淺析ABS電子控制單元及控制電路原理

　　[摘 要]汽車防抱死制動(dòng)裝置即Anti-lock Braking System，簡(jiǎn)稱ABS，就是為了消除在緊急制動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)不穩(wěn)定因素而專門(mén)設(shè)置的制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。ABS的電子控制單元ECU將各傳感器傳來(lái)的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和判定，并形成相應(yīng)的控制指令給制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器以對(duì)各制動(dòng)輪缸的制動(dòng)液壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制車輪的滑移率始終保持在10%～20%之間，防止車輪完全抱死，從而得到最佳制動(dòng)效果。本文簡(jiǎn)單介紹ABS電子控制單元的功用及控制電路原理，簡(jiǎn)單分析ABS電路系統(tǒng)。
　　[關(guān)鍵詞]ABS 控制單元 功用 電路分析
　　中圖分類號(hào)：S145 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）24-0220-01
　　1.ABS的ECU及控制電路原理分析
　　電子控制單元簡(jiǎn)稱ECU，是汽車ABS防抱死制動(dòng)系統(tǒng)中的控制中心。它是一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，一般是由兩個(gè)微處理器和電路組成，封裝在金屬殼體中，形成一個(gè)獨(dú)立的整體單元。電子控制單元通常安裝在汽車塵土和潮氣不易浸入，電磁干擾較小的部位。電子控制單元通過(guò)線束與傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，在某些車型上，為了使ABS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，減少插頭和線束，將ECU就安裝在制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置上。
　　1.1 電子控制單元的功用
　　當(dāng)ABS系統(tǒng)起作用時(shí)，電子控制單元監(jiān)測(cè)并控制制動(dòng)系統(tǒng)的工作情況，即ECU具有對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行“監(jiān)測(cè)”和“控制”兩方面的功能。
　　1）防抱死控制功能。對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行防抱死制動(dòng)控制是電子控制單元的主要功能，ECU接收各個(gè)車輪轉(zhuǎn)速傳感器及其他傳感器的輸入信號(hào)，然后按照預(yù)先設(shè)置的控制邏輯進(jìn)行處理和運(yùn)算，從而形成相應(yīng)的控制指令，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，通過(guò)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)制動(dòng)壓力，防止各車輪抱死。
　　2）系統(tǒng)監(jiān)測(cè)功能。對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)是電子控制單元的另一個(gè)功能，ECU接收制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)、壓力開(kāi)關(guān)以及其他各種信號(hào)來(lái)監(jiān)測(cè)ABS系統(tǒng)工作是否正常，當(dāng)ECU監(jiān)測(cè)到ABS系統(tǒng)工作不正常時(shí)，會(huì)自動(dòng)停止。ABS系統(tǒng)工作并點(diǎn)亮一下警報(bào)燈，以免因系統(tǒng)故障造成錯(cuò)誤的控制結(jié)果。在部分利用液壓制動(dòng)的ABS系統(tǒng)中，ECU還控制電動(dòng)液壓泵的工作。
　　1.2 ECU的基本電路
　　ECU以下內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)主要由輸入放大電路、運(yùn)算電路、電磁閥控制電路以及安全保護(hù)電路等組成，四傳感器、四通道控制ABS系統(tǒng)ECU內(nèi)部電路框圖如圖1。
　　1）輸入電路。輸入電路主要由一低通濾波器和用以抑制干擾信號(hào)并放大車輪轉(zhuǎn)速信號(hào)的輸入放大器組成。其功用是對(duì)輸入電子控制單元的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，濾除輸入信號(hào)中的各種干擾，對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行整形，然后將輸入的各種模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后輸入運(yùn)算電路中。
　　2）運(yùn)算電路（微處理器）。運(yùn)算電路主要進(jìn)行車輪線速度、初始速度、滑移率、加速度和減速度的運(yùn)算，并進(jìn)行電磁閥控制參數(shù)的運(yùn)算和監(jiān)控運(yùn)算。運(yùn)算電路可分為瞬時(shí)線速度運(yùn)算電路、初始速度運(yùn)算電路、比較運(yùn)算電路、電磁閥控制參數(shù)運(yùn)算電路和監(jiān)控運(yùn)算電路。
　　車輪轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)經(jīng)過(guò)輸入電路預(yù)處理后輸入運(yùn)算電路，首先由瞬時(shí)線速度運(yùn)算電路計(jì)算出車輪的瞬時(shí)線速度，并將運(yùn)算結(jié)果輸送給初始速度運(yùn)算電路：再由初始運(yùn)算電路對(duì)瞬時(shí)線速度進(jìn)行積分運(yùn)算，計(jì)算出車輪的初始速度，并將計(jì)算給果輸送給比較電路：比較電路則ECU對(duì)初始速度和瞬時(shí)線速度進(jìn)行比較運(yùn)算，計(jì)算出車輪的滑移率、加速度和減速度，輸送給電磁閥控制參數(shù)運(yùn)算電路：然后由電磁閥控制參數(shù)運(yùn)算電路根據(jù)計(jì)算出的車輪滑移率、加速度和減速度，計(jì)算出電磁閥的控制參數(shù)并輸送給電磁閥控制電路。
　　2.ABS系統(tǒng)電路分析
　　圖2為汽車ABS系統(tǒng)原理圖。
　　1）系統(tǒng)自檢電路。打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)25，這時(shí)電流經(jīng)保險(xiǎn)絲24、ABS報(bào)警燈22，最后流入ABS的ECUW端子，系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入自檢功能，這時(shí)ABS報(bào)警燈22開(kāi)始亮，幾秒后會(huì)自動(dòng)熄滅。如果一直不熄滅，則說(shuō)明ABS存在故障，ABS的ECU會(huì)自動(dòng)儲(chǔ)存故障代碼，通過(guò)診斷接口9連接解碼器即可知曉故障所在。
　　2）電磁閥控制電路。打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)進(jìn)入自檢功能，此時(shí)MT、AST端子發(fā)出接地信號(hào)，此時(shí)起動(dòng)機(jī)繼電器29，控制繼電器31閉合，液壓系統(tǒng)進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)。當(dāng)車輛在行駛過(guò)程中，駕駛員踏下剎車踏板時(shí)，制動(dòng)開(kāi)關(guān)16閉合，制動(dòng)燈11亮起，流入ECU端子STP的電流為0，這時(shí)，ECU發(fā)出指令，ABS系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)。首先，ECU開(kāi)始采集車輪輪速傳感器10、12、14、15所采集的信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算電路處理輪速信號(hào)后，輪速信號(hào)處理后變成電磁閥控制數(shù)字式參數(shù)信號(hào)，由數(shù)字式控制指令轉(zhuǎn)換為模擬式控制信號(hào)，并將控制信號(hào)放大后向電磁閥2、3、4、5的電磁線圈提供不同的控制電流，以控制電磁閥的工作位置。當(dāng)ABS有故障時(shí)，ECU的MR發(fā)出接地信號(hào)，這時(shí)ABS電磁閥中電磁線的電壓為0，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，液壓調(diào)節(jié)總成停止工作。這時(shí)，ABS不起作用。
　　3）安全保護(hù)電路。安全保護(hù)電路主要包括兩部分：故障存儲(chǔ)電路和繼電器驅(qū)動(dòng)電路。
　　故障存儲(chǔ)電路對(duì)向ECU各電路（輸入電路、運(yùn)算電路和電磁閥控制電路）輸入的信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，并以故障碼的形式將其檢測(cè)到的故障存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，以便診斷故障時(shí)調(diào)取。
　　繼電器驅(qū)動(dòng)電路實(shí)際是一個(gè)報(bào)警電路，當(dāng)故障存儲(chǔ)電路檢測(cè)到故障時(shí)，MT、AST端子發(fā)出信號(hào)，此時(shí)起動(dòng)機(jī)繼電器29，控制繼電器31斷開(kāi)，切斷ABS電源電路使ABS停止工作，制動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)入普通制動(dòng)模式，同時(shí)點(diǎn)亮ABS報(bào)警燈提示駕駛員ABS出現(xiàn)故障。與此同時(shí)，ECU的W端子降低電壓，此時(shí)ABS報(bào)警燈22亮。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1] 《汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)故障診斷圖解》主編：魯植雄江蘇科學(xué)技術(shù)出版社.
　　[2] 《汽車液壓防抱制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）的理論與實(shí)踐》主編：張新中南大學(xué)出版3、趙金祥.《汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修》.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.
　　作者簡(jiǎn)介
　　陳偉（1987-），男，籍貫：云南省西雙版納州景洪市，當(dāng)前職務(wù)：助教，學(xué)歷：本科，研究方向：汽車維修方向。

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