CN105000006A - Abs制动方法及装置、电动车辆abs控制方法、车辆稳定方法 - Google Patents

Abstract

ABS制动方法，制动时，利用摩擦力检测装置检测出车轮与地面的摩擦力数据，电子控制单元根据车轮与地面的摩擦力数据，控制ABS执行器，调节制动部件对车轮的制动力，使车轮与地面的摩擦力始终接近最大值。本发明所提供的ABS制动方法的优点在于：制动时，车轮与地面的摩擦力始终接近最大值，并使车轮不会抱死，从而使得车辆的制动距离更小，并能在制动时保持车辆的稳定。

Description

ABS制动方法及装置、电动车辆ABS控制方法、车辆稳定方法

技术领域

本发明涉及车辆制动领域，尤其是涉及车辆的ABS制动方法和实现该制动方法所采用的ABS制动装置,以及该制动装置可以采用的车辆制动动稳定方法。

背景技术

早期的汽车在紧急制动时，制动器会将车轮抱死，这样会导致车辆失控，从而产生危险，并且车轮抱死后，车轮与地面的摩擦力减小，制动距离增加,制动效果变差。后来，人们发明了ABS制动系统，有效地解决了车轮抱死的问题，并且可以缩短汽车制动距离。ABS制动系统最早应用于飞机制动，后来逐步应用于汽车。

现有的ABS制动依据是：制动时，车轮在路面上一边滚动一边滑动,具有一定的滑移率。如图8所示，该图显示了在不同路面上，车轮的滑移率和制动力系数的关系，图中的制动力系数是指车轮与地面摩擦力和车轮承受的正压力的比值，由图中可以看出，当车轮的滑移率在0.1－0.3之间的时，制动力系数最大，也就是车轮与地面的摩擦力最大，并且车辆不会失控，此时的滑移率称为最佳滑移率。不同的路面和车速，最佳滑率是不同的。

现有的ABS制动系统中，包括（液压或气压或电机驱动或电磁）制动装置、轮速传感器、电子控制单元、ABS执行器。

现有的ABS制动的原理是：制动时，制动系统建立制动压力，并通过制动钳或制动蹄等制动部件输出制动力阻止车轮转动，同时，轮速传感器检测车轮的转速并传送到电子控制单元，电子控制单元依据轮速的变化计算出车轮的滑移率和最佳滑移率。电子控制单元控制ABS执行器反复调节制动力，使车轮保持接近最佳滑移率，这样车轮就不会抱死，车辆不会失控，并且车轮与地面的摩擦力较接近最大值，制动距离较短。

现有的ABS制动系统的缺点在于：由于车速和路况的变化，导致系统对滑移率和最佳滑移率的计算不准确，并且检测到的轮速的变化滞后于车轮与地面摩擦力的变化，从而导致车轮与地面的摩擦力无法接近最大，制动距离无法达到最短。

发明内容

本发明的目的在于提供ABS制动方法，在紧急制动时，使车轮与地面的摩擦力始终接近最大值，并使车轮不会抱死，保持车辆稳定。

为了实施该ABS制动方法，本发明还提供了一种装置，实现ABS的平稳制动，保证制动效果；

本发明提供的电动车辆ABS控制方法，实现对电动驱动车辆的ABS控制，利用电机的制动力实现最佳的制动效果；

本发明提供的车辆稳定方法，可以实现制动时车辆的稳定，防止车辆某一个或者某几个车轮打滑而失控的情况。

本发明的技术方案是：

ABS制动方法，制动时，利用摩擦力检测装置检测出车轮与地面的摩擦力数据，电子控制单元根据车轮与地面的摩擦力数据，控制ABS执行器，调节制动部件对车轮的制动力，使车轮与地面的摩擦力始终接近最大值。

制动力的调节方法是：制动时，利用摩擦力检测装置检测出车轮与地面的摩擦力数据，电子控制单元根据车轮与地面的摩擦力数据，控制ABS执行器；如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变, 电子控制单元控制ABS执行器，将制动部件对车轮的制动力减小一设定的值ΔF，然后恢复制动力；在恢复制动力的过程中，如果车轮与地面的摩擦力增加，则继续恢复制动力，如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变，则再次将制动部件对车轮的制动力减小ΔF，然后恢复制动力；如此循环地减小与恢复制动力，使车轮与地面的摩擦力始终接近最大值。

制动时，利用摩擦力检测装置检测出车轮与地面的摩擦力数据，同时利用制动压力传感器检测出驾驶员施加的制动压力数据，电子控制单元根据车轮与地面的摩擦力数据和驾驶员施加的制动压力数据，控制ABS执行器，调节制动部件对车轮的制动力，使车轮与地面的摩擦力始终接近最大值。

制动力的调节方法是：制动时，利用摩擦力检测装置检测出车轮与地面的摩擦力数据，同时利用制动压力传感器检测出驾驶员施加的制动压力数据，电子控制单元根据车轮与地面的摩擦力数据和驾驶员施加的制动压力数据，控制ABS执行器；当驾驶员施加的制动压力增加或不变时，如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变, 电子控制单元控制ABS执行器，将制动部件对车轮的制动力减小一设定的值ΔF，然后恢复制动力；在恢复制动力的过程中，如果车轮与地面的摩擦力增加，则继续恢复制动力，如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变，则再次将制动部件对车轮的制动力减小ΔF，然后恢复制动力；如此循环地减小与恢复制动力，使车轮与地面的摩擦力始终接近最大值。

制动力的调节方法是：制动时，利用摩擦力检测装置检测出车轮与地面的摩擦力数据，同时利用制动压力传感器检测出驾驶员施加的制动压力数据，电子控制单元根据车轮与地面的摩擦力数据和驾驶员施加的制动压力数据，控制ABS执行器；当驾驶员施加的制动压力增加时，如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变, 或者当驶员施加的制动压力不变时，如果车轮与地面的摩擦力减小，电子控制单元控制ABS执行器，将制动部件对车轮的制动力减小一设定的值ΔF，然后恢复制动力；在恢复制动力的过程中，如果车轮与地面的摩擦力增加，则继续恢复制动力，如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变，则再次将制动部件对车轮的制动力减小ΔF，然后恢复制动力；如此循环地减小与恢复制动力，使车轮与地面的摩擦力始终接近最大值。

车轮上设有轮速传感器；制动时，利用车轮与地面摩擦力检测装置检测出车轮与地面的摩擦力数据，并利用轮速传感器检测车轮的转速；电子控制单元根据车轮与地面的摩擦力数据，控制ABS执行器，调节制动部件输出的制动力，使车轮与地面的摩擦力始终接近最大值；当轮速传感器检测到车轮即将抱死时，电子控制单元控制ABS执行器，减小制动部件输出的制动力，使车轮不被抱死。

摩擦力检测装置采用的检测方法，在车轮的轴承安装在一个仅可以前后微量移动的滑块上，将压力传感器安装在滑块的后方，在制动时，压力传感器检测的压力值就是车轮与地面的摩擦力。

摩擦力检测装置采用的检测方法，在车轮悬架上和车体上各选一个点，或者在某一悬架或悬架臂上选两个较远的点；在其中一个点上安装刚性的传力臂，传力臂的自由端接近另一个点， 在传力臂的自由端和另一个点之间安装一个传感器，用传感器测量传力臂自由端和另一个点的距离的变化，根据该距离的变化，计算出车轮与地面的摩擦力；或者在上述两个点上分别安装刚性的传力臂，两个传力臂的自由端接近，在两个传力臂的自由端之间安装一个传感器，用传感器测量两个传力臂自由端的距离的变化，根据该距离的变化，计算出车轮与地面的摩擦力。

采用的ABS执行器包括常开电磁阀、常闭电磁阀，常开电磁阀的一端通过液压管路连接制动主缸，另一端通过液压管路连接常闭电磁阀的一端和制动部件；还包括旁通电磁阀，旁通电磁阀的一端通过液压管路连接在连接制动主缸和常开电磁阀的液压管路上，另一端通过液压管路连接在连接常开电磁阀、常闭电磁阀和制动部件的液压管路上。

电动车辆ABS控制方法，电动车辆为单个车轮由独立电机驱动的车辆，制动时，车辆的驱动电机实施制动并回收能量，驱动电机实施制动时的制动力为电磁制动力，制动时，电子控制单元根据车轮与地面摩擦力检测装置检测出的车轮与地面的摩擦力数据，控制驱动电机对车轮的电磁制动力；如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变，则将驱动电机对车轮的电磁制动力减小一设定的值ΔF，然后恢复电磁制动力；在恢复电磁制动力的过程中，如果车轮与地面的摩擦力增加，则继续恢复电磁制动力，如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变，则再次将电磁制动力减小ΔF，然后恢复电磁制动力；如此循环地增加与减小电磁制动力，使车轮与地面的摩擦力始终接近最大值。

电动车辆ABS控制方法，电动车辆为单个车轮由独立电机驱动的车辆，制动时，车辆由驱动电机实施制动并回收能量，并辅助以机械制动力，驱动电机实施制动时的制动力为电磁制动力；电子控制单元根据制动压力传感器检测出的驾驶员施加的制动压力数据，控制制动压力分配调节器和驱动电机，调节制动力在机械制动力和电磁制动力之间的分配；同时，利用车轮与地面摩擦力检测装置检测出车轮与地面的摩擦力数据，电子控制单元根据车轮与地面的摩擦力数据，调节驱动电机对车轮的电磁制动力, 并通过制动压力分配调节器调节机械制动部件对车轮的机械制动力，当驾驶员施加的制动压力增加或不变时，如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变，此时电子控制单元控制制动压力分配调节器，先保持机械制动部件对车轮的机械制动力不变，同时，电子控制单元控制驱动电机，将驱动电机对车轮的电磁制动力减小一设定的值ΔF，然后恢复电磁制动力；在减小电磁制动力时，通过检测驱动电机的制动电流，检测电磁制动力，设最大电磁制动力为F0，F0为制动电流不超过驱动电机的额定最大电流时的电磁制动力，如果电磁制动力低于0.1F0－0.9F0范围内的某一设定值F1，电子控制单元控制制动压力分配调节器，将机械制动力减小，同时将电磁制动力增加0.9 F0-0.1 F0范围内的某一值F2，且F1+F2<FO，使机械制动力矩和电磁制动力矩之和减小，其减小的值为ΔF产生的力矩，然后恢复电磁制动力；在恢复电磁制动力的过程中，如果车轮与地面的摩擦力增加，则继续恢复电磁制动力，在恢复电磁制动力时，如果电磁制动力恢复到高于F3，其中F3＝F1+F2，则将机械制动力恢复，同时将电磁制动力减小F2，在恢复机械制动力并减小电磁制动力的过程中，保机械制动力矩和电磁制动力矩之和得到平稳恢复；在恢复制动力的过程中，如果该车轮与地面的摩擦力减小或保持不变，此时先保持机械制动力不变，再次将电磁制动力减小ΔF，然后恢复电磁制动力；如此循环地减小与恢复电磁制动力，并辅助以机械制动力的调节。

ABS制动装置，包括制动主缸、ABS执行器、制动部件、电子控制单元、车轮与地面的摩擦力检测装置，制动主缸与ABS执行器连接，ABS执行器与制动部件连接，ABS执行器与电子控制单元控制连接，电子控制单元与摩擦力检测装置连接。

还包括制动压力传感器，制动压力传感器与电子控制单元连接。

车辆稳定方法，用于车辆制动时，制动时，采用车轮与地面摩擦力检测装置检测出每个车轮与地面的摩擦力的值，在ABS制动装置的电子控制单元中，对每个车轮与地面的摩擦力的值预先设定限定条件，设定限定条件的原则是避免因车轮与地面的摩擦力的失衡导致车辆运行不稳定，如果摩擦力检测装置检测到某个或某几个车轮与地面的摩擦力较大，超出其中一组限定条件，电子控制单元则控制ABS执行器，减小相应的制动部件对车轮的制动力，使车轮与地面的摩擦力回到限定条件的范围内；三组限定条件如下，

设：左前轮与地面摩擦力为F1，

右前轮与地面摩擦力为F2，

左后轮与地面摩擦力为F3，

右后轮与地面摩擦力为F4，

第一组：｜(F1+F3)-(F2+F4)｜<a*（F1+F2+F3+F4）,

第二组：b*(F3+F4)<F1+F2,

第三组：｜F3-F4｜<c*(F3+F4),

其中，a为一常数，且0.01<a<0.2；b为一常数，且1<b<3；c为一常数，且0.01<c<0.2。

本发明提供了ABS制动方法，并提供了两种实现该ABS制动方法所必须的车轮与地面摩擦力检测方法，根据本发明所提供的ABS制动方法，本发明还提供了一种四轮独立电机驱动汽车的ABS制动方法以及车辆稳定方法。

本发明所提供的ABS制动方法的优点在于：制动时，车轮与地面的摩擦力始终接近最大值，并使车轮不会抱死，从而使得车辆的制动距离更小，并能在制动时保持车辆的稳定。

附图说明

图1是本发明实施例一中ABS制动系统的示意图。

图2是本发明实施例二中ABS制动系统的示意图。

图3是本发明实施例三中ABS制动系统的示意图。

图4是本发明的传力臂检测车轮与地面摩擦力装置示意图。

图5是本发明的另一个传力臂检测车轮与地面摩擦力装置示意图。

图6是传统的循环式ABS执行器的结构示意图；

图7是本发明实施例一中ABS执行器的结构示意图。

图8是滑移率制动力系数曲线。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种ABS制动方法，其具有制动距离短、制动时车辆稳定性能好的优点。

汽车在制动时，制动部件输出制动力，阻止车轮转动，同时，在车辆惯性的作用下，车轮与地面产生摩擦力，使车轮保持转动，车轮与地面摩擦力又阻止车辆前进。车轮与地面产生的摩擦力很难直接检测到，但车轮与地面的摩擦力是通过车轮轴承、车轮悬架等部件传递到车身，从而阻止车辆前进的，因此，在制动时，车轮轴承、车轮悬架等各个部件，会因车轮与地面的摩擦力产生机械形变，机械形变的大小反映了车轮和地面的摩擦力的大小。本发明中采用的车轮与地面摩擦力检测装置5，是利用现有传感器，检测因车轮与地面的摩擦力而在车轮轴承、车轮悬架等各处产生的机械形变的大小，从而换算出车轮与地面的摩擦力。

本发明采用摩擦力检测装置5，摩擦力检测装置5通过现有技术可以实现，并且有多种方案。本实施例中，利用现有传感器可制成以下两种摩擦力检测装置5，实现摩擦力的测量。

摩擦力检测装置5有两种：

一、在车轮的轴承安装在一个仅可以前后微量移动的滑块，滑块的后方设有压力传感器。

二、在车轮悬架上和车体上各设一个连接点，或者在某一悬架或悬架臂上选两个距离较远的点作为连接点；在其中一个连接点上安装刚性的传力臂，在传力臂的自由端和另一个连接点之间安装传感器；或在两个连接点上分别安装刚性的传力臂，在两个传力臂的自由端之间安装传感器。

车轮与地面的摩擦力检测装置5采用以下两种检测方法：

车轮与地面摩擦力检测方法1：

现有的车轮的轴承安装在悬架上，本发明将车轮的轴承安装在一个仅可以前后微量移动的滑块上，滑块安装在悬架上，将压力传感器安装在滑块的后方。制动时，车轮相对于车体向后移动，并对压力传感器产生压力，压力传感器检测的压力值就是车轮与地面的摩擦力。

第一种车轮与地面摩擦力检测方法的缺点是：由于滑块的安装，会影响到悬架的结构和强度。

车轮与地面摩擦力检测方法2：

在悬架上和车体上各选一个点，或者在一个悬架臂上选取两个点，测量两个点的距离的距离的变化，根据相应的悬架臂的弹性系数和实测的相关系数，就可以计算出车轮与地面摩擦力的变化，测量两个点相对于车轮不受摩擦力时距离的变化，就可以计算出车轮所受的力的大小。悬架受力时，在悬架臂上较远的两个点的相对位移较大，因而更容易检测。

根据车体情况，可以采取下述两种方案：

方案一，如图4所示：在悬架臂8上，选两个距离较远的第一点9和第二点10，在第二点10上安装刚性的传力臂13，传力臂13的自由端可以或者仅可以沿传力臂的方向移动，传力臂13的自由端接近第一点9， 在传力臂13的自由端和第一点9之间安装一个传感器11，用来测量传力臂13的自由端和固定点（第一点9）之间距离的变化，从而可以计算出悬架臂8所受的力，进而换算出车轮与地面的摩擦力。

方案二，如图5所示：在悬架臂8上，选两个距离较远的第一点9和第二点10，在第一点9和第二点10上分别安装一个刚性的第一传力臂12和第二传力臂13，两个传力臂的自由端可以或者仅可以沿传力臂的方向移动，第一传力臂12的自由端和第二传力臂13的自由端接近， 在两个传力臂的自由端之间安装一个传感器11，用来测量两个传力臂的自由端之间距离的变化，从而可以计算出悬架臂8所受的力，进而换算出车轮与地面的摩擦力。

上述的传感器11可以是石英压力传感器、电阻应变片或半导体应变片，也可以是其它测量距离变化的传感器。第一点9和第二点10也可以一个选择在悬架上的某一点，另一个选择在车体上，所测得的距离的变化同样反映出车轮与地面的摩擦力。

实施例一：

如图1所示，图1为本发明实施例一中ABS制动装置的示意图。实施例一为在液压制动系统中实施本发明制动方法的具体实施例。本实施例和后面的实施例，只提供了对一个车轮实施ABS控制的制动装置和制动方法，根据本实施例提供的ABS制动装置和制动方法，可以对多个车轮实施ABS控制。

本实施例中，ABS制动装置包括制动主缸1、ABS执行器2、制动部件3（输出制动力的装置，本实施例中包括制动轮缸和制动摩擦片等）、电子控制单元4、车轮与地面的摩擦力检测装置5；制动主缸1通过液压管路与ABS执行器2连接，ABS执行器2通过液压管路与制动部件3连接，ABS执行器2通过电路与电子控制单元4控制连接，电子控制单元4通过电路与摩擦力检测装置5连接。

制动主缸1、制动部件3及液压管路等构成液压制动系统，ABS执行器2通过液压管路串接在制动主缸1和制动轮缸3之间，用于调节制动部件3处的液压压强，从而调节制动部件3输出的制动力。电子控制单元4用于控制ABS执行器2，ABS执行器2可以减小制动部件3处的夜压压强，还可以将制动部件3处的液压压强恢复到和制动主缸相同的液压压强，从而减小和恢复制动元件输出的制动力，这和传统的ABS制动系统是一样的。

本实施例和传统ABS制动系统不同之处在于：传统ABS制动系统中，电子控制单元4根据车轮的轮速控制ABS执行器2，调节制动部件3输出的制动力，从而使车轮不被抱死，并使车轮与地面的摩擦力较接近最大值。本实施例中，电子控制单元4是根据车轮与地面的摩擦力检测装置5检测到的车轮与地面的摩擦力，控制ABS执行器2，调节制动部件3输出的制动力，使车轮与地面的摩擦力始终接近最大值，并使车轮不被抱死。

传统的液压制动ABS执行器分为循环式和可变容积式。如图6所示，此图为循环式ABS执行器的结构示意图，图中1为制动主缸，3为制动部件，ABS执行器包括常开电磁阀14、常闭电磁阀15。为了便于理解和简化制图，图中没有画出作为ABS执行器的辅助部分的ABS泵等制动液回流部分。常开电磁阀14的一端通过液压管路连接制动主缸1，另一端通过液压管路连接常闭电磁阀15的一端和制动部件3，常闭电磁阀15的另一端连接ABS泵。其基本工作过程是：正常制动时，制动主缸1输出制动液，制动液流经常开电磁阀14，驱动制动部件3输出制动力；当轮速传感器检测到车轮即将抱死时，电子控制单元控制常开电磁阀14关断，常闭电磁阀15打开，此时制动部件3的制动液经过常闭电磁阀15流出，制动部件3的液压压强降低，输出的制动力降低，车轮转速得到恢复；当轮速传感器检测到车轮转速恢复后，常闭电磁阀15重新关闭，常开电磁阀14打开，制动主缸1的制动液通过常开电磁阀14流向制动部件3，制动部件3输出的制动力得到恢复；当轮速传感器再次检测到车轮即将抱死时，电子控制单元控制ABS执行器，再次降低制动部件3输出的制动力；如此反复循环工作，使车轮免于抱死，并使车轮与地面的摩擦力较接近最大值。

为了在制动时能使制动主缸1的制动液快速的流到制动部件3，从而迅速输出制动力，传统的循环式ABS执行器中，常开电磁阀14、常闭电磁阀15的阀门相对较大。其缺点是：当常开电磁阀14关闭，常闭电磁阀15打开时，制动部件3输出的制动力减小过快，常开电磁阀14打开，常闭电磁阀15关闭时，制动部件3输出的制动力恢复过快，这样不利于制动力的精细调节。

为了更好地发挥本发明提供的制动方法所带来的益处，需要对制动力实施精细调节。为此，本实施例中，采用了一种新型ABS执行器。

如图7所示，与传统的循环式ABS执行器相比，本实施例中的ABS执行器增加了一个旁通电磁阀16，旁通电磁阀16的一端通过液压管路连接在连接制动主缸1和常开电磁阀14的液压管路上，另一端通过液压管路连接在连接常开电磁阀14、常闭电磁阀15和制动部件3的液压管路上。

本实施例中，旁通电磁阀16的阀门较大，开电磁阀14、常闭电磁阀15的阀门相对较小。

 本实施例中，旁通电磁阀16处于常开状态。其基本工作过程是：正常制动时，制动主缸1输出制动液，制动液流经常开电磁阀14和旁通电磁阀16，迅速地驱动制动部件3输出制动力；当车轮与地面摩擦力检测装置5检测到车轮与地面摩擦力减小时，ABS启动，此时电子控制单元控制旁通电磁阀16关断，然后控制常开电磁阀14和常闭电磁阀15对制动力实施调节。当需要减小制动部件3输出的制动力时，电子控制单元控制常开电磁阀14关断，常闭电磁阀15打开；此时制动部件3的制动液经过常闭电磁阀15缓慢流出，制动部件3输出的制动力缓慢减小；当需要恢复制动部件3输出的制动力时，常闭电磁阀15关闭，常开电磁阀14打开，制动主缸的制动液经过常开电磁阀14缓慢流入制动部件3，制动部件3输出的制动力缓慢恢复。由于制动力的减小和恢复相对比较缓慢，这样更有利于制动力的精细调节。

现有的ABS制动方法是根据车轮转速计算出车轮的滑移率，并计算出最佳滑移率，其的缺点在于：由于车速和路况的变化，导致系统对滑移率和最佳滑移率的计算不准确，从而导致车轮与地面的摩擦力无法接近最大，制动距离无法达到最短。

本实施例中，采用的ABS制动方法是：制动时，利用摩擦力检测装置5检测出车轮与地面的摩擦力，电子控制单元4根据检测得到的车轮与地面的摩擦力数据，控制ABS执行器2，调节制动部件3输出的制动力，使车轮与地面的摩擦力始终接近最大值。

在车辆紧急制动时，车轮与地面的摩擦力随着制动力的上升而增加，车轮的滑移率随之增加，此阶段制动力矩稍大于车轮与地面摩擦力产生的驱动车轮转动的力矩。当车轮的滑移率超过最佳滑移率时，制动力还会继续上升，此时轮与面地的摩擦力开始下降，车轮转速下降，滑移率增加，进一步导致车轮与地面的摩擦力明显下降。

当车轮抱死后，对于大多数路面，车轮与地面摩擦力会保持不变，为了有效防止车轮抱死，当车轮与地面摩擦力保持不变时，也应当将制动力减小，然后恢复制动力。

在紧急制动时，当车轮与地面的摩擦力开始下降时，电子控制单元控制ABS执行器，迅速将制动力减小一个值ΔF,使制动力矩小于车轮与地面的摩擦力产生的力矩，这样车轮的转速就会增加，滑移率减小，车轮与地面的摩擦力增加。随着滑移率的减小，滑移率会低于最佳滑移率，此时车轮与地面的摩擦力开始减小，直到车轮与地面摩擦力产生的力矩等于制动力矩。在车轮与地面摩擦力开始减小时，重新缓慢恢复制动力，这样反复调节制动力，使得在紧急制动过程中，车轮与地面的摩擦力始终接近最大值。

制动力减小的值ΔF的选取原则是：使制动力减小后，制动力矩小于车轮与地面的摩擦力产生的力矩。

ΔF的选取方法可以采用下面的实测法：

在常见的与车轮摩擦系数较大的平坦干燥的柏油路上，实施紧急制动。制动时，当车轮与地面摩擦力检测装置检测到车轮与地面摩擦力减小时，电子控制单元控制ABS执行器（对于本实施例一公开的ABS执行器，在测试前先人为关闭旁通电磁阀，通过控制常开电磁阀关闭、常闭电磁阀打开的时间调节制动力的大小），将制动力减小ΔFt。如果制动力减小ΔFt后车轮会抱死，则将制动力减小的值ΔFt增加，如果制动力减小ΔFt后车轮不会抱死，则将制动力减小的值ΔFt减小。通过反复测试，找到一个最小的ΔFt，使得将制动力减小ΔFt后，车轮不会抱死。选取一个ΔF值,使得ΔF>ΔFt(一般可以选择2ΔFt >ΔF>ΔFt)。

本实施例中，ABS系统调节制动力的方法是： 制动时，利用摩擦力检测装置5检测出车轮与地面的摩擦力的变化；如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变, 电子控制单元4控制ABS执行器2，将制动部件3对该车轮的制动力减小ΔF，使制动力矩小于车轮与地面的摩擦力产生的力矩，然后恢复制动力；在恢复制动力的过程中，如果车轮与地面的摩擦力增加，则继续恢复制动力，如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变，则再次将制动力减小ΔF，然后恢复制动力；如此循环地减小与恢复制动力，使车轮与地面的摩擦力始终接近最大值。

采用本实施例的制动装置，还可以实施制动车身稳定控制，其优点在于可以根据每个车轮与地面的摩擦力，迅速精确地对车轮的制动力实施控制，从而更好地控制车身的稳定并缩短制动距离。

其具体的控制方法是：制动时，采用车轮与地面摩擦力检测装置5检测每个车轮与地面的摩擦力，在ABS制动装置的电子控制单元4中，对每个车轮与地面的摩擦力预先设定多组限定条件，避免因车轮与地面的摩擦力的失衡导致车辆运行不稳定；制动时,如果摩擦力检测装置检测到某个或某几个车轮与地面的摩擦力较大，超出其中一组限定条件，电子控制单元则控制ABS执行器2，减小相应的制动部件3对车轮的制动力，使车轮与地面的摩擦力回到限定条件的范围内。

例如：

设： 左前轮与地面摩擦力为F1，

右前轮与地面摩擦力为F2，

左后轮与地面摩擦力为F3，

右后轮与地面摩擦力为F4，

a为一常数，且0.01<a<0.2，

b为一常数，且1<b<3，

c为一常数，且0.01<c<0.2，

设定下面三组条件：

｜(F1+F3)-(F2+F4)｜<a*（F1+F2+F3+F4）,

b*(F3+F4)<F1+F2,

｜F3-F4｜<c*(F3+F4),

设置限定条件的原则是：避免因车轮与地面的摩擦力的失衡导致车辆运行不稳定。

制动时，导致车轮失控的原因非常复杂，并且和车型、路况、行驶状态相关，对于制动时车辆失控的原因及过程，目前已有大量的相关研究，也存在大量的控制方法。本发明无法、也不可能超越具体的车型、路况、行驶状态，给出具体的限定值。本发明只是给出了一种车身稳定控制的方法。

此实施例中，所采用的制动系统是液压制动系统，无需创造性劳动，本发明提供的ABS制动方法及制动力调节方法，即可以应用于气动制动系统，还可以应用于由电机提供制动压力的电子机械制动系统，以及每个车轮独立驱动的电动汽车或混合动力汽车，其工作的原理相同，只是ABS执行器和制动部件采用不同的装置。每个车轮独立驱动的电动汽车和混合动力汽车中，驱动电机即是ABS执行器，又是制动部件，其输出的制动力是电磁制动力。

实施例二：

实施例一是本发明的基本实施方式，其缺点是，当驾驶员松开制动时，制动主缸输出的制动液压强减小，制动部件输出的制动力也减小，从而导致车轮与地面的摩擦力减小，此时ABS系统也会介入，减小制动力，这样不利于汽车行驶，而且ABS频繁地介入，会影响ABS系统的寿命。

如图2所示，此图为本发明实施例二中ABS制动系统的示意图。

实施例二是实施例一的改进，相比于实施例一，本实施例中多了一个制动压力传感器6。

本实施例中，制动压力传感器6（可以采用现有产品）检测的是制动主缸输出的液压压力，另外也可以检测制动踏板的行程，还可以检测驾驶员对制动踏板的压力等，目的是用于检测制动时驾驶员施加的制动压力。

本实施例中，ABS制动装置包括制动主缸1、ABS执行器2、制动部件3、电子控制单元4、车轮与地面的摩擦力检测装置5和制动压力传感器6，制动主缸1通过液压管路与ABS执行器2连接，ABS执行器2通过液压管路与制动部件3连接，ABS执行器2通过电路与电子控制单元4控制连接，电子控制单元4通过电路与摩擦力检测装置5连接；制动压力传感器6通过电路与电子控制单元4连接。

本实施例中采用的ABS制动方法是：制动时，利用摩擦力检测装置5检测出车轮与地面的摩擦力，同时利用制动压力传感器6检测出驾驶员施加的制动压力，电子控制单元4根据检测得到的车轮与地面的摩擦力和驾驶员施加的制动压力，控制ABS执行器2，调节制动部件3输出的制动力，使车轮与地面的摩擦力接近最大值。

本实施例中，制动力的调节方法是：制动时，电子控制单元4根据制动压力传感器6检测到的驾驶员施加的制动压力的变化和车轮与地面摩擦力检测装置5检测到的某车轮与地面的摩擦力的变化，控制ABS执行器2；当驾驶员施加的制动压力增加或不变时，如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变, 电子控制单元4控制ABS执行器2，将制动部件3对车轮的制动力减小ΔF，使制动力矩小于车轮与地面的摩擦力产生的力矩，然后恢复制动力；在恢复制动力的过程中，如果车轮与地面的摩擦力增加，则继续恢复制动力，如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变，则再次将制动部件3对车轮的制动力减小ΔF，然后恢复制动力；如此循环地减小与恢复制动力，使该车轮与地面的摩擦力接近最大值。

上述制动力的调节方法具有鲁棒性好的优点，其缺点在于，正常制动的情况下，当驾驶员施加的制动压力不变时，ABS也会启动，调节制动压力。采用下面的制动力调节方法，可以有效地解决这个问题：

制动时，利用摩擦力检测装置检测出车轮与地面的摩擦力数据，同时利用制动压力传感器检测出驾驶员施加的制动压力数据，电子控制单元根据车轮与地面的摩擦力数据和驾驶员施加的制动压力数据，控制ABS执行器；当驾驶员施加的制动压力增加时，如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变, 或者当驶员施加的制动压力不变时，如果车轮与地面的摩擦力减小，电子控制单元控制ABS执行器，将制动部件对车轮的制动力减小一设定的值ΔF，然后恢复制动力；在恢复制动力的过程中，如果车轮与地面的摩擦力增加，则继续恢复制动力，如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变，则再次将制动部件对车轮的制动力减小ΔF，然后恢复制动力；如此循环地减小与恢复制动力，使车轮与地面的摩擦力始终接近最大值。

本实施例中，当驾驶员放松制动时，ABS系统不会介入制动。

实施例三：

混合动力汽车和电动汽车在制动时，主要由驱动电机实施制动并回收能量，另外还有一套机械制动装置，在需要较大制动力时，机械制动装置也同时参与制动。

在驱动电机实施制动时，通过检测驱动电机制动时产生的制动电流，可以检测驱动电机产生的电磁制动力，通过调节驱动电机制动时产生的制动电流，可以控制驱动电机产生的电磁制动力。因此，对于每个车轮由独立电机驱动的电动汽车，可以用驱动电机作为ABS执行器，这样可以使制动力的调节响应速度更快，并且可以简化机械制动装置。驱动电机产生的电磁制动力的最大值受驱动电机电流最大值的限制，所以设置一个最大电磁制动力为F0，最大电磁制动力F0指使制动电流不超过驱动电机的额定最大电流时的电磁制动力。

如图3所示，此图为本发明实施例三中车轮由独立电机驱动的电动车的ABS制动系统的示意图。

此实施例中，ABS制动系统包括：制动主缸1、制动压力分配调节器17、制动部件3及相应的液压管路构成的制动力可调的机械制动装置，以及电子控制单元4、车轮与地面摩擦力检测装置5、制动压力传感器6、驱动电机7。本实施例中，制动压力分配调节器17是一个和ABS执行器2具有相同功能和结构的装置，用于调节制动轮缸处的液压压强。在电子控制单元4的控制下，制动压力分配调节器17可以调节车轮的机械制动力，同时电子控制单元4控制驱动电机的电磁制动力，以调节制动力在机械制动和电磁制动之间的分配，并实施ABS制动控制。

本实施例中，采用的ABS制动方法是：制动时，电子控制单元4根据制动压力传感器6检测的驾驶员施加的制动压力，控制制动压力分配调节器17和驱动电机7，以控制制动力在机械制动力和电磁制动力之间的分配；同时，电子控制单元4根据车轮与地面摩擦力检测装置5检测到的车轮与地面的摩擦力，调节驱动电机7对车轮的电磁制动力；当驾驶员施加的制动压力增加或不变时，如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变，则将驱动电机7对车轮的电磁制动力减小ΔF，使制动力矩小于车轮与地面的摩擦力产生的力矩，然后恢复电磁制动力；在恢复电磁制动力的过程中，如果车轮与地面的摩擦力增加，则继续恢复电磁制动力，如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变，则再次将电磁制动力减小ΔF，然后恢复电磁制动力；如此循环地减小与恢复电磁制动力，使车轮与地面的摩擦力接近最大值。

由于驱动电机输出的制动力相对较小，所以电磁制动力的调节范围也相对较小。在紧急制动时，机械制动系统输出的制动力比较大，减小电磁制动力可能不足以防止车轮抱死，因此，需要调节机械制动力，在调节机械制动力的基础上，调节电磁制动力，使车轮与地面的摩擦力接近最大值，并防止车轮抱死。

为解决上述问题，本实施例中，可以采用改进的ABS制动方法：制动时，车辆主要由驱动电机实施制动并回收能量，并辅助以机械制动力，驱动电机实施制动时的制动力为电磁制动力；电子控制单元根据制动压力传感器检测的驾驶员施加的制动压力，控制制动压力分配调节器和驱动电机，调节制动力在机械制动力和电磁制动力之间的分配；同时，利用车轮与地面摩擦力检测装置检测出车轮与地面的摩擦力，电子控制单元根据车轮与地面的摩擦力，调节驱动电机对车轮的电磁制动力, 并通过制动压力分配调节器调节机械制动部件对车轮的机械制动力。当驾驶员施加的制动压力增加或不变时，如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变，此时电子控制单元控制制动压力分配调节器，先保持机械制动部件对车轮的机械制动力不变，电子控制单元控制驱动电机，将驱动电机对车轮的电磁制动力减小ΔF，使制动力矩小于车轮与地面的摩擦力产生的力矩，然后恢复电磁制动力；在减小电磁制动力时，通过检测驱动电机的制动电流，检测电磁制动力，如果电磁制动力低于0.1F0－0.9F0范围内的某一值F1（F1过大，则需频繁调节机械制动力，F1过小，则不能充分利用电磁制动回收电能，一般选择F1在0.5F0-0.8F0之间），电子控制单元控制制动压力分配调节器，将机械制动力减小，同时将电磁制动力增加0.9 F0-0.1 F0范围内的某一值F2（一般选择F2在0.1F0-0.5F0之间，并且 F1>F2），并限定F1+F2<FO，使机械制动力矩和电磁制动力矩之和减小，其减小的值为ΔF产生的力矩，然后恢复电磁制动力；在恢复电磁制动力的过程中，如果车轮与地面的摩擦力增加，则继续恢复电磁制动力，在恢复电磁制动力时，如果电磁制动力恢复到高于F3（F3＝F1+F2），则将机械制动力恢复，同时将电磁制动力减小F2，在此过程中，保机械制动力矩和电磁制动力矩之和得到平稳恢复；在恢复制动力的过程中，如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变，此时先保持机械制动力不变，再次将驱动电机7对车轮的电磁制动力减小，然后恢复电磁制动力；如此循环地减小与恢复电磁制动力，并辅助以机械制动力的调节。

实施例四：

在冰雪路面上，当车轮抱死时，车轮与地面的摩擦力并不会明显下降，此时靠检测车轮与地面的摩擦力实施ABS制动，可能会导致车轮抱死。

相比于实施例一，本实施例增加了轮速传感器，用于检测车轮转速。当车轮转速下降较快时，也就是车轮即将抱死时，电子控制单元优先控制ABS执行器，减小制动部件输出的制动力，这样在车轮与地面的摩擦力的作用下，车轮的转速会恢复，车轮就不会抱死。

本实施例中，采用的ABS制动方法是：制动时，利用车轮与地面摩擦力检测装置5，检测出车轮与地面的摩擦力，并利用轮速传感器检测车轮的转速，电子控制单元4根据车轮与地面的摩擦力，控制ABS执行器2，调节制动部件3输出的制动力，使车轮与地面的摩擦力接近最大值；当轮速传感器检测到车轮即将抱死时，电子控制单元4控制ABS执行器2，减小制动部件3输出的制动力。

上述实施例只是说明了本发明的ABS制动方法的基本原理，在不增加创造性工作的情况下，结合现有的制动系统，还可以产生多种具体实施例。

Claims (14)

1.ABS制动方法，其特征在于：制动时，利用摩擦力检测装置检测出车轮与地面的摩擦力数据，电子控制单元根据车轮与地面的摩擦力数据，控制ABS执行器，调节制动部件对车轮的制动力，使车轮与地面的摩擦力始终接近最大值。

2.根据权利要求1所述的ABS制动方法，其特征在于：制动力的调节方法是：制动时，利用摩擦力检测装置检测出车轮与地面的摩擦力数据，电子控制单元根据车轮与地面的摩擦力数据，控制ABS执行器；如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变, 电子控制单元控制ABS执行器，将制动部件对车轮的制动力减小一设定的值ΔF，然后恢复制动力；在恢复制动力的过程中，如果车轮与地面的摩擦力增加，则继续恢复制动力，如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变，则再次将制动部件对车轮的制动力减小ΔF，然后恢复制动力；如此循环地减小与恢复制动力，使车轮与地面的摩擦力始终接近最大值。

3.根据权利要求1所述的ABS制动方法，其特征在于：制动时，利用摩擦力检测装置检测出车轮与地面的摩擦力数据，同时利用制动压力传感器检测出驾驶员施加的制动压力数据，电子控制单元根据车轮与地面的摩擦力数据和驾驶员施加的制动压力数据，控制ABS执行器，调节制动部件对车轮的制动力，使车轮与地面的摩擦力始终接近最大值。

4.根据权利要求3所述的ABS制动方法，其特征在于：制动力的调节方法是：制动时，利用摩擦力检测装置检测出车轮与地面的摩擦力数据，同时利用制动压力传感器检测出驾驶员施加的制动压力数据，电子控制单元根据车轮与地面的摩擦力数据和驾驶员施加的制动压力数据，控制ABS执行器；当驾驶员施加的制动压力增加或不变时，如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变, 电子控制单元控制ABS执行器，将制动部件对车轮的制动力减小一设定的值ΔF，然后恢复制动力；在恢复制动力的过程中，如果车轮与地面的摩擦力增加，则继续恢复制动力，如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变，则再次将制动部件对车轮的制动力减小ΔF，然后恢复制动力；如此循环地减小与恢复制动力，使车轮与地面的摩擦力始终接近最大值。

5.根据权利要求3所述的ABS制动方法，其特征在于：制动力的调节方法是：制动时，利用摩擦力检测装置检测出车轮与地面的摩擦力数据，同时利用制动压力传感器检测出驾驶员施加的制动压力数据，电子控制单元根据车轮与地面的摩擦力数据和驾驶员施加的制动压力数据，控制ABS执行器；当驾驶员施加的制动压力增加时，如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变, 或者当驶员施加的制动压力不变时，如果车轮与地面的摩擦力减小，电子控制单元控制ABS执行器，将制动部件对车轮的制动力减小一设定的值ΔF，然后恢复制动力；在恢复制动力的过程中，如果车轮与地面的摩擦力增加，则继续恢复制动力，如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变，则再次将制动部件对车轮的制动力减小ΔF，然后恢复制动力；如此循环地减小与恢复制动力，使车轮与地面的摩擦力始终接近最大值。

6.根据权利要求1-5任一条所述的ABS制动方法，其特征在于：车轮上设有轮速传感器；制动时，利用车轮与地面摩擦力检测装置检测出车轮与地面的摩擦力数据，并利用轮速传感器检测车轮的转速；电子控制单元根据车轮与地面的摩擦力数据，控制ABS执行器，调节制动部件输出的制动力，使车轮与地面的摩擦力始终接近最大值；当轮速传感器检测到车轮即将抱死时，电子控制单元控制ABS执行器，减小制动部件输出的制动力，使车轮不被抱死。

7.根据权利要求1-5任一条所述的ABS制动方法，其特征在于：摩擦力检测装置采用的检测方法，在车轮的轴承安装在一个仅可以前后微量移动的滑块上，将压力传感器安装在滑块的后方，在制动时，压力传感器检测的压力值就是车轮与地面的摩擦力。

8.根据权利要求1-5任一条所述的ABS制动方法，其特征在于：摩擦力检测装置采用的检测方法，在车轮悬架上和车体上各选一个点，或者在某一悬架或悬架臂上选两个较远的点；在其中一个点上安装刚性的传力臂，传力臂的自由端接近另一个点， 在传力臂的自由端和另一个点之间安装一个传感器，用传感器测量传力臂自由端和另一个点的距离的变化，根据该距离的变化，计算出车轮与地面的摩擦力；或者在上述两个点上分别安装刚性的传力臂，两个传力臂的自由端接近，在两个传力臂的自由端之间安装一个传感器，用传感器测量两个传力臂自由端的距离的变化，根据该距离的变化，计算出车轮与地面的摩擦力。

9.根据权利要求1-5任一条所述的ABS制动方法，其特征在于：采用的ABS执行器包括常开电磁阀、常闭电磁阀，常开电磁阀的一端通过液压管路连接制动主缸，另一端通过液压管路连接常闭电磁阀的一端和制动部件；还包括旁通电磁阀，旁通电磁阀的一端通过液压管路连接在连接制动主缸和常开电磁阀的液压管路上，另一端通过液压管路连接在连接常开电磁阀、常闭电磁阀和制动部件的液压管路上。

10.电动车辆ABS控制方法，电动车辆为单个车轮由独立电机驱动的车辆，制动时，车辆的驱动电机实施制动并回收能量，驱动电机实施制动时的制动力为电磁制动力，其特征在于：制动时，电子控制单元根据车轮与地面摩擦力检测装置检测出的车轮与地面的摩擦力数据，控制驱动电机对车轮的电磁制动力；如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变，则将驱动电机对车轮的电磁制动力减小一设定的值ΔF，然后恢复电磁制动力；在恢复电磁制动力的过程中，如果车轮与地面的摩擦力增加，则继续恢复电磁制动力，如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变，则再次将电磁制动力减小ΔF，然后恢复电磁制动力；如此循环地增加与减小电磁制动力，使车轮与地面的摩擦力始终接近最大值。

11.电动车辆ABS控制方法，电动车辆为单个车轮由独立电机驱动的车辆，其特征在于：制动时，车辆由驱动电机实施制动并回收能量，并辅助以机械制动力，驱动电机实施制动时的制动力为电磁制动力；电子控制单元根据制动压力传感器检测出的驾驶员施加的制动压力数据，控制制动压力分配调节器和驱动电机，调节制动力在机械制动力和电磁制动力之间的分配；同时，利用车轮与地面摩擦力检测装置检测出车轮与地面的摩擦力数据，电子控制单元根据车轮与地面的摩擦力数据，调节驱动电机对车轮的电磁制动力, 并通过制动压力分配调节器调节机械制动部件对车轮的机械制动力，当驾驶员施加的制动压力增加或不变时，如果车轮与地面的摩擦力减小或保持不变，此时电子控制单元控制制动压力分配调节器，先保持机械制动部件对车轮的机械制动力不变，同时，电子控制单元控制驱动电机，将驱动电机对车轮的电磁制动力减小一设定的值ΔF，然后恢复电磁制动力；在减小电磁制动力时，通过检测驱动电机的制动电流，检测电磁制动力，设最大电磁制动力为F0，F0为制动电流不超过驱动电机的额定最大电流时的电磁制动力，如果电磁制动力低于0.1F0－0.9F0范围内的某一设定值F1，电子控制单元控制制动压力分配调节器，将机械制动力减小，同时将电磁制动力增加0.9 F0-0.1 F0范围内的某一值F2，且F1+F2<FO，使机械制动力矩和电磁制动力矩之和减小，其减小的值为ΔF产生的力矩，然后恢复电磁制动力；在恢复电磁制动力的过程中，如果车轮与地面的摩擦力增加，则继续恢复电磁制动力，在恢复电磁制动力时，如果电磁制动力恢复到高于F3，其中F3＝F1+F2，则将机械制动力恢复，同时将电磁制动力减小F2，在恢复机械制动力并减小电磁制动力的过程中，保机械制动力矩和电磁制动力矩之和得到平稳恢复；在恢复制动力的过程中，如果该车轮与地面的摩擦力减小或保持不变，此时先保持机械制动力不变，再次将电磁制动力减小ΔF，然后恢复电磁制动力；如此循环地减小与恢复电磁制动力，并辅助以机械制动力的调节。

12.ABS制动装置，其特征在于：包括制动主缸、ABS执行器、制动部件、电子控制单元、车轮与地面的摩擦力检测装置，制动主缸与ABS执行器连接，ABS执行器与制动部件连接，ABS执行器与电子控制单元控制连接，电子控制单元与摩擦力检测装置连接。

13.根据权利要求12所述的ABS制动装置，其特征在于：还包括制动压力传感器，制动压力传感器与电子控制单元连接。

14.车辆稳定方法，用于车辆制动时，其特征在于：制动时，采用车轮与地面摩擦力检测装置检测出每个车轮与地面的摩擦力的值，在ABS制动装置的电子控制单元中，对每个车轮与地面的摩擦力的值预先设定限定条件，设定限定条件的原则是避免因车轮与地面的摩擦力的失衡导致车辆运行不稳定，如果摩擦力检测装置检测到某个或某几个车轮与地面的摩擦力较大，超出其中一组限定条件，电子控制单元则控制ABS执行器，减小相应的制动部件对车轮的制动力，使车轮与地面的摩擦力回到限定条件的范围内；三组限定条件如下，

设：左前轮与地面摩擦力为F1，

右前轮与地面摩擦力为F2，

左后轮与地面摩擦力为F3，

右后轮与地面摩擦力为F4，

第一组：｜(F1+F3)-(F2+F4)｜<a*（F1+F2+F3+F4）,

第二组：b*(F3+F4)<F1+F2,

第三组：｜F3-F4｜<c*(F3+F4),

其中，a为一常数，且0.01<a<0.2；b为一常数，且1<b<3；c为一常数，且0.01<c<0.2。