汽車防抱死制動系統(tǒng)（ABS）

一 前言 

世界各國由于能源危機和環(huán)境污染等問題，目前對電動汽車給予了前所未有的關(guān)注，電動汽車ABS技術(shù)也要相應(yīng)發(fā)展。在城市工況中，汽車需要較頻繁的啟動與制動，不管是采用哪種制動方式，一旦車輪抱死，后果可想而知，因此對于汽車行駛安全性能的要求越來越高。汽車制動防抱死系統(tǒng)（ABS）就是在這種要求下產(chǎn)生和發(fā)展的。

二 概述 

ABS是常規(guī)剎車裝置基礎(chǔ)上的改進型技術(shù)，是一種具有防滑、防抱死等優(yōu)點的汽車安全控制系統(tǒng)，防抱死制動器本質(zhì)上是普通制動器的增強型或改進型。

防抱死制動系統(tǒng)設(shè)計用于在制動困難或在潮濕或光滑的表面上制動時防止制動器鎖定和車輪打滑，通過防止車輛危險滑行并允許駕駛員在試圖停止時保持轉(zhuǎn)向控制，這為日常駕駛增加了顯著的安全范圍。ABS既有普通制動系統(tǒng)的制動功能，又能防止車輪抱死，使汽車在制動狀態(tài)下仍能轉(zhuǎn)向，保證汽車的制動方向穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生側(cè)滑和跑偏，是目前汽車上最先進、制動效果最佳的制動裝置。

制動防抱死系統(tǒng)就是在制動過程中防止車輪被制動抱死，車輪抱死可引起：路面制動力減小，制動效能下降；降低輪胎使用壽命，當(dāng)汽車制動前輪抱死時，汽車會失去轉(zhuǎn)向能力，后輪抱死時側(cè)向力減小，制動時的方向穩(wěn)定性下降，會造成汽車急轉(zhuǎn)甩尾或側(cè)滑。制動防抱死系統(tǒng)對汽車性能的影響主要表現(xiàn)在減少制動距離、保持轉(zhuǎn)向操縱能力、提高行駛方向穩(wěn)定性以及減少輪胎的磨損方面。遇到緊急狀況，駕駛員只要盡可能地用力踩下剎車踏板不松開即可，其他的事情交給ABS來處理，因此駕駛者可以專心地處理緊急狀況，保證汽車的行駛安全。

三 組成

1．輪速傳感器

又名轉(zhuǎn)速傳感器。輪速傳感器一般都安裝在車輪處，但有些驅(qū)動車輪的輪速傳感器安裝在主減速器或變速器等傳動系統(tǒng)部件中。傳感機構(gòu)由輪速傳感器和“齒圈”配對組成。在車輪內(nèi)側(cè)的一個固定裝置上安裝有輪速傳感器，輪速傳感器內(nèi)包含了大量可供產(chǎn)生磁力線的電磁線圈，車輪轉(zhuǎn)動時帶動車輪輪輞上的齒圈轉(zhuǎn)動，這時所產(chǎn)生的磁力線被齒圈切割使傳感器內(nèi)的電磁線圈感應(yīng)出交變電流，電磁控制器檢測出脈沖率與車輪轉(zhuǎn)速之間的成正比的變化信號，電子感應(yīng)器根據(jù)傳感器內(nèi)所設(shè)定的默認(rèn)數(shù)據(jù)，與現(xiàn)實數(shù)據(jù)進行對比分析，分析并處理所測量到的脈沖信號，并根據(jù)這些信號分析出每個車輪的運動速度。當(dāng)實際數(shù)據(jù)超出默認(rèn)數(shù)據(jù)的范圍時，電磁控制器就會發(fā)出信號給電磁調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)柱塞的上下移動，進一步調(diào)節(jié)各個車輪制動分泵的油量。輪速傳感器的作用是檢測車輪轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生與輪速成正比的正弦交流信號，經(jīng)整形、放大轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，并將車輪轉(zhuǎn)速信號送入ABS ECU，用于對制動壓力調(diào)節(jié)器實施控制。

（1）ABS輪速傳感器主要技術(shù)指標(biāo)

1）最小電流7mA,最大電流14mA

2）最小工作電壓9V,最大工作電壓18V

3）氣隙高度范圍在0.5~1.2mm

4）溫度范圍在：-40攝氏度~+125攝氏度

5）最小速度1HZ，最大速度大于2500HZ

（2）傳感器對ABS控制效果的影響

1)傳感器的信號好壞直接影響到ABS的控制，若安裝不到位或碰撞，就會導(dǎo)致傳感器采集的輪速信號時好時壞或完全沒有或有尖波干擾，造成ECU誤認(rèn)為車輪已趨向抱死，立即采取減壓調(diào)節(jié)，導(dǎo)致車輛跑偏或走蛇形。

2）由于傳感器信號不好就會導(dǎo)致壓力調(diào)節(jié)器過早調(diào)節(jié)，增壓閥過早關(guān)閉，引起制動踏板很硬，有時還會感覺踩不下，也會導(dǎo)致制動距離很長或沒有制動的現(xiàn)象。

3）目前有80%的故障與傳感器有關(guān)，所以在安裝傳感器時要格外仔細(xì)，確保精確安裝到位。

目前ABS輪速傳感器主要有電磁式和霍爾式兩種。

（1）電磁式輪速傳感器

電磁式輪速傳感器與普通的交流發(fā)電機原理相同，永久磁鐵產(chǎn)生一定強度磁場，齒圈在磁場中旋轉(zhuǎn)時，齒圈齒頂和電極之間的間隙以一定的速度發(fā)生變化，這樣會使齒圈和電極組成的磁路中的磁阻發(fā)生變化，其結(jié)果使磁通量周期性增減變化，在線圈兩端產(chǎn)生正比于磁通量增減速度的感應(yīng)電壓。磁電式傳感器由電磁感應(yīng)傳感頭和磁性齒圈組成，結(jié)構(gòu)如下圖所示，傳感頭由永磁體、極軸和感應(yīng)線圈等組成，極軸有鑿式極軸和柱式極軸和菱形極軸式。傳感頭直接安裝在車輪附近不隨車輪轉(zhuǎn)動的部件上，如半軸套管、轉(zhuǎn)向節(jié)、制動底板等。轉(zhuǎn)子齒圈是一個帶齒的圓環(huán)，由磁阻較效的鐵磁性材料制成，隨車輪一起轉(zhuǎn)動的部件上，如半軸、輪轂或制動盤等，與車輪同步轉(zhuǎn)動。

1）工作原理

齒圈隨車輪轉(zhuǎn)動，突齒和齒隙不斷交替在極軸下掠過，使鐵心磁通發(fā)生變化在感應(yīng)線圈中產(chǎn)生交變信號電壓，頻率：f=30~6000Hz，電壓幅值：U=1~15V.

當(dāng)齒圈旋轉(zhuǎn)時，齒頂與齒隙輪流交替對向磁芯，當(dāng)齒圈轉(zhuǎn)到齒頂與傳感頭磁芯相對時，傳感頭磁芯與齒圈之間的間隙最小，由永久磁芯產(chǎn)生的磁力線就容易通過齒圈，感應(yīng)線圈周圍的磁場就強；而當(dāng)齒圈轉(zhuǎn)動到齒隙與傳感磁芯相對時，傳感頭磁芯與齒圈之間的間隙最大，由永久磁芯產(chǎn)生的磁力線就不容易通過齒圈，感應(yīng)線圈周圍的磁場就弱。此時，磁通迅速交替變化，在感應(yīng)線圈中就會產(chǎn)生交變電壓，交變電壓的頻率將隨車輪轉(zhuǎn)速成比例變化。電子控制單元可以通過轉(zhuǎn)速傳感輸入的電壓脈沖頻率進行處理來確定車輪的轉(zhuǎn)速、汽車的參考速度等。

優(yōu)點：電磁式輪速傳感器結(jié)構(gòu)簡單、成本低；

缺點：一是其輸出信號的幅值隨轉(zhuǎn)速的變化而變化。若車速過慢，其輸出信號低于1V，電控單元就無法檢測；二是響應(yīng)頻率不高。當(dāng)轉(zhuǎn)速過高時，傳感器的頻率響應(yīng)跟不上；三是抗電磁波干擾能力差。目前，國內(nèi)外ABS系統(tǒng)的控制速度一般為15~160km/h，今后要求控制速度范圍擴大到8~260km/h以至更大，顯然電磁感應(yīng)式輪速傳感器很難適應(yīng)。

2)傳感器安裝位置