摘要：汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱ABS)是一種具有防滑、防抱死等優(yōu)點(diǎn)的汽車(chē)安全控制系統(tǒng)。ABS是常規(guī)剎車(chē)裝置基礎(chǔ)上的改進(jìn)型技術(shù)，可分機(jī)械式和電子式兩種。現(xiàn)代汽車(chē)上大量安裝防抱死制動(dòng)系統(tǒng)，ABS既有普通制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)功能，又能防止車(chē)輪鎖死，使汽車(chē)在制動(dòng)狀態(tài)下仍能轉(zhuǎn)向，保證汽車(chē)的制動(dòng)方向穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生側(cè)滑和跑偏，是目前汽車(chē)上最先進(jìn)、制動(dòng)效果最佳的制動(dòng)裝置。本文就現(xiàn)代汽車(chē)ABS技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)談一些體會(huì)。
　　關(guān)鍵詞：汽車(chē)ABS技術(shù)發(fā)展
　　
　　汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱ABS)是一種具有防滑、防抱死等優(yōu)點(diǎn)的汽車(chē)安全控制系統(tǒng)。ABS是常規(guī)剎車(chē)裝置基礎(chǔ)上的改進(jìn)型技術(shù)，可分機(jī)械式和電子式兩種。現(xiàn)代汽車(chē)上大量安裝防抱死制動(dòng)系統(tǒng)，ABS既有普通制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)功能，又能防止車(chē)輪鎖死，使汽車(chē)在制動(dòng)狀態(tài)下仍能轉(zhuǎn)向，保證汽車(chē)的制動(dòng)方向穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生側(cè)滑和跑偏，是目前汽車(chē)上最先進(jìn)、制動(dòng)效果最佳的制動(dòng)裝置。本文就現(xiàn)代汽車(chē)ABS技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)談一些體會(huì)。
　　一、ABS的作用
　　在汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)之前，汽車(chē)所用的都是開(kāi)環(huán)制動(dòng)系統(tǒng)。其特點(diǎn)是制動(dòng)器制動(dòng)力矩的大小僅與駕駛員的操縱力、制動(dòng)力的分配調(diào)節(jié)以及制動(dòng)器的尺寸和型式有關(guān)。由于沒(méi)有車(chē)輪運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的反饋信號(hào)，無(wú)法測(cè)知制動(dòng)過(guò)程中車(chē)輪的速度和抱死情況，汽車(chē)就不可能據(jù)此調(diào)節(jié)輪缸或氣室制動(dòng)壓力的大小。因此在緊急制動(dòng)時(shí)，不可避免地出現(xiàn)車(chē)輪在地面上抱死拖滑的現(xiàn)象。當(dāng)車(chē)輪抱死時(shí)，地面的側(cè)向附著性能很差，所能提供的側(cè)向附著力很小，汽車(chē)在受到任何微小外力的作用下就會(huì)出現(xiàn)方向失穩(wěn)問(wèn)題，極易發(fā)生交通事故。在潮濕路面或冰雪路面上制動(dòng)時(shí)，這種方向失穩(wěn)的現(xiàn)象會(huì)更加嚴(yán)重。汽車(chē)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)ABS的出現(xiàn)從根本上解決了汽車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中的車(chē)輪抱死問(wèn)題。它的基本功能就是通過(guò)傳感器感知車(chē)輪每一瞬時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并根據(jù)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相應(yīng)地調(diào)節(jié)制動(dòng)器制動(dòng)力矩的大小以避免出現(xiàn)車(chē)輪的抱死現(xiàn)象，因而是一個(gè)閉環(huán)制動(dòng)系統(tǒng)。它是電子控制技術(shù)在汽車(chē)上最有成就的應(yīng)用項(xiàng)目之一，汽車(chē)制動(dòng)防抱死系統(tǒng)可使汽車(chē)在制動(dòng)時(shí)維持方向穩(wěn)定性和縮短制動(dòng)距離，有效提高行車(chē)的安全性。
　　ABS可在汽車(chē)制動(dòng)時(shí)根據(jù)車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)養(yǎng)成自動(dòng)調(diào)節(jié)車(chē)輪的制動(dòng)壓力，防止車(chē)輪抱死，其實(shí)質(zhì)就是使傳統(tǒng)的制動(dòng)過(guò)程變?yōu)樗查g的控制過(guò)程，即在制動(dòng)時(shí)使車(chē)輪與地面達(dá)到“抱而不死，死而不抱”的狀態(tài)，其目的是使車(chē)輪與地面的摩擦力達(dá)到最大，同時(shí)又可以避免后輪側(cè)滑和前輪喪失轉(zhuǎn)向能力，以使汽車(chē)取得最佳的制動(dòng)效能。因此，ABS具有以下優(yōu)點(diǎn)：
　　1、縮短制動(dòng)距離。ABS能保證汽車(chē)在雨后、冰雪及泥濘路面上獲得較高的制動(dòng)效能，防止汽車(chē)側(cè)滑甩尾（松散的沙土和積雪很深的路面除外）；
　　2、保持汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性；
　　3、保持汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性；
　　4、減少汽車(chē)制動(dòng)時(shí)輪胎的磨損。ABS能防止輪胎在制動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生劇烈的拖痕，提高輪胎使用壽命；
　　5、減少駕駛員的疲勞強(qiáng)度（特別是汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的緊張情緒）。
　　鑒于防抱制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）具有如上的優(yōu)越性，所以該系統(tǒng)的裝車(chē)率逐年上升。
　　二、ABS的工作原理
　　汽車(chē)制動(dòng)時(shí)由于車(chē)輪速度與汽車(chē)速度之間存在著差異，因而會(huì)導(dǎo)致車(chē)輪與路面之間產(chǎn)生滑移，當(dāng)車(chē)輪以純滾動(dòng)方式與路面接觸時(shí)，其滑移率為零；當(dāng)車(chē)輪抱死時(shí)其滑移率為100%。當(dāng)滑移率在8%～35%之間時(shí)，能傳遞最大的制動(dòng)力。制動(dòng)防抱死的基本原理就是依據(jù)上述的研究成果，通過(guò)控制調(diào)節(jié)制動(dòng)力，使制動(dòng)過(guò)程中車(chē)輪滑移率控制在合適的范圍內(nèi)，以取得最佳的制動(dòng)效果。ABS系統(tǒng)硬件構(gòu)成主要由傳感器（包括輪速傳感器、減速度傳感器和車(chē)速傳感器）、電子控制裝置、制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器三大部分組成，形成一個(gè)以滑移率為目標(biāo)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。傳感器測(cè)量車(chē)輪轉(zhuǎn)速并將這一數(shù)據(jù)傳送至電子控制裝置上，控制裝置是一個(gè)微處理器，它根據(jù)車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)來(lái)計(jì)算車(chē)速。在制動(dòng)過(guò)程中，車(chē)輪轉(zhuǎn)速可與控制裝置中預(yù)先編制的理想減速度的特性曲線相比較。如果控制裝置判斷出車(chē)輪減速度太快和車(chē)輪即將抱死時(shí)，它就發(fā)出信號(hào)給液壓調(diào)節(jié)器，液壓調(diào)節(jié)器可根據(jù)來(lái)自控制裝置的信號(hào)對(duì)制動(dòng)器的卡鉗或輪泵的油壓進(jìn)行控制（作用、保持、釋放、重新作用）。這一動(dòng)作每秒鐘能出現(xiàn)10次以上。
　　三、ABS技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀
　　1、ABS的發(fā)展歷史
　　ABS技術(shù)是英國(guó)人霍納摩爾1920年研制發(fā)明并申請(qǐng)專利，早在20世紀(jì)30年代，ABS就已經(jīng)在鐵路機(jī)車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用，目的是防止車(chē)化在制動(dòng)過(guò)程中抱死，導(dǎo)致車(chē)輪與鋼軌局部急劇摩擦而過(guò)早損壞。1936年德國(guó)博世公司取得了ABS專利權(quán)。它是由裝在車(chē)輪上的電磁式轉(zhuǎn)速傳感器和控制液壓的電磁閥組成，使用開(kāi)關(guān)方法對(duì)制動(dòng)壓力進(jìn)行控制。
　　20世紀(jì)40年代末期，為了縮短飛機(jī)著陸時(shí)的滑行距離、防止車(chē)輪在制動(dòng)時(shí)跑偏、甩尾和輪胎劇烈磨耗，飛機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)始采用ABS，并很快成為飛機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)裝備。20世紀(jì)50年代防抱制動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)始應(yīng)用于汽車(chē)工業(yè)。1951年Goodyear航空公司裝于載重車(chē)上；1954年福特汽車(chē)公司在林肯車(chē)上裝用法國(guó)航空公司的ABS裝置。
　　1978年ABS系統(tǒng)有了突破性發(fā)展。博世公司與奔馳公司合作研制出三通道四輪帶有數(shù)字式控制器的ABS系統(tǒng)，并批量裝于奔馳轎車(chē)上。由于微處理器的引入，使ABS系統(tǒng)開(kāi)始具有了智能，從而奠定了ABS系統(tǒng)的基礎(chǔ)和基本模式。
　　1981年德國(guó)的威伯科（WABCO）公司與奔馳公司在載重車(chē)上裝用了數(shù)字式ABS系統(tǒng)。ABS的市場(chǎng)占有率迅速上升。20世紀(jì)80年代中期以后，借助于電子控制技術(shù)的進(jìn)步，ABS的更為靈敏、成本更低、安裝更方便、價(jià)格也更易被中小型家用轎車(chē)所接受。這期間較為典型的ABS裝置有博世（BOSch）公司于1979年推出的Bosch2型，大陸特威斯（Teves）1984年推出的具有防抱制動(dòng)和驅(qū)動(dòng)防滑功能的ABS/ASR2U型。機(jī)械與電子元件持續(xù)不斷的發(fā)展和改進(jìn)使ABS的優(yōu)越性越來(lái)越明顯，隨著激烈的競(jìng)爭(zhēng)，技術(shù)的日趨成熟，ABS變得更精密，更可靠，價(jià)格也在下降。
　　1987年歐共體頒布一項(xiàng)法規(guī)，要求從1991年起，歐共體所有成員國(guó)生產(chǎn)的所有新車(chē)型均需裝備防抱制動(dòng)裝置，同時(shí)規(guī)定凡載重16t以上的貨車(chē)必須裝備ABS，并且禁止無(wú)此裝置的汽車(chē)進(jìn)口。日本規(guī)定，從1991年起，總質(zhì)量超過(guò)13t的牽引車(chē)，總質(zhì)量超過(guò)10t的運(yùn)送危險(xiǎn)品的拖車(chē)、在高速公路上行駛的大客車(chē)都必須安裝ABS。
　　目前，國(guó)際上ABS在汽車(chē)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，已成為絕大多數(shù)類型汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)裝備。北美和西歐的各類客車(chē)和輕型貨車(chē)ABS的裝備率已達(dá)90%以上，轎車(chē)ABS的裝備率在60%以左右，運(yùn)送危險(xiǎn)品的貨車(chē)ABS的裝備率為100%。
　　2、我國(guó)的ABS現(xiàn)狀
　　我國(guó)對(duì)ABS的研究現(xiàn)狀開(kāi)始于20世紀(jì)80年代初。近年來(lái)，ABS技術(shù)在我國(guó)也正在推廣和應(yīng)用，1999年我國(guó)制定的國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB12676-1999《汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法》中已把裝用ABS作為強(qiáng)制性法規(guī)。此后一汽大眾、上海大眾、上海通用等均開(kāi)始采用ABS技術(shù)。在氣壓ABS方面，國(guó)內(nèi)一些企業(yè)已形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模。液壓ABS由于技術(shù)難度大，國(guó)外技術(shù)封鎖嚴(yán)密，國(guó)內(nèi)企業(yè)暫不能獨(dú)立生產(chǎn)，但在液壓ABS方面也在做自主研發(fā)，力圖突破國(guó)外跨國(guó)公司的技術(shù)壁壘，已經(jīng)取得了一些新的進(jìn)展和突破。如清華大學(xué)和亞太等承擔(dān)的汽車(chē)液壓防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）“九五”國(guó)家科技攻關(guān)課題，在ABS控制理論與方法、電子控制單元、液壓控制單元、開(kāi)發(fā)裝置和匹配方法等關(guān)鍵技術(shù)方面均取得了重大成果。采用的耗散功率理論，避免了傳統(tǒng)的邏輯門(mén)限值研究方法的局限性，取得了理論上的突破，研發(fā)ABS成功且進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化、批量生產(chǎn)的階段。這對(duì)振興我國(guó)汽車(chē)工業(yè)與汽車(chē)零部件業(yè)具有劃時(shí)代意義，標(biāo)志著我國(guó)汽車(chē)液壓ABS國(guó)產(chǎn)化已邁出堅(jiān)實(shí)的一步。
　　四、ABS的發(fā)展趨勢(shì)
　　ABS技術(shù)雖然在20世紀(jì)90年代初期就已成熟，但隨著電子技術(shù)和汽車(chē)技術(shù)的快速發(fā)展，ABS技術(shù)也得到了不斷完善。今后，ABS技術(shù)將從以下幾個(gè)方面繼續(xù)發(fā)展。
　　1、采用現(xiàn)代控制理論和方法
　　完善ABS技術(shù)性能。目前得到廣泛應(yīng)用的是采用門(mén)限值控制方法的ABS，有一定局限性。研究適應(yīng)ABS這種變工況、非線性系統(tǒng)的控制方法，完善ABS技術(shù)性能將是今后ABS研究的熱點(diǎn)。近幾年出現(xiàn)的增益調(diào)度PID控制、變結(jié)構(gòu)控制和模糊控制等方法，是以滑移率為目標(biāo)的連續(xù)控制，使制動(dòng)過(guò)程中保持最佳、穩(wěn)定的滑移率，理論上是理想的防抱死制動(dòng)控制系統(tǒng)。
　　2、提高ABS的可靠性、自適應(yīng)性
　　ABS是加裝在汽車(chē)上的輔助安全裝置，它要求高可靠性，否則會(huì)導(dǎo)致人身傷亡及車(chē)輛損壞。為了提高ABS的可靠性，ABS電控部分應(yīng)向集成化方向發(fā)展，制作專用的ABS芯片；機(jī)械部分則通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、采用新材料、提高制造工藝等。ABS軟件部分則采用補(bǔ)償方法（針對(duì)測(cè)量、計(jì)算誤差）和自適應(yīng)控制算法來(lái)提高ABS的可靠性和自適應(yīng)性。
　　3、提高系統(tǒng)的集成度，減小體積，減輕質(zhì)量。現(xiàn)代汽車(chē)的安裝空間都非常緊湊，而ABS又是提高汽車(chē)安全性能的附加裝置，預(yù)留的空間非常有限，因此，要求ABS控制器體積盡量小。此外新增加的裝置必然增加整車(chē)質(zhì)量，對(duì)整車(chē)經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性不利，要求ABS質(zhì)量輕。因此ABS裝置必須高度集成化，這樣既可以減小體積，又可減輕質(zhì)量，同時(shí)還可以降低成本。
　　4、增強(qiáng)ABS控制器的功能，擴(kuò)大使用范圍
　　隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展，ABS技術(shù)也在不斷地成熟和發(fā)展，很多ABS控制器已經(jīng)選用功能強(qiáng)、速度快、集成度高的16位或32位微處理器，甚至做成專用芯片，為ABS進(jìn)一步完善和擴(kuò)展構(gòu)建了一個(gè)良好的平臺(tái)。
　　目前對(duì)汽車(chē)進(jìn)行安全控制的裝置不斷地被加入這個(gè)平臺(tái)，由最初的防滑控制系統(tǒng)，到現(xiàn)在的電子制動(dòng)力分配裝置、電子助力制動(dòng)裝置，電子行駛穩(wěn)定控制系統(tǒng)、車(chē)輛動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)、電子控制制動(dòng)系統(tǒng)、車(chē)速記錄儀等。ABS技術(shù)已進(jìn)入全新的發(fā)展時(shí)期，ABS作為制動(dòng)控制系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，其控制功能和使用范圍正在不斷擴(kuò)大。
　　5、提高總線技術(shù)在ABS系統(tǒng)上的應(yīng)用
　　隨著電控單元在汽車(chē)中的應(yīng)用越來(lái)越多，車(chē)載電子設(shè)備的數(shù)據(jù)通信變得越來(lái)越重要，以分布式控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)構(gòu)造汽車(chē)車(chē)載電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是很有必要的。大量數(shù)據(jù)的快速交換、高可靠性及廉價(jià)性是對(duì)汽車(chē)電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求。在該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，各處理機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，控制改善汽車(chē)某一方面的性能，同時(shí)在其他處理機(jī)需要時(shí)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。汽車(chē)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成主要依靠總線傳輸技術(shù)。汽車(chē)總線傳輸是通過(guò)某種通訊協(xié)議將汽車(chē)中各種電控單元（發(fā)動(dòng)機(jī)、ABS、自動(dòng)變速器等）、智能傳感器、智能儀表等聯(lián)接起來(lái)，從而構(gòu)成的汽車(chē)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。其優(yōu)點(diǎn)是：減少了線束的數(shù)量和線束的容積，提高了電子系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性；采用通用傳感器，達(dá)到數(shù)據(jù)共享的目的；改善了系統(tǒng)的靈活性，即通過(guò)系統(tǒng)的軟件可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能的變化。
　　四、結(jié)束語(yǔ)
　　目前，汽車(chē)安全行駛系統(tǒng)已經(jīng)成為汽車(chē)向電子化發(fā)展的一個(gè)重要方面，防抱制動(dòng)系統(tǒng)ABS是汽車(chē)安全行駛的一個(gè)重要組成部分。由于國(guó)內(nèi)ABS整體競(jìng)爭(zhēng)力較為低下，要抵御外來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)壓力，還需要大力發(fā)展和提高。