摘要：ABS系统在汽车上的应用也越来越广泛，但研究发现安装ABS的汽车在冰雪路面上制动时距离反而加长。因此，本文通过分析优化后ABS系统制动距离的可行性，提出了ABS系统的优化模型，并对机械模型进行设计及仿真研究，同时对电路控制部分进行改进，达到优化制动系统、提高汽车制动性能的目的。
关键词：ABS；优化；仿真；电路
Absrtact：ABS system is more and more widely used in automobiles，but it is found that the braking distance of automobiles equipped with ABS increases on ice and snow roads.Therefore，by analyzing the feasibility of the braking distance of the optimized ABS system，this paper puts forward the optimization model of the ABS system，designs and simulates the mechanical model，and improves the circuit control part to optimize the braking system and improve the braking performance.
Key words：ABS；optimization；simulation；circuit
1 ABS系统简介
（1）ABS系统的基本组成
汽车防抱死系统一般由车轮速度传感器、制动压力调节装置、电子控制装置和ABS警示灯组成。
（2）ABS系统的局限性
ABS系统在两种情况下存在制动距离过长的问题。第一种是在平滑的干路上，另一种是在湿滑路面或是冰雪路面上。而且在后一种路面上在存在汽车不能猛烈转弯的情况。原因是，尽管装有ABS系统的汽车能提供附加的控制和转向控制，但是在较滑的路面上也不能解决其可用的牵引力很小的问题。
2 基于Pro/E的ABS仿真及优化分析
该辅助装置只要由一个液压缸和一块由较强摩擦系数的平板组成。
1）性能比较
装有ABS辅助装置的汽车与只装有ABS的汽车制动性能相比较具有较大的牵引力，因而制动力更好。
当汽车在冰雪路面等摩擦系数较低的路面上行驶时，尽管汽车装有ABS系统，但其制动性不能充分发挥，因此在冰雪路面上制动时，其制动距离反而比没有装ABS系统的汽车更长。
装有ABS辅助装置的汽车在光滑路面制动时，虽然整个车身对路面的压力不会有太大的改变，但根据摩擦力公式：
此时只要车辆与路面相接触的摩擦系数增大就可以显著提高汽车的制动力。由于汽车轮胎与地面接触面的摩擦系数是一个定值，因此可以通过增大汽车辅助装置底部与路面接触间的摩擦系数来提升汽车在光滑路面上的制动力。
2）工作原理
当汽车在路况较好的路面行驶时，由于路面与轮胎的摩擦系数足以提供所需的制动力，车身上的减速度传感器检测并输送信号至电路控制单元，控制单元将控制 ABS辅助装置不参与工作，从而保证汽车的正常行驶。
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当汽车驶入摩擦系数很小的光滑路面时，减速度传感器将减速度传送至控制单元并与预设的最小减速度比较，若减速度低于理论最小减速度，辅助装置电路控制单元分析处理该信号后输入电磁阀，从而控制推动油缸使辅助装置进入工作状态，并立即启用“点刹”模式，达到在短时间内大幅度提升制动力的目的。当制动力达到要求时，辅助装置升起，不再影响汽车正常的行驶及制动性能。
3）理论分析
启用辅助装置时，平板与地面间的压力最大和四个车轮与地面间的压力相等，均为为1/5车重。在冰雪路面上行驶时，车轮与路面间的摩擦系数为0.28，辅助平板与地面接触的那部分通过铺设特殊材料可达到0.5。当ABS系统单独作用时，摩擦力为0.28G；当辅助装置参与作用时，摩擦力为 0.324G 。由上述分析，摩擦力可以提高到原来的1.16倍左右，可以显著改善制动效果。
3 ABS系统模拟电路控制的改进及优化分析
引进辅助装置后，经过分析系统的工作过程，对已有控制电路进行改进，设计出电路控制单元的流程图，并在电路板上进行试验测试。
1）电路基本组成及元件选择
电路部分主要由模拟信号产生电路、AD转换电路、复位电路、晶振电路、电源供电电路、单片机及外围电路以及手动控制电路组成。
模拟信号产生电路：10K电位器，电源线，地线
AD转换电路：ADC0804芯片，电容，电阻
复位电路：按钮、电阻、电容
晶振电路：30pF电容（2个），12MHz晶振
电源供电电路：5V电压稳压芯片L7805CV，电源，电容，排针
单片机、外围电：STC89C52，限流电阻，发光二极管
手动控制电路：按钮开关，地线
2）测试过程
试验过程中，采用电位器产生的电压模拟速度传感器产生电压，将其导入至输入A/D转换器的芯片，经A/D转换芯片分析处理后，输出数字信号，单片机接收到信号后根据内设程序对系统进行控制。单片机的程序代码设定了三个阈值，依次代表ABS装置一级启动、ABS装置二级启动、启动辅助装置。随着输入电压的增大，单片机控制三个二极管的亮灭，进而达到模拟辅助装置和ABS装置不同等级的启动和关闭的效果。此外，手动控制电路的3个按钮能单独控制ABS装置的启动和关闭以及复位不正常的工作状态。
4 结论
通过以上分析，加入辅助装置后，在不影响汽车的通过性能，美观性等情况下，可以弥补装有ABS汽车在冰雪路面上路面制动力不足的问题，改善车辆的制动性能，降低交通事故发生的几率。但该设想未考虑冰雪路面上参杂有其他复杂路况的因素，存在一定的不足。此外，辅助装置要求平板有较大的摩擦系数，较高的材料强度和硬度，因此该方案还需进一步完善和改进。
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论文作者:高波
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/15
标签：路面论文; 装置论文; 电路论文; 汽车论文; 摩擦系数论文; 系统论文; 冰雪论文; 《基层建设》2018年第34期论文;