2）附着系数
在汽车制动过程中，车轮与路面间的附着系数随车轮滑移率的变化而变化，如图1-2所示。
滑移率s（%）
图1-2滑移率与附着系数的关系
由图可见：
在滑移率为20%左右时纵向附着系数最大，制动时能获得的地面制动力也最大，汽车的制动效能最高，0≤S≤Sopt称为稳定区域，Sopt＜S≤100%称为非稳定区域，Sopt称为稳定界限。
此外，随着滑移率的增加，侧向附着系数减少，当车轮抱死滑移率为100%时，侧向附着系数接近零，此时很小的侧向力即会导致侧滑，同时还会失去转向能力。
1.2.3ABS系统的功用
ABS系统的功用就是在汽车的制动过程中，当车轮滑移率超过稳定界限时，ABS将自动减少制动压力，以减少车轮制动器制动力，从而减少车轮滑移率；而车轮滑移率低于稳定界限时，又自动增加制动压力，以增大车轮制动器的制动力，从而增大车速滑移率。
总而言之，在汽车制动过程中，ABS不断的调整制动压力，使车速滑移率始终保持在20%左右，以便获得最大纵向附着系数，提高汽车的制动效能。
同时，也可在制动中保持较大的侧向附着系数，防止汽车侧滑或失去转向能力，提高汽车制动时的方向稳定性。
1.2.4ABS的特点
1）ABS只是在汽车的速度超过一定以后，才会对制动过程中趋于抱死的车轮进行防抱死制动压力调节。
当汽车速度降低到其规定值时，ABS就会自动地终止防抱制动压力调节。
此后，装备ABS汽车的制动过程将与常规制动系统的制动过程相同，车轮仍然可能被制动抱死。
2）在制动过程中，只有当被控制车轮趋于抱死时，ABS才会对趋于抱死车轮的制动压力进行防抱调节；在被控制的车轮还没有趋于抱死时，制动过程与常规制动系统的制动过程完全相同。
3）ABS都具有自我诊断功能，能对系统的工作情况进行检测，一旦发现存在影响系统正常工作的故障时将自动关闭ABS，并将ABS警示灯点亮，向驾驶员发出警示信号，汽车的自动系统以常规制动系统进行制动。
4）当前进口车应用的ABS产品主要由BENDIX和BOSCH公司设计或制造，目前进口车上ABS在结构原理上大体相同。
5）ABS同电子汽车燃油喷射系统一样，也是以微计算机和电子系统为核心。
1.3ABS系统的组成
1.3.1ABS的组成
一般来说，带有ABS的汽车制动系统由基本制动系统和制动力调节系统两部分组成，前者是制动主缸、制动轮缸和制动管路等构成的普通制动系统，用来实现汽车的常规制动，而后者是由传感器、控制器。
执行器等组成的压力调节控制系统（如图1-3所示），在制动过程中用来确保车轮始终不抱死，车轮滑移率处于合理范围内。
图1-3汽车的制动力调节系统
在制动压力调节系统中，传感器承担感受系统控制所需的汽车行驶状态参数，将运动物理量转换成为电信号的任务。
控制器即电子控制装置（ECU）根据传感器信号及其内部存储信号，经过计算、比较和判断后，向执行器发出控制指令，同时监控系统的工作状况。
而执行器（制动压力调节器）则根据ECU的指令，依靠由电磁阀及相应的液压控制阀组成的液压凋节系统对制动系统实施增压、保压或减压的操作，让车轮始终处于理想的运动状态。
1.3.2ABS的控制
从汽车使用性能上来说，防抱死制动系统控制效果的优劣主要取决于系统的控制方式和控制通道类型等方面，但无论如何，汽车上所采用的ABS系统一般均具有以下的控制共性：
①在制动过程中，只有当车轮趋于抱死时，ABS系统才起作用，此前保持常规制动状态。
②ABS系统只在车速超过一定值时才起作用。
③ABS系统具有自诊断功能，以确保系统出现故障时，常规制动系统仍能正常工作。
ABS对车轮制动压力的调节通常可以采用以下两种方式进行。
①双参数感测控制。
该方法同时利用两种传感器获得车速和车轮转速信号，并按照一定的控制方法由计算机控制制动系统工作。
由于目前测取车速信号需借助多普勒雷达作为传感器，价格较高，故实际使用较少。
②单参数感测控制。
此方法仅仅利用车轮转速传感器获取车轮转速信号，通过计算机，依靠某种计算方法估算出汽车速度、加速度信号，根据这些数据由计算机控制制动系统工作。
由于这种方法性能价格比较好，故得到了广泛的使用。
1）ABS控制过程
ABS系统控制方法有逻辑门限控制法、滑动模态变结构控制法、最优控制法和模糊控制法等。
它们在实现控制的系统结构难度上、系统制造成本上、自身控制速度上各有不同，其中以逻辑门限控制方法使用最广泛。
其控制过程举例如下（如图1.4所示）。
图1-4ABS制动压力调节系统
该控制方式以车轮减速度和车轮加速度为控制参数，在ECU中预先设定好车轮加、减速度门槛值，并以参考滑动率和参考速度为辅助控制参数，对制动过程实施控制。
在制动开始阶段，轮缸压力快速上升，车轮减速度很快超出门槛值，电磁阀从升压切换到保压状态，同时，以控制起始时刻的车轮角速度作为初始参考速度，计算出制动控制的参考车速，并以该参考车速和车轮角速度为依据，计算出参考滑动率门槛曲线。
在保压阶段，轮速继续下降，当轮速降到低于滑动率门槛值时，电磁阀由保压切换到减压状态。
在减压过程中，轮速在一段时间以后会开始上升，当车轮减速度减小，逐渐越过减速度门槛值时，系统又进人保压状态。
若在规定的保压时间内，车轮加速度不超过加速度门槛值，则判定此时路面属于低附着系数情况，以另外方式实施以后的控制。
若可超过加速度门槛值，则继续保压。
为了适应不同附着系数的路况需要，在加速度门槛值的上方又设定了一道旨在识别大附着系数路面的第二加速度门槛值。
当角加速度超过了第二门槛值时，则要对轮缸实施增压，直至车轮加速度低于该门槛值后，再行保压措施，直到车轮减速度再次低于第一加速度门槛值。
随后的升压过程中，一般采用比初始增压慢得多的上升梯度，电磁阀在增压和保压之间不断切换，直至车轮减速度再次向下穿过减速度门槛值。
以后相类似地重复上述调节过程。
由此可以看出，ABS控制过程实际上就是利用制动压力调节系统对制动管路油压高速地进行“增压一保压一减压”的循环调节过程。
近年来，随着控制和执行元件技术的日益进步，这种调节循环的工作频率通常可达15－20次／秒。
2）ABS系统控制通道、控制方式及布置类型
ABS控制通道是指ABS系统中能够独立进行压力调节的制动管路。
按照系统对制动压力调节方式的不同，可将ABS控制方式分为两大类，即独立控制和同时控制。
前者指一条控制通道只控制一个车轮；而后者为一条控制通道同时控制多个车轮，依照这些车轮所处位置不同，同时控制又有同轴控制和异轴控制之分，同轴控制是一个控制通道控制同轴两车轮，而异轴控制则是一个控制通道控制非同轴两车轮。
图1-5三传感器三通道控制系统
如果按照控制时控制依据选择不同，也可将ABS的同时控制区分为低选控制和高选控制两种。
在低选控制中是以保证附着系数小的一侧车轮不发生抱死来选择控制系统压力，而高选控制却是从保证附着系数较大一侧车轮不发生抱死出发来实施制动系统压力调节。
一般说来，如能在汽车四个车轮上独立地进行压力调节控制，意味着汽车有可能在四个车轮上都发挥出地面上最大的附着能力。
按照ABS通道数目和传感器数目的多少可以对ABS控制系统进行分类。
图1-6四传感器四通道控制系统图1-7四传感器三通道控制系统
按照传感器数目不同，ABS可以分为四传感器（4S）、三传感器（3S）、两传感器（2S）和单传感器（1S）等几种系统。
按照通道数目不同，也可将ABS分为四通道式、三通道式、二通道式和一通道式等。
四传感器四通道（四轮独立）控制方式如图1-6（a）所示，该系统是通过各车轮轮速传感器的信号分别对各车轮制动压力进行单独控制。
其制动距离和转向控制性能好，但在附着系数不对称路面上制动时，由于汽车左右侧车轮地面制动力差异较大，因此形成较大的偏转力矩，从而导致汽车在制动时的方向稳定性较差。
四传感器四通道（前轮独立、后轮选择）控制方式如图1-6（b）所示，由于左右后轮不共用一条制动管路，故对它们实施同时控制（一般为低选控制）需采用两个通道。
此种控制方式的操纵性和稳定性较好，制动效能稍差。
四传感器三通道（前轮独立、后轮选择）控制方式如图1-7所示，使用在制动管路前后布置的后轮驱动汽车上，后轮一般采用低选控制，其控制效果是操纵性和稳定性较好，制动效能稍差。
三传感器三通道（前轮独立、后轮选择）控制方式如图1-5所示，由于左右后轮不共用一条制动管路，故对它们实施同时控制（一般为低选控制）需采用用两个通道。
此种控制方式的操纵性和稳定性较好，制动效能稍差。
四传感器二通道（前轮独立）控制方式如图1-8所示，前轮独立控制，制动液通过比例阀（PV阀）按一定比例减压后传至对角后轮。
采用此种控制方式的汽车在不对称的路面上制动时，高附着系数路面一侧前轮产生高制动压力，该压力传至低附着系数路面一侧的后轮时，会导致该后轮抱死。
而低附着系数路面一侧前轮制动压力较低，对应的高附着系数一侧的后轮不会抱死。
从而有利于制动时方向稳定性，但与三通道和四通道控制系统相比较，其后轮制动力稍有降低，制动效能稍有下降，但后轮侧滑较小。
图1-8四传感器二通道（前轮独立）控制系统
四传感器M通道（前轮独立、后轮低选）控制方式如图1-9所示，在通往后轮的两通道上增设一个低选择阀KLV阀）。
当汽车在不对称路面制动时，高附着系数一侧前轮的高压不直接传至低附着系数侧对角后轮，而通过低选阀只上升到与低附着系数侧前轮相同的压力，这样就可以避免低附着系数侧后轮抱死。
图1-9四传感器二通道（前轮独立、后轮低选）控制系统
一传感器一通道控制系统如图1-10所示，此种控制方式用于制动管路前后布置的汽车，只对后轮进行控制，一个传感器装于后桥差速器上，只对后轮采用低选控制的方式。
能较有效地防止后轮抱死，但由于前轮无控制，故易抱死，转向操纵性差，制动距离较长。
图1-10一传感器一通道控制系统
第二章ＡＢＳ电子控制系统部件的结构与原理
2.1车速传感器
轮速传感器有电磁感应式与霍尔式两大类。
前者利用电磁感应原理，将车轮转动的位移信号转化为电压信号（如图2-1所示），由随车轮旋转的齿盘和固定的感应元件组成。
图2-2示出了各种传感器在汽车上的安装位置。
此类传感器的不足之处在于，传感器输出信号幅值随转速而变，低速时检测难，频响低，高速时易产生误信号，抗干扰能力差。
后者利用霍尔半导体元件的霍尔效应工作。
当电流Iv流过位于磁场中的霍尔半导体层时（如图2-3所示），电子向垂直于磁场和电流的方向转移，在半导体横断面上出现霍尔电压UH，这种现象称之为霍尔效应。
霍尔传感器可以将带隔板的转子置于永磁铁和霍尔集成电路之间的空气间隙中。
霍尔集成电路由一个带封闭的电子开关放大器的霍尔层构成，当隔板切断磁场与霍尔集成电路之间的通路时，无霍尔电压产生，霍尔集成电路的信号电流中断；若隔板离开空气间隙，磁场产生与霍尔集成电路的联系，则电路中出现信号电流。
霍尔轮速传感器由传感头和齿圈组成，传感头包含有永磁体。
霍尔元件和电子电路等结构（如图2-4所示）。
永磁体的磁力线穿过霍尔元件通向齿轮，当齿轮处于图2-4（a）位置时，穿过霍尔元件的磁力线分散于两齿之中，磁场相对较弱。
当齿轮位于图2-4（b）位置时，穿过霍尔元件的磁力线集中于一个齿上，磁场相对较强。
穿过霍尔元件的磁力线密度所发生的这种变化会引起霍尔电压的变化，其输出一个毫伏级的准正弦波电压。
此电压经波形转换电路转换成标准的脉冲电压信号输人ECU。
图2-1车轮转速传感器
图2-2车轮转速传感器安装位置图2-3霍尔传感器原理
由霍尔传感器输出的毫伏级正弦波电压经过放大器放大为伏级正弦波信号电压，在施密特触发器中将正弦波信号转换成标准的脉冲信号，由放大级放大输出。
各级输出波形信号也一并显示在图2-5中。
霍尔车轮转速传感器与前述电磁感应式传感器相比较，具有以下的优点：
1.输出信号电压的幅值不受车轮转速影响，当汽车电源电压维持在12V时，传感器输出信号电压可以保持在11．5－12V，即使车轮转速接近于零；
2.频率响应高，该传感器的响应频率可高达20kth（此时相当于车速I000km／h）；
3.抗电磁波干扰能力强。
图2-4霍尔转速传感器磁路
2.2减速度传感器
减速度传感器又称G传感器，其作用是在汽车制动时，获得汽车减速度信号。
因为汽车在高附着系数路面上制动时，汽车减速度大，在低附着系数路面制动时，汽车减速度小，因而该信号送入ECU后，可以对路面进行区别，判断路面附着系数高低情况。
当判断汽车行驶在雪路、结冰路等打滑的路面时，采用相应控制措施，以提高制动性能。
减速度传感器在结构上有光电式。
水银式和差动式等各种型式。
1）光电式减速度传感器
光电式传感器利用发光二极管和受光（光电）三极管构成的光电偶合器所具有的光电转换效应，以沿径向开有若干条透光窄槽的质量偏心圆盘作为遮光板，制成了能够随减速度大小而改变电量的传感器（如图2-5所示）。
遮光板设置在发光二极管和受光三极管之间，由发光二极管发出的光束可以通过板上窄槽到达受光三极管，光敏的三极管上便会出现感应电流。
当汽车制动时，质量偏心的遮光板在减速惯性力的作用下绕其转动轴偏转，偏转量与制动强度成正比，如果像图2-5所示那样，在光电式传感器中设置两对光电偶合器，根据两个三极管上出现电量的不同组合就可区分出如表中所示的四种减速度界限，因此，它具有感应多级减速度的能力。
图2-5光电式减速传感器
2）水银式减速度传感器
水银式传感器利用具有导电能力的水银作为工作介质。
在传感器内通有导线两极柱的玻璃管中装有水银体，由于水银的导电作用，传感器的电路处于导通状态，当汽车制动强度达到一定值后，在减速惯性力的作用下，水银体脱离导线极柱，传感器电路断电（如图2-6所示）。
这种开关信号可用于指示汽车制动的减速度界限。
图2-6水银式减速度传感器工作原理
3）差动变压器式减速度传感器
从图上可以看出，差动变压器式由两部分组成，其上部为差动变压器，下部为电子电路。
差动变压器主要由一个初级绕组、两个串联的次级绕组和铁芯组成。
差动式传感器利用电磁感应原理工作。
传感器由固定的线圈和可移动的铁芯构成，铁芯在制动减速惯性力的作用下沿线圈轴向移动，可导致传感器电路中感应电量的连续变化（如图2-7所示）。
图2-7差动式减速度传感器工作原理
在汽车正常行驶时，差动变压器线圈中的铁芯处于线圈中间位置；汽车制动减速时，铁芯受惯性力的作用向前移动，使差动变压器内的感应电压信号发生变化。
汽车制动时减速度越大，铁芯位移越大，输出电压信号越大。
该信号送入ECU用来控制ABS系统工作。
3）横向加速度传感器
有一些ABS系统中装有横向加速度传感器，因里面主要由开关触点组成，因而一般称为横向加速度开关。
横向加速度低于限定值时，两触点都处于闭合状态，插头两端子通过开关内部构成回路；当汽车在告诉急转弯过程中，横向加速度超过限定值时，开关中的一对触点在自身惯性力的作用下处于开启状态，插头两端子之间在开关内部形成断路，此信号输入ECU后可对制动防抱控制指令进行修正，以便有效地调节左右车轮制动分泵的液压，使ABS更有效地工作。
此装置在较高级的轿车和跑车上采用较多。
2.3控制电脑（ECU）
2.3.1电控单元的功用
ABS系统电控单元的功用是接受车速传感器信号、制动信号、液面信号、手制信号，并经电脑中的A/D电路，进行测量、比较、放大、分析判断处理以及综合精确计算处理后，得出制动时车轮的滑移率、车轮的加速度和减速度，以判断车轮是否有抱死的趋势，再由其输出级发出指令，控制液压总成电磁阀，调节分泵制动力，如有故障也会指示故障并记忆。
ABS控制电脑是由一个主动功能控制及一个次功能控制所组成的。
主功能时控制防抱制动的作用，次功能控制式控制液压泵及“自我诊断”。
为了安全起见，主功能包含两个系统，而且ABS控制电脑只有在两系统一致时才使电磁阀作用。
1）主功能部分处理从每个车轮传感器送来的信号，利用电磁阀来控制ABS作用。
ABS有各自独立的前轮控制及共同的后轮控制（“设定LOW”）。
“设定LOW”是指后轮先抱死，这是决定于防抱制动系统对两后轮的作用。
2）次功能的部分有系统故障安全的功用。
当系统发现异常时，靠制
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