汽车防抱死制动系统(ABS)
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12
ABS的发展(1)
1932: 英国专利“制动时防止车轮压紧转 动车轮的安全装置”;
1936: 德国Bosch将电磁传感器用于测量车 轮的转速;
1978:德国Bosch将微处理器引入ABS控制; 估计：本世纪初，全世界汽车ABS装备的比
率将达到90%以上。
13
ABS的发展(2)
汽车ABS仍需进一步提高系统的技术性能，提高 系统元器件的可靠性，其发展趋势为：
电子控制单元 ECU
制动灯开关
轮速传感器
传感器转子
制动分缸
11
ABS工作原理简介
轮速传感器安装在汽车驱动轮上，连续不断地测取车轮的转速， 并将这些信号传递给ABS ECU，电子控制单元将检测到的转速信 号处理后与预先存储在电子控制单元中的参考值进行比较，如 果车轮的角减速度急剧增大，表明该车轮即将抱死，ABS ECU指 示执行器降低该车轮制动轮缸的制动液压，车轮开始转动，当 传感器的信号表明车轮又正常转动时，ABS ECU又发出指令升高 车轮制动轮缸的制动液压，而执行器则根据电子控制单元的指 令“降低”、“增大”或“保持”各车轮制动轮缸的制动液压， 从而以脉冲形式（每秒约4~10次）进行制动压力的调节，将车 轮的滑移率始终控制在最佳滑移率范围内，从而保证在制动过 程中车轮与路面之间的地面制动力和侧向力最大，缩短制动距 离，最大限度地保证制动时车轮的稳定性，提高安全性。
Fy :沿Y轴方向的分力，称为侧向力 ，或称横向力；
Fz：沿Z轴方向的分力，称为法向反作用力； fx :称为制动力系数； fy :称为侧向力系数。
19
制动滑移率:
描述制动过程中的滑移程度
S v vR v
S — 制动滑移显率然，；车轮作纯滚动时，v车轮实际行驶速
v — 车辆行驶度速与车度轮；滚动ω的圆周速度相等，即v=vR，
其它：
•刮雨器自动控制 •车窗开关自动控制 •安全气囊 •全自动空调 •汽车导航系统
5
车辆电子控制技术概况(2)
主要的车辆机电一体化系统
电子控制喷油系统 电子控制悬架系统 自动导航系统 防抱死制动系统 驱动防滑控制系统
★提高了汽车的经济性、安全性、可靠性和舒适性，减 少了汽车有害尾气的排放，降低了汽车的环境噪声污 染。
6
电子控制装置占整车成本（％）
车辆电子控制技术概况(3)
8 电子控制装置 6 占整车成本
4
2
0 1976 1980 1984 1988 1992 1996 2000
年 份
7
防抱死制动系统及其功能
简称：ABS （Antilock Braking System ）
车辆制动效果的评价指标
制动距离短：车轮与路面之间的制动力尽可 能大
ABS系统
宣城市工业学校 李昱
目录
1. 概述 2. ABS的理论基础 3. ABS的构造与工作原理 4. ABS的控制技术 5. 典型ABS举例
2
1、概述
车辆电子控制技术概况 防抱死制动系统 ABS工作原理简介 ABS的发展
3
车辆电子控制技术概况(1)
问：
车辆中应用的机电一体化系统 有多少种？ 答： 几十种。
14
ABS的发展(2)
汽车ABS仍需进一步提高系统的技术性能，提 高系统元器件的可靠性，其发展趋势为：
2. 减小体积，降低重量: 现代汽车装备的辅 助装置越来越多，一方面汽车的重量随之增加， 能耗与运行成本也相应地增加，另一方面，可 供这些装置布置的空间受到限制，因此，减小 ABS的体积，降低系统的总重量一直是ABS生产 公司追求的目标；
4
发动机：
• 汽油机燃油喷射控制系统 • 柴油机燃油喷射控制系统 • 泵喷嘴 • 共轨系统 • 增压器自动控制系统 • 发动机与变速器联合控制
系统 • 柴油机启动控制系统 • 废气再循环自动控制系统 • 电子控制消声器 • 冷却系自动控制系统
机电一体化系统
底盘：
• 变速器自动控制系统 • 无级变速自动控制系统 • 离合器自动控制系统 • 电子控制动力转向系统 • 主动、半主动悬架系统 • 电子控制空气悬架系统 • 防抱死制动系统 • 驱动力防滑转系统 • 车速自动控制系统 • 汽车无人驾驶系统
16
2、ABS的理论基础
制动过程中车轮的受力及运动分析 制动力系数与侧向力系数曲线 最佳滑移率范围
17
轮胎
y
Fy
轮胎坐标系
zห้องสมุดไป่ตู้
轮胎接地区中心运动方向
轮胎滚动方向
x
轮胎接地区中心运动方向
Fx
轮胎旋转轴 轮胎接地区
Fz
18
制动力系数/侧向力系数
Fx f x Fz
Fy f y Fz
Fx : 沿X轴方向的分力,称为地面制动力 ，又称纵向力;
15
ABS的发展(2)
汽车ABS仍需进一步提高系统的技术性能，提 高系统元器件的可靠性，其发展趋势为：
3. 基于CAN总线的多控制系统集成网络控制: 由于汽车上采用的机电一体化控制装置越来越 多，每个系统都有自己的ECU和传感器，装置 和信息不能共享。采用基于CAN总线的多控制 系统集成网络控制，将ABS与其它系统集成控 制，可以节约成本，提高控制效率。
制动跑偏、侧滑和失去转向能力：车辆与路 面之间的侧向力越大越好
车轮抱死的危害 路面制动力减小 侧向力减小
不带ABS的车 辆行驶表现
带ABS的车 辆行驶表现
防抱死制动系统的功能：防止车轮抱死
8
ABS在车辆上的安装
9
液压制动原理简介
油 支架
活塞
制动盘
10
ABS工作原理简介
制动盘
执行器 Actuator
vR — r—
车车轮轮动圆力周制死动半动时滑速滑，移径度移车率；；率轮为为的1；圆0；车周车轮速轮既度作滚为纯动零滑又，动滑即，动v即时R=0车，v，R轮制r制抱动
ω — 车轮角滑速移度率。在0～1之间。可见制动滑移率描述
1. ABS/ASR一体化: ASR是驱动力防滑转系统 的英文缩写，全称为Anti-Slip Regulation。有 时也称为驱动力控制系统，全称为Traction Control System，简称为TRC。ASR也是典型的 机电一体化控制系统，其作用是在汽车的启动 和加速过程中，控制传递到驱动轮上的驱动力 矩，防止车轮空转，从而使启动和加速过程快 速而稳定。由于ASR与ABS所需的工作部件和 控制原理等有许多相近的地方，ABS制造公司 常将二者集成为一体，实现信息与资源的共享；
ABS的发展(1)
1932: 英国专利“制动时防止车轮压紧转 动车轮的安全装置”;
1936: 德国Bosch将电磁传感器用于测量车 轮的转速;
1978:德国Bosch将微处理器引入ABS控制; 估计：本世纪初，全世界汽车ABS装备的比
率将达到90%以上。
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ABS的发展(2)
汽车ABS仍需进一步提高系统的技术性能，提高 系统元器件的可靠性，其发展趋势为：
电子控制单元 ECU
制动灯开关
轮速传感器
传感器转子
制动分缸
11
ABS工作原理简介
轮速传感器安装在汽车驱动轮上，连续不断地测取车轮的转速， 并将这些信号传递给ABS ECU，电子控制单元将检测到的转速信 号处理后与预先存储在电子控制单元中的参考值进行比较，如 果车轮的角减速度急剧增大，表明该车轮即将抱死，ABS ECU指 示执行器降低该车轮制动轮缸的制动液压，车轮开始转动，当 传感器的信号表明车轮又正常转动时，ABS ECU又发出指令升高 车轮制动轮缸的制动液压，而执行器则根据电子控制单元的指 令“降低”、“增大”或“保持”各车轮制动轮缸的制动液压， 从而以脉冲形式（每秒约4~10次）进行制动压力的调节，将车 轮的滑移率始终控制在最佳滑移率范围内，从而保证在制动过 程中车轮与路面之间的地面制动力和侧向力最大，缩短制动距 离，最大限度地保证制动时车轮的稳定性，提高安全性。
Fy :沿Y轴方向的分力，称为侧向力 ，或称横向力；
Fz：沿Z轴方向的分力，称为法向反作用力； fx :称为制动力系数； fy :称为侧向力系数。
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制动滑移率:
描述制动过程中的滑移程度
S v vR v
S — 制动滑移显率然，；车轮作纯滚动时，v车轮实际行驶速
v — 车辆行驶度速与车度轮；滚动ω的圆周速度相等，即v=vR，
其它：
•刮雨器自动控制 •车窗开关自动控制 •安全气囊 •全自动空调 •汽车导航系统
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车辆电子控制技术概况(2)
主要的车辆机电一体化系统
电子控制喷油系统 电子控制悬架系统 自动导航系统 防抱死制动系统 驱动防滑控制系统
★提高了汽车的经济性、安全性、可靠性和舒适性，减 少了汽车有害尾气的排放，降低了汽车的环境噪声污 染。
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电子控制装置占整车成本（％）
车辆电子控制技术概况(3)
8 电子控制装置 6 占整车成本
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0 1976 1980 1984 1988 1992 1996 2000
年 份
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防抱死制动系统及其功能
简称：ABS （Antilock Braking System ）
车辆制动效果的评价指标
制动距离短：车轮与路面之间的制动力尽可 能大
ABS系统
宣城市工业学校 李昱
目录
1. 概述 2. ABS的理论基础 3. ABS的构造与工作原理 4. ABS的控制技术 5. 典型ABS举例
2
1、概述
车辆电子控制技术概况 防抱死制动系统 ABS工作原理简介 ABS的发展
3
车辆电子控制技术概况(1)
问：
车辆中应用的机电一体化系统 有多少种？ 答： 几十种。
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ABS的发展(2)
汽车ABS仍需进一步提高系统的技术性能，提 高系统元器件的可靠性，其发展趋势为：
2. 减小体积，降低重量: 现代汽车装备的辅 助装置越来越多，一方面汽车的重量随之增加， 能耗与运行成本也相应地增加，另一方面，可 供这些装置布置的空间受到限制，因此，减小 ABS的体积，降低系统的总重量一直是ABS生产 公司追求的目标；
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发动机：
• 汽油机燃油喷射控制系统 • 柴油机燃油喷射控制系统 • 泵喷嘴 • 共轨系统 • 增压器自动控制系统 • 发动机与变速器联合控制
系统 • 柴油机启动控制系统 • 废气再循环自动控制系统 • 电子控制消声器 • 冷却系自动控制系统
机电一体化系统
底盘：
• 变速器自动控制系统 • 无级变速自动控制系统 • 离合器自动控制系统 • 电子控制动力转向系统 • 主动、半主动悬架系统 • 电子控制空气悬架系统 • 防抱死制动系统 • 驱动力防滑转系统 • 车速自动控制系统 • 汽车无人驾驶系统
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2、ABS的理论基础
制动过程中车轮的受力及运动分析 制动力系数与侧向力系数曲线 最佳滑移率范围
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轮胎
y
Fy
轮胎坐标系
zห้องสมุดไป่ตู้
轮胎接地区中心运动方向
轮胎滚动方向
x
轮胎接地区中心运动方向
Fx
轮胎旋转轴 轮胎接地区
Fz
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制动力系数/侧向力系数
Fx f x Fz
Fy f y Fz
Fx : 沿X轴方向的分力,称为地面制动力 ，又称纵向力;
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ABS的发展(2)
汽车ABS仍需进一步提高系统的技术性能，提 高系统元器件的可靠性，其发展趋势为：
3. 基于CAN总线的多控制系统集成网络控制: 由于汽车上采用的机电一体化控制装置越来越 多，每个系统都有自己的ECU和传感器，装置 和信息不能共享。采用基于CAN总线的多控制 系统集成网络控制，将ABS与其它系统集成控 制，可以节约成本，提高控制效率。
制动跑偏、侧滑和失去转向能力：车辆与路 面之间的侧向力越大越好
车轮抱死的危害 路面制动力减小 侧向力减小
不带ABS的车 辆行驶表现
带ABS的车 辆行驶表现
防抱死制动系统的功能：防止车轮抱死
8
ABS在车辆上的安装
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液压制动原理简介
油 支架
活塞
制动盘
10
ABS工作原理简介
制动盘
执行器 Actuator
vR — r—
车车轮轮动圆力周制死动半动时滑速滑，移径度移车率；；率轮为为的1；圆0；车周车轮速轮既度作滚为纯动零滑又，动滑即，动v即时R=0车，v，R轮制r制抱动
ω — 车轮角滑速移度率。在0～1之间。可见制动滑移率描述
1. ABS/ASR一体化: ASR是驱动力防滑转系统 的英文缩写，全称为Anti-Slip Regulation。有 时也称为驱动力控制系统，全称为Traction Control System，简称为TRC。ASR也是典型的 机电一体化控制系统，其作用是在汽车的启动 和加速过程中，控制传递到驱动轮上的驱动力 矩，防止车轮空转，从而使启动和加速过程快 速而稳定。由于ASR与ABS所需的工作部件和 控制原理等有许多相近的地方，ABS制造公司 常将二者集成为一体，实现信息与资源的共享；