汽车ABS现状及发展探究

摘 要:ABS通过安装在各车轮或传动轴上的转速传感器不断检测各车轮的转速,由计算机算出当时的车轮滑移率,并与理想的滑移率相比较,做出增大或减小制动器制动压力的决定,命令执行机构及时调整制动压力,以保持车轮处于理想制动状态。

关键词:ABS制动;现状;发展趋势

一、ABS的工作原理

汽车制动时由于车轮速度与汽车速度之间存在着差异,因而会导致车轮与路面之间产生滑移,当车轮以纯滚动方式与路面接触时,其滑移率为零;当车轮抱死时其滑移率为100%。当滑移率在8%～35%之间时,能传递最大的制动力。制动防抱死的基本原理就是依据上述的研究成果,通过控制调节制动力,使制动过程中车轮滑移率控制在合适的范围内,以取得最佳的制动效果。ABS系统硬件构成主要由传感器(包括轮速传感器、减速度传感器和车速传感器)、电子控制装置、制动压力调节器三大部分组成,形成一个以滑移率为目标的自动控制系统。传感器测量车轮转速并将这一数据传送至电子控制装置上,控制装置是一个微处理器,它根据车轮转速传感器信号来计算车速。在制动过程中,车轮转速可与控制装置中预先编制的理想减速度的特性曲线相比较。如果控制装置判断出车轮减速度太快和车轮即将抱死时,它就发出信号给液压调节器,液压调节器可根据来自控制装置的信号对制动器的卡钳或轮泵的油压进行控制(作用、保持、释放、重新作用)。这一动作,每秒钟能出现10次以上。

二、ABS技术的发展及应用现状

国内研究ABS主要有东风汽车公司、交通部重庆公路研究所、济南捷特汽车电子研究所、清华大学、西安交通大学、吉林大学、华南理工大学、合肥工业大学等单位,虽然起步较晚,也取得了一些成果。在气压ABS方面,国内企业包括东风电子科技股份有限公司、重庆聚能、广东科密等都已形成了一定的生产规模。液压ABS由于技术难度大,国外技术封锁严密,国内企业暂时不能独立生产,但在液压ABS方面也在做自主研发,力图突破国外跨国公司的技术壁垒,已经取得了一些新的进展和突破。如清华大学和浙江亚太等承担的汽车液压防抱死制动系统(ABS)“九五”国家科技攻关课题,在ABS控制理论与方法、电子控制单元、液压控制单元、开发装置和匹配方法等关键技术方面均取得了重大成果。采用的耗散功率理论,避免了传统的逻辑门限值研究方法的局限性,取得了理论上的突破,研发ABS成功且进入产业化、批量生产阶段。

三、ABS的发展趋势

ABS技术虽然在20世纪90年代初期就已成熟,但随着电子技术和汽车技术的快速发展,ABS技术也得到了不断完善。今后,ABS技术将沿以下几个方面继续发展。

(一)采用现代控制理论和方法完善ABS技术性能

目前得到广泛应用的是采用门限值控制方法的ABS,有一定局限性。研究适应ABS这种变工况、非线性系统的控制方法,完善ABS技术性能将是今后ABS研究的热点。近几年出现的增益调度PID控制、变结构控制和模糊控制等方法,是以滑移率为目标的连续控制,使制动过程中保持最佳、稳定的滑移率,理论上是理想的防抱死制动控制系统。提高ABS的可靠性、自适应性。ABS是加装在汽车上的辅助安全装置,它要求高可靠性,否则会导致人身伤亡及车辆损坏。为了提高ABS的可靠性,ABS电控部分应向集成化方向发展,制作专用的ABS芯片;机械部分则通过优化结构设计、采用新材料、提高制造工艺等。ABS软件部分则采用补偿方法(针对测量、计算误差)和自适应控制算法来提高ABS的可靠性和自适应性。提高系统的集成度,减小体积,减轻质量。现代汽车的安装空间都非常紧凑,而ABS又是提高汽车安全性能的附加装置,预留的空间非常有限,因此,要求ABS控制器体积尽量小。此外新增加的装置必然增加整车质量,对整车经济性、动力性不利,要求ABS质量轻。因此ABS装置必须高度集成化,这样既可减小体积,又可减轻质量,同时还可以降低成本。

(二)ABS/ASR控制系统的开发将基于总线技术进行,实现与其他控制系统的信息共享

随着汽车电子化程度不断提高,汽车上ECU数目越来越多。为了提高信号的利用率,要求大量的数据信息能在不同的ECU中共享,汽车综合控制系统中大量的控制信号也需要实时交换。传统的电器系统大多采用点对点的单一通讯方式,已远不能满足这种需求。为此,总线技术被引人到汽车电控系统中。今后,ABS/ASR控制系统的开发将基于总线技术进行,实现与其他控制系统的信息共享。例如,利用CAN总线和SAE,可以很容易实现机械式自动变速器AMT(Automatic Mechanical Transmission)和ABS/ASR之间的数据传输,实现资源共享。ABS采集的汽车轮速信号,可以通过变换得到变速器的输出轴转速为AMT所用,可减少传感器,降低控制系统的成本。同时,减少了插接件,使AMT和ABS/ASR系统的可靠性和实时性提高。ABS工作时,可向AMT发出控制信息,要求AMT挂空档,提高ABS的工作性能,使车辆制动更平稳、更有效。ASR工作时可要求AMT向上换档减少力矩,使ASR的控制效果更好。ASR可使AMT避免在低附着路面起步和加速时出现反复换档现象。因此,信息交换和共享可以使两个控制系统的功能比它们单独控制的功能更丰富和有效,使每个控制器的功能都更加完善,便于进行更复杂的控制,为整车控制奠定基础。

四、结束语

随着汽车技术的不断发展和人们对安全需求的不断增长,ABS逐渐成为汽车上的标准配置。提高和改善ABS的性能一直是科研工作者追求的目标。随着新理论、新材料、新技术等的不断应用,结构更简化、性能更强、成本更低的ABS产品将不断推出,汽车安全性也将因此得到进一步的改善和提高。

参考文献:

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