 1采采用模拟式电电子组件， ABS 22系统完全以以数字式组件件进行设计，不不但控制单元元内组件数目目从10000个锐减到1140个，而而且有造价降降低、可靠性性大幅提升与与运算速度明明显加快的三三大优势。两两家德国车厂厂奔驰与宝马马于19788年底决定将将ABS 22这项高科技技系统装置在在S级及7系系列车款上。在诞生的前3年年中，ABSS系统都苦于于成本过于高高昂而无法开开拓市场。从从1978到到1980年年底，Bossch公司总总共才售出224000套套ABS系统统。所幸第二二年即成长到到760000套。受到市市场上的正面面响应，Boosch开始始TCS循迹迹控制系统的的研发计划。11983年推推出的ABSS 2S系统统重量由5.5公斤减轻轻到4.3公公斤，控制组组件也减少到到70个。到到了19855年代中期，全全球新出厂车车辆安装ABBS系统的比比例首次超过过1，通用用车厂也决定定把ABS列列为旗下主力力雪佛兰车系系的标准配备备。图1-1 BOOSCH防抱抱死制动系统统1.3 防抱死死制动系统的的发展趋势（1）ABS本本身控制技术术的提高现代代制动防抱死死装置多是电电子计算机控控制，这也反反映了现代汽汽车制动系向向电子化方向向发展。基于于滑移率的控控制算法容易易实现连续控控制，且有十十分明确的理理论加以指导导，但目前制制约其发展的的瓶颈主要是是实现的成本本问题。随着着体积更小、价价格更便宜、可可靠性更高的的车速传感器器的出现，AABS系统中中增加车速传传感器成为可可能，确定车车轮滑移率将将变得准确而而快速。全电制动控制系系统BBW (Brakke-By-Wire)是未来制动动控制系统的的发展方向之之一。它不同同于传统的制制动系统，其其传递的是电电，而不是液液压油或压缩缩空气，可以以省略许多管管路和传感器器，缩短制动动反应时间，维维护简单，易易于改进，为为未来的车辆辆智能控制提提供条件。但但是，它还有有不少问题需需要解决，如如驱动能源问问题，控制系系统失效处理理，抗干扰处处理等。目前前电制动系统统首先用在混混合动力制动动系统车辆上上，采用液压压制动和电制制动两种制动动系统。（2）防滑控制制系统防滑控控制系统ASSR (Acccelerrationn Slipp Reguulatioon)或称为为牵引力控制制系统TCSS(Tracction Contrrol Syystem)是驱动时防防止车轮打滑滑，使车轮获获得最大限度度的驱动力，并并具有行驶稳稳定性，减少少轮胎磨损和和发动机的功功耗，增加有有效的驱动牵牵引力。防滑滑控制系统包包括两部分:制动防滑与与发动机牵引引力控制。制制动部分是当当驱动轮 (后轮)在低低附着系数路路面工作时，由由于驱动力过过大，则产生生打滑，当AASR制动部部分工作时，通通过传感器将将非驱动轮及及驱动轮的轮轮速信号采集集到控制器 中，控制器器根据轮速信信号计算出驱驱动车轮滑移移率及车轮减减、加速度，当当滑移率或减减、加速度超超过某一设定定阀值时，则则控制器打开开开关阀，气气压由储气筒筒直接进入 制动气室进进行制动，由由于三通单向向阀的作用气气压只能进入入打滑驱动轮轮的制动气 室，在低附附着系数路面面上制动时，轮轮速对压力十十分敏感，压压力稍稍过大大，车轮就会会抱死。为此此利用ABSS电磁阀对制制动压力进行行精细的调节节，即用小步步长增压或减减压，以达到到最佳的车轮轮滑移的效果果 既可以得得到最大驱动动力，也可保保持行驶的稳稳定性。（3）电子控制制制动系统由由于ass在在功能方面存存在许多缺陷陷，如气压系系统的滞后，主主车与接车制制动相容性问问题等。为改改善这些，出出现了电子制制动控制系统统EBS (Electtroniccs Breeak Systeem)它是将将气压传动改改为电线传动动，缩短了制制动响应时间间。最重要的的特点是各个个车轮上制动动力可以独立立控制。控制制强度则由司司机踏板位移移信号的大小小来决定，由由压力调节阀阀、气压传感感器及控制器器构成闭环的的连续压力控控制，这样可可以在外环形形成一个控制制回路，来实实现各种控制制功能，如制制动力分布控控制、减速控控制、牵引车车与挂车处祸祸合力控制等等。（4）车辆动力力学控制系统统车辆动力学学控制系统VVDC (Vehhicle Dynammics CControol)是在AABS的基础础上通过测量量方向盘转角角、横摆角速速度和侧向加加速度对车辆辆的运动状态态进行控制。VVDC系统根根据转向角、油油门、制动压压力，通过观观测器决定出出车辆应具有有的名义运动动状态。同时时由轮速、横横摆角速度和和侧向加速度度传感器测出出车辆的实际际运动状态。名名义状态与实实际状态的差差值即为控制制的状态变量量，控制的目目的就是使这这种差值达到到最小，实现现的方法则是是利用车轮滑滑移率特性。车车辆动力学控控制系统目的的是改善车辆辆操纵的稳定定性，它可以以在车辆运动动状态处于危危险状态下自自动进行控制制。其主要作作用就是通过过控制车辆的的横向运动状状态，使车辆辆处于稳定的的运动状态，使使人能够更容容易地操纵车车辆。（5）控制系统统总线技术随随着汽车技术术科技含量的的不断增加，必必然造成庞大大的布线系统统。因此，需需要采用总线线结构将各个个系统联系起起来，实现数数据和资源信信息实时共享享，并可以减减少传感器数数量，从而降降低整车成本本，朝着系统统集成化的方方向发展。目目前多使用CCAN控制器器局域网络(Contrrollerr Areaa Netwwork)用用于汽车内部部测量与执行行部件之间的的数据通信协协议。1.4 国内AABS系统研研究的理论状状态和具有代表的的ABS产品公公司我国ABS 的的研究开始于于80 年代代初。从事AABS研制工工作的单位和和企业很多,诸如东风汽汽车公司、重重庆公路研究究所、西安公公路学院、清清华大学、吉吉林大学、北北京理工大学学、上海汽车车制动有限公公司和山东重重汽集团等。具具有代表性的的有以下几个个。清华大学学汽车安全与与节能国家重重点实验室有有宋健等多名名博导、教授授,有很强的的科技实力,他们还配套套有一批先进进的仪器设备备,如汽车力力学参数综合合试验台、汽汽车弹射式碰碰撞试验台及及翻转试验台台、模拟人及及标定试验台台、Kodaak 高速图图像运动分析析系统、电液液振动台、直直流电力测功功机、发动机机排放分析仪仪、发动机电电控系统开发发装置及工况况模拟器、计计算机工作站站及ADAMMS、IDEEAS 软件件、非接触式式速度仪、噪噪声测试系统统、转鼓试验验台、电动车车蓄电池试验验台、电机及及其控制系统统试验台等。该该实验室针对对ABS 做做了多方面的的研究,其中中,在ABSS 控制量、轮轮速信号抗干干扰处理、轮轮速信号异点点剔除、防抱抱死电磁阀动动作响应研究究等方面的研研究处于国内内领先地位。吉林大学汽车动动态模拟国家家重点实验室室以郭孔辉院院士为代表的的研究人员致致力于汽车操操纵稳定性、汽汽车操纵动力力学、汽车轮轮胎模型、汽汽车轮胎稳态态和非稳态侧偏特性的的研究,在轮轮胎力学模型型、汽车操纵纵稳定性以及及人- 车闭闭环操纵运动动仿真等方面面的研究成果果均达到世界界先进水平。华南理工交通学学院汽车系以以吴浩佳教授为为代表从事汽汽车安全与电电子技术及汽汽车结构设计计计算的研究究,在ABSS 技术方面面有独到之处处,能够建立立制动压力函函数,通过车车轮地面制动动力和整车动动力学方程计计算出汽车制制动的平均减减速度和车速速;还可以通通过轮缸等效效压力函数计计算防抱死制制动时的滑移移率。另外,在滑移率和和附着系数之之间的关系、汽汽车整车技术术条件和试验验方法方面也也有独到见解解。济南程军电子科科技公司以AABS 专家家程军为代表表的济南程军军电子科技公公司对ABSS 控制算法法研究颇深,著有汽车车防抱死制动动系统的理论论与实践等等专著几本,专门讲述AABS 控制制算法,是国国内ABS 开发人员的的必备资料之之一。另外,他们在基于于MAT2LLAB 仿真真环境实现防防抱死控制逻逻辑、基于VVB 开发环环境进行车辆辆操纵仿真和和车辆动力学学控制的模拟拟研究等方面面也颇有研究究。重庆聚能公司产产品包括汽车车、摩托车系系列JN1111FB 气气制动电子式式单通道、JJN144FFB 气制动动电子式四通通道和JN2244FB 液压电子式式四通道等类类型ABS 装置及其相相关零部件330 多个品品种,其ABBS 产品已已通过国家汽汽车质量监督督检测中心和和国家客车质质量监督检测测中心的认定定,获得国家家实用新技术术专利,并正正式被列为国国家火炬项目目计划。西安博华公司主主要产品是适适用于大中型型客车和货车车的气压四通通道ABS 和适用中型型面包车的液液压三通道AABS 及其其相关零部件件。其中BHH1203 -FB 型型ABS 和和BH11001 - FFB 型ABBS 已通过过陕西省科委委科技成果鉴鉴定和陕西省省机械工业局局新产品鉴定定,认为该项项技术已达到到国内领先水水平。山东重汽集团引引进国际先进进技术进行的的研究也已取取得了一些进进展。重庆公路研究所所研制的适用用于中型汽车车的气制动FFKX - ACI 型型ABS 装装置已通过国国家级技术鉴鉴定,但各种种制动情况的的适应性还有有待提高。清华大学研制的的适用于中型型客车的气制制动ABS由由于资源价格格和性能上的的优势,陶瓷瓷材料的应用用将迅速扩展展;金刚石和和CBN 超超硬材料的应应用将进一步步扩大;新刀刀具材料的研研制周期会越越来越短,新新品种新牌号号的推出也将将越来越快。人人们所希望的的既有高速钢钢、硬质合金金的强度和韧韧性,又有超超硬材料的硬硬度和耐磨性性的新刀具材材料也完全有有可能出现。本文主要讲述以以80C1966KC单片机机为核心，完完成了信号输输入回路、输输出驱动回路路、电源部分分及故障诊断断等硬件电路路设计，对轮轮速传感器、电电磁阀等的故故障检测电路路进行了设计计。2防抱死制动动系统基本原原理2.1 制动时时汽车的运动动2.1.1 制制动时汽车受受力分析汽车在制动的过过程中主要受受到地面给汽汽车的作用力力、风的阻力力和自身重力力的作用。地地面对汽车的的作用力又分分为:作用在在车轮上垂直直于地面的支支承力和作用用在车轮上平平行于地面的的力。汽车在在直线行驶并并受横向外界界干扰力作用用和汽车转弯弯时所受到地地面给汽车的的力如图 22-1所示。其其中Fx为地面作作用在每个车车轮上的地面面制动力，他他的大小决定定于路面的纵纵向附着系数数和车轮所受受的载荷。所所有车轮上所所受地面制动动力的总和作作为地面给汽汽车的总的地地面制动力，他他是使汽车在在制动时减速并停止的主要要作用力。FFy为地面作作用在每个车车轮上的侧滑滑摩擦力，侧侧滑摩擦力的的大小取决于于侧向附着系系数和车轮所所受的载荷，当当车轮抱死时时，侧滑摩擦擦力将变得很很小，几乎为为零。汽车直直线制动时，若若受到横向干干扰力的作用用，如横向风风力或路面不不平，汽车将将产生侧滑摩摩擦力来保持持汽车的直线线行驶方向，如如图2-1（aa）图2-1 汽车车直线和转弯弯制动时的平平面受力简图图所示。若汽车在在转弯时制动动或在制动时时转弯，也将将产生侧滑摩摩擦力使汽车车能够转向，如如图2-1 (b)所示示。地面制动动力决定制动动距离的长短短，侧滑摩擦擦力则决定了了汽车制动时时的方向稳定定性。这里将将作用在前轮轮上的侧滑摩摩擦力称为转转弯力，将作作用在后轮上上的侧滑摩擦擦力称为侧向向力。转弯力力和汽车的方方向操纵性有有关，它保证证了汽车能够够按照驾驶员员的意愿转向向;侧向力和和汽车的方向向稳定性有关关，它保证了了汽车的行进进方向。转弯弯力越大，汽汽车的方向操操纵性越好;侧向力越大大，汽车的方方向稳定性越越好。如上所述，施加加适当的制动动，能够有效效地使汽车停停下。制动强强度过大，是是汽车发生各各种危险运动动状况的主要要原因。因此此，汽车行驶驶时，要根据据冰路、雪路路、砂石路、坏坏路、水湿路路、干路、直直路、弯曲路路等道路条件件，根据汽车车速度、方向向转角等行驶驶条件进行制制动操作，必必须时常注意意不能让车轮轮完全抱死。2.1.2 车车轮抱死时汽汽车运动情况况车轮抱死时汽车车所受到的侧侧滑摩擦力将将会变的很小小，这将使汽汽车制动时保保持方向操纵纵性和方向稳稳定性的转弯弯力和侧向力力变的很小，使使汽车在制动动时出现一些些危险的运动动情况。对AABS系统来来说，就是要要防止这些危危险情况的出出现。下面从从汽车在一种种路面上直线线和转弯制动动两方面简单单讨论一下当当车轮抱死时时汽车的运动动情况。（1）汽车在一一种路面上直直线运动制动动车轮抱死时时可能出现的的运动情况如如图2-2所所示。图2-2 (a)为只有前轮轮抱死时，由由于前轮的转转弯力基本为为零，无法进进行正常的转转向操作。为为制动时前轮轮全部抱死而而后轮不抱死死汽车的运动动情况示意，当当前轮抱死时时转弯力为零零，驾驶员无无法控制汽车车的方向使汽汽车转向来避避让前方的障障碍物，这时时由于汽车后后轮不抱死，所所以汽车仍具具有侧向力来来维持方向稳稳定性。图22-2 (bb)为只有后后轮抱死时，后后轮的侧向力力接近于零，汽汽车仍具有方方向操纵性，但但会因后轮抱抱死而失去方方向稳定性使使汽车侧滑。汽汽车不能保持持原来的行驶驶方向，由于于离心力和前前轮转向力的的作用，汽车车将一面旋转转一面沿曲线线行驶(这种种运动叫外旋旋转)。图22-2 (cc)为前后车车轮全部抱死死时时转弯力力和侧向力都都为零，这种种状态很不稳稳定，路面不不均匀、左右右轮地面制动动力不相等时时，即使对汽汽车施加很小小的偏转力矩矩，汽车就会会产生不规则则运动而处于于危险状态，在在不规则旋转转的过程中将将制动释放，汽汽车就会沿着着瞬时行驶方方向急速驶出出，这也是很很危险的。（2）汽车在一一种路面上转转弯制动车轮轮抱死时可能能出现的运动动情况如图 2-3所示示。所有这些些运动情况若若在制动时出出现，都是极极其危险的。从上面对出现这这些危险运动动情况的简单单分析可以看看出，制动时时车轮抱死导导致汽车出现现各种危险运运动情况，实实质上是汽车车因失去相应应的维持本身身方向稳定性性方向操纵性性的侧滑摩擦擦力而使汽车车出现这些运运动情况，即即车轮抱死导导致汽车的侧侧滑摩擦力为为零。车轮的的抱死程度和和汽车的地面面制动力及汽汽车的侧滑摩摩擦力之间存存在一定的关关系，ABSS之所以能防防止汽车制动动时出现危险险的运动情况况，就是根据据这个关系来来调整车轮的的运动状态，以以避免侧滑摩摩擦力为零。图2-2 汽车车直线制动车车轮抱死时的的运动情况图2-3 汽车车转弯制动车车轮抱死时的的运动情况2.2滑移率定定义通常,汽车在制制动过程中存存在着两种阻阻力:一种阻阻力是制动器器摩擦片与制制动鼓或制动盘盘之间产生的的摩擦阻力,这种阻力称称为制动系统统的阻力,由由于它提供制制动时的制动动力,因此也也称为制动系系制动力;另另一种阻力是是轮胎与道路路表面之间产产生的摩擦阻阻力,也称为为地面制动力力。地面对轮轮胎切向反作作用力的极限限值称为轮胎胎- 道路附附着力,大小小等于地面对对轮胎的法向向反作用力与与轮胎- 道道路附着系数数的乘积。如如果制动系制制动力小于轮轮胎- 道路路附着力,则则汽车制动时时会保持稳定定状态,反之之,如果制动动系制动力大大于轮胎- 道路附着力力,则汽车制制动时会出现现车轮抱死和和滑移。地面制动力受地地面附着系数数的制约。当当制动器产生生的制动系制制动力增大到到一定值(大大于附着力)时,汽车轮轮胎将在地面面上出现滑移移。汽车的实实际车速与车车轮滚动的圆圆周速度之间间的差异称为为车轮的滑移移率。滑移率S的定义义式为: -（2-3） 式中:S 滑滑移率;Vt 汽车的的理论速度(车轮中心的的速度) ; 汽车车轮的的角速度;r 汽车车轮轮的滚动半径径。由上式可知:当当车轮中心的的速度(即汽汽车的实际车车速) Vtt 等于车轮轮的角速度和车轮滚动动半径r 乘乘积时,滑移移率为零( S = 00) ,车轮轮为纯滚动;当 = 0时,S = 1000 % ,车车轮完全抱死死而作纯滑动动;当0 << S <1100 %时时,车轮既滚滚动又滑动。2.3 滑移率率与附着系数数的关系图2-4 给出出车轮与路面面纵向附着系系数和横向附附着系数随滑滑移率变化的的典型曲线。当当轮胎纯滚动动时,纵向附附着系数为零零;当滑移率率为15 %30 %时,纵向附附着数达到峰峰值;当滑移移率继续增大大,纵向附着着系数持续下下降,直到车车轮抱死( S = 1100 %) ,纵向附附着系数降到到一个较低值值。另外,随随着滑移率增增大,横向附附着系数急剧剧下降,当车车轮抱死时,横向附着系系数几乎为零零。从图1 可以看出,如果能将车车轮滑移率控控制在15 %30 %的范围内内,则既可以以使纵向附着着系数接近峰峰值,同时又又可以兼顾到到较大的侧向向附着系数。这这样,汽车就就能获得最佳佳的制动效能能和方向稳定定性。ABSS 即是基于于这一原理而而研制的。图2-4 滑移移率与附着系系数关系实验证明，道路路的附着系数数受车轮结构构、材料，道道路表面形状状、材料有关关，不同性质质道路其附着着系数变化很很大。图2.5给出了不同同类型路面上上滑移率-纵向附着系系数之间的关关系。 图2-5 不同同路面上纵向向、侧向附着着系数与滑移移率关系曲线线由图2-5可以以看出，各种种路面上的变变化的总体趋趋势是一致的的。滑移率和和纵向附着系系数之间的关关系曲线随路路面类型的不不同，出现峰峰值的滑移率率的取值也会会不一样，并并且对应不同同路面类型的的滑移率-纵向附着系系数曲线在峰峰值附着系数数后曲线下降降的速度也不不相同，在干干燥的路面上上下降的快些些，在湿滑的的路面上略微微有些下降。一一般干燥洁净净的平整水泥泥、沥青路面面纵向峰值附附着系数高达达0.8-00.9，而冰冰雪路面的纵纵向峰值附着着系数低至00.1-0.2。如果这这种差别随路路面类型的不不同变化比较较明显，则在在设计ABSS系统控制方方法时，就必必须考虑到随随路面类型的的不同而采取取不同的控制制目标和策略略。若汽车在在同一种类型型路面上制动动时的初速度度不一样，车车轮的纵向附附着系数和滑滑移率之间的的关系曲线也也会略有不同同，制动时的的车速越高，车车轮的纵向附附着系数越低低。但在同一一路面上以不不同制动初速速度制动时车车轮的附着系系数-滑滑移率关系曲曲线不会有太太大变化。总之，对于在一一种路面上制制动的汽车，车车轮附着系数数和滑移率之之间的非线性性特性是决定定汽车制动性性能的主要因因素。实际上上，汽车的制制动过程就是是车轮和路面面之间的一种种非线性变化化过程，即车车轮附着系数数随车轮运动动状态非线性性变化的过程程，所以说汽汽车的制动过过程是一种非非线性的制动动过程。制动动时汽车通过过制动系统改改变车轮的运运动状态，从从而改变车轮轮的滑移率，形形成整个非线线性的制动过过程。2.4 制动时时车轮运动方方程制动过程单轮受受力如图2-6所示。 图 2-6 制制动过程车轮轮受力简图制动车轮轴荷与与支撑力N平平衡，该轮转转动惯量J，半径r:，轴心平平移速度V，转转动角速度，制制动器制动力力矩M，通常与车车轮制动压力力成正比系数数K, 则有有地面制动力力，紧急制动动不计滑动阻阻力。则有Mr=Jddt=M-Fbr=Kp-Fbr-2-4Fb=Fs-2-5制动时制动力远远大于空气阻阻力和滚动阻阻力，Fb1r，Fb2r，分别为右右侧前后轮制制动力，汽车车初速为V0，质质量为m(重力G)，质心c到前后轴距距离l1,l2，轴距L,轮距B,质心高hg,汽车制动减减速为 mdvdt=Fb1l+Fb2r+Fb2l+Fb2r-2-6前轴载荷 N1=Gl2L+dVdthgLg-2-7后轴载荷 N2=Gl1L-dVdthgLg-2-8制动时附加转向向力矩Ms=Fb1l+Fb2l-Fb1r+Fb2rB=Fb1l-Fb1r+Fb2l-Fb2r-2-9V=v0+0tdVdtdt-2-10 从式(2-4)可可知，调节制制动压力可以以使车轮角减减速度产生变变化:从式(2-10)计算制动时时的瞬时车速速V，可计算算各车轮滑移移率，从式 (2-7) (2-88)及各轴载载荷可以判断断道路附着系系数，并进行行调节，故知知ABS可以以用dW/ddt(角加速速度)或滑移移率S，或滑滑移率与角加加速度联合作作为控制参数数。2.5 采用防防抱死制动系系统的必要性性汽车直线行驶过过程中，突然然紧急制动，汽汽车车轮一下下子抱死，汽汽车仍然向前前行滑，轮胎胎和地面之间间发出吓人的的磨擦声，汽汽车最后终于于停了下来。在在日常生活中中，大家都可可能遇到过这这种现象。如如果汽车发生生交通事故，交交通警察来了了之后首先总总是检查一下下汽车制动痕痕迹，判断司司机在事故中中是否采取了了制动措施。然然后再测量一一下制动距离离，看一看该该车制动效果果好不好。当当轮胎的滑移移率在8%25%时，轮轮胎和她面的的摩擦力 (附着力)最最大。如果轮轮胎的滑移率率过大的话，附附着力反而要要降低。如果果司机能控制制轮胎的滑移移率，使其在在制动期间始始终处于8%-25%范围之内，汽汽车将在更短短的制动距离离内停车。当汽车转向时，如如果汽车紧急急制动的话，和和直线行驶一一样会出现车车轮抱死现象象。由于车轮轮抱死，汽车车的侧向附着着力变成了零零，汽车轮胎胎出现侧向滑滑动，汽车丧丧夫了控制方方向的能力，这这是十分危险险的。汽车的的侧向附着力力和制动力之之间的关系十十分紧密。在在不制动的时时候，轮胎前前后方向的滑滑动为零，这这时车轮侧向向附着力最大大。司机踏动动制动踏板，随随着制动力的的加大，轮胎胎的滑移率增增加，侧向附附着力逐渐减减速小。最后后，当轮胎的的滑移率达到到 100%时，轮胎抱抱死。这样汽汽车的侧向附附着力几乎等等于零。此时时汽车正在转转弯中，轮胎胎开始出现侧侧向滑动。在在车轮抱死之之后，方向盘盘己经不起作作用了，汽车车陷入了不能能控制方向的的困境，只有有前轮抱死的的汽车沿着直直线前进最后后停车，只有有后轮抱死的的汽车发生旋旋转现象最后后停车，如果果前后轮都抱抱死的话，汽汽车一边转一一边沿直线前前进最后停车车。上述各种种状态是极其其危险的。为为了避免发生生这些现象，司司机在踏动制制动板时，必必须谨慎从事事。在制动过程中，如如果始终能使使轮胎的滑移移率处于8%25%范范围之内的话话，汽车将在在最短的制动动距离内停车车并具有良好好的控制方向向的能力。为为了达到上述述目的，要求求司机在操作作时应十分精精心，即踏动动制动踏板使使车轮抱死，然然后在轮胎抱抱死的一瞬间间放松制动踏踏板，轮胎一一旦开始转动动再踏动制动动踏板使车轮轮抱死，如此此反复操作。在在摩擦系数小小的光滑路面面上，司机在在制动时都很很小心，唯恐恐使车轮抱死死，但仍很难难做到，原因因是司机不知知道车轮什么么时候抱死。除除此之外，汽汽车行驶 的的许多条件也也都在变化之之中，如道路路的路面状况况时时刻刻都都在变化，轮轮胎着地状 态也每时每每刻各不一样样，前后轮胎胎的载荷分配配更是如此。要要完成上述制制动要求确实实难上加难。当当然技术熟练练的司机在某某种程度上能能根据各种条条件合理地操操作制动，如如采用点制动动。可是一旦旦遇上紧急状状态，大多数数人都是一脚脚踏死制动踏踏板，使轮胎胎抱死为此。上述司机做不到到的许多事，利利用传感器就就能办到。将将传感器的数数据进行整理理、判断、变变成执行机构构所必需的信信息，这部分分工作对于电电脑来说是很很简单的，按按照 电脑的的指令执行操操作，这在机机械结构上也也不会有什么么大问题。AABS系统调调节作用到每每个车轮制动动缸的制动液液压力，以防防止无论任何何时由于制动动过猛而可能能引起的车轮轮抱死。当不不再有可能抱抱死车轮时，再再恢复正常压压力。使滑移移率控制在一一定范围之内内。这样不但但提高了车辆辆行驶的稳定定性，增强了了车辆方向的的可控性，而而且缩短了制制动距离。2.6 防抱死死制动系统基基本工作原理理 ABSS系统是通过过在制动时按按一定规律不不断改变制动动液压力使车车轮不产生抱抱死状态的。这这种对制动液液压力的改变变过程实际上上就是ABSS系统控制方方法实施的过过程。下面以以基于车轮加加减速度逻辑辑门限值的控控制方法对直直线单一路面面的制动过程程的控制为例例，简单说明明ABS的基基本工作原理理。 ABSS系统在制动动时对制动油油压的控制过过程如图2-7所示。汽汽车开始制动动时，驾驶员员踩下制动踏踏板，制动管管路中油压由由零开始上升升，制动器使使车轮上产生生制动力矩，同同时产生地面面制动力使汽汽车和车轮都都开始减速。此此时 ABSS系统不对制制动过程进行行干预，所以以制动油压迅迅速增加，车车轮减速度也也增大。当车车轮减速度的的值达到规定定的门限值-a时，产生生减压信号，图图2-7中11点所示，AABS系统开开始工作，降降低制动油压压。由于液压压制动系统的的惯性，车轮轮减速度仍然然下降一段时时间，然后开开始减小并小小于门限值-a时，图22-7中2点点，产生保压压信号，ABBS保持制动动油压不变，车车轮由减速状状态进入加速速状态，车轮轮速度开始回回升并靠近车车速，当车轮轮加速度值达达到设定的门门限值+a时时，图2-77中3点，产产生升压信号号，ABS使使制动油压上上升，车轮加加速度在上升升一段时间后后开始减小，车车轮由加速状状态又进入减减速状态，并并再次进入另另一个控制循循环。ABSS通过这样的的控制过程可可以使车轮的的速度控制在在一定的范围围内而不产生生抱死。这种种控制方法的的关键在于对对车轮加、减减速度门限值值的设定，合合适的门限值值可以使车轮轮的运动状态态控制在比较较理想的范围围内。但显然然门限值的确确定需要大量量的试验来确确定。除了设设定车轮加减减速度门限值值之外，还可可以根据控制制质量和路面面类型的不同同设定不同的的门限值来提提高控制的质质量，如参考考滑移率门限限值等。 在ABBS中，每个个车轮上各安安置一个转速速传感器，将将各车轮转速速信号输入电电子控制装置置ECU. ECU根据据各车轮转传传感器输入的的信号对各个个车轮的运动动状态进行监监测和判定并并形成相应的的控制指令。制制动压力调节节装置主要由由调压电磁阀阀总成、电动动泵总成和储储液器等组成成一个独立的的整体，通过过制动管路与与制动主缸和和各制动轮缸缸相连，制动动压力调节装装置受电子控控制装置的控控制，对各制制动轮缸的制制动压力进行行调节。图2-7 基于于车轮加减速速度逻辑门限限值控制方法法的ABS系系统油压控制制循环图ABS的工作过过程可以分为为常规制动、制制动压力保持持、制动压力力减小和制动动压力增大等等阶段。在常常规制动阶段段，ABS并并不介入制动动压力控制，调调压电磁阀总总成中的各进进液电磁阀均均不通电而处处于开启状态态，各出液压压电磁阀均不不通电而处于于关闭状态，电电动泵也不通通电运转，制制动主缸至各各制动轮缸的的制动管路均均处于沟通状状态，而各制制动轮缸至储储液器的制动动管路均处于于封闭状态，各各制动轮缸的的制动压力将将随制动主缸缸的输出压力力而变化，此此时的制动过过程与常规制制动系统的制制动过程完全全相同。在制制动过程中，电电子控制装置置根据车轮转转速传感器输输入的车轮转转速信号判定定有车轮趋于于抱死时，AABS就进入入防抱死制动动压力调节过过程。例如，当当ECU判定定右前轮趋于于抱死时，EECU就使控控制右前轮制制动压力的进进液电磁阀通通电，使右前前进液电磁阀阀转入关闭状状态，制动主主缸输出的制制动液不再进进入右前制动动轮缸，此时时，右前出液液电磁阀仍未未通电而处于于关闭状态，右右前制动轮缸缸中的制动液液也不会流出出，右前制动动轮缸的制动动压力就保持持一定，而其其它未趋于抱抱死车轮的制制动压力仍会会随制动轮缸缸的制动主缸缸输出压力的的增大而增大大，如果在右右前制动轮缸缸的制动压力力保持一定时时，ECU判判定右前轮仍仍然趋于抱死死，ECU又又使右前出液液电磁阀也通通电而转入开开启状态，右右前制动轮缸缸中的部分制制动液就会经经过处于开启启状态的出液液电磁阀流回回储液器，使使右前制动轮轮缸的制动压压力迅速减小小，右前轮的的抱死趋势将将开始消除，随随着右前轮的的抱死趋势己己经完全消除除时，ECUU就使右前进进液电磁阀和和出液电磁阀阀都断电，使使进液电磁阀阀转入开启状状态，使出液液电磁阀转入入关闭状态同同时也使电动动泵通电运转转，向制动轮轮缸送制动液液，由制动主主缸输出的制制动液和电动动泵通电运转转，向制动轮轮缸泵送制动动液，由制动动主缸输出的的制动液和电电动泵通电运运转，向制动动轮缸泵送制制动液，由制制动主缸输出出的制动液和和电动泵泵送送的制动液都都经过处于开开启状态