汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）

一 前言 

世界各國(guó)由于能源危機(jī)和環(huán)境污染等問(wèn)題，目前對(duì)電動(dòng)汽車給予了前所未有的關(guān)注，電動(dòng)汽車ABS技術(shù)也要相應(yīng)發(fā)展。在城市工況中，汽車需要較頻繁的啟動(dòng)與制動(dòng)，不管是采用哪種制動(dòng)方式，一旦車輪抱死，后果可想而知，因此對(duì)于汽車行駛安全性能的要求越來(lái)越高。汽車制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）就是在這種要求下產(chǎn)生和發(fā)展的。

二 概述 

ABS是常規(guī)剎車裝置基礎(chǔ)上的改進(jìn)型技術(shù)，是一種具有防滑、防抱死等優(yōu)點(diǎn)的汽車安全控制系統(tǒng)，防抱死制動(dòng)器本質(zhì)上是普通制動(dòng)器的增強(qiáng)型或改進(jìn)型。

防抱死制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于在制動(dòng)困難或在潮濕或光滑的表面上制動(dòng)時(shí)防止制動(dòng)器鎖定和車輪打滑，通過(guò)防止車輛危險(xiǎn)滑行并允許駕駛員在試圖停止時(shí)保持轉(zhuǎn)向控制，這為日常駕駛增加了顯著的安全范圍。ABS既有普通制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)功能，又能防止車輪抱死，使汽車在制動(dòng)狀態(tài)下仍能轉(zhuǎn)向，保證汽車的制動(dòng)方向穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生側(cè)滑和跑偏，是目前汽車上最先進(jìn)、制動(dòng)效果最佳的制動(dòng)裝置。

制動(dòng)防抱死系統(tǒng)就是在制動(dòng)過(guò)程中防止車輪被制動(dòng)抱死，車輪抱死可引起：路面制動(dòng)力減小，制動(dòng)效能下降；降低輪胎使用壽命，當(dāng)汽車制動(dòng)前輪抱死時(shí)，汽車會(huì)失去轉(zhuǎn)向能力，后輪抱死時(shí)側(cè)向力減小，制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性下降，會(huì)造成汽車急轉(zhuǎn)甩尾或側(cè)滑。制動(dòng)防抱死系統(tǒng)對(duì)汽車性能的影響主要表現(xiàn)在減少制動(dòng)距離、保持轉(zhuǎn)向操縱能力、提高行駛方向穩(wěn)定性以及減少輪胎的磨損方面。遇到緊急狀況，駕駛員只要盡可能地用力踩下剎車踏板不松開即可，其他的事情交給ABS來(lái)處理，因此駕駛者可以專心地處理緊急狀況，保證汽車的行駛安全。

三 組成

1．輪速傳感器

又名轉(zhuǎn)速傳感器。輪速傳感器一般都安裝在車輪處，但有些驅(qū)動(dòng)車輪的輪速傳感器安裝在主減速器或變速器等傳動(dòng)系統(tǒng)部件中。傳感機(jī)構(gòu)由輪速傳感器和“齒圈”配對(duì)組成。在車輪內(nèi)側(cè)的一個(gè)固定裝置上安裝有輪速傳感器，輪速傳感器內(nèi)包含了大量可供產(chǎn)生磁力線的電磁線圈，車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)車輪輪輞上的齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)所產(chǎn)生的磁力線被齒圈切割使傳感器內(nèi)的電磁線圈感應(yīng)出交變電流，電磁控制器檢測(cè)出脈沖率與車輪轉(zhuǎn)速之間的成正比的變化信號(hào)，電子感應(yīng)器根據(jù)傳感器內(nèi)所設(shè)定的默認(rèn)數(shù)據(jù)，與現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，分析并處理所測(cè)量到的脈沖信號(hào)，并根據(jù)這些信號(hào)分析出每個(gè)車輪的運(yùn)動(dòng)速度。當(dāng)實(shí)際數(shù)據(jù)超出默認(rèn)數(shù)據(jù)的范圍時(shí)，電磁控制器就會(huì)發(fā)出信號(hào)給電磁調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)柱塞的上下移動(dòng)，進(jìn)一步調(diào)節(jié)各個(gè)車輪制動(dòng)分泵的油量。輪速傳感器的作用是檢測(cè)車輪轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生與輪速成正比的正弦交流信號(hào)，經(jīng)整形、放大轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，并將車輪轉(zhuǎn)速信號(hào)送入ABS ECU，用于對(duì)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器實(shí)施控制。

（1）ABS輪速傳感器主要技術(shù)指標(biāo)

1）最小電流7mA,最大電流14mA

2）最小工作電壓9V,最大工作電壓18V

3）氣隙高度范圍在0.5~1.2mm

4）溫度范圍在：-40攝氏度~+125攝氏度

5）最小速度1HZ，最大速度大于2500HZ

（2）傳感器對(duì)ABS控制效果的影響

1)傳感器的信號(hào)好壞直接影響到ABS的控制，若安裝不到位或碰撞，就會(huì)導(dǎo)致傳感器采集的輪速信號(hào)時(shí)好時(shí)壞或完全沒(méi)有或有尖波干擾，造成ECU誤認(rèn)為車輪已趨向抱死，立即采取減壓調(diào)節(jié)，導(dǎo)致車輛跑偏或走蛇形。

2）由于傳感器信號(hào)不好就會(huì)導(dǎo)致壓力調(diào)節(jié)器過(guò)早調(diào)節(jié)，增壓閥過(guò)早關(guān)閉，引起制動(dòng)踏板很硬，有時(shí)還會(huì)感覺踩不下，也會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)距離很長(zhǎng)或沒(méi)有制動(dòng)的現(xiàn)象。

3）目前有80%的故障與傳感器有關(guān)，所以在安裝傳感器時(shí)要格外仔細(xì)，確保精確安裝到位。

目前ABS輪速傳感器主要有電磁式和霍爾式兩種。

（1）電磁式輪速傳感器

電磁式輪速傳感器與普通的交流發(fā)電機(jī)原理相同，永久磁鐵產(chǎn)生一定強(qiáng)度磁場(chǎng)，齒圈在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒圈齒頂和電極之間的間隙以一定的速度發(fā)生變化，這樣會(huì)使齒圈和電極組成的磁路中的磁阻發(fā)生變化，其結(jié)果使磁通量周期性增減變化，在線圈兩端產(chǎn)生正比于磁通量增減速度的感應(yīng)電壓。磁電式傳感器由電磁感應(yīng)傳感頭和磁性齒圈組成，結(jié)構(gòu)如下圖所示，傳感頭由永磁體、極軸和感應(yīng)線圈等組成，極軸有鑿式極軸和柱式極軸和菱形極軸式。傳感頭直接安裝在車輪附近不隨車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的部件上，如半軸套管、轉(zhuǎn)向節(jié)、制動(dòng)底板等。轉(zhuǎn)子齒圈是一個(gè)帶齒的圓環(huán)，由磁阻較效的鐵磁性材料制成，隨車輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)的部件上，如半軸、輪轂或制動(dòng)盤等，與車輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)。

1）工作原理

齒圈隨車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，突齒和齒隙不斷交替在極軸下掠過(guò)，使鐵心磁通發(fā)生變化在感應(yīng)線圈中產(chǎn)生交變信號(hào)電壓，頻率：f=30~6000Hz，電壓幅值：U=1~15V.

當(dāng)齒圈旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒頂與齒隙輪流交替對(duì)向磁芯，當(dāng)齒圈轉(zhuǎn)到齒頂與傳感頭磁芯相對(duì)時(shí)，傳感頭磁芯與齒圈之間的間隙最小，由永久磁芯產(chǎn)生的磁力線就容易通過(guò)齒圈，感應(yīng)線圈周圍的磁場(chǎng)就強(qiáng)；而當(dāng)齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)到齒隙與傳感磁芯相對(duì)時(shí)，傳感頭磁芯與齒圈之間的間隙最大，由永久磁芯產(chǎn)生的磁力線就不容易通過(guò)齒圈，感應(yīng)線圈周圍的磁場(chǎng)就弱。此時(shí)，磁通迅速交替變化，在感應(yīng)線圈中就會(huì)產(chǎn)生交變電壓，交變電壓的頻率將隨車輪轉(zhuǎn)速成比例變化。電子控制單元可以通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感輸入的電壓脈沖頻率進(jìn)行處理來(lái)確定車輪的轉(zhuǎn)速、汽車的參考速度等。

優(yōu)點(diǎn)：電磁式輪速傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低；

缺點(diǎn)：一是其輸出信號(hào)的幅值隨轉(zhuǎn)速的變化而變化。若車速過(guò)慢，其輸出信號(hào)低于1V，電控單元就無(wú)法檢測(cè)；二是響應(yīng)頻率不高。當(dāng)轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)，傳感器的頻率響應(yīng)跟不上；三是抗電磁波干擾能力差。目前，國(guó)內(nèi)外ABS系統(tǒng)的控制速度一般為15~160km/h，今后要求控制速度范圍擴(kuò)大到8~260km/h以至更大，顯然電磁感應(yīng)式輪速傳感器很難適應(yīng)。

2)傳感器安裝位置