汽车防抱死制动系统（ABS）

一 前言 

世界各国由于能源危机和环境污染等问题，目前对电动汽车给予了前所未有的关注，电动汽车ABS技术也要相应发展。在城市工况中，汽车需要较频繁的启动与制动，不管是采用哪种制动方式，一旦车轮抱死，后果可想而知，因此对于汽车行驶安全性能的要求越来越高。汽车制动防抱死系统（ABS）就是在这种要求下产生和发展的。

二 概述 

ABS是常规刹车装置基础上的改进型技术，是一种具有防滑、防抱死等优点的汽车安全控制系统，防抱死制动器本质上是普通制动器的增强型或改进型。

防抱死制动系统设计用于在制动困难或在潮湿或光滑的表面上制动时防止制动器锁定和车轮打滑，通过防止车辆危险滑行并允许驾驶员在试图停止时保持转向控制，这为日常驾驶增加了显著的安全范围。ABS既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮抱死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏，是目前汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。

制动防抱死系统就是在制动过程中防止车轮被制动抱死，车轮抱死可引起：路面制动力减小，制动效能下降；降低轮胎使用寿命，当汽车制动前轮抱死时，汽车会失去转向能力，后轮抱死时侧向力减小，制动时的方向稳定性下降，会造成汽车急转甩尾或侧滑。制动防抱死系统对汽车性能的影响主要表现在减少制动距离、保持转向操纵能力、提高行驶方向稳定性以及减少轮胎的磨损方面。遇到紧急状况，驾驶员只要尽可能地用力踩下刹车踏板不松开即可，其他的事情交给ABS来处理，因此驾驶者可以专心地处理紧急状况，保证汽车的行驶安全。

三 组成

1．轮速传感器

又名转速传感器。轮速传感器一般都安装在车轮处，但有些驱动车轮的轮速传感器安装在主减速器或变速器等传动系统部件中。传感机构由轮速传感器和“齿圈”配对组成。在车轮内侧的一个固定装置上安装有轮速传感器，轮速传感器内包含了大量可供产生磁力线的电磁线圈，车轮转动时带动车轮轮辋上的齿圈转动，这时所产生的磁力线被齿圈切割使传感器内的电磁线圈感应出交变电流，电磁控制器检测出脉冲率与车轮转速之间的成正比的变化信号，电子感应器根据传感器内所设定的默认数据，与现实数据进行对比分析，分析并处理所测量到的脉冲信号，并根据这些信号分析出每个车轮的运动速度。当实际数据超出默认数据的范围时，电磁控制器就会发出信号给电磁调节器，调节柱塞的上下移动，进一步调节各个车轮制动分泵的油量。轮速传感器的作用是检测车轮转速，产生与轮速成正比的正弦交流信号，经整形、放大转变成数字信号，并将车轮转速信号送入ABS ECU，用于对制动压力调节器实施控制。

（1）ABS轮速传感器主要技术指标

1）最小电流7mA,最大电流14mA

2）最小工作电压9V,最大工作电压18V

3）气隙高度范围在0.5~1.2mm

4）温度范围在：-40摄氏度~+125摄氏度

5）最小速度1HZ，最大速度大于2500HZ

（2）传感器对ABS控制效果的影响

1)传感器的信号好坏直接影响到ABS的控制，若安装不到位或碰撞，就会导致传感器采集的轮速信号时好时坏或完全没有或有尖波干扰，造成ECU误认为车轮已趋向抱死，立即采取减压调节，导致车辆跑偏或走蛇形。

2）由于传感器信号不好就会导致压力调节器过早调节，增压阀过早关闭，引起制动踏板很硬，有时还会感觉踩不下，也会导致制动距离很长或没有制动的现象。

3）目前有80%的故障与传感器有关，所以在安装传感器时要格外仔细，确保精确安装到位。

目前ABS轮速传感器主要有电磁式和霍尔式两种。

（1）电磁式轮速传感器

电磁式轮速传感器与普通的交流发电机原理相同，永久磁铁产生一定强度磁场，齿圈在磁场中旋转时，齿圈齿顶和电极之间的间隙以一定的速度发生变化，这样会使齿圈和电极组成的磁路中的磁阻发生变化，其结果使磁通量周期性增减变化，在线圈两端产生正比于磁通量增减速度的感应电压。磁电式传感器由电磁感应传感头和磁性齿圈组成，结构如下图所示，传感头由永磁体、极轴和感应线圈等组成，极轴有凿式极轴和柱式极轴和菱形极轴式。传感头直接安装在车轮附近不随车轮转动的部件上，如半轴套管、转向节、制动底板等。转子齿圈是一个带齿的圆环，由磁阻较效的铁磁性材料制成，随车轮一起转动的部件上，如半轴、轮毂或制动盘等，与车轮同步转动。

1）工作原理

齿圈随车轮转动，突齿和齿隙不断交替在极轴下掠过，使铁心磁通发生变化在感应线圈中产生交变信号电压，频率：f=30~6000Hz，电压幅值：U=1~15V.

当齿圈旋转时，齿顶与齿隙轮流交替对向磁芯，当齿圈转到齿顶与传感头磁芯相对时，传感头磁芯与齿圈之间的间隙最小，由永久磁芯产生的磁力线就容易通过齿圈，感应线圈周围的磁场就强；而当齿圈转动到齿隙与传感磁芯相对时，传感头磁芯与齿圈之间的间隙最大，由永久磁芯产生的磁力线就不容易通过齿圈，感应线圈周围的磁场就弱。此时，磁通迅速交替变化，在感应线圈中就会产生交变电压，交变电压的频率将随车轮转速成比例变化。电子控制单元可以通过转速传感输入的电压脉冲频率进行处理来确定车轮的转速、汽车的参考速度等。

优点：电磁式轮速传感器结构简单、成本低；

缺点：一是其输出信号的幅值随转速的变化而变化。若车速过慢，其输出信号低于1V，电控单元就无法检测；二是响应频率不高。当转速过高时，传感器的频率响应跟不上；三是抗电磁波干扰能力差。目前，国内外ABS系统的控制速度一般为15~160km/h，今后要求控制速度范围扩大到8~260km/h以至更大，显然电磁感应式轮速传感器很难适应。

2)传感器安装位置