本田（HONDA）奥德赛（ODYSSEY）轿车电路—防抱死制动控制系统（上）

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防抱死制动系统（ABS）是一种主动安全装置，是Anti-lockBrakingSystem（防锁死制动系统）或Anti-skidBrakingSystem（防滑制动系统）的缩略语。

        电子控制防抱死制动系统是在汽车原有的制动系统的基础上增设了一套电子控制系统，其功用是在汽车制动过程中，自动调节制动系统对车轮的制动力，在轮胎与地面相互作用时防止车轮抱死，从而获得最佳制动性能，提高方向稳定性，增强转向控制能力，防止侧滑与甩尾，减少交通事故。

1 滑移率与制动附着力的关系

        汽车在制动过程中，当驾驶员发现前方出现障碍物或道路情况需要减速或停车时，就会收油门踩下制动踏板，通过液力（或气力）制动系统使不能转动的制动蹄片压向与车轮一体旋转的制动鼓（或制动盘），使车轮失去转动的能力，车轮与地面之间的滚动摩擦变为滑动摩擦。在轮胎与地面摩擦力（附着力）的作用下，车轮减速或停止，车体也随之减速或停止。

        但是，如果制动液压（或气压）对制动蹄片上的力量不够或制动蹄片对制动盘的间隙过大，即使是在良好的水泥或柏油路面上车轮也不能减速或制动；如果制动液压（或气压）过大，车轮就会完全抱死不转，当前轮抱死，会使转向机构失灵；当后轮抱死，侧向附着力大大下降，便会在离心力或路面情况影响下产生侧滑或甩尾，危险性更大。

        当车轮被制动不转时，必须靠路面和轮胎间的摩擦力（附着力）来阻止轮胎的滑移。不同的路面，附着力是不同的，干燥的水泥路面和柏油路面，附着力可达车体载荷的90%，而在湿滑或冰雪路面上附着力只及水泥路面的20%-30%。不同的路面会有差别很大的附着（摩擦）系数，研究表明：附着系数还与车轮的滑移程度（滑移率）有密切关系，滑移率
         式中：v-车身移动速度；vw-车轮边缘切线速度。

        当Vw=V时，没有制动，滑移率S=0，是纯滚动；当Vw=0时，车轮制动抱死；滑移率S=100%，为纯滑动，就十分危险。

        当V>Vw时，车体前移速度大于轮缘切线速度，说明正在制动减速，滑移率0<S<1，此时车轮既有滑动又有滚动，滑移的原因在于制动器的制动力大于轮胎和路面间的附着力，当滑移率为10%～30%时，附着系数最高路面对轮胎的制动力也可达到最高。

        怎样才能将滑移率控制在10%-30%之间，使车轮既有滚动又有滑动？没有ABS的汽车，经验丰富的驾驶员用点刹（对制动踏板边踩边放松）的方法，力求做到车轮边滑边滚，ABS则可以自动达到这一目的。使用车轮转速传感器（或再增加减速度传感器），可以感知车轮加速（Vw&uarr;）、车轮减速（Vw&darr;）、车轮抱死（Vw＝0），根据这些信号与原设定的加速度、减速度阈值相比较，就可以由ABSECU运算处理，给相关的电磁阀下达通电、断电指令，从而在车轮制动缸中形成升压、保压、降压的过程，控制车轮的滑移、滚动，滑移、滚动，……的连续过程，从而在制动过程中使转向机构依然有效，防止甩尾和侧滑。

2 车轮ABS的构成

        奥德赛轿车ABS由真空助力液压制动管路（常规液力制动系统）和电子控制系统组成。图1表达了ABS各部件在车上的位置。图2表达了ABS液压制动管路的连接关系：两条粗短黑线表示制动主缸与液庄调节器间的接管；在它的右侧引出两根接管分别通向右侧的前后制动轮缸；在左侧引出两根接管分别通向左侧的前后轮缸。

        图3表达了典型的ABS各元件实体形状，并说明了制动主缸、液压调节器、各制动钳（轮缸）之间的液压管路联系，同时也表明了各轮速传感器与ABSECU之间的连接关系，这还与ABS报警灯、诊断插座有关。
         2.1 车轮转速传感器
        
        车轮转速传感器由安装在可以转动的轮毂上的信号齿圈和固定在车体上的轮速传感器组成，轮速传感器又由永久磁铁上缠着线径很细的漆包线线圈构成，永久磁铁铁心与齿轮端面间隙为0.4～1.0mm，线圈阻值一般为400～2000&Omega;，当车轮及齿圈旋转时，齿顶与齿根轮番扫过永磁传感器及线圈，引起磁通的交替变化，从而产生交变电压信号，信号的频率和峰值反映了车轮转速的增加和减少，ECU便判断出车轮是否抱死，从而对液压电磁阀作出通电断电的抉择，产生增压、保压、降压的作用。

        2.2 ABSECU

        ABSECU是ABS的控制中心，其功用是接收轮速传感器、制动灯开关、驻车制动开关等信号，根据设定的控制逻辑，通过计算和逻辑判断后输出控制指令，调整和控制压力调节器的电磁阀，调节各车轮制动分泵的制动压力。

        ABSECU的硬件由印制电路板上的单片微机和一系列电子元器件构成，大多数是集成度高、运算速度快的数字电路芯片，它们封装在金属壳体内，形成一个独立的整体。其软件则是一系列控制程序和大量的实测数据，存储在只读存储器（ROM）中。虽然各车型的ABSECU内部电路和控制程序各不一样。但其基本组成大致相同，如图4所示。
         2.2.1 输入电路

        轮速传感器输入电路由低通滤波电路和整形放大电路组成，功用是对轮速传感器输入的交变电压信号（由磁脉冲产生）进行处理，并将模拟信号转变为数字信号输入中央处理单元CPU。为了监测轮速传感器工作状态，控制器还经输入电路向各轮速传感器输出监测信号，再由输入电路将信号反馈到计算电路。

        2.2.2 计算电路

        计算电路是ABSECU的核心，主要由微处理器CPU构成。其功用是根据轮速传感器的输入信号按照软件设定的程序进行数学计算和逻辑判断，形成相应的控制指令。如根据轮速信号计算出车轮的瞬时线速度Vw，然后得出加（减）速度、初始速度vo，参考车速和滑移率，最后根据加（减）速度和滑移率形成相应的控制指令，再向电磁阀控制电路输出制动压力“升高”、“保持”或“降低”的信号。

        在ABSECU计算电路中一般都具有2个CPU:一个是控制用的CPU，另一个是安全用的CPU。2个CPU接收同样的输入信号，在运算处理过程中，通过通讯对2个微处理器的处理结果进行比较，如果结果不一致，CPU立即使ABS退出工作，防止系统发生故障导致错误控制。

        计算电路还能监测轮速传感器、回液泵电动机、电磁阀继电器工作电路等，当监测到它们工作不正常时，立即向安全保护电路输出指令，使ABS停止工作。

        2.2.3 输出放大电路

        输出放大电路的主要功用是将CPU输出的数字信号（如控制压力升高、保持、降低信号）转换成模拟信号，通过功率放大器驱动执行器工作，向执行器（各电磁阀）提供大小不同的控制电流。如丰田和博世ABS，每车轮有一个三位三通电磁阀在不同的滑移率时通以OA、2A或5A电流，便可实现车轮制动压力的“升高”、“保持”和“下降”3种工况。

        2.2.4 安全保护电路

        安全保护电路由电源监控、故障记忆、继电器驱动和ABS指示灯驱动电路等组成。其主要功用是接收蓄电池（或发电机）的电压信号，监控电源电压是否在稳定范围内，同时将12V（或14V）电源电压变换成ABSECU工作需要的5V参考电压。

        总之，由于微处理器具有监测功能，该电路能根据微处理器输出的指令，对有关继电器、ABS指示灯电路进行控制。当发现影响ABS工作的故障（如电源电压、轮速传感器信号、计算电路、电磁阀控制电路等出现异常）时，CPU就会发出指令切断ABS继电器的电源电路，使ABS停止工作，恢复制动系统的常规制动功能，起到失效保护作用，同时使仪表板上的ABS指示灯发亮，提醒驾驶员及时维修。ABSECU还具有故障记忆功能，当ECU监测到ABS出现故障时，除控制执行上述动作外，还要将故障信息编成代码存储在存储器中，以备自诊断时读出代码，供维修诊断时参考。