ABS系统(汽车制动防抱死系统)能极大地改善和提高制动性能，是提高车辆主动安全性的重要装置。本文在对ABS技术作精简介绍的基础上，重点论述ABS系统(技术)的应用发展，主要包括ABS系统中的关键技术、有待改进的问题和发展趋势。

 

 

    ABS是在传统制动系统的基础上采用电子控制技术以实现制动力的自动调节、防止制动车轮抱死，从而获得最有效的制动效果并极大地提高车辆主动安全性的一种机电液一体化装置。理论、实验及实际应用结果表明，ABS能够利用轮胎和路面之间的峰值附着性能，提高汽车抗侧滑性能，充分发挥制动效能，同时增加汽车制动过程中的可控性，从而减少事故发生的可能性。关于其能否及在何种条件下缩短制动距离的理论和实验研究仍在进行之中。
    ABS工作的目的是把车轮和地面之间的附着系数保持在峰值附着系数附近，并使其变化尽可能的小，以获得较大的横向和侧向附着力，达到一种理想制动。理想制动过程是这样的：开始制动时，制动压力剧增，滑移率s达到最佳值sT 。此时，若s超过sT，则应立即减小制动力矩;若s小于sT，则应增加力矩，目的是使s保持在sT附近，从而获得最佳的附着状态。

    1.产品及厂商
    ABS系统从目前看主要有波许（Bosch）ABS系统、坦孚（Teves）ABS系统、德科(Delco)ABS系统和本迪克斯（Bendix)ABS系统。其他一些国外的ABS厂商还有Wabco、Haldex、KNORR-BREMSE。这些系统目前应用都比较广泛，而且还在不断发展、更新和换代。其他种类的ABS系统，大多是上述4种中某一种的变型。国内研究ABS的机构也很多，像东风汽车公司、交通部重庆公路研究所、西安交通大学等，也取得了一些成果。尽管不同公司生产的ABS系统的类型不同，但它们都有相同的基本组成和工作原理，它们的重要区别是电子控制单元及控制线路不同。
    2.标准法规
    美国是第一个强制要求安装ABS的国家。早在1971年政府就颁布了FMVSS 121号法规，要求气制动的载货汽车必须安装ABS，并规定了其性能要求和实验方法;后来涉及到的法规还有FMVSS 105、FMVSS 135。欧洲各国于1972年开始起草相关法规，目前大部分欧洲国家都已采用ECE-R13法规，并结合发展情况不断修订。日本的标准是参照欧洲制定的，加拿大、澳大利亚、韩国等也结合自己的国情，参照FMVSS或ECE-R13制定了适合本国的ABS标准。目前在国内，为了提高汽车的行驶安全性，降低交通事故发生频率，有关部门先后制定并颁布了一系列标准，主要有GB 12676-1999、GB 18565-2001、JT/T 325-1997等，由于国内技术、市场等多方面的原因，相关标准的推广实施和发展研究还有很多工作要做。

    目前应用的ABS产品基本都是基于车轮加、减速门限值及参考滑移率方法设计的。这种方式在以下几个方面还有待改进：
    ⑴门限值的设置与很多因素有关，不同的车辆需要不同的匹配技术，需要较多的道路试验加以验证;
    ⑵从理论上讲，整个控制过程车轮滑移率不是保持在最佳滑移率上,而是在它的附近波动,并未达到最佳的制动效果;
    ⑶不具备很强的自适应性，难以适应各种制动工况。
    要从根本上改变这一状况，就要能够对车轮所处的路面进行实时的监测和识别，根据路面状况采用不同的控制门限值并采取不同的控制算法和控制逻辑。从理论角度，关键问题包括实时道路识别技术、确定各种路况下的最佳滑移率、车辆速度的测量及处理以及控制系统的稳定性等方面。
    针对上述存在的问题，ABS实际产品的研制主要集中在以下几个方面。
    ⑴利用软件来补偿轮速传感器测量误差(由传感器齿轮的制造、安装误差及腐蚀所引起的),以提高轮速信号测量精度;
    ⑵将体积小、质量轻、性能可靠、成本低的微电子机械及表面声波探测装置应用于ABS中,以测量车辆运行速度;
    ⑶将Kalman滤波器与路面探测器结合用于轮胎路面间摩擦的实时估计;
    ⑷将一些具有自适用强的控制算法应用于ABS控制逻辑的设计中，以适应车辆参数、载荷和路面状况的变化;
    ⑸建立液压ABS制动系统精确的数学模型;
    ⑹在控制器软件设计中考虑了充气不足的影响,设计轮胎气压监视程序。

 

 

    1.新的控制理论、方法不断出现。
    无论是经典的还是现代的控制理论，大多是建立在线性系统基础上，对非线性系统目前还没有比较成熟的理论。近年来，现代控制理论发展迅速，新的控制方法不断涌现，如模糊控制、神经网络等。模糊控制采用类似于人脑的模糊推理方法，遵循一定的控制规则，结合实际经验，对系统进行动态调控，具有不依赖对象的数学模型，便于利用人的经验知识，鲁棒性好，简单实用等优点，正好适应了ABS这种变工况、非线性系统，因此将模糊控制用于ABS是一种有益的尝试。目前，国内外在这方面已取得了一些成果，日本、德国甚至已经有类似的产品问世。随着这些控制方法的逐步完善和发展，其在工程技术上的应用必将越来越广泛。新的控制方法在ABS 上的应用，将促进ABS 控制技术的不断完善。
    ABS产品基本上是基于车轮加、减速门限值及参考滑移率方法设计的。现在国内外对以路面附着系数为控制参数的控制算法有了较深的研究，其结果表明:（1)基于路面附着系数的防抱死制动系统控制算法能够适应各种路面变化，把滑移率控制在最佳滑移率附近,使制动效果改善,是一种全新的ABS控制算法;（2)此算法只需测量车轮转速,不需要测量车身的速度,也不需要做大量试验来获得门限值等控制参数，具有良好的实用推广前景;（3)在实际应用时,测量车轮转速和制动管路压力的办法是切实可行的，信号迅速准确，具有理想的实用价值,是防抱死产品研究开发的一条新思路。
    2.电子技术的进步将提高ABS性能
    随着现代电子技术的飞速发展，ABS的核心部件ECU也在不断地成熟，越来越多的ABS系统已经选用功能强、速度快、集成度高的16位微处理器，把多种功能电路集成于一块芯片，促进了ABS的进一步完善和扩展，缩小了ECU的体积，提高了ECU的处理速度，大大提高了ABS的控制精度和可靠性，扩大了ABS的控制范围，并且在集成度提高的同时，ECU的成本得以降低。今后在这方面的技术研究还应该有进一步的发展。
    另外，随着ITS(智能运输系统）的不断发展和推广应用，因其采用雷达、GPS等电子技术,将能准确地采集到车辆的运行速度，ABS的性能将得到进一步提高。
    2.功能结合，不断扩展
    随着汽车电子技术的发展，很多通过ECU对汽车进行控制的装置不断地被加以应用。其中驱动防滑系统（anti-slip regulation,ASR)就是对ABS的完善和补充。ASR系统是维持附着条件，充分发挥驱动力的电子装置，其作用主要是通过控制发动机转矩和汽车的制动系统等手段来控制驱动力，防止车轮空转打滑，保持最佳驱动力。ABS保证了汽车制动过程中方向的稳定性，ASR则保证了汽车行驶过程(起步、加速时)中的方向稳定性和操纵性。现代的很多轿车中，ABS电子控制装置设有与ASR电子控制装置交换信号的接口，而且其主要部件(如电子控制器、轮速传感器、制动压力调节器)可以通用或共用;因此,ABS与ASR结合使用可以充分利用有关部件，并且汽车的主动安全性将更有保证。
    VDSC(Vehicle Dynamics Stability Control），一般称之为车辆动力学稳定性控制系统)是以ABS和ASR为基础发展起来的一种新型控制技术。车辆动力学稳定性是指车辆行驶中的方向稳定性和抵抗外界侧向力干扰的能力，VDSC是利用车辆运动状态变量反馈来调节车轮纵向力的大小及分配，控制车辆的横摆运动，使车辆在湿滑或者高速行驶条件下获得良好的操纵性和稳定性的新型主动安全控制系统。VDSC与迄今为止的其他控制系统的不同点在于:可以对驾驶员的意志进行推断;可以通过对驾驶员的意志和车辆运动状态的比较自动控制驱动力或制动力。VDSC是在ABS和ASR更高层次上的综合，它所能识别和处理的情况比ABS和ASR更多,ECU的功率也要增加数倍。此外，还增加ABS和ASR以外的多种硬件。