第3章汽车行驶稳定性控制系统(汽车电子控制技术)资料
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图3-3 四通道ABS
a) 前后管路布置 b) X管路布置 1-制动压力调节器 2-轮速传感器
2）三通道式。三通道式ABS又可分为以下3种形式： ① 四传感器、前后管路布置、前轮独立控制、后轮低选控
制三通道式 前轮独立控制的好处是由于轿车前轴的垂直载荷较大，
再加上制动时的载荷转移，使前轮的制动力占汽车总制动 力的比例较大（可达70%），前轮独立控制有利于充分利 用两前轮的附着系数，缩短制动距离。然而前轮独立控制 可能导致制动过程中两前轮的制动力不相等，但由于两前 轮制动力不平衡对汽车行驶时方向稳定性的影响相对较较 小，可以通过驾驶员的转向操纵对此造成的影响进行修正。
（3）附着系数与滑移率的关系
车轮与地面之间的附着系数会随着车轮滑移率的变化 而变化，干燥硬实路面附着系数与滑移率的关系如图3-1 所示。
开始时随着滑移率的增大， 纵向附着系数迅速增大，当滑 移率达到约20%时，纵向附着 系数达到最大值。当滑移率达 到100%，即车轮完全被抱死滑 移时，其附着系数称为滑动附 着系数。当滑移率为0时，横 向附着系数最大，随着滑移率 的增大，横向附着系数逐渐减 小，当滑移率达到100%时，横 向附着系数接近于零。
图3-1 干燥硬实路面附着系数与滑移率的关系
（4）汽车采用ABS的必要性
由附着系数与滑移率之间的关系可知，汽车制动时如 果车轮完全抱死，就纵向附着系数而言，其滑动附着系数 低于峰值附着系数，这将使车轮完全抱死时的制动距离比 具有峰值附着系数时的制动距离变长；就横向附着系数而 言，由于在车轮抱死时的横向附着系数接近于零，汽车几 乎失去了横向附着能力，因此使汽车的方向稳定性变差， 一旦汽车遇到横向干扰力的作用，就可能产生侧滑、甩尾 甚至回转等情况。另外，一旦转向车轮抱死，汽车不会按 照转向轮偏转的方向行驶，而是沿汽车行驶惯性力的方向 向前滑动，从而使汽车失去转向控制能力。
v-车轮速度（m/s）
r-车轮半径（m）
-车轮转动角速度（rad/s）
车轮在路面上纯滚动时，v= v，s=0；车轮完全抱死 时（即在路面上纯滑移），=0，车轮滑移率s=100%；车轮 在路面上边滚动边滑移时，v＞v，车轮滑移率0＜s＜100%。
车轮滑移率越大，说明车轮运动中滑动成分所占比例越大。 汽车制动时，在路面附着系数以及作用于车轮上的垂直载 荷一定的情况下，车轮制动器的制动力矩越大，车轮的滑 移率将越大。
汽车电子控制技术
汽车类专业应用型本科示范教材
机械工业出版社出版 主编 于京诺
第3章 汽车行驶稳定性控制系统
• 学习目标
• ·了解ABS、ASR的基础理论。 • ·了解ABS、ASR的组成和分类。 • ·掌握ABS的结构和工作原理。 • ·掌握ASR的结构和工作原理。 • ·了解ESP的功能。 • ·掌握ESP的结构和工作原理。
3．ABS的分类
（1）按总体结构布置分类 ABS按总体结构布置分类可以分为整体式和分开式两类。
整体式ABS是指ABS的制动压力调节器与制动主缸构成一个 整体，这种结构紧凑、管路接头少，但结构复杂，成本较 高，一般用于高级轿车。分开式ABS是指ABS的制动压力调 节器与制动主缸分开布置，通过制动管路连接。分开式制 动压力调节器在车上布置灵活，成本较低，但制动管路接 头较多。目前大多数汽车采用分开式ABS。 （2）按控制通道和传感器数目分类
综上所述，汽车制动时车轮抱死会使制动距离变长， 方向稳定性变差，失去转向控制能力，因此制动时应避免 车轮抱死。汽车上采用ABS的目的就是避免制动时车轮抱 死，将滑移率控制在10%～30%，在此范围内既有最大的纵 向附着系数，使制动距离最短，又有较大的横向附着系数， 以获得较好的横向稳定性和转向控制能力。
2．ABS的组成和工作过程
图3-2 典型ABS的组成
1-轮速传感器 2-右前制动器 3-制动主缸 4-制动液罐 5-真空助力器 6-电子控Hale Waihona Puke Baidu单 元 7-右后制动器 8-左后制动器 9- ABS警告灯 10-制动压力调节器 11-左前制动器
工作过程:装有ABS的汽车并非只要制动ABS就起作用， 当制动强度较低时，ABS不起作用，只有当制动强度达到 一定程度ABS才起作用。汽车行驶时，轮速传感器会将每 一个车轮的转速信号送至ECU，汽车制动时，ECU通过监测 每一个车轮的轮速信号判断车轮的运动状态，如果制动强 度比较低，ECU监测到的车轮滑移率较小，ABS不起作用， 此时的制动就是常规制动。随着制动踏板的继续踏下，制 动强度增大，如果ECU监测到某一车轮滑移率增大到一定 程度，ECU将发出指令，控制制动压力调节器，使该车轮 的制动压力降低或保持不变，防止该车轮滑移率的进一步 增大，防止车轮抱死，将车轮滑移率控制在10%～30%的理 想范围。
的大小取决于附着系数。附着系数的大小与路面和轮胎的性
质有关，还与车轮的滑移率有关。
（2）车轮滑移率
车轮滑移率就是表示制动过程中车轮滑移程度的。滑
移率是指车速与车轮速度的差值与车速之比。滑移率s的
表达式为：
s v v 100% v r 100% （3-3）
v
v
式中 v-车速（m/s）
所谓控制通道是指在ABS系统中能够独立进行制动压力 调节的制动管路。按照控制通道数目分，ABS可以分为四 通道式、三通道式、二通道式和一通道式。
1）四通道式。四通道式ABS又可分为以下两种形式： ① 前后管路布置四通道式
由于四通道ABS可以单独对每一个车轮进行制动压力控 制，因此附着系数利用率高，使制动距离最短。四通道 ABS的缺点是在某些情况下左右两侧制动力不平衡,影响汽 车制动时的行驶稳定性。 ② X管路布置四通道式
第3章 汽车行驶稳定性控制系统
3.1 防抱死制动系统（ABS
3.1.1 概述
1．ABS的基础理论
（1）汽车制动时的附着条件
地面制动力只能小于或等于附着力：
FX F
（3-1）
附着力正比于地面对车轮的法向反作用力FZ以及车轮与
地面之间的附着系数，即
F FZ
(3-2)
在地面对车轮的法向反作用力FZ一定的情况下，附着力
a) 前后管路布置 b) X管路布置 1-制动压力调节器 2-轮速传感器
2）三通道式。三通道式ABS又可分为以下3种形式： ① 四传感器、前后管路布置、前轮独立控制、后轮低选控
制三通道式 前轮独立控制的好处是由于轿车前轴的垂直载荷较大，
再加上制动时的载荷转移，使前轮的制动力占汽车总制动 力的比例较大（可达70%），前轮独立控制有利于充分利 用两前轮的附着系数，缩短制动距离。然而前轮独立控制 可能导致制动过程中两前轮的制动力不相等，但由于两前 轮制动力不平衡对汽车行驶时方向稳定性的影响相对较较 小，可以通过驾驶员的转向操纵对此造成的影响进行修正。
（3）附着系数与滑移率的关系
车轮与地面之间的附着系数会随着车轮滑移率的变化 而变化，干燥硬实路面附着系数与滑移率的关系如图3-1 所示。
开始时随着滑移率的增大， 纵向附着系数迅速增大，当滑 移率达到约20%时，纵向附着 系数达到最大值。当滑移率达 到100%，即车轮完全被抱死滑 移时，其附着系数称为滑动附 着系数。当滑移率为0时，横 向附着系数最大，随着滑移率 的增大，横向附着系数逐渐减 小，当滑移率达到100%时，横 向附着系数接近于零。
图3-1 干燥硬实路面附着系数与滑移率的关系
（4）汽车采用ABS的必要性
由附着系数与滑移率之间的关系可知，汽车制动时如 果车轮完全抱死，就纵向附着系数而言，其滑动附着系数 低于峰值附着系数，这将使车轮完全抱死时的制动距离比 具有峰值附着系数时的制动距离变长；就横向附着系数而 言，由于在车轮抱死时的横向附着系数接近于零，汽车几 乎失去了横向附着能力，因此使汽车的方向稳定性变差， 一旦汽车遇到横向干扰力的作用，就可能产生侧滑、甩尾 甚至回转等情况。另外，一旦转向车轮抱死，汽车不会按 照转向轮偏转的方向行驶，而是沿汽车行驶惯性力的方向 向前滑动，从而使汽车失去转向控制能力。
v-车轮速度（m/s）
r-车轮半径（m）
-车轮转动角速度（rad/s）
车轮在路面上纯滚动时，v= v，s=0；车轮完全抱死 时（即在路面上纯滑移），=0，车轮滑移率s=100%；车轮 在路面上边滚动边滑移时，v＞v，车轮滑移率0＜s＜100%。
车轮滑移率越大，说明车轮运动中滑动成分所占比例越大。 汽车制动时，在路面附着系数以及作用于车轮上的垂直载 荷一定的情况下，车轮制动器的制动力矩越大，车轮的滑 移率将越大。
汽车电子控制技术
汽车类专业应用型本科示范教材
机械工业出版社出版 主编 于京诺
第3章 汽车行驶稳定性控制系统
• 学习目标
• ·了解ABS、ASR的基础理论。 • ·了解ABS、ASR的组成和分类。 • ·掌握ABS的结构和工作原理。 • ·掌握ASR的结构和工作原理。 • ·了解ESP的功能。 • ·掌握ESP的结构和工作原理。
3．ABS的分类
（1）按总体结构布置分类 ABS按总体结构布置分类可以分为整体式和分开式两类。
整体式ABS是指ABS的制动压力调节器与制动主缸构成一个 整体，这种结构紧凑、管路接头少，但结构复杂，成本较 高，一般用于高级轿车。分开式ABS是指ABS的制动压力调 节器与制动主缸分开布置，通过制动管路连接。分开式制 动压力调节器在车上布置灵活，成本较低，但制动管路接 头较多。目前大多数汽车采用分开式ABS。 （2）按控制通道和传感器数目分类
综上所述，汽车制动时车轮抱死会使制动距离变长， 方向稳定性变差，失去转向控制能力，因此制动时应避免 车轮抱死。汽车上采用ABS的目的就是避免制动时车轮抱 死，将滑移率控制在10%～30%，在此范围内既有最大的纵 向附着系数，使制动距离最短，又有较大的横向附着系数， 以获得较好的横向稳定性和转向控制能力。
2．ABS的组成和工作过程
图3-2 典型ABS的组成
1-轮速传感器 2-右前制动器 3-制动主缸 4-制动液罐 5-真空助力器 6-电子控Hale Waihona Puke Baidu单 元 7-右后制动器 8-左后制动器 9- ABS警告灯 10-制动压力调节器 11-左前制动器
工作过程:装有ABS的汽车并非只要制动ABS就起作用， 当制动强度较低时，ABS不起作用，只有当制动强度达到 一定程度ABS才起作用。汽车行驶时，轮速传感器会将每 一个车轮的转速信号送至ECU，汽车制动时，ECU通过监测 每一个车轮的轮速信号判断车轮的运动状态，如果制动强 度比较低，ECU监测到的车轮滑移率较小，ABS不起作用， 此时的制动就是常规制动。随着制动踏板的继续踏下，制 动强度增大，如果ECU监测到某一车轮滑移率增大到一定 程度，ECU将发出指令，控制制动压力调节器，使该车轮 的制动压力降低或保持不变，防止该车轮滑移率的进一步 增大，防止车轮抱死，将车轮滑移率控制在10%～30%的理 想范围。
的大小取决于附着系数。附着系数的大小与路面和轮胎的性
质有关，还与车轮的滑移率有关。
（2）车轮滑移率
车轮滑移率就是表示制动过程中车轮滑移程度的。滑
移率是指车速与车轮速度的差值与车速之比。滑移率s的
表达式为：
s v v 100% v r 100% （3-3）
v
v
式中 v-车速（m/s）
所谓控制通道是指在ABS系统中能够独立进行制动压力 调节的制动管路。按照控制通道数目分，ABS可以分为四 通道式、三通道式、二通道式和一通道式。
1）四通道式。四通道式ABS又可分为以下两种形式： ① 前后管路布置四通道式
由于四通道ABS可以单独对每一个车轮进行制动压力控 制，因此附着系数利用率高，使制动距离最短。四通道 ABS的缺点是在某些情况下左右两侧制动力不平衡,影响汽 车制动时的行驶稳定性。 ② X管路布置四通道式
第3章 汽车行驶稳定性控制系统
3.1 防抱死制动系统（ABS
3.1.1 概述
1．ABS的基础理论
（1）汽车制动时的附着条件
地面制动力只能小于或等于附着力：
FX F
（3-1）
附着力正比于地面对车轮的法向反作用力FZ以及车轮与
地面之间的附着系数，即
F FZ
(3-2)
在地面对车轮的法向反作用力FZ一定的情况下，附着力