ABS结构讲义与工作原理
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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
ABS基本工作图
压力调节装置
制动管路压力
控 制 信 号 ECU
轮速信号
轮速传感器
制动器 制 动 力
轮胎
电控单元
液压调节器
• 电磁阀控制三种状态： 加 压：进油阀开，出油阀关
减 压：进油阀关，出油阀开
保 压：进油阀关，出油阀关
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。
4.理想的制动控制过程
（1）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。 （２）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%；
（1）制动器制动力
• 制动蹄与制动鼓（盘） 压紧时形成的摩擦力 矩Mμ通过车轮作用于 地面的切向力——Fμ
（2）地面制动力 • 制动时地面对车轮的
切向反作用力——FX
（3）地面制动力Fμ 、制动器制动力FX及附 着力Fφ之间的关系
• 附着力——地面对轮胎切向反作用力的极 限值Fφ。
• 附着力取决于轮胎与路面之间的摩擦作用 及路面的抗剪强度。
精品jing
ABS结构与工作原理
一、ABS的理论基础
• 1.汽车的制动性
汽车在行驶过程中，强制地减速以至停 车且维持行驶方向稳定性的能力称为汽车 的制动性。
• 评价制动性能的指标主要有： • （1）制动效能——汽车在行驶中，强制减
速以至停车的能力称为制动效能。
• 即汽车以一定的初速度制动到停车所产生 的： ★制动距离 ★制动时间 ★制动减速度
• （2）制动时的方向稳定性——汽车在制动 时仍能按指定方向的轨迹行驶，即不发生 跑偏、侧滑、以及失去转向能力称为制动 时的方向稳定性。
2.汽车制动时车轮受力分析
Ｖ——车速 ω——车轮旋转角速度 Ｍｊ——惯性力矩 Ｍμ——制动阻力矩 Ｗ——车轮法向载荷 Ｆｚ——地面法向反力 Ｔ——车轴对车轮的推力 Ｆｘ——地面制动力 ｒ——车轮半径 ｒω——车轮切向速度，简称轮速
（三）、ABS控制参数
• 1.以车轮滑移率为控制参数
• 根据车速和车速传感器的信号计算车轮的滑移率 作为控制制动力的依据。
• S高于设定值，ECU就会输出减小制动力信号，并 通过制动压力调节器减小制动压力；S低于设定值 时，ECU就会输出增大制动力信号，并通过制动 压力调节器增大制动压力，控制滑移率在设定的 范围内。
• 已有用多普勒雷达测量车速的ABS。
• 2.以车轮角加速度为控制参数
ECU根据车轮的车速传感器信号计算车轮 的角加速度作为控制制动力的依据。
ECU中设置合理的角加速度、角减速度门限 值。
制动时，当车轮角减速度达到门限值时， ECU输出减小制动力信号；当车轮转速升高至 角加速度门限值，ECU输出增加制动力信号。
• 结论： 车轮在制动过程中，以5～10 次/秒 的
频率进行增压、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。
5.百度文库BS的功用 ABS的功用是控制实际制动过程接近于
理想制动过程。
二、ABS的基本组成与工作原理
（一）传统制动系统工作原理
（二）ABS的基本组成 • ABS是在传统制动基础上，又增设如下装
（四）、ABS控制方式及特点
控制通道 —能够独立进行制动压力调节的制动管路；
1.四传感器、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；
2.四传感器、三控制通道
特点：
两前轮独立控 制，两后轮一同 控制（轴控制）；
(c) 柱式极轴传感头
电磁感应式车轮转速传感器的传感头与齿圈的相对安装方式
电磁式车轮转速传感器结构简单，成本低，但存在以下
缺点：
① 电磁感应式轮速传感器向ABS的ECU输送的电压信号的 强弱是随转速的变化而变化的，信号幅值一般在1V到15V的范 围内变化。
当车速很低时，传感器输出的电压信号若低于1V，则ECU 无法检测到如此弱的信号，ABS也就无法正常工作。
地面制动力、制动器制动力及附着力之间的关系
3.硬路面上附着系数φ与滑移率s的关系
（1）制动过程中车轮的三种运动状态
第一阶段：纯滚动，路面印痕与胎面花纹 基本一致
车速 V = 轮速Vω
第二阶段：边滚边滑，路面印痕可以辨认 出轮胎花纹，但花纹逐渐模糊。
车速 V ＞ 轮速Vω
第三阶段：抱死拖滑，路面印痕粗黑。 轮速Vω = 0
电磁感应式车轮转速传感器的工作原理:
(a) 齿隙与磁心端部相对时
(b) 齿顶与磁心端部相对时
(c) 传感器输出电压
电磁式轮速传感器分类：根据磁心端部的结构形状，可分为凿 式极轴、柱式极轴车轮转速传感器
由于结构形式的不同，传感头与齿圈的相对安装方式也有 区别：
(a) 凿式极轴传感头 (b) 菱形极轴传感头 (柱式极轴的一种)
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。
（2）滑移率S
定义：s=[(V－Vω)/V]×100% =[(V－r.ω)/V]×100%
（3）附着系数φ与滑移率 s 的关系
• 分析结论：
•
s ＜ 20%为制动稳定区域；
s ＞ 20%为制动非稳定区域；
将车轮滑移率 s 控制在20%左右，便可
2、组成
传感器一般采用磁感应式
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：0.6～0.7 mm；
轮速传感器分类：电磁式、霍尔式 轮速传感器的安装位置：
(a) 驱动车轮
(b) 非驱动车轮
车速转速传感头在车轮上的安装
传感头与齿圈之间的间隙很小，通常只有0.5mm到1mm左 右，多数车轮转速传感器的间隙是不可调的。
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；
三、 ABS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。
☆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
ABS基本工作图
压力调节装置
制动管路压力
控 制 信 号 ECU
轮速信号
轮速传感器
制动器 制 动 力
轮胎
电控单元
液压调节器
• 电磁阀控制三种状态： 加 压：进油阀开，出油阀关
减 压：进油阀关，出油阀开
保 压：进油阀关，出油阀关
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。
4.理想的制动控制过程
（1）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。 （２）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%；
（1）制动器制动力
• 制动蹄与制动鼓（盘） 压紧时形成的摩擦力 矩Mμ通过车轮作用于 地面的切向力——Fμ
（2）地面制动力 • 制动时地面对车轮的
切向反作用力——FX
（3）地面制动力Fμ 、制动器制动力FX及附 着力Fφ之间的关系
• 附着力——地面对轮胎切向反作用力的极 限值Fφ。
• 附着力取决于轮胎与路面之间的摩擦作用 及路面的抗剪强度。
精品jing
ABS结构与工作原理
一、ABS的理论基础
• 1.汽车的制动性
汽车在行驶过程中，强制地减速以至停 车且维持行驶方向稳定性的能力称为汽车 的制动性。
• 评价制动性能的指标主要有： • （1）制动效能——汽车在行驶中，强制减
速以至停车的能力称为制动效能。
• 即汽车以一定的初速度制动到停车所产生 的： ★制动距离 ★制动时间 ★制动减速度
• （2）制动时的方向稳定性——汽车在制动 时仍能按指定方向的轨迹行驶，即不发生 跑偏、侧滑、以及失去转向能力称为制动 时的方向稳定性。
2.汽车制动时车轮受力分析
Ｖ——车速 ω——车轮旋转角速度 Ｍｊ——惯性力矩 Ｍμ——制动阻力矩 Ｗ——车轮法向载荷 Ｆｚ——地面法向反力 Ｔ——车轴对车轮的推力 Ｆｘ——地面制动力 ｒ——车轮半径 ｒω——车轮切向速度，简称轮速
（三）、ABS控制参数
• 1.以车轮滑移率为控制参数
• 根据车速和车速传感器的信号计算车轮的滑移率 作为控制制动力的依据。
• S高于设定值，ECU就会输出减小制动力信号，并 通过制动压力调节器减小制动压力；S低于设定值 时，ECU就会输出增大制动力信号，并通过制动 压力调节器增大制动压力，控制滑移率在设定的 范围内。
• 已有用多普勒雷达测量车速的ABS。
• 2.以车轮角加速度为控制参数
ECU根据车轮的车速传感器信号计算车轮 的角加速度作为控制制动力的依据。
ECU中设置合理的角加速度、角减速度门限 值。
制动时，当车轮角减速度达到门限值时， ECU输出减小制动力信号；当车轮转速升高至 角加速度门限值，ECU输出增加制动力信号。
• 结论： 车轮在制动过程中，以5～10 次/秒 的
频率进行增压、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。
5.百度文库BS的功用 ABS的功用是控制实际制动过程接近于
理想制动过程。
二、ABS的基本组成与工作原理
（一）传统制动系统工作原理
（二）ABS的基本组成 • ABS是在传统制动基础上，又增设如下装
（四）、ABS控制方式及特点
控制通道 —能够独立进行制动压力调节的制动管路；
1.四传感器、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；
2.四传感器、三控制通道
特点：
两前轮独立控 制，两后轮一同 控制（轴控制）；
(c) 柱式极轴传感头
电磁感应式车轮转速传感器的传感头与齿圈的相对安装方式
电磁式车轮转速传感器结构简单，成本低，但存在以下
缺点：
① 电磁感应式轮速传感器向ABS的ECU输送的电压信号的 强弱是随转速的变化而变化的，信号幅值一般在1V到15V的范 围内变化。
当车速很低时，传感器输出的电压信号若低于1V，则ECU 无法检测到如此弱的信号，ABS也就无法正常工作。
地面制动力、制动器制动力及附着力之间的关系
3.硬路面上附着系数φ与滑移率s的关系
（1）制动过程中车轮的三种运动状态
第一阶段：纯滚动，路面印痕与胎面花纹 基本一致
车速 V = 轮速Vω
第二阶段：边滚边滑，路面印痕可以辨认 出轮胎花纹，但花纹逐渐模糊。
车速 V ＞ 轮速Vω
第三阶段：抱死拖滑，路面印痕粗黑。 轮速Vω = 0
电磁感应式车轮转速传感器的工作原理:
(a) 齿隙与磁心端部相对时
(b) 齿顶与磁心端部相对时
(c) 传感器输出电压
电磁式轮速传感器分类：根据磁心端部的结构形状，可分为凿 式极轴、柱式极轴车轮转速传感器
由于结构形式的不同，传感头与齿圈的相对安装方式也有 区别：
(a) 凿式极轴传感头 (b) 菱形极轴传感头 (柱式极轴的一种)
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。
（2）滑移率S
定义：s=[(V－Vω)/V]×100% =[(V－r.ω)/V]×100%
（3）附着系数φ与滑移率 s 的关系
• 分析结论：
•
s ＜ 20%为制动稳定区域；
s ＞ 20%为制动非稳定区域；
将车轮滑移率 s 控制在20%左右，便可
2、组成
传感器一般采用磁感应式
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：0.6～0.7 mm；
轮速传感器分类：电磁式、霍尔式 轮速传感器的安装位置：
(a) 驱动车轮
(b) 非驱动车轮
车速转速传感头在车轮上的安装
传感头与齿圈之间的间隙很小，通常只有0.5mm到1mm左 右，多数车轮转速传感器的间隙是不可调的。
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；
三、 ABS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。