汽车系统的基本原理及发展趋势

理论广角 2013年9期（上）

汽车ABS/ASR系统的基本原理及发展趋势

张卫民 娄阳

（郑州工业贸易学校 河南 郑州 450000）

摘要：本文对汽车ABS/ASR系统的基本原理和控制方法作了较详细的论述，阐述了ABS/ASR系统在国内外的发展状况及发展趋势，提高了人们对ABS/ASR系统的了解。

关键词：汽车ABS/ASR；基本原理；发展趋势

1 ABS／ASR的基本原理

1.1 ABS

的基本原理。汽车

ABS(Anti-Lock Braking System)，即防抱死制动系统，能在汽车制动过程中，自动调节车轮的制动力，防止车轮抱死，从而获得最佳制动性能，减少交通事故，提高汽车的主动安全性。

ABS 的基本原理就是充分利用轮胎和地面的附着系数，主要采用控制制动液压力的方法，给车轮施加最合适的制动力，使汽车在紧急制动时，轮速保持在适当的范围内，车轮滑移率控制在15％~25％的范围内，车轮不被抱死，大大提高制动效能。车轮运动过程有滑动、滚动或滑动与滚动相结合。描述该状况的车轮运动参数称为滑移率S ，其表达式为：S=(Va-Vω)/Va× 100% 。式中：Va-车速,单位m/s；Vω-车轮与地面接触点线速度,单位m/s；r-车轮滚动半径,单位m；ω-车轮角速度,单位rad/s。

欲获得较大的制动力，以及在制动过程中保持车辆的操纵性和稳定性，必须使附着系数 值保持在特定的范围内。如图1-1所示，假设车轮状况特定，则不论在何种路面上制动，当S＝100%时，车轮横向与纵向附着系数并不处于峰值，从而不能获得地面制动力的最大值。而S＝100%时横向附着系数等于零。

图1-1 附着系数与滑移率的关系 （图中虚线表示横向附着系数）

1.2 ASR 的基本原理。汽车ASR (Acceleration Slip Regulation),即驱动防滑控制系统，是一套在ABS 技术的延伸和扩展，与ABS 系统一起对发生滑转的驱动轮进行控制的系统。

汽车驱动时，必须满足下式的驱动条件和附着条件 ，方能正常行驶，即：式中： -汽车行驶阻力； -汽车驱动力； -路面附着力目前，ASR常用的控制方法有两种：一是

调整发动机加在驱动轮上扭矩的发动机控制;二是对发生打滑的驱动轮直接施加制动的制动控制。ASR同ABS 有十分密切的联系，是ABS 的自然延伸。二者在技术上比较接近，部分软、硬件可以共用。ABS所用的传感器和压力调节器均可为ASR 所利用，ABS 的电子控制装置只需要在功能上进行相应的扩展即可用于ASR 装置。因此，通常把二者有机地结合起来，形成汽车ABS／ASR防滑控制系统。

2 ABS/ASR的国内外发展状况

2.1 国外发展状况。1928年制动防抱死理论就首次提出。博世公司在1936年第一个获得了用电磁式车轮转速传感器获取车轮转速的制动防抱系统的专利权。1968年凯尔塞•海伊斯公司研制生产出模拟式电子控制装置。由于模拟式电子控制装置反应速慢、控制精度低、易受干扰，致使各种ABS 均未达到预期的控制效果。目前各大汽车公司不断开发出结构更紧凑、成木更低、可靠性更强、功能更全面的ABS/ASR系统，ABS/ASR系统逐渐应用于中、低档汽车上。

2.2国内发展状况。我国从1985年开始对ABS 进行研究开发，我国对ABS 系统的开发非常重视。目前，在中、高级轿车上装ABS/ASR也达到了50%以上。总的来说，国内尚无自主研发的集ABS 和ASR 为一体的ABS/ASR防滑控制系统产品出现。

3ABS/ASR的发展趋势

3.1采用现代控制理论和方法完善ABS/ASR技术性能。目前得到广泛应用的是采用门限值控制方法的ABS，有一定的局限性。随着各种现代控制理论不断发展和完

善，采用优化控制理论，可实现伺服控制和高精度控制。将智能控制技术如模糊控制、神经网络控制技术应用到ABS/ASR系统中 ，可以提高系统的自适应性和可靠性。相对于目前的基于滑移率的控制算法，基于路面附着系数的控制算法容易实现连续控制，能适应各种路面变化，控制滑移率在最佳滑移率附近，使ABS/ASR的控制效果得以改善。

3.2 减小体积，减轻质量。现代汽车的安装空间都非常紧凑，而ABS/ASR有时提高汽车安全性能的附加装置，预留的空间非常

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有限，因此控制器体积要尽量小。

减小ABS/ASR体积的主要途径是优化结构设计(如减小压力调节器尺寸)、增加集成度。目前，经过优化的ABS 已将制动主缸、压力调节器和电控单元等集成为一体，从而减小了体积和成本。

3.3 提高系统的集成度扩大使用范围。和电子制动力分配EBD (Electric Brakeforce Distribution)集成，形成ABS/ASR/EBD系统可以明显改善并提高其功效。和电子稳定性程序ESP ( Electronic Stability Program)系统集成，形成ABS/ASR/ ESP 综合控制系统，可解除汽车制动、起步和转向时对驾驶员的高要求。和汽车巡航自动控制ACC (Adaptive Cruise Control)系统集成，形成ABS/ASR/ACC综合控制系统，可解除汽车制动、起步和保持安全车距方面对驾驶员的高要求。

3.4 与其他控制系统的信息交换和共享。随着汽车电子化程度不断提高，汽车上ECU 数目越来越多为了提高信号的利用率，要求大量的数据信息能在不同的ECU 中共享，汽车综合控制系统中大量的控制信号也需要实时交换。因此，总线技术被引入到汽车电控系统中。今后，ABS/ASR控制系统的开发将基于总线技术进行，实现与其他控制系统的信息共享 。信息交换和共享可以使两个控制系统的功能比它们单独控制的功能更丰富和有效，使每个控制器的功能都更加完善，便于进行更复杂的控制，为整车控制奠定基础。

4 结语

ABS/ASR均以改善汽车行驶稳定性为前提，以控制车轮运动状态为目标，两者可以密切配合。今后，ABS/ASR控制系统的开发将基于总线技术进行，实现与其他控制系统的信息共享。

参考文献：

[1] 余志生.汽车理论[M].北京:机械工业出版社，2003.

[2] 李晓.汽车车身电控系统[M].北京:机械工业出版社,2009.

[3] 边明远.汽车ASR 技术研究的进展 [J].北京汽车，2002,(4):9-14.