制动抱死系统技术要求

因此ABS主控单元必须符合下列要求：

(1)具有高速处理传感器信号的能力

由于一些比较低端的传感器只有信号传输能力而本身没有计算能力，所以传感器的信号处理工作往往由主控单元来完成。在车辆速度较高的情况下，从传感器端输入信号的速度也会提高，而且一般的系统需要同时处理至少四个轮速信号。为了及时处理这些信号信息，主控单元必须有较强的信号处理能力。

(2)高速计算的能力

ABS的主控单元肩负着执行预定算法的能力。它需要根据车轮的速度信息计算出汽车的各种状态信息，如车速、车加速度、滑移率等等，并根据此信息搜寻算法中的与之相符的状态，然后根据此状态预设的算法计算出应采取的各种动作和参数。这一切都需要在极短的时间内完成，所以要求主控单元有较强的计算能力。通常会在此单元上采用至少一颗16位微控制器。

(3)快速有效执行的能力

ABS必须在车辆高速的状态下也能起到相应的作用，也就是要不断完成加压、保压、减压这个过程以控制车辆的行驶状态，所以执行器件也必须快速有效。

(4)处理大电流的能力

由于ABS要控制多达八个阀门的运动，整个系统的峰值电流会达到一个较高的值，所以主控单元必须要有处理大电流的能力，比如器件要能通过较大的容量，器件和系统要有较强的散热能力。

(5)与其它系统通讯的能力

ABS的轮速信息经常要被其他系统所利用，所以ABS和其他系统之间经常需要交换信息。另外，当ABS被扩展成牵引力控制系统(TCS)或者电子稳定系统(有ESC/ESP/VSC/DSC等不同名称，下文中将采用ESC这一名称)时，需要对发动机进行控制，所以需要与发动机管理系统(EMS)间的通讯。因此，ABS主控单元应该包括CAN或LIN接口。

(6)系统诊断监控和失效保护性能

ABS是汽车最重要的安全系统之一，它的性能往往关系着车内乘员的生命安全。所以它必须能对自身进行诊断和监控，即使在失效时也能提供紧急的替代和保护措施，以保证车辆不会失控。

上面已经提及，ABS是车辆制动系统智能化的基本形式，如在此基础上增加一些额外的设备和功能，它可以扩展成其他的系统，在此将简单介绍一下汽车电子稳定系统(ESC)。与ABS只在制动时起作用不同，ESC可以实时地监控车辆的行驶状态并在车辆出现失控可能之前通过调节相应车轮上的制动力和发动机的牵引力来及时纠正行车状态，做到防范于未然。所以ESC系统需要更多的传感器，除了轮速传感器外通常还包括横摆角传感器、横向加速度传感器和方向盘转角传感器。另外，ESC还需要增加4个阀门以控制相同回路中液压液的流向。由于ESC系统要实时处理复杂的行车状况，它的软件系统也更加庞大和复杂，这就要求它要有更快信号处理和计算能力，以及更快的响应速度。

针对ABS/ESC的这些要求，作为一个能提供完整产品链的芯片供应商，英飞凌公司结合了与世界各主要ABS/ESC供应商几十年合作开发的成功经验推出了自己的参考解决方案。

2006年3月15日下午，南京地铁一列列车制动系统出现故障，导致一号线运营受影响长达1个多小时。

据了解，这是自2005年12月1日以来，南京地铁出现的第三次故障，其中两次都和制动系统有关。那么，究竟是什么原因造成制动系统容易出现故障呢？南京地铁建设指挥部一位不愿意透露姓名的专家告诉记者，所谓的故障实际是制动系统自检出车辆其他部分出现问题，保护性的反应。

南京地铁总公司运营部门的专家介绍，南京地铁在设计时拥有一套非常先进的综合信息故障诊断系统，只要地铁自检到任何一个部件出现问题可能影响安全，都会通过综合数据库自动反馈给制动系统，制动系统随之将车轮抱死，停下列车。

随着经济的不断发展，人们对汽车的需求正日益加强，与之相应，汽车的消费群体也变得越来越成熟，主要表现在消费者除了关注汽车的外型外还越来越重视汽车的内在品质，其中，汽车的安全特性逐渐成为用户考虑的首要选购条件。由此，作为主要的安全系统之一的汽车防抱死制动系统(ABS)正引起越来越多的关注。

在这个系统中，与ABS相关的部件主要是：轮速传感器、ABS主控单元、制动压力调节装置和ABS警报灯。其中轮速传感器主要用于测量车轮的转速，并将其信号经过初步处理后输入到ABS主控单元中去。在主控单元中一般含有一到两个微控制器，在ABS作用时，它们接收来自传感器的信息，解析出轮速，在此基础上计算出轮加速度、参考车速和滑移率等参数，并根据设定的算法推算出汽车所应采取的相应动作，然后向同样位于主控单元上的执行器件发出相应的指令。制动压力调节装置则接收此执行器件的发出的指令调节各车轮上的制动压力，以使车轮处于附着系数最大状态并防止车轮被抱死而出现纯滑动摩擦。在此过程中，轮速传感器是信号输入装置，而主要的控制部分是由ABS主控单元完成的。

目前有三种常用的ABS控制策略用于控制车轮制动压力，分别是单轮控制、低选控制和高选控制。具体介绍如下。

制动防抱死系统单轮控制

要使车辆实现最大的制动强度，首先需保证每个车轮都最大程度地利用了可用的附着系数。针对每个车轮的独立控制策略可以实现这一目标。为此，每个车轮都有一套传感器用于信号测量及其参数计算，都有各自的制动管路以实现对每个车轮制动压力的独立控制，而与其他车轮的工作情况无关。

缺点：在左右车轮附着系数岸不同的路面上，如单侧光滑的路面，由于左右制动力差别较大，会产生很大的横摆力矩，使车辆运动不稳定，一定程度上使得单轮独立控制可获得最大制动强度的优势被削减。

制动防抱死系统低选控制

所谓低选控制就是对同一车轴两侧车轮同时施加制动压力控制，大小由附着系数低的那侧车轮来决定。

这种控制策略可以通过安装于每个车轮上的传感器或安装于差速器驱动齿轮上的传感器完成。

采用低选控制策略，虽不能充分发挥行驶于高附着系数路面上的那侧车轮的附着能力，但却能获得较大的转弯侧向力。并且由于左右车轮的制动力相差不多，车辆不会产生横摆，保证了车辆的稳定性。由于上述优点，低选控制广泛适用于后轴车轮的制动控制。

制动防抱死系统高选控制

高选控制是由高附着系数路面上的那侧车轮来决定车桥两侧车轮的制动压力，因此每个车轮上均需分别安装传感器。

优点：与低选控制相比，高选控制可获得更高的制动强度。

缺点:低附着路面上的那个车轮可能会抱死，因而导致车辆丧失转向能力。由于作用于两侧的制动力不等，还会产生横摆力矩。但因高选控制能获得较高的制动强度，这种控制方式通常用于前轴车轮的制动控制。

防抱死制动系统（ABS）的控制方法有多种，比如PID控制方法、最优控制方法、滑模变结构控制方法、模糊控制方法、鲁棒控制方法等。

有文献研究了其中的4中控制方法，对比发现单一的控制系统很难兼顾鲁棒性和控制精度，同时从实施的角度，难易也各不相同。模糊控制可实施性好，鲁棒性强，但控制精度略差。滑模变结构与模糊控制相类似，精度有所提高，但是以系统的高速切换为代价，对作动系统的要求较高。PID简单实用，精度较好，但鲁棒性要差些，实施成本也高些。传统逻辑门限控制需要较多的经验摸索，算法实施复杂，但硬件成本低。

所以适当结合不同的控制方法应该可以得到比较好的控制效果，如模糊 PID，结合模糊的鲁棒性和PID的控制精度等。