摘要：汽車防抱死制動系統(tǒng)(簡稱ABS)是一種具有防滑、防抱死等優(yōu)點的汽車安全控制系統(tǒng)。ABS是常規(guī)剎車裝置基礎(chǔ)上的改進型技術(shù)，可分機械式和電子式兩種。現(xiàn)代汽車上大量安裝防抱死制動系統(tǒng)，ABS既有普通制動系統(tǒng)的制動功能，又能防止車輪鎖死，使汽車在制動狀態(tài)下仍能轉(zhuǎn)向，保證汽車的制動方向穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生側(cè)滑和跑偏，是目前汽車上最先進、制動效果最佳的制動裝置。本文就現(xiàn)代汽車ABS技術(shù)的發(fā)展趨勢談一些體會。
　　關(guān)鍵詞：汽車ABS技術(shù)發(fā)展
　　
　　汽車防抱死制動系統(tǒng)(簡稱ABS)是一種具有防滑、防抱死等優(yōu)點的汽車安全控制系統(tǒng)。ABS是常規(guī)剎車裝置基礎(chǔ)上的改進型技術(shù)，可分機械式和電子式兩種。現(xiàn)代汽車上大量安裝防抱死制動系統(tǒng)，ABS既有普通制動系統(tǒng)的制動功能，又能防止車輪鎖死，使汽車在制動狀態(tài)下仍能轉(zhuǎn)向，保證汽車的制動方向穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生側(cè)滑和跑偏，是目前汽車上最先進、制動效果最佳的制動裝置。本文就現(xiàn)代汽車ABS技術(shù)的發(fā)展趨勢談一些體會。
　　一、ABS的作用
　　在汽車防抱死制動系統(tǒng)出現(xiàn)之前，汽車所用的都是開環(huán)制動系統(tǒng)。其特點是制動器制動力矩的大小僅與駕駛員的操縱力、制動力的分配調(diào)節(jié)以及制動器的尺寸和型式有關(guān)。由于沒有車輪運動狀態(tài)的反饋信號，無法測知制動過程中車輪的速度和抱死情況，汽車就不可能據(jù)此調(diào)節(jié)輪缸或氣室制動壓力的大小。因此在緊急制動時，不可避免地出現(xiàn)車輪在地面上抱死拖滑的現(xiàn)象。當車輪抱死時，地面的側(cè)向附著性能很差，所能提供的側(cè)向附著力很小，汽車在受到任何微小外力的作用下就會出現(xiàn)方向失穩(wěn)問題，極易發(fā)生交通事故。在潮濕路面或冰雪路面上制動時，這種方向失穩(wěn)的現(xiàn)象會更加嚴重。汽車防抱死制動系統(tǒng)ABS的出現(xiàn)從根本上解決了汽車在制動過程中的車輪抱死問題。它的基本功能就是通過傳感器感知車輪每一瞬時的運動狀態(tài)，并根據(jù)其運動狀態(tài)相應(yīng)地調(diào)節(jié)制動器制動力矩的大小以避免出現(xiàn)車輪的抱死現(xiàn)象，因而是一個閉環(huán)制動系統(tǒng)。它是電子控制技術(shù)在汽車上最有成就的應(yīng)用項目之一，汽車制動防抱死系統(tǒng)可使汽車在制動時維持方向穩(wěn)定性和縮短制動距離，有效提高行車的安全性。
　　ABS可在汽車制動時根據(jù)車輪的運動養(yǎng)成自動調(diào)節(jié)車輪的制動壓力，防止車輪抱死，其實質(zhì)就是使傳統(tǒng)的制動過程變?yōu)樗查g的控制過程，即在制動時使車輪與地面達到“抱而不死，死而不抱”的狀態(tài)，其目的是使車輪與地面的摩擦力達到最大，同時又可以避免后輪側(cè)滑和前輪喪失轉(zhuǎn)向能力，以使汽車取得最佳的制動效能。因此，ABS具有以下優(yōu)點：
　　1、縮短制動距離。ABS能保證汽車在雨后、冰雪及泥濘路面上獲得較高的制動效能，防止汽車側(cè)滑甩尾（松散的沙土和積雪很深的路面除外）；
　　2、保持汽車制動時的方向穩(wěn)定性；
　　3、保持汽車制動時的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性；
　　4、減少汽車制動時輪胎的磨損。ABS能防止輪胎在制動過程中產(chǎn)生劇烈的拖痕，提高輪胎使用壽命；
　　5、減少駕駛員的疲勞強度（特別是汽車制動時的緊張情緒）。
　　鑒于防抱制動系統(tǒng)（ABS）具有如上的優(yōu)越性，所以該系統(tǒng)的裝車率逐年上升。
　　二、ABS的工作原理
　　汽車制動時由于車輪速度與汽車速度之間存在著差異，因而會導致車輪與路面之間產(chǎn)生滑移，當車輪以純滾動方式與路面接觸時，其滑移率為零；當車輪抱死時其滑移率為100%。當滑移率在8%～35%之間時，能傳遞最大的制動力。制動防抱死的基本原理就是依據(jù)上述的研究成果，通過控制調(diào)節(jié)制動力，使制動過程中車輪滑移率控制在合適的范圍內(nèi)，以取得最佳的制動效果。ABS系統(tǒng)硬件構(gòu)成主要由傳感器（包括輪速傳感器、減速度傳感器和車速傳感器）、電子控制裝置、制動壓力調(diào)節(jié)器三大部分組成，形成一個以滑移率為目標的自動控制系統(tǒng)。傳感器測量車輪轉(zhuǎn)速并將這一數(shù)據(jù)傳送至電子控制裝置上，控制裝置是一個微處理器，它根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器信號來計算車速。在制動過程中，車輪轉(zhuǎn)速可與控制裝置中預先編制的理想減速度的特性曲線相比較。如果控制裝置判斷出車輪減速度太快和車輪即將抱死時，它就發(fā)出信號給液壓調(diào)節(jié)器，液壓調(diào)節(jié)器可根據(jù)來自控制裝置的信號對制動器的卡鉗或輪泵的油壓進行控制（作用、保持、釋放、重新作用）。這一動作每秒鐘能出現(xiàn)10次以上。
　　三、ABS技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀
　　1、ABS的發(fā)展歷史
　　ABS技術(shù)是英國人霍納摩爾1920年研制發(fā)明并申請專利，早在20世紀30年代，ABS就已經(jīng)在鐵路機車的制動系統(tǒng)中應(yīng)用，目的是防止車化在制動過程中抱死，導致車輪與鋼軌局部急劇摩擦而過早損壞。1936年德國博世公司取得了ABS專利權(quán)。它是由裝在車輪上的電磁式轉(zhuǎn)速傳感器和控制液壓的電磁閥組成，使用開關(guān)方法對制動壓力進行控制。
　　20世紀40年代末期，為了縮短飛機著陸時的滑行距離、防止車輪在制動時跑偏、甩尾和輪胎劇烈磨耗，飛機制動系統(tǒng)開始采用ABS，并很快成為飛機的標準裝備。20世紀50年代防抱制動系統(tǒng)開始應(yīng)用于汽車工業(yè)。1951年Goodyear航空公司裝于載重車上；1954年福特汽車公司在林肯車上裝用法國航空公司的ABS裝置。
　　1978年ABS系統(tǒng)有了突破性發(fā)展。博世公司與奔馳公司合作研制出三通道四輪帶有數(shù)字式控制器的ABS系統(tǒng)，并批量裝于奔馳轎車上。由于微處理器的引入，使ABS系統(tǒng)開始具有了智能，從而奠定了ABS系統(tǒng)的基礎(chǔ)和基本模式。
　　1981年德國的威伯科（WABCO）公司與奔馳公司在載重車上裝用了數(shù)字式ABS系統(tǒng)。ABS的市場占有率迅速上升。20世紀80年代中期以后，借助于電子控制技術(shù)的進步，ABS的更為靈敏、成本更低、安裝更方便、價格也更易被中小型家用轎車所接受。這期間較為典型的ABS裝置有博世（BOSch）公司于1979年推出的Bosch2型，大陸特威斯（Teves）1984年推出的具有防抱制動和驅(qū)動防滑功能的ABS/ASR2U型。機械與電子元件持續(xù)不斷的發(fā)展和改進使ABS的優(yōu)越性越來越明顯，隨著激烈的競爭，技術(shù)的日趨成熟，ABS變得更精密，更可靠，價格也在下降。
　　1987年歐共體頒布一項法規(guī)，要求從1991年起，歐共體所有成員國生產(chǎn)的所有新車型均需裝備防抱制動裝置，同時規(guī)定凡載重16t以上的貨車必須裝備ABS，并且禁止無此裝置的汽車進口。日本規(guī)定，從1991年起，總質(zhì)量超過13t的牽引車，總質(zhì)量超過10t的運送危險品的拖車、在高速公路上行駛的大客車都必須安裝ABS。
　　目前，國際上ABS在汽車上的應(yīng)用越來越廣泛，已成為絕大多數(shù)類型汽車的標準裝備。北美和西歐的各類客車和輕型貨車ABS的裝備率已達90%以上，轎車ABS的裝備率在60%以左右，運送危險品的貨車ABS的裝備率為100%。
　　2、我國的ABS現(xiàn)狀
　　我國對ABS的研究現(xiàn)狀開始于20世紀80年代初。近年來，ABS技術(shù)在我國也正在推廣和應(yīng)用，1999年我國制定的國家強制性標準GB12676-1999《汽車制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗方法》中已把裝用ABS作為強制性法規(guī)。此后一汽大眾、上海大眾、上海通用等均開始采用ABS技術(shù)。在氣壓ABS方面，國內(nèi)一些企業(yè)已形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模。液壓ABS由于技術(shù)難度大，國外技術(shù)封鎖嚴密，國內(nèi)企業(yè)暫不能獨立生產(chǎn)，但在液壓ABS方面也在做自主研發(fā)，力圖突破國外跨國公司的技術(shù)壁壘，已經(jīng)取得了一些新的進展和突破。如清華大學和亞太等承擔的汽車液壓防抱死制動系統(tǒng)（ABS）“九五”國家科技攻關(guān)課題，在ABS控制理論與方法、電子控制單元、液壓控制單元、開發(fā)裝置和匹配方法等關(guān)鍵技術(shù)方面均取得了重大成果。采用的耗散功率理論，避免了傳統(tǒng)的邏輯門限值研究方法的局限性，取得了理論上的突破，研發(fā)ABS成功且進入產(chǎn)業(yè)化、批量生產(chǎn)的階段。這對振興我國汽車工業(yè)與汽車零部件業(yè)具有劃時代意義，標志著我國汽車液壓ABS國產(chǎn)化已邁出堅實的一步。
　　四、ABS的發(fā)展趨勢
　　ABS技術(shù)雖然在20世紀90年代初期就已成熟，但隨著電子技術(shù)和汽車技術(shù)的快速發(fā)展，ABS技術(shù)也得到了不斷完善。今后，ABS技術(shù)將從以下幾個方面繼續(xù)發(fā)展。
　　1、采用現(xiàn)代控制理論和方法
　　完善ABS技術(shù)性能。目前得到廣泛應(yīng)用的是采用門限值控制方法的ABS，有一定局限性。研究適應(yīng)ABS這種變工況、非線性系統(tǒng)的控制方法，完善ABS技術(shù)性能將是今后ABS研究的熱點。近幾年出現(xiàn)的增益調(diào)度PID控制、變結(jié)構(gòu)控制和模糊控制等方法，是以滑移率為目標的連續(xù)控制，使制動過程中保持最佳、穩(wěn)定的滑移率，理論上是理想的防抱死制動控制系統(tǒng)。
　　2、提高ABS的可靠性、自適應(yīng)性
　　ABS是加裝在汽車上的輔助安全裝置，它要求高可靠性，否則會導致人身傷亡及車輛損壞。為了提高ABS的可靠性，ABS電控部分應(yīng)向集成化方向發(fā)展，制作專用的ABS芯片；機械部分則通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計、采用新材料、提高制造工藝等。ABS軟件部分則采用補償方法（針對測量、計算誤差）和自適應(yīng)控制算法來提高ABS的可靠性和自適應(yīng)性。
　　3、提高系統(tǒng)的集成度，減小體積，減輕質(zhì)量。現(xiàn)代汽車的安裝空間都非常緊湊，而ABS又是提高汽車安全性能的附加裝置，預留的空間非常有限，因此，要求ABS控制器體積盡量小。此外新增加的裝置必然增加整車質(zhì)量，對整車經(jīng)濟性、動力性不利，要求ABS質(zhì)量輕。因此ABS裝置必須高度集成化，這樣既可以減小體積，又可減輕質(zhì)量，同時還可以降低成本。
　　4、增強ABS控制器的功能，擴大使用范圍
　　隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展，ABS技術(shù)也在不斷地成熟和發(fā)展，很多ABS控制器已經(jīng)選用功能強、速度快、集成度高的16位或32位微處理器，甚至做成專用芯片，為ABS進一步完善和擴展構(gòu)建了一個良好的平臺。
　　目前對汽車進行安全控制的裝置不斷地被加入這個平臺，由最初的防滑控制系統(tǒng)，到現(xiàn)在的電子制動力分配裝置、電子助力制動裝置，電子行駛穩(wěn)定控制系統(tǒng)、車輛動力學控制系統(tǒng)、電子控制制動系統(tǒng)、車速記錄儀等。ABS技術(shù)已進入全新的發(fā)展時期，ABS作為制動控制系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，其控制功能和使用范圍正在不斷擴大。
　　5、提高總線技術(shù)在ABS系統(tǒng)上的應(yīng)用
　　隨著電控單元在汽車中的應(yīng)用越來越多，車載電子設(shè)備的數(shù)據(jù)通信變得越來越重要，以分布式控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)造汽車車載電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是很有必要的。大量數(shù)據(jù)的快速交換、高可靠性及廉價性是對汽車電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求。在該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，各處理機獨立運行，控制改善汽車某一方面的性能，同時在其他處理機需要時提供數(shù)據(jù)服務(wù)。汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成主要依靠總線傳輸技術(shù)。汽車總線傳輸是通過某種通訊協(xié)議將汽車中各種電控單元（發(fā)動機、ABS、自動變速器等）、智能傳感器、智能儀表等聯(lián)接起來，從而構(gòu)成的汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。其優(yōu)點是：減少了線束的數(shù)量和線束的容積，提高了電子系統(tǒng)的可靠性和可維護性；采用通用傳感器，達到數(shù)據(jù)共享的目的；改善了系統(tǒng)的靈活性，即通過系統(tǒng)的軟件可以實現(xiàn)系統(tǒng)的功能的變化。
　　四、結(jié)束語
　　目前，汽車安全行駛系統(tǒng)已經(jīng)成為汽車向電子化發(fā)展的一個重要方面，防抱制動系統(tǒng)ABS是汽車安全行駛的一個重要組成部分。由于國內(nèi)ABS整體競爭力較為低下，要抵御外來的競爭壓力，還需要大力發(fā)展和提高。