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底盘专业问题第十三篇----ABS structure and working process

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科技的发展就是一种革命,当一项技术从简单发展到复杂,复杂到不能再复杂的时候,就会有人另辟蹊径,在工业发展的道路上,尤其当微处理器、传感器技术发展起来之后,促成了一系列这样的革命并且还在继续着......比如电子计算器革了机械式计算器的命;电喷革了化油器的命;ABS 系统革了各种制动调节阀的命.....

ABS(Anti-lock Braking System) 制动防抱死系统,只要是底盘工程师,尤其制动方面。这货的名字都听烂了,如果只停留在知道它是制动防抱死这么一个概念的话那未免有些浅显,我们要知道它是如何实现防抱死.

一 ABS 系统分类

按控制通道来区分,ABS 系统通常有两种,分别是三通道和四通道,他们的差别就是,三通道的ABS 两个前轮独立控制,而两个后轮整体控制;四通道的ABS 则四个车轮完全独立。

目前乘用车上基本上都是四通道ABS,当然,三通道的ABS 也没有绝迹,在比如轻型载货车、面包车等廉价车型之上还能看得到它的身影....

以四通道ABS 为例,它上面会有六个管路连接口,分别接制动主缸前后腔,以及四个车轮轮缸。

如果从ABS 模块外观来看,各大厂商的产品基本长的都差不多。日本的一些厂商相对做的更精细一点,比如他们会用铸造的阀体(相对来说体积更小一些),而一般欧美的更多的采用挤压铝型材。

二 ABS 部件结构

如果打开一个标准的ABS 结构,大约就是如下的组建了;一般包含三个单元 1 电控单元(ECU) ;2 软件(Software); 3 液控单元(HCU)。

每一单元部件又包含若干组件,比如ECU 单元,有PCB 板子、芯片(单片机)、各种电阻、电容、继电器、控制阀吸合线圈.......液压单元,包含电机驱动的两个柱塞泵、一组四个常开阀、一组四个常闭阀、低压蓄能器、阀体,以及各种通道堵件....软件呢,则是写入ECU 模块RAM 中的编译过的二进制代码。基本上现在很少直接用汇编写程序的了,太复杂了。较为常用高级语言,相对用C语言的更多一些。

三 ABS 算法逻辑

ABS采用两个最基本的运算参考,车轮减速度和滑移率门限值,进行综合控制。之所以采用两个参考量,是为了适应性控制能力, 保证在各种行驶状况和不同路面情况下,都能较好地实现制动防抱死控制。比如在冰面上制动,滑移率很大,但减速度却很小,此时车轮抱死所需的液压很小。如果单纯的靠滑移率逻辑来控制那么将会非常的粗暴,如果将减速度纳入运算逻辑,ECU 就可以判断出现在是低附路面,给阀体线圈的电流将会更小一些...

上面叙述中提到了 参考车速、减速度这两个概念,那么在实际的车上,这两个重要的参考量是如何获取的呢?是不是有专门的传感器???

其实是不需要的,参考车速通常取后轮的车速,不同的供应商可能参考车速的算法不同,有两个后轮相加取平均的,也有四个车轮中,最大与最小相加取平均的.....总之,参考车速就是根据四个轮速传感器来获取的,不许要额外的传感器。同样的车轮减速度则是通过轮速的微分获取的。

四 ABS 基本工作循环

研究液压单元工作循环,必须有一个系统的简图,如下图所示。其实我们研究的就是四个常开阀(红色)和四个常闭阀(蓝色)的开关逻辑。

ABS 的工作过程,通常是在加压--保压--泄压--增压这样一个循环中进行....

关于ABS 工作逻辑的详细分析过程请参考系列课程 乘用车制动系统开发系列课程第七讲--制动控制单元

下面我们就简单来分析ABS 的四个工作过程。

1 建压阶段:制动时,总泵建立制动液压。此时常开阀打开,常闭阀关闭,液压进入车轮制动器,车轮转速迅速降低,直到ECU通过转速传感器,识别出车轮有抱死的倾向为止。

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