本田（HONDA）奧德賽（ODYSSEY）轎車(chē)電路—防抱死制動(dòng)控制系統(tǒng)（上）

防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）是一種主動(dòng)安全裝置，是Anti-lockBrakingSystem（防鎖死制動(dòng)系統(tǒng)）或Anti-skidBrakingSystem（防滑制動(dòng)系統(tǒng)）的縮略語(yǔ)。

電子控制防抱死制動(dòng)系統(tǒng)是在汽車(chē)原有的制動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)了一套電子控制系統(tǒng)，其功用是在汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程中，自動(dòng)調(diào)節(jié)制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)車(chē)輪的制動(dòng)力，在輪胎與地面相互作用時(shí)防止車(chē)輪抱死，從而獲得最佳制動(dòng)性能，提高方向穩(wěn)定性，增強(qiáng)轉(zhuǎn)向控制能力，防止側(cè)滑與甩尾，減少交通事故。

1 滑移率與制動(dòng)附著力的關(guān)系

汽車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)駕駛員發(fā)現(xiàn)前方出現(xiàn)障礙物或道路情況需要減速或停車(chē)時(shí)，就會(huì)收油門(mén)踩下制動(dòng)踏板，通過(guò)液力（或氣力）制動(dòng)系統(tǒng)使不能轉(zhuǎn)動(dòng)的制動(dòng)蹄片壓向與車(chē)輪一體旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)鼓（或制動(dòng)盤(pán)），使車(chē)輪失去轉(zhuǎn)動(dòng)的能力，車(chē)輪與地面之間的滾動(dòng)摩擦變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦。在輪胎與地面摩擦力（附著力）的作用下，車(chē)輪減速或停止，車(chē)體也隨之減速或停止。

但是，如果制動(dòng)液壓（或氣壓）對(duì)制動(dòng)蹄片上的力量不夠或制動(dòng)蹄片對(duì)制動(dòng)盤(pán)的間隙過(guò)大，即使是在良好的水泥或柏油路面上車(chē)輪也不能減速或制動(dòng)；如果制動(dòng)液壓（或氣壓）過(guò)大，車(chē)輪就會(huì)完全抱死不轉(zhuǎn)，當(dāng)前輪抱死，會(huì)使轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)失靈；當(dāng)后輪抱死，側(cè)向附著力大大下降，便會(huì)在離心力或路面情況影響下產(chǎn)生側(cè)滑或甩尾，危險(xiǎn)性更大。

當(dāng)車(chē)輪被制動(dòng)不轉(zhuǎn)時(shí)，必須靠路面和輪胎間的摩擦力（附著力）來(lái)阻止輪胎的滑移。不同的路面，附著力是不同的，干燥的水泥路面和柏油路面，附著力可達(dá)車(chē)體載荷的90%，而在濕滑或冰雪路面上附著力只及水泥路面的20%-30%。不同的路面會(huì)有差別很大的附著（摩擦）系數(shù)，研究表明：附著系數(shù)還與車(chē)輪的滑移程度（滑移率）有密切關(guān)系，滑移率

式中：v-車(chē)身移動(dòng)速度；vw-車(chē)輪邊緣切線速度。

當(dāng)Vw=V時(shí)，沒(méi)有制動(dòng)，滑移率S=0，是純滾動(dòng)；當(dāng)Vw=0時(shí)，車(chē)輪制動(dòng)抱死；滑移率S=100%，為純滑動(dòng)，就十分危險(xiǎn)。

當(dāng)V>Vw時(shí)，車(chē)體前移速度大于輪緣切線速度，說(shuō)明正在制動(dòng)減速，滑移率0<S<1，此時(shí)車(chē)輪既有滑動(dòng)又有滾動(dòng)，滑移的原因在于制動(dòng)器的制動(dòng)力大于輪胎和路面間的附著力，當(dāng)滑移率為10%～30%時(shí)，附著系數(shù)最高路面對(duì)輪胎的制動(dòng)力也可達(dá)到最高。

怎樣才能將滑移率控制在10%-30%之間，使車(chē)輪既有滾動(dòng)又有滑動(dòng)？沒(méi)有ABS的汽車(chē)，經(jīng)驗(yàn)豐富的駕駛員用點(diǎn)剎（對(duì)制動(dòng)踏板邊踩邊放松）的方法，力求做到車(chē)輪邊滑邊滾，ABS則可以自動(dòng)達(dá)到這一目的。使用車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器（或再增加減速度傳感器），可以感知車(chē)輪加速（Vw↑）、車(chē)輪減速（Vw↓）、車(chē)輪抱死（Vw＝0），根據(jù)這些信號(hào)與原設(shè)定的加速度、減速度閾值相比較，就可以由ABSECU運(yùn)算處理，給相關(guān)的電磁閥下達(dá)通電、斷電指令，從而在車(chē)輪制動(dòng)缸中形成升壓、保壓、降壓的過(guò)程，控制車(chē)輪的滑移、滾動(dòng)，滑移、滾動(dòng)，……的連續(xù)過(guò)程，從而在制動(dòng)過(guò)程中使轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)依然有效，防止甩尾和側(cè)滑。

2 車(chē)輪ABS的構(gòu)成

奧德賽轎車(chē)ABS由真空助力液壓制動(dòng)管路（常規(guī)液力制動(dòng)系統(tǒng)）和電子控制系統(tǒng)組成。圖1表達(dá)了ABS各部件在車(chē)上的位置。圖2表達(dá)了ABS液壓制動(dòng)管路的連接關(guān)系：兩條粗短黑線表示制動(dòng)主缸與液莊調(diào)節(jié)器間的接管；在它的右側(cè)引出兩根接管分別通向右側(cè)的前后制動(dòng)輪缸；在左側(cè)引出兩根接管分別通向左側(cè)的前后輪缸。

圖3表達(dá)了典型的ABS各元件實(shí)體形狀，并說(shuō)明了制動(dòng)主缸、液壓調(diào)節(jié)器、各制動(dòng)鉗（輪缸）之間的液壓管路聯(lián)系，同時(shí)也表明了各輪速傳感器與ABSECU之間的連接關(guān)系，這還與ABS報(bào)警燈、診斷插座有關(guān)。

2.1 車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器
     
車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器由安裝在可以轉(zhuǎn)動(dòng)的輪轂上的信號(hào)齒圈和固定在車(chē)體上的輪速傳感器組成，輪速傳感器又由永久磁鐵上纏著線徑很細(xì)的漆包線線圈構(gòu)成，永久磁鐵鐵心與齒輪端面間隙為0.4～1.0mm，線圈阻值一般為400～2000Ω，當(dāng)車(chē)輪及齒圈旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒頂與齒根輪番掃過(guò)永磁傳感器及線圈，引起磁通的交替變化，從而產(chǎn)生交變電壓信號(hào)，信號(hào)的頻率和峰值反映了車(chē)輪轉(zhuǎn)速的增加和減少，ECU便判斷出車(chē)輪是否抱死，從而對(duì)液壓電磁閥作出通電斷電的抉擇，產(chǎn)生增壓、保壓、降壓的作用。

2.2 ABSECU

ABSECU是ABS的控制中心，其功用是接收輪速傳感器、制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)、駐車(chē)制動(dòng)開(kāi)關(guān)等信號(hào)，根據(jù)設(shè)定的控制邏輯，通過(guò)計(jì)算和邏輯判斷后輸出控制指令，調(diào)整和控制壓力調(diào)節(jié)器的電磁閥，調(diào)節(jié)各車(chē)輪制動(dòng)分泵的制動(dòng)壓力。

ABSECU的硬件由印制電路板上的單片微機(jī)和一系列電子元器件構(gòu)成，大多數(shù)是集成度高、運(yùn)算速度快的數(shù)字電路芯片，它們封裝在金屬殼體內(nèi)，形成一個(gè)獨(dú)立的整體。其軟件則是一系列控制程序和大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在只讀存儲(chǔ)器（ROM）中。雖然各車(chē)型的ABSECU內(nèi)部電路和控制程序各不一樣。但其基本組成大致相同，如圖4所示。

2.2.1 輸入電路

輪速傳感器輸入電路由低通濾波電路和整形放大電路組成，功用是對(duì)輪速傳感器輸入的交變電壓信號(hào)（由磁脈沖產(chǎn)生）進(jìn)行處理，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)輸入中央處理單元CPU。為了監(jiān)測(cè)輪速傳感器工作狀態(tài)，控制器還經(jīng)輸入電路向各輪速傳感器輸出監(jiān)測(cè)信號(hào)，再由輸入電路將信號(hào)反饋到計(jì)算電路。

2.2.2 計(jì)算電路

計(jì)算電路是ABSECU的核心，主要由微處理器CPU構(gòu)成。其功用是根據(jù)輪速傳感器的輸入信號(hào)按照軟件設(shè)定的程序進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算和邏輯判斷，形成相應(yīng)的控制指令。如根據(jù)輪速信號(hào)計(jì)算出車(chē)輪的瞬時(shí)線速度Vw，然后得出加（減）速度、初始速度vo，參考車(chē)速和滑移率，最后根據(jù)加（減）速度和滑移率形成相應(yīng)的控制指令，再向電磁閥控制電路輸出制動(dòng)壓力“升高”、“保持”或“降低”的信號(hào)。

在ABSECU計(jì)算電路中一般都具有2個(gè)CPU:一個(gè)是控制用的CPU，另一個(gè)是安全用的CPU。2個(gè)CPU接收同樣的輸入信號(hào)，在運(yùn)算處理過(guò)程中，通過(guò)通訊對(duì)2個(gè)微處理器的處理結(jié)果進(jìn)行比較，如果結(jié)果不一致，CPU立即使ABS退出工作，防止系統(tǒng)發(fā)生故障導(dǎo)致錯(cuò)誤控制。

計(jì)算電路還能監(jiān)測(cè)輪速傳感器、回液泵電動(dòng)機(jī)、電磁閥繼電器工作電路等，當(dāng)監(jiān)測(cè)到它們工作不正常時(shí)，立即向安全保護(hù)電路輸出指令，使ABS停止工作。

2.2.3 輸出放大電路

輸出放大電路的主要功用是將CPU輸出的數(shù)字信號(hào)（如控制壓力升高、保持、降低信號(hào)）轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，通過(guò)功率放大器驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器工作，向執(zhí)行器（各電磁閥）提供大小不同的控制電流。如豐田和博世ABS，每車(chē)輪有一個(gè)三位三通電磁閥在不同的滑移率時(shí)通以O(shè)A、2A或5A電流，便可實(shí)現(xiàn)車(chē)輪制動(dòng)壓力的“升高”、“保持”和“下降”3種工況。

2.2.4 安全保護(hù)電路

安全保護(hù)電路由電源監(jiān)控、故障記憶、繼電器驅(qū)動(dòng)和ABS指示燈驅(qū)動(dòng)電路等組成。其主要功用是接收蓄電池（或發(fā)電機(jī)）的電壓信號(hào)，監(jiān)控電源電壓是否在穩(wěn)定范圍內(nèi)，同時(shí)將12V（或14V）電源電壓變換成ABSECU工作需要的5V參考電壓。

總之，由于微處理器具有監(jiān)測(cè)功能，該電路能根據(jù)微處理器輸出的指令，對(duì)有關(guān)繼電器、ABS指示燈電路進(jìn)行控制。當(dāng)發(fā)現(xiàn)影響ABS工作的故障（如電源電壓、輪速傳感器信號(hào)、計(jì)算電路、電磁閥控制電路等出現(xiàn)異常）時(shí)，CPU就會(huì)發(fā)出指令切斷ABS繼電器的電源電路，使ABS停止工作，恢復(fù)制動(dòng)系統(tǒng)的常規(guī)制動(dòng)功能，起到失效保護(hù)作用，同時(shí)使儀表板上的ABS指示燈發(fā)亮，提醒駕駛員及時(shí)維修。ABSECU還具有故障記憶功能，當(dāng)ECU監(jiān)測(cè)到ABS出現(xiàn)故障時(shí)，除控制執(zhí)行上述動(dòng)作外，還要將故障信息編成代碼存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，以備自診斷時(shí)讀出代碼，供維修診斷時(shí)參考。