大約從20世紀60年代開始，電子技術(shù)的進步成為汽車工業(yè)發(fā)展的最大動力�，F(xiàn)代汽車的控制系統(tǒng)幾乎全由電子控制裝置實現(xiàn)，在提高經(jīng)濟性、動力性、可靠性、舒適性和排放控制系統(tǒng)方面起到明顯的作用。因此，電子產(chǎn)品在汽車上的應(yīng)用比例，已成為評價其品質(zhì)、性能指標的重要依據(jù)。

　　汽車防抱死制動系統(tǒng)(ABS)是國家十五規(guī)劃中重點發(fā)展的汽車電子產(chǎn)品，它的主要作用就是在汽車緊急制動時，防止車輪抱死，提高汽車緊急制動的穩(wěn)定性和方向可控性，縮短制動距離，延長輪胎的使用壽命。

　　汽車防抱死制動系統(tǒng)(ABS)是一種非線性控制系統(tǒng)，這項技術(shù)的最大難點在于控制的非線性和參數(shù)難以準確測量的特點。由于飛機上安裝了昂貴的測速裝置，以及飛機在降落時機場路面的單一性，所以飛機上安裝的防抱死制動系統(tǒng)的性能十分穩(wěn)定；與此相反，汽車上只安裝了測量輪速的傳感器，沒有安裝測量車速的傳感器，而汽車行駛的路面卻復(fù)雜多變。所以，與飛機防抱死制動系統(tǒng)相比，汽車的防抱死控制的難度很大，不易達到理想的效果。

　　1 防抱死控制基本原理

　　汽車制動過程中，車速和輪速之間存在著速度差，也就是車輪與地面之間有滑移現(xiàn)象，滑移的程度用滑移率(驅(qū)動過程中稱為滑轉(zhuǎn)率，滑轉(zhuǎn)率和滑移率統(tǒng)稱為滑動率)表示: S=[(Vv-Vw)/ Vv]×100% 式中：S——滑移率；Vv——車速；Vw——輪速。

　　滑移的程度與制動的距離、制動時的方向可控性和制動的平穩(wěn)性密切相關(guān)。其原因在于滑移率與汽車和地面間的縱向附著系統(tǒng)μB和側(cè)向附著系數(shù)μS的關(guān)系呈一定的非線性曲線關(guān)系。

　　縱向附著系數(shù)μB的大小與制動距離的長短直接相關(guān)；側(cè)向附著系數(shù)μS的大小直接決定汽車防側(cè)滑的能力的大小。綜合考慮縱向和側(cè)向附著系數(shù)，最佳滑移率一般在20%左右。經(jīng)實踐證明，不同路況下，最佳滑移率是不同的，但相差不太遠，最大不超過30%，最小不小于10%。

　　要把滑移率控制在20%左右，主要有兩大難點。

　　其一，要知道制動過程中每時刻的輪速和車速，然而能精確測量具體車速的傳感器如多普勒測速儀十分昂貴，一般車輛都只安裝輪速傳感器，測出輪速，再通過輪速估計出車速。這個估計出來的車速稱為參考車速。這個估計的環(huán)節(jié)就增加了很大成分的不確定性。這個估計的環(huán)節(jié)也是汽車防抱死制動系統(tǒng)(ABS)設(shè)計開發(fā)的最大難點之一。目前國內(nèi)開發(fā)ABS常用的估計參考車速的方法有最大輪速法、斜率法和季節(jié)調(diào)整法。最大輪速法就是在防抱死制動每一循環(huán)測到的幾個輪速中選輪速最大值作為參考車速；斜率法就是假設(shè)車速按一定斜率下降，哪一點最大輪速大于假設(shè)車速時，就用它作為參考車速，否則，就用假設(shè)車速作為參考車速；季節(jié)調(diào)整法就是運用經(jīng)濟學(xué)中的季節(jié)調(diào)整法從輪速數(shù)據(jù)中提取參考車速。參考車速估計的準確與否就一定程度上決定了控制結(jié)果的優(yōu)劣。

　　其二，要把滑移率控制在20%左右，就要把輪速控制在一定范圍內(nèi)，就必須通過ECU反復(fù)調(diào)節(jié)制動壓力。如何合理地增壓(包括快增和慢增)、保壓和減壓(包括快減和慢減)，才能使滑移率更穩(wěn)定地保持在20%左右。其中保壓很重要，因為保壓多，會使制動更平穩(wěn)。對氣壓制動來說，保壓尤其重要，因為增減壓用得太頻繁會使儲氣囊中儲存的氣壓下降非�？欤�不利于長距離制動，比如在高車速下制動或在低附著系數(shù)路面制動。這個控制壓力的環(huán)節(jié)也是汽車防抱死制動系統(tǒng)(ABS)設(shè)計開發(fā)的最大難點之一。

　　近幾年，針對汽車防抱死制動系統(tǒng)(ABS)，國際上流行的控制方法有邏輯門限值控制、PID控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、最優(yōu)控制、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等控制方法。目前國內(nèi)開發(fā)ABS用的控制方法還主要是最基本的邏輯門限值控制方法。

　　2 國內(nèi)ABS理論研究現(xiàn)狀

　　目前，國內(nèi)研究ABS的院校及機構(gòu)很多，具代表性的有以下幾個。

　　2.1 以郭孔輝院士為代表的吉林大學(xué)汽車動態(tài)模擬國家重點實驗室

　　郭孔輝院士是中國工程院首批院士，其實驗室致力于汽車操縱穩(wěn)定性、汽車操縱動力學(xué)、汽車輪胎模型、汽車輪胎穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)側(cè)偏特性的研究，在輪胎力學(xué)模型、汽車操縱穩(wěn)定性以及人—車閉環(huán)操縱運動仿真等方面的研究成果均達到世界先進水平。目前，該實驗室也已經(jīng)投入到ABS開發(fā)的理論和實驗研究，在汽車ABS混合仿真試驗臺的開發(fā)與研究中也頗有成就。該實驗室研究成果很多，其大部分成果對國內(nèi)其他ABS研究機構(gòu)、ABS開發(fā)廠家有很大的指導(dǎo)意義和可借鑒性。

　　2.2 清華大學(xué)汽車安全與節(jié)能國家重點實驗室

　　清華大學(xué)汽車安全與節(jié)能重點實驗室有宋健等多名博導(dǎo)、教授，有很強的科技實力，他們還配套有一批先進的儀器設(shè)備，如汽車力學(xué)參數(shù)綜合試驗臺、汽車彈射式碰撞試驗臺及翻轉(zhuǎn)試驗臺、模擬人及標定試驗臺、Kodak高速圖像運動分析系統(tǒng)、電液振動臺、直流電力測功機、發(fā)動機排放分析儀、發(fā)動機電控系統(tǒng)開發(fā)裝置及工況模擬器、計算機工作站及ADAMS、IDEAS軟件、非接觸式速度儀、噪聲測試系統(tǒng)、轉(zhuǎn)鼓試驗臺、電動車蓄電池試驗臺、電機及其控制系統(tǒng)試驗臺等。該實驗室針對ABS做了多方面的研究，其中，在ABS控制量、輪速信號抗干擾處理、輪迷信號異點剔除、防抱死電磁閥動作響應(yīng)研究等方面的研究處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。很多開發(fā)商都希望能夠和該實驗室合作，將該實驗室的成果產(chǎn)品化。

　　2.3 華南理工交通學(xué)院汽車系

　　以吳誥硅教授為代表從事汽車安全與電子技術(shù)及汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的研究，在ABS技術(shù)方面有獨到之處，能夠建立制動壓力函數(shù)，通過車輪地面制動力和整車動力學(xué)方程計算出汽車制動的平均減速度和車速；還可以通過輪缸等效壓力函數(shù)計算防抱死制動時的滑移率。另外，在滑移率和附著系數(shù)之間的關(guān)系、汽車整車技術(shù)條件和試驗方法方面也有獨到見解。

　　2.4 濟南程軍電子科技公司

　　以ABS專家程軍為代表的濟南程軍電子科技公司對ABS控制算法研究頗深，著有《汽車防抱死制動系統(tǒng)的理論與實踐》等專著幾本，專門講述ABS控制算法，是國內(nèi)ABS開發(fā)人員的必備資料之一。另外，他們在基于MATLAB仿真環(huán)境實現(xiàn)防抱死控制邏輯、基于VB開發(fā)環(huán)境進行車輛操縱仿真和車輛動力學(xué)控制的模擬研究等方面也頗有研究。

　　3 國內(nèi)有代表性的ABS產(chǎn)品公司

　　國內(nèi)生產(chǎn)ABS的公司不少，但大多數(shù)公司是和國外著名ABS公司合作生產(chǎn)，其產(chǎn)品并非自主研制開發(fā)出來的。完全自主開發(fā)ABS的國內(nèi)公司比較有代表性的有：重慶聚能汽車技術(shù)有限責任公司和西安博華機電股份有限公司。

　　3.1 重慶聚能汽車技術(shù)有限責任公司

　　重慶聚能公司產(chǎn)品包括汽車、摩托車系列JNlllFB氣制動電子式單通道、JNl44FB氣制動電子式四通道和JN244FB液壓電子式四通道等類型ABS裝置及其相關(guān)零部件30多個品種，其ABS產(chǎn)品已通過國家汽車質(zhì)量監(jiān)督檢測中心和國家客車質(zhì)量監(jiān)督檢測中心的認定，獲得國家實用新技術(shù)專利，并正式被列為國家火炬項目計劃。聚能公司還與重慶卡福公司等簽訂了合作協(xié)議，繼續(xù)擴大國內(nèi)影響。

　　3.2 西安博華機電股份有限公司

　　西安博華公司主要產(chǎn)品是適用于大中型客車和貨車的氣壓四通道ABS和適用于中型面包車的液壓三通道ABS及其相關(guān)零部件。其中BHl203-FB型ABS和BHll01-FB型ABS已通過陜西省科委科技成果鑒定和陜西省機械工業(yè)局新產(chǎn)品鑒定，認為該項技術(shù)已達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。西安博華公司即將建成年產(chǎn)2萬～5萬輛車裝ABS部件的批量生產(chǎn)線，產(chǎn)品系列也將進一步擴大。

　　4 國內(nèi)ABS發(fā)展的趨勢和方向

　　ABS在國外從20世紀80年代開始得到廣泛的應(yīng)用，90年代初發(fā)展到牽引力控制系統(tǒng)(Traction Control System，簡稱TCS)，近兩年發(fā)展到車輛行駛動力學(xué)調(diào)整系統(tǒng)(Vehicle Dynamic Control，簡稱VDC)，到目前已是一種較成熟的技術(shù)。國內(nèi)此項技術(shù)發(fā)展起步較晚，在軟硬件方面都與國外有一定差距，在發(fā)展方向上首先就是要縮小差距，但總的發(fā)展趨勢和方向與國外相同。

　　4.1 齊全ABS的種類

　　國內(nèi)開發(fā)的ABS的種類還不全，比如一通道、二通道和四通道ABS國內(nèi)目前已開發(fā)，但隨著使用逐步完善，六通道等多通道ABS國內(nèi)還沒有相應(yīng)產(chǎn)品，這個空白急需填補。

　　4.2 開發(fā)TCS和VDC

　　發(fā)展ABS的同時，著手開發(fā)TCS乃至VDC，追趕世界先進技術(shù)潮流。

　　4.3 提高硬件技術(shù)

　　在傳感器技術(shù)方面，可在原來基礎(chǔ)上開發(fā)和改進傳感器，如零頻率響應(yīng)輪速傳感器、橫擺動角速度傳感器等；在電磁閥方面，應(yīng)進一步提高電磁閥的響應(yīng)速度，并防止卡閥現(xiàn)象的出現(xiàn)。

　　4.4 提高軟件技術(shù)

　　進一步開發(fā)適應(yīng)復(fù)雜情況的控制軟件，能夠?qū)ζ�車瞬態(tài)運動狀況進行精確定量分析、計算和控制。

　　4.5 提高集成度

　　隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，采用16位CPU或32位芯片，并使整個電子控制系統(tǒng)從分散到集成，減少控制系統(tǒng)的體積和質(zhì)量。

　　5 結(jié)束語

　　我國加入世界貿(mào)易組織，將促使我國經(jīng)濟生活的方方面面發(fā)生深刻的變化，它為我國經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展提供了良好的機遇。但在加入初期，將對經(jīng)濟發(fā)展的某些薄弱環(huán)節(jié)形成沖擊。具體到汽車電子技術(shù)，乃至汽車工業(yè)來講，短期內(nèi)沖擊將大于機遇。由于國內(nèi)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(fā)展和提高。