汽车制动防抱死系统(ABS)--课件

辽宁工业大学汽车与交通工程学院车辆工程教研室秦玉英电动汽车概论汽车制动防抱死系统（ABS）6.1绪论一、ABS的发展及应用现状ABS问世于20世纪初，1954年被美国首用于林肯牌轿车-失败；20世纪70年代，电子控制的ABS问世，开始了在汽车上广泛开发应用的前景；20世纪80年代后期汽车产品技术的最大成就-ABS技术在汽车上的应用推广；ABS主要生产厂家德国：博世（波许）公司-博世ABS2戴维斯公司-戴维斯MKIIABS美国：德尔科公司-德尔科ABSVI本迪科公司-本迪科斯ABS目前德国大众-改进戴维斯MKIIABS，取名MK20-I型。中国：上海汽车制动系统有限公司引进MK20-I型装用在国产轿车上。二、ABS的作用汽车制动过程中，对车轮的运动状态进行迅速、准确而又有效控制，使车轮的纵向、横向都保持较高的附着系数，从而保证：对汽车的转向能够控制；使汽车在最短距离内停车；减少轮胎磨损；ABS是现代汽车上必装的一种主动、安全保护装置。6.2ABS的基本理论一、汽车制动性能评价指标对汽车的制动性能有多方面的评价指标，常提到的主要评价指标有三个：一是制动效能；二是制动时汽车方向稳定性；三是制动效能恒定性;二、汽车制动时的车轮运动状态汽车在制动过程中，车轮会出现三种不同的运动状态：汽车制动中，车轮从纯滚动到抱死拖滑，必须受到一个与行驶方向相反的外力，此外力由地面和空气阻力（忽略不计）提供。地面提供的外力称为地面制动力“Fx”。“Fx”受制动器制动力“Ｆu”和附着力“F”的影响。Fx、Ｆu、F三者之间关系：当FxF时，Fx＝Ｆu，且随Ｆu的增大而增大。当Fx＝F＝Ｆｚ·φ时，Ｆu再增大，Fx＝Fxmax＝Ｆｚ·φ，Fx不再随Ｆu的增大而增大（说明车轮已抱死）。若需增大Fx，必须增大F。F取决于附着系数“φ”，“φ”又受滑移率“S”的影响。三、“S”对“φ”的影响（一）车轮滑移率“S”定义：S=[(V－Vω)/V]×100%=[(V－r.ω)/V]×100%（二）“S”对“φ”的影响分析结论：S20%为制动稳定区域；S20%为制动非稳定区域；将车轮滑移率S控制在20%左右，便可获取最大的纵向附着系数和较大的横向附着系数，是最理想的控制效果。四、理想的制动控制过程（一）制动开始时，让制动压力迅速增大，使S上升至20%所需时间最短，以便获取最短的制动距离和方向稳定性。（二）制动过程中：当S上升稍大于20%时，对制动轮迅速而适当降低制动压力，使S迅速下降到20%；当S下降稍小于20%时，对制动轮迅速而适当增大制动压力，使S迅速上升到20%；结论：车轮在制动过程中，以5～10HZ/S的增压、保压、减压的不断切换，使S稳定在20%是最理想的制动控制过程。五、ABS控制原理（一）控制方式1、车轮滑移率控制方式S=[(V－Vω)/V]×100%=[(V－r.ω)/V]×100%需要测车速—多卜勒雷达FD=f1-f2=（2V/）COSθ2、车轮角速度控制方式因为制动中车轮抱死时，dω/dt最大;设置一个轮速传感器检测轮速求角加、减速度；ECU中设置合理的角加、减速度门限值，便可实现制动防抱死调节过程。3、逻辑门限值控制方式车轮角加、减速度作主要控制门限；车轮参考滑移率作辅助控制门限；（二）逻辑门限值控制方式控制过程1、控制参数的确定（1）车轮角加、减速度的确定由ECU根据轮速传感器输入信息计算确定Vω=r.ωω=Vω/r（2）参考滑移率的确定设定参考车速Vr：Vr=Vro-jtVro-初始参考车速j-由车轮减速度确定的汽车减速度t-减速时间S参=（Vr-r.ω）/Vr六、ABS控制方案及特点控制通道-能够独立进行制动压力调节的制动管路。（一）四传感器、四控制通道特点：1、各制动轮压力均可单独调节（轮控制）-控制精度高；2、制动时可最大限度地利用每个车轮的附着力-方向稳定性好；（二）四传感器、三控制通道特点：两前轮独立控制，两后轮一同控制（轴控制）；按附着力较小车轮不发生抱死为原则进行制动压力调节-低选原则控制；按附着力较大车轮不发生抱死为原则进行制动压力调节-高选原则控制；两后轮按低选原则控制，制动时方向稳定性好；两前轮独立控制，可缩短制动距离，提高转向控制能力；6.3ABS组成、主要部件结构及工作6.3.1ABS的组成ABS是在常规制动基础上，又增设如下装置：车轮轮速传感器；电子控制单元ECU；制动压力调节器；ABS警告灯；几点说明：1、ABS是在常规制动基础上工作，制动中车轮未抱死时，与常规制动相同；车轮趋于抱死时，ABS才工作，ECU控制制动压力调节器对分泵制动压力进行调节。2、ABS工作的汽车车速必须大于5Km～9Km/h，若低于该车速，制动时车轮仍可能抱死。3、常规制动系统出故障，ABS随之失去控制作用；ABS出故障，ECU自动关闭ABS，同时ABS警告灯点亮并存储故障码，但常规制动系统仍可正常工作。6.3.2ABS主要部件结构及工作一、轮速传感器1、作用检测车轮转速，产生与轮速成正比的正弦交流信号，经整形、放大转变成数字信号送给ECU，用于对制动压力调节器实施控制。2、磁感应式轮速传感器的组成传感器头（静止）：永久磁铁、感应线圈、极轴；齿圈（转动）：凸齿数40-100不等；传感器头与齿圈间隙：0.6mm-0.7mm；3、安装位置齿圈-轮毂、制动盘；传感器头-转向节、制动底板；4、工作原理齿圈随车轮转动，凸齿和齿隙不断交替在极轴下掠过，使铁心磁通发生变化在感应线圈中产生交变信号电压，频率：f=30-6000Hz，电压幅值：U=1-15V。二、ABSECU功用：控制和监测组成：（硬件、软件）输入电路、计算电路、输出电路、安全保护电路、故障自诊断三、制动压力调节器（液压）（一）作用根据电子控制单元ECU的控制指令，通过电磁阀的动作对车轮制动器压力实施自动调节，以使车轮滑移率保持在最佳滑移率范围内。（二）调压方式1、流通式（循环式）结构简单、控制方便，被广泛采用。2、变容积式变容积式制动压力调节器由调压缸（缸筒、活塞）、电磁阀、单向阀及微型电机等组成。电磁阀和微型电机将根据ECU指令进行工作。ABS工作时，ECU输出指令，使电磁阀通电关闭；微型电机通电转动，通过传动机构驱动活塞在调压缸中移动，以改变调压缸至制动分泵间的容积。容积减小，制动压力增大；容积不变，制动压力不变；容积增大，制动压力减小。从而进行对制动分泵的制动压力实施调节。ABS型式各异，以下三个方面相同：1、ABS工作车速必须达到一定值后，才会对制动过程中趋于抱死车轮进行制动防抱死控制调节。2、车速低于规定值ABS不工作，此时的制动过程与常规制动完全相同。3、ABS都具有自诊断功能。一但发生影响系统正常工作的故障时，ABS自动关闭，同时ABS警告灯点亮。常规制动仍可正常工作。6.4ABS正确使用与故障诊断一、使用与检修注意事项（一）ABS是在常规制动系统基础上工作，常规制动系统出现故障，直接影响到ABS。因此，当制动系统出现故障时，应首先判断是常规制动系统故障还是ABS故障。（二）ABSECU对过电压、静电非常敏感，为防止其损坏，应注意：1、在点火开关处于接通（ON）位置时，不要拆装系统中的电器元件和线束插头。2、在车上用充电机对蓄电池充电时，应注意将蓄电池极柱上的其它连线拆掉，更不能用充电机起动发动机。电焊应拔下ECU连接器。（三）ECU短时承受90℃温度，在一段时间（约2h）承受85℃温度，汽车进行烤漆作业时，将ECU从车上拆下。（四）装有高压蓄压器的汽车，在维修制动系统时，应将高压蓄压器中的高压制动液释放。释放高压制动液的方法是：关闭点火开关，反复踩放制动踏板至少25次以上，直到踏板变得很硬为止。在制动系统未装好之前，不能打开点火开关，以免电动增压泵通电运转泵出制动液。（五）ABS制动系统的制动液每年更换一次。（六）轮速传感器避免碰撞、敲击。检查间隙用非磁性塞尺。（七）ABS制动系统排气方法按照维修使用说明书进行。（八）装用ABS汽车应选用与原车所用轮胎的外经、附着性能和转动惯量相近的轮胎，但不能混用不同规格的轮胎。（九）装用ABS的车用轮速传感器、ECU、制动压力调节器都是不可修复件，一旦损坏后必须整体更换。ABS件一般都不能通用。（十）装用ABS的汽车，其制动操作方法和没有装用ABS的汽车常规制动方法是一样的。但在紧急制动时，不要重复地踩放制动踏板，只要踩下制动踏板，ABS就会自动进入制动压力调节状态，不需要人工干预。ABS工作时，脚会感到制动踏板有轻微振动感或听到一点噪声。二、故障诊断和检查的一般方法步骤制动系统所出故障多数与ABS无关，一旦制动系统出现故障后，应首先确定是否是ABS故障。其常用的方法是：拔下制动压力调节器上的线束连接器，若故障消失，则可肯定是ABS故障；若故障仍存在，则可肯定故障不在ABS，而是在常规制动系统。当确认ABS出现故障时，其故障诊断和检查的一般方法如下：（一）直观检查ABS警示灯常亮时，应具体检查以下内容：1、手制动是否完全释放；2、制动管路是否泄漏，储液筒制动液液面是否在规定的范围内；3、检查ABS电控系统中的熔断器、继电器、连接器是否完好和接触牢固（重点是电动回液泵、制动压力调节器、轮速传感器及液位监测开关的连接器等）；4、检查轮速传感器头与齿圈间的间隙是否符合要求，齿圈是否赃污或损坏；5、检查蓄电池电压是否在规定范围内（其电压不低于11V），正、负极柱的导线是否连接正确、可靠；（二）进行故障自诊断ABS故障代码的读取方法可归纳为以下三种：1、连接自诊断触发电路读取故障代码2、借助专用诊断测试仪读取故障代码3、利用仪表板上的信息显示系统读取故障代码一、功用1驱动力控制系统（TractionControlSystem，简称TCs或TRC）又称驱动轮防滑转调节系统（Anti－SlipRegulation，简称“ASR），它是继防抱死制动系统（ABS）之后，设置在汽车上专门用来防止驱动轮起步、加速和在湿滑路面行驶时滑转的电子驱动力调节系统。2它可以在驱动状态下，通过计算机帮助驾驶员实现对车轮运动方式的控制，以便在汽车的驱动轮上获得尽可能大的驱动力，同时保持汽车驱动时的方向控制能力，改善燃油经济性，减少轮胎磨损。6.5汽车驱动防滑转电子控制系统二、工作原理驱动防滑转控制系统的控制参数仍然是滑动率，滑动率的计算公式如下：S=(UL-Ua)/UL式中：S——驱动滑动率；UL——驱动轮轮缘速度;Ua——汽车车身速度，实际应用时常以非驱动轮轮缘速度代替。6.5汽车驱动防滑转电子控制系统ASR-AccelerationSlipRegulation(驱动防滑系统）ASR－Anti-SlipRegulation(防滑转调节系统)TCS－TractionControlSystem(驱动力控制系统)1、防滑转控制系统ASR的功用及组成ZtmaxtmaxFF应满足F车轮的最大驱动力驱动力取决于两个方面一是发动机输出扭矩和功率，二是路面附着系数。（1）ASR的功用ASR系统的主要功能：在车轮开始滑转时，通过降低发动机的输出转矩或控制制动系统的制动力等来减小传递给驱动车轮的驱动力，防止驱动力超过轮胎与路面之间的附着力而导致驱动轮滑转，提高车辆的通过性，改善汽车的方向操纵性和行驶稳定性。ASR与ABS密切相关，都是汽车行驶的主动安全系统，两个系统通常同时采用。汽车在起步、加速或冰雪路面上行驶时，容易出现打滑现象。（2）ASR的组成对于ASR系统的传感器主要是轮速传感器和节气门位置传感器，轮速传感器通常与ABS系统共用，而节气门位置传感器与发动机电控燃油喷射系统共用。ASR的基本组成：ECU：ASR电控单元执行器：制动压力调节器节气门驱动装置传感器：车轮车速传感器节气门开度传感器轮胎滑转的程度用滑转率S来表示。车轮滑转率是指车轮速度UL与实际车速Ua之差同车轮速度UL的比值，其表达式为2、防滑转控制系统ASR的控制原理ztiWfFFFFFF驱动条件和附着条件：汽车行驶时必须满足的1）驱动力和附着力的关系2）滑转率S=(UL