汽车制动过程的控制原理分析

盐城工业职业技术学院 汤宝 徐同华

汽车制动过程的控制原理分析

盐城工业职业技术学院 汤宝 徐同华

汽车的制动安全一直是人们关注的重点，要提高制动效果及安全性能，首先需要了解制动过程，并清楚制动过程控制的基本原理。

制动；控制原理；ABS

引言

汽车的舒适性、安全性、动力性等都是人们关注的重点，其中最重要的就是安全性，在安全性当中就有一部分是制动安全性，这要求车辆既能够有很好的制动效果，又能兼具安全性。要实现制动安全，就需要对制动过程进行控制，本文将对汽车制动过程中的控制原理进行介绍与分析。

1 制动受力情况分析

在汽车制动过程中，车轮的受力情况如图1 所示，其中，最主要的两个力为：Fx，地面作用力：Tb，液压制动力矩。在制动力矩 Tb 的作用下，地面会给车轮一个作用力 Fx来制动车轮，达到减速或者停车的目的。其中，真正使得车辆减速停车的作用力就是 Fx。然而，并不是液压制动力越大，车辆获得的地面作用力 Fx 就越大，Fx有一个极限值 F，当达到这个极限值后，再增加液压制动力，车轮就会出现滑动，导致不稳定。这个极限值 F与路面、轮胎等情况相关。

图1 车轮受力图

在制动过程中，由于制动力过大，车轮出现滑动，造成制动不稳定的情况，采用较多的解决办法是汽车制动防抱死系统（Antilock Braking System,ABS），下面将对防抱死制动原理进行相关的介绍。

2 防抱死制动

2.1 滑移率

车轮正常的运动状态是滚动，当出现滑动情况后，就会导致不稳定，滑动程度越高，不稳定情况越严重。滑动运动在车轮运动过程中所占的比例一般用滑移率来表示，符号为λ。计算公式为：

其中，v 为车轮的轮心速度，rω 为车轮的滚动速度。

可以看出，当车轮纯滚动时，v=rω，滑移率 λ=0，当车轮抱死，即纯滑动时，ω=0，滑移率 λ=1。所以，λ的范围为 0～1。一般情况下，滑移率在 0.1～0.2 时，变滚边滑，制动效果最好，超过 0.2 后滑移率会快速下降，车轮很快抱死，所以 ABS就开始起作用。

ABS的功能即在车轮将要抱死时，降低制动力，而当车轮不会抱死时又增加制动力，如此反复动作，使制动效果最佳。其一般的控制效果是将每个车轮的滑移率控制在 0.1～0.2 之间。

2.2 ABS的工作过程

防抱死制动系统一般由转速传感器、电子控制单元、压力调节装置等组成。每个车轮上的转速传感器，负责向电子控制单元传递每个车轮的转速信号，电子控制单元对接收的信号进行处理，一旦发现某个车轮有抱死的趋势，即通过压力调节装置控制对应的液压管路的压力进行调节控制。

下面以循环式的压力调节装置为例对液压力的调节过程进行说明。

图2 循环式液压调节器

如图2中左图所示，控制动主缸6与制动轮缸2相连，进行增压过程；当给电磁阀 5 通部分电，阀芯 10上移一小段，如图2右上所示，轮缸不与任何部分相连，进行保压过程；当给电磁阀 5 通足电，阀芯 10 上移一大段，如图2 右下所示，轮缸与储油罐相连，进行卸压，也就是减压过程。

3 结语

本文对汽车的制动过程进行了分析，对其制动过程中的控制原理也进行了介绍，主要详细地介绍了ABS的控制过程。对于制动过程的控制方法还有很多，但控制原理都是一样的，基于控制原理，再结合先进的控制方法，就可以对车辆进行制动控制，从而提高安全性能及制动效果。

[1]陈家瑞.汽车构造[M].北京：机械工业出版社, 2013.

[2]严锐,魏明锐.浅谈 ABS 防抱死制动系统[J].科教文汇,2010：64-66.

[3]杜春臣,周孙锋,孙浩.基于 MATLAB 的 ABS 不同控制方式的仿真[J].汽车实用技术,2011(9)：34-38.

汤宝，女，1990 年出生，硕士，教师，助教。