从创新到标配——博世ABS安全制动30周年-从创新到标配

040Nov.2008安全驾驶从创新到标配撰文：杨絮2008年是博世ABS（防抱死制动系统）首次投入市场以来30周年庆典，凭借其电子控制技术，博世的ABS成为首个应用在车辆上的最有效、最可靠的安全解决方案。本期将对ABS的工作原理、开发历史、技术演变及未来趋势进行逐一地介绍。ABS如何工作目前，ABS系统的中央部件是液压模块。它包括4个控制车轮制动压力的电磁阀，1个回流泵和1个电子控制单元。另外，每个车轮上都有1个转速传感器来测量转速，并将数据传输给控制单元。该系统能够防止车轮抱死，使车辆即使在全力制动的情况下，仍然可以保持稳定，使驾驶员可以采取避让动作，防止事故的发生。如果某个车轮即将发生抱死，该系统博世ABS安全制动30年会减少制动压力直到抱死的危险消除。一旦车轮又恢复转动，系统将再次增加制动压力。这种压力的增加或减少将一直持续至驾驶员抬起制动踏板或者抱死的趋势消除，例如地面抓地力增加等情况。这一特殊的系统，有时会引起制动踏板的颤动。把想法付诸于实践的漫长过程自20世纪初以来，人们一直致力于车轮防抱死的研究，这不仅针对汽车，也包括火车及飞机。博世于1936年注册了第一个该类技术专利。回顾早期的应用于汽车上的设计，几乎都存在着同样的问题：过于复杂，故障率高，并且运作速度慢。1964年，Teldix公司开始进行首例全电子控制系统的研发，并且在两年后获得了成功。通过装配了ABS车辆的试验，结果显示该系统能够成功地缩短制动距离，并且使车辆在转弯时依然能保持良好的转向性和稳定性，这就是第一代ABS。该设计的基础结构至今依然可以在每一个ABS系统中找到影子。但第一代ABS系统仍有待提高，因为它应用了约1000个模拟元件和安全转换开关，导致该系统的可靠性和耐久性不符合批量生产的要求。1975年，博世从Teldix收购了ABS的研发成果。工程师通过不断研发，借助于数字技术的发展，特别是集成电路的应用，使该系统的电控元件减少到140个。在经历了14年的漫长开发历程后，博世于1978年开始成功批量生产第二代ABS，该系统先后成为奔驰S级和宝马7系豪华轿车的可选配置。自此之后，ABS成为所有汽车主动安全系统的发展基础。系统改进和功能附加此后，工程师们一直致力于该系统的简化。1989年，集成控制单元投入批量生产。由于其紧凑的设计，使它可以直接安装在液压模块上，这大大减少了第二代ABS的整体重量。1993年，博世公司开发了第五代ABS系统，并在随后几年中研发了5.3和5.7版本。新版本的主要特点是进一步减轻了系统重量，增添了一些附加功能。例如电子制动力分配功能，它取代了安装在后轴上的机械式比例阀。1994年，摩托车用防抱死制动系统也在日本投产。对于摩托车而言，任何前轮抱死的情况都极有可能导致骑车者摔倒。随着科技的发展，ABS系统功能的范围和数量也在不断增加。1986年，博世开始批量生产以ABS为基础的TCS（牵引博世ABS安全制动30年ABS技术演变/重量全球ABS新车安装率8kg6kg4kg2kg080%60%40%20%019781988199319951998200120032005200720090.02%0.6%29%52%69%76%ABS2ABS5.06.2kg3.8kgABS5.32.6kg2.5kgABS5.71.7kg1.4kgABS8(s-motor)ABS8.1(xxs-motor)ABS9～-15%041Nov.2008力控制系统），该系统可以防止车轮打滑，使车辆在光滑的地面上仍能很好地起步或加速。当车辆转弯过快时，该系统能通过降低发动机输出转矩来增加车辆的稳定性。1995年博世在ABS基础上首先推出ESP（电子稳定程序），它在各种驾驶情况下都能增强车辆的稳定性。当车辆有侧滑危险时，ESP系统会降低发动机输出转矩，同时对单个车轮进行制动。据研究表明，ESP可避免30%到50%的致命单车事故。此外，ESP通过与约束系统和视频系统等其他系统的网络化，可以实现更多的功能。2001年，博世开始生产经过多次改良的第八代ABS系统。这是目前最紧凑的设计，只有1.4kg，其控制单元仅含14个高度集成化的部件，且配有256KB容量的内存。第八代产品采用模块化设计，使得复杂的制动系统ABS、TCS和ESP能够以相似的方式进行生产，并且优化了开发及制造的流程及工序。全世界各个制造网点所生产的博世产品都严格按照博世全球统一的质量标准进行生产。因此，无论是在德国、法国、美国、日本、澳大利亚、中国或者巴西，大多数的ABS系统都是在靠近汽车制造商所在地的博世本土装配线所生产的，而且其产品的质量保持了较高的一致性。ABS未来发展趋势2007年，全球超过3/4的新车装配了ABS。2008年，博世公司预计生产约2100万台制动控制系统。新兴市场上，越来越多的汽车应用了ABS系统。例如在巴西，每7辆新车中就有1辆配备ABS；在中国，每3辆乘用车中就有2辆装配了ABS。在欧洲、美国和日本，ABS早已成为汽车的标准配置，并且逐步被ESP所替代。美国于2007年通过法规规定：在2012年之前所有4.5吨以下的轻型车都要逐步强制安装ESP。2008年5月，欧盟委员会也提交了类似的法规：从2012年10月起，所有的新车型都必须装配ESP系统；到2014年10月，所有的新车都必须装配该系统。博世ABS30周年发展里程碑：1936年：1970年：1978年：1981年：1985年：1986年：1987年：1989年：1992年：1993年：1995年：1999年：2001年：2003年：2004年：2008年：世界76%美国94%中国64%日本87%韩国70%巴西15%印度12%欧洲2）88%2007年新车1）ABS安装率1）基于小于6吨的乘用车及轻型商用车产量2）自2004—2006年7月欧盟25国:整车制造商自行承诺100%标配ABS10【相关链接】博世获得“机械式车轮防抱死设计”专利第一代ABS的原型具备一切所需的但控制单元的功能安全性尚不完善首批投入批量生产的防抱死制动系统ABS2，先后被应用于梅赛德斯-奔驰汽车及宝马汽车博世第10万台ABS下线，ABS开始应用于商用车博世ABS首次应运于美国车辆博世第100万台ABS下线牵引力控制系统TCS投入批量生产ABS2E第1次将控制单元直接安装在液压模块上博世第1000万台ABS问世博世ABS5.0投入批量生产博世ABS5.3（含微集成控制单元）投入批量生产，推出ESP（电子稳定程序）1998年：博世开始生产ABS5.7博世第5000万台ABS下线博世ABS8投入批量生产博世第1亿台ABS下线ABS在欧盟15个成员国成标准配置ABS批量生产30周年