汽车电器与电子技术课程设计

《汽车电器与电子技术课程设计》

设计说明书

华夏HX7160轿车电器与电子设备线路说明书——ABS电控系统线路设计与分析

华夏HX7160轿车ABS电控系统

——线路设计与分析

简要：“ABS”， Anti-lock Braking System中文译为“防锁死刹车系统”.它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。ABS 是常规刹车装置基础上的改进型技术，可分机械式和电子式两种。现代汽车上大量安装防抱死制动系统，ABS既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏，是目前汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。

关键字：汽车安全控制系统、防抱死制动、汽车电器与电子

一、课程设计的目的

随着汽车技术的发展，汽车电子与电子设备的应用日益增多。在全面系统的分析掌握汽车电器与电子设备结构原理的基础上，掌握轿车类汽车电器与电子设备线路设计的方法、规则与应用，以满足教学、科研和生产实际的要求，培养学生的分析解决问题的能力。

二、ABS电控系统的组成和类型

2.1 ABS的组成与结构

ABS系统是在传统的液压制动系统上，增加了电子控制系统发展起来的。ABS电子控制系统由轮速传感器、电控单元和制动压力调节器等部分组成。

ABS系统工作时，电控单元根据各车轮轮速传感器的输入信号和控制程序向制动压力调节器输出控制指令，调节各制动轮缸的压力，使轮胎滑移率控制在最佳值，从而使得汽车具有最短制动距离、方向稳定和转向操纵性能。

在常见的ABS系统中，每个车轮上各安装一个转速传感器，将有关各车轮转速的信号输入电子控制装置。电子控制装置根据各车轮转速传感器输入的信号对各个车轮的运动状态进行监测和判定，并形成相应的控制指令。制动压力调节装置主要由调压电磁阀组成，电动泵组成和储液器等组成一个独立的整体，通过制动管路与制动主缸和各制动轮缸相连。制动压力调节装置受电子控制装置的控制，对各制动轮缸的制动压力进行调节。

图1：ABS系统的组成

1-右前轮车轮转速传感器 2-制动液压调节器 3-ABS电控单元4-ABS警告灯 5-右后轮车轮转速传感器 6-左后轮车轮转速传感器 7-制动灯开关 8-制动主缸 9-比例阀 10-制动轮缸 11-左前轮车轮转速传感器 12-蓄电池 13-点火开关

2.1.1 车轮转速传感器

车轮转速传感器的作用是检测车轮的转速信号并将之输送给电控单元。车轮转速传感器通常为电磁感应式。车轮转速传感器主要由永久磁铁和感应线圈组成。齿圈转动时，磁极交替的通过齿顶和齿隙。当磁极正对齿顶时，磁极与齿圈的空气隙最小，电磁线圈的磁通量最大；当磁极正对齿隙时，磁极与齿圈的空气隙最大，电磁线圈的磁通量最小。磁通量交替变化使电磁线圈产生交变电压信号。

图二：车轮转速传感器的工作原理图

1-齿圈 2-磁芯端部 3-电磁线圈接线端子 4-电磁线圈 5-

铁心 6-磁力线

2.1.2 电控单元

电控单元由输入级、数字控制器、输出级及稳压保护装置等组成。车轮转速传感器的信号，先进行滤波整形放大，然后计算出制动滑动率、车轮的角减速度或角加速度，再通过判别处理，最后由其输出级将指令信号输出至制动压力调节器以执行制动压力调节的任务。

（1）输入级电路主要由低通滤波器和输入放大器等组成，将四个车轮转速传感器送来的正弦交流电压转换成方波信号，并用此信号输入数字控制器的两个大规模集成电路LS1和LS2。

（2）数字控制器由两个相似的互相独立的数字电路LS1和LS2组成。两个电路平行运行，各自独立地处理来自两轮[通道VL（左前）+HR（右后）和通道VR（右前）+HL（左后）]的信号，并执行逻辑加过程。用这种方式可很容易实现通道隔离。以隔开电路中的错误，因车桥的振动或路面颠簸所弓起的干扰信号在这里被滤掉。后置串联的数学逻辑电路利用输入级中所传递的车轮信息，计算出车轮的滑移率和车轮的角减速度或角加速度。其控制逻辑具有自动适应变化的功能，即通过自动调节适应于受控系统的各种变化。最终把这些控制信号转换成电磁阀的执行命令。

(3)输出级

两个输出级电路中均采用大功率的晶体管，接收从两个大规模集成电路传来的电磁阀激磁执行指令。整流输出能使电磁阀在所加电压和温度范围内能始终保持其电磁力和转换时间性能的稳定。

(4)稳压与保护装置

电子控制装置中设一集成块用来稳定汽车电源电压，该集成块具有监测和保护功能。其内部有一监测电路，一个故障存储器和一个报警电路。当汽车电源电压过低时，警告灯发出报警信号，并自动切断电源系统的电路，停止系统工作。

2.1.3制动压力调节器

制动压力调节器的种类较多，目前普遍采用二位二通电磁液压阀的制动压力调节器。

工作过程：

（1）增压过程

当滑移率高于理想值范围时，ECU输出增压信号时，进油阀、出油阀均断电，这时，制动轮缸只与制动主缸相通，制动主缸的高压制动液进入制动轮缸，使制动轮缸压力增大，滑移率降低。

（2）减压过程

当滑移率低于理想值范围时，当ECU输出减压信号时，两电磁阀均通电。进油阀关闭，断开连接制动主缸的通道；出油阀打开，制动轮缸与储压器相通，同时回油泵电机运转，使制动轮缸制动液经储压

器泵回制动主缸，制动轮缸压力减小。

（3）保压过程

当滑移率处于理想值范围时，当ECU输出保压信号时，进油阀通电关闭，出油阀断电关闭，制动轮缸与制动主缸和储压器通道均被封闭，制动轮缸的压力将保持不变。

（4）故障安全模式

当ABS系统出现故障时，ECU终止系统运行，两电磁阀始终保持断电状态，制动主缸与制动轮缸直接相通，保证制动系统按常规制动方式工作。

2.2 ABS系统的类型

1.液压ABS系统与气压ABS系统

根据传力介质不同，ABS系统可分为液压式和气压式两类。气压式ABS是利用压缩空气作为传力介质的。气压ABS一般用在货车和大型客车上。液压式ABS是利用制动液作为传力介质的。液压ABS主要用在轿车、小型客车上。

2.三通道与四通道ABS系统

根据ABS电控单元所控制通道的数量，ABS系统分为三通道ABS 与四通道ABS两种类型。在三通道ABS系统中，电控单元对三路制动压力进行独立的调节控制。一般两个前轮制动压力分别控制，两个后轮制动按低选原则（在两个后轮中，按制动附着系数小的一侧为依据，同时控制两个后轮制动压力的原则）一同控制；四通道ABS，电控单元对四路制动压力进行独立调节，分别控制4个车轮的制动滑移率。