摘要：汽車防抱死制動系統(簡稱ABS)是一種具有防滑、防抱死等優點的汽車安全控制系統。ABS是常規剎車裝置基礎上的改進型技術，可分機械式和電子式兩種。現代汽車上大量安裝防抱死制動系統，ABS既有普通制動系統的制動功能，又能防止車輪鎖死，使汽車在制動狀態下仍能轉向，保證汽車的制動方向穩定性，防止產生側滑和跑偏，是目前汽車上最先進、制動效果最佳的制動裝置。本文就現代汽車ABS技術的發展趨勢談一些體會。
　　關鍵詞：汽車ABS技術發展
　　
　　汽車防抱死制動系統(簡稱ABS)是一種具有防滑、防抱死等優點的汽車安全控制系統。ABS是常規剎車裝置基礎上的改進型技術，可分機械式和電子式兩種。現代汽車上大量安裝防抱死制動系統，ABS既有普通制動系統的制動功能，又能防止車輪鎖死，使汽車在制動狀態下仍能轉向，保證汽車的制動方向穩定性，防止產生側滑和跑偏，是目前汽車上最先進、制動效果最佳的制動裝置。本文就現代汽車ABS技術的發展趨勢談一些體會。
　　一、ABS的作用
　　在汽車防抱死制動系統出現之前，汽車所用的都是開環制動系統。其特點是制動器制動力矩的大小僅與駕駛員的操縱力、制動力的分配調節以及制動器的尺寸和型式有關。由于沒有車輪運動狀態的反饋信號，無法測知制動過程中車輪的速度和抱死情況，汽車就不可能據此調節輪缸或氣室制動壓力的大小。因此在緊急制動時，不可避免地出現車輪在地面上抱死拖滑的現象。當車輪抱死時，地面的側向附著性能很差，所能提供的側向附著力很小，汽車在受到任何微小外力的作用下就會出現方向失穩問題，極易發生交通事故。在潮濕路面或冰雪路面上制動時，這種方向失穩的現象會更加嚴重。汽車防抱死制動系統ABS的出現從根本上解決了汽車在制動過程中的車輪抱死問題。它的基本功能就是通過傳感器感知車輪每一瞬時的運動狀態，并根據其運動狀態相應地調節制動器制動力矩的大小以避免出現車輪的抱死現象，因而是一個閉環制動系統。它是電子控制技術在汽車上最有成就的應用項目之一，汽車制動防抱死系統可使汽車在制動時維持方向穩定性和縮短制動距離，有效提高行車的安全性。
　　ABS可在汽車制動時根據車輪的運動養成自動調節車輪的制動壓力，防止車輪抱死，其實質就是使傳統的制動過程變為瞬間的控制過程，即在制動時使車輪與地面達到“抱而不死，死而不抱”的狀態，其目的是使車輪與地面的摩擦力達到最大，同時又可以避免后輪側滑和前輪喪失轉向能力，以使汽車取得最佳的制動效能。因此，ABS具有以下優點：
　　1、縮短制動距離。ABS能保證汽車在雨后、冰雪及泥濘路面上獲得較高的制動效能，防止汽車側滑甩尾（松散的沙土和積雪很深的路面除外）；
　　2、保持汽車制動時的方向穩定性；
　　3、保持汽車制動時的轉向穩定性；
　　4、減少汽車制動時輪胎的磨損。ABS能防止輪胎在制動過程中產生劇烈的拖痕，提高輪胎使用壽命；
　　5、減少駕駛員的疲勞強度（特別是汽車制動時的緊張情緒）。
　　鑒于防抱制動系統（ABS）具有如上的優越性，所以該系統的裝車率逐年上升。
　　二、ABS的工作原理
　　汽車制動時由于車輪速度與汽車速度之間存在著差異，因而會導致車輪與路面之間產生滑移，當車輪以純滾動方式與路面接觸時，其滑移率為零；當車輪抱死時其滑移率為100%。當滑移率在8%～35%之間時，能傳遞最大的制動力。制動防抱死的基本原理就是依據上述的研究成果，通過控制調節制動力，使制動過程中車輪滑移率控制在合適的范圍內，以取得最佳的制動效果。ABS系統硬件構成主要由傳感器（包括輪速傳感器、減速度傳感器和車速傳感器）、電子控制裝置、制動壓力調節器三大部分組成，形成一個以滑移率為目標的自動控制系統。傳感器測量車輪轉速并將這一數據傳送至電子控制裝置上，控制裝置是一個微處理器，它根據車輪轉速傳感器信號來計算車速。在制動過程中，車輪轉速可與控制裝置中預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輪減速度太快和車輪即將抱死時，它就發出信號給液壓調節器，液壓調節器可根據來自控制裝置的信號對制動器的卡鉗或輪泵的油壓進行控制（作用、保持、釋放、重新作用）。這一動作每秒鐘能出現10次以上。
　　三、ABS技術的發展及應用現狀
　　1、ABS的發展歷史
　　ABS技術是英國人霍納摩爾1920年研制發明并申請專利，早在20世紀30年代，ABS就已經在鐵路機車的制動系統中應用，目的是防止車化在制動過程中抱死，導致車輪與鋼軌局部急劇摩擦而過早損壞。1936年德國博世公司取得了ABS專利權。它是由裝在車輪上的電磁式轉速傳感器和控制液壓的電磁閥組成，使用開關方法對制動壓力進行控制。
　　20世紀40年代末期，為了縮短飛機著陸時的滑行距離、防止車輪在制動時跑偏、甩尾和輪胎劇烈磨耗，飛機制動系統開始采用ABS，并很快成為飛機的標準裝備。20世紀50年代防抱制動系統開始應用于汽車工業。1951年Goodyear航空公司裝于載重車上；1954年福特汽車公司在林肯車上裝用法國航空公司的ABS裝置。
　　1978年ABS系統有了突破性發展。博世公司與奔馳公司合作研制出三通道四輪帶有數字式控制器的ABS系統，并批量裝于奔馳轎車上。由于微處理器的引入，使ABS系統開始具有了智能，從而奠定了ABS系統的基礎和基本模式。
　　1981年德國的威伯科（WABCO）公司與奔馳公司在載重車上裝用了數字式ABS系統。ABS的市場占有率迅速上升。20世紀80年代中期以后，借助于電子控制技術的進步，ABS的更為靈敏、成本更低、安裝更方便、價格也更易被中小型家用轎車所接受。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和驅動防滑功能的ABS/ASR2U型。機械與電子元件持續不斷的發展和改進使ABS的優越性越來越明顯，隨著激烈的競爭，技術的日趨成熟，ABS變得更精密，更可靠，價格也在下降。
　　1987年歐共體頒布一項法規，要求從1991年起，歐共體所有成員國生產的所有新車型均需裝備防抱制動裝置，同時規定凡載重16t以上的貨車必須裝備ABS，并且禁止無此裝置的汽車進口。日本規定，從1991年起，總質量超過13t的牽引車，總質量超過10t的運送危險品的拖車、在高速公路上行駛的大客車都必須安裝ABS。
　　目前，國際上ABS在汽車上的應用越來越廣泛，已成為絕大多數類型汽車的標準裝備。北美和西歐的各類客車和輕型貨車ABS的裝備率已達90%以上，轎車ABS的裝備率在60%以左右，運送危險品的貨車ABS的裝備率為100%。
　　2、我國的ABS現狀
　　我國對ABS的研究現狀開始于20世紀80年代初。近年來，ABS技術在我國也正在推廣和應用，1999年我國制定的國家強制性標準GB12676-1999《汽車制動系統結構、性能和試驗方法》中已把裝用ABS作為強制性法規。此后一汽大眾、上海大眾、上海通用等均開始采用ABS技術。在氣壓ABS方面，國內一些企業已形成了一定的生產規模。液壓ABS由于技術難度大，國外技術封鎖嚴密，國內企業暫不能獨立生產，但在液壓ABS方面也在做自主研發，力圖突破國外跨國公司的技術壁壘，已經取得了一些新的進展和突破。如清華大學和亞太等承擔的汽車液壓防抱死制動系統（ABS）“九五”國家科技攻關課題，在ABS控制理論與方法、電子控制單元、液壓控制單元、開發裝置和匹配方法等關鍵技術方面均取得了重大成果。采用的耗散功率理論，避免了傳統的邏輯門限值研究方法的局限性，取得了理論上的突破，研發ABS成功且進入產業化、批量生產的階段。這對振興我國汽車工業與汽車零部件業具有劃時代意義，標志著我國汽車液壓ABS國產化已邁出堅實的一步。
　　四、ABS的發展趨勢
　　ABS技術雖然在20世紀90年代初期就已成熟，但隨著電子技術和汽車技術的快速發展，ABS技術也得到了不斷完善。今后，ABS技術將從以下幾個方面繼續發展。
　　1、采用現代控制理論和方法
　　完善ABS技術性能。目前得到廣泛應用的是采用門限值控制方法的ABS，有一定局限性。研究適應ABS這種變工況、非線性系統的控制方法，完善ABS技術性能將是今后ABS研究的熱點。近幾年出現的增益調度PID控制、變結構控制和模糊控制等方法，是以滑移率為目標的連續控制，使制動過程中保持最佳、穩定的滑移率，理論上是理想的防抱死制動控制系統。
　　2、提高ABS的可靠性、自適應性
　　ABS是加裝在汽車上的輔助安全裝置，它要求高可靠性，否則會導致人身傷亡及車輛損壞。為了提高ABS的可靠性，ABS電控部分應向集成化方向發展，制作專用的ABS芯片；機械部分則通過優化結構設計、采用新材料、提高制造工藝等。ABS軟件部分則采用補償方法（針對測量、計算誤差）和自適應控制算法來提高ABS的可靠性和自適應性。
　　3、提高系統的集成度，減小體積，減輕質量。現代汽車的安裝空間都非常緊湊，而ABS又是提高汽車安全性能的附加裝置，預留的空間非常有限，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質量，對整車經濟性、動力性不利，要求ABS質量輕。因此ABS裝置必須高度集成化，這樣既可以減小體積，又可減輕質量，同時還可以降低成本。
　　4、增強ABS控制器的功能，擴大使用范圍
　　隨著現代電子技術的飛速發展，ABS技術也在不斷地成熟和發展，很多ABS控制器已經選用功能強、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進一步完善和擴展構建了一個良好的平臺。
　　目前對汽車進行安全控制的裝置不斷地被加入這個平臺，由最初的防滑控制系統，到現在的電子制動力分配裝置、電子助力制動裝置，電子行駛穩定控制系統、車輛動力學控制系統、電子控制制動系統、車速記錄儀等。ABS技術已進入全新的發展時期，ABS作為制動控制系統的一個子系統，其控制功能和使用范圍正在不斷擴大。
　　5、提高總線技術在ABS系統上的應用
　　隨著電控單元在汽車中的應用越來越多，車載電子設備的數據通信變得越來越重要，以分布式控制系統為基礎構造汽車車載電子網絡系統是很有必要的。大量數據的快速交換、高可靠性及廉價性是對汽車電子網絡系統的要求。在該網絡系統中，各處理機獨立運行，控制改善汽車某一方面的性能，同時在其他處理機需要時提供數據服務。汽車內部網絡的構成主要依靠總線傳輸技術。汽車總線傳輸是通過某種通訊協議將汽車中各種電控單元（發動機、ABS、自動變速器等）、智能傳感器、智能儀表等聯接起來，從而構成的汽車內部網絡。其優點是：減少了線束的數量和線束的容積，提高了電子系統的可靠性和可維護性；采用通用傳感器，達到數據共享的目的；改善了系統的靈活性，即通過系統的軟件可以實現系統的功能的變化。
　　四、結束語
　　目前，汽車安全行駛系統已經成為汽車向電子化發展的一個重要方面，防抱制動系統ABS是汽車安全行駛的一個重要組成部分。由于國內ABS整體競爭力較為低下，要抵御外來的競爭壓力，還需要大力發展和提高。