abs电子控制单元硬件电路设计

一.引言

现在越来越多的人开始注意与人身安全密切相关的设备，如ABS、安全气囊等。汽车制动防抱死系统，简称为ABS，是提高汽车被动安全性的一个重要装置。有人说制动防抱死系统是汽车安全措施中继安全带之后的最大进展，是提高汽车制动安全性的又一重大进步。

ABS有的四大优点：

1.加强对车辆的控制。装备有ABS的汽车，驾驶员在紧急制动过程中仍能保

持着很大程度的操控性，可以及时调整方向，对前面的障碍或险情做出及时、必要的躲避。而未配备ABS的车辆紧急制动时容易产生侧滑、甩尾等意外情况，使驾驶员失去对车辆的控制，增加危险性。

2.减少浮滑现象。没有配备ABS的车辆在潮湿、光滑的道路上紧急制动，车

轮抱死后会出现车辆在路面上保持惯性继续向前滑动的情况。而ABS由于减少了车轮抱死的机会，因此也减少了制动过程中出现浮滑的机会。

3.有效缩短制动距离。在紧急制动状态下，ABS能使车轮处于既滚动又拖动

的状况，拖动的比例占20％左右，这时轮胎与地面的摩擦力最大，即所谓的最佳制动点或区域。普通的制动系统无法做到这一点。

4.减轻了轮胎的磨损。使用ABS消除了在紧急制动过程中抱死的车轮使轮胎

遭受不能修复的损伤，即在轮胎表面形成平斑的可能性。大家留心就会发现，在道路上留下长长刹车痕迹的是未装备ABS的车辆，而装备了ABS的车辆，只会留下轻微的刹车痕迹，并且是一小段一小段的，明显减少了轮胎和地面的磨损程度。

二.ABS的基本工作原理

ABS通常都由控制装置和ABS警示灯等组成。在不同的ABS系统中，制动压力调节装置的结构形式和工作原理往往不同，电子控制装置的部结构和控制逻辑以及车轮转速传感器、制动压力调节装置都不尽相同。

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。

ABS的工作过程可以分为常规制动，制动压力保持、制动压力减小和制动压力增大等阶段。在常规制动阶段，ABS并不介入制动压力控制，调压电磁阀总成中的各进液电磁阀均不通电而处于开启状态，各出液电磁阀均不通电而处于关闭状态，电动泵也不通电运转，制动主缸至各制动轮缸的制动管路均处于沟通状态，而各制动轮缸至储液器的制动管路均处于封闭状态，各制动轮缸的制动压力将随制动主缸的输出压力而变化，此时的制动过程与常规制动系统的制动过程完全相同。

在制动过程中，电子控制装置根据车轮转速传感器输入的车轮转速信号判定有车轮趋于抱死时，ABS就进入防抱制动压力调节过程。例如，电子控制装置判定右前轮趋于抱死时，电子控制装置就使控制右前轮刮动压力的进液电磁阀通电，使右前进液电磁阀转入关闭状态，制动主缸输出的制动液不再进入右前制动轮缸，此时，右前出液电磁阀仍末通电而处于关闭状态，右前制动轮缸中的制动液也不会流出，右前制动轮缸的刮动压力就保持一定，而其它末趋于抱死车轮的制动压力仍会随制动主缸输出压力的增大而增大；如果在右前制动轮缸的制动压力保持一定时，电子控制装置判定右前轮仍然趋于抱死，电子控制装置又使右前出液电磁阀也通电而转入开启状态，右前制动轮缸中的部分制动波就会经过处于开启状态的出液电磁阀流回储液器，使右前制动轮缸的制动压力迅速减小右前轮的抱死趋势将开始消除，随着右前制动轮缸制动压力的减小，右前轮会在汽车惯性力的作用下逐渐加速；当电子控制装置根据车轮转速传感器输入的信号判定右前轮的抱死趋势已经完全消除时，电子控制装置就使右前进液电磁阀和出液电磁阀都断电，使进液电磁阀转入开启状态，使出液电磁阀转入关闭状态，同时也使电动泵通电运转，向制动轮缸泵输送制动液，由制动主缸输出的制动液经电磁阀进入右前制动轮缸，使右前制动轮缸的制动压力迅速增大，右前轮又开抬减速转动。

ABS通过使趋于抱死车轮的制动压力循环往复而将趋于防抱车轮的滑动率控制，在峰值附着系数滑动率的附近围，直至汽车速度减小至很低或者制动主缸的常出压力不再使车轮趋于抱死时为止。制动压力调节循环的频率可达3~20HZ。在该ABS中对应于每个制动轮缸各有对进液和出液电磁阀，可由电子控制装置分别进行控制，因此，各制动轮缸的制动压力能够被独立地调节，从而使四个车轮都不发生制动抱死现象。

制动压力保持、制动压力减小和制动压力增大这三个阶段会在每秒循环2－6次，直至没有车轮抱死的顾虑。早期的系统控制速率是相当低的，然而随着电子元件的发展，控制速率可以提高，但是因为液压太低的关系，这个作用就抵消了。此外，控制频率太高，可能会造成前、后轴的共振而损坏零件。

尽管各种ABS的结构形式和工作过程并不完全相同，但都是通过对趋于抱死车轮的制动压力进行自适应循环调节，来防止被控制车轮发生制动抱死。

汽车上安装的液压或气压制动器，称为常规制动装置。这种装置在紧急刹车时往往将车轮完全抱死，使车轮滑移(拖印)，从而使汽车制动停车距离相对延长，并伴有制动跑偏、侧滑和失去转向能力等危及行车安全的现象发生。

常规制动系统的正常工作，是ABS系统工作的基础。若常规制动装置发生故障，ABS系统失效。若ABS系统发生故障，常规制动装置仍会正常工作，只是没有防止车轮抱死的功能而已。

三、ABS的理论分析

3.1制动时车轮的受力分析

1.地面制动力(F B)

如图3－1所示，M

μ

为制动器中的摩

擦力矩，V

F 为汽车瞬时速度，F

B

为地面制

动力,G为车轮垂直载荷，C

乙

为地面对车轮

的反作用力，r为车轮滚动半径，V

R

为车图3－1