汽車防抱死制動系統(tǒng)(簡稱ABS)是提高和改善汽車制動性能的重要途徑，它能充分發(fā)揮輪胎與路面的潛在附著力，最大限度地改善汽車的制動性能，以滿足行車安全的需要，它一直是人們追求的目標(biāo)。雖然ABS的理論基礎(chǔ)早已確立，但鑒于相關(guān)工業(yè)如電子技術(shù)水平的限制，使可靠性、價格效益比成為ABS發(fā)展道路上的兩大障礙。20世紀(jì)80年代以來，由于電子技術(shù)的發(fā)展，ABS可靠性得以完善，加之汽車行駛速度的提高，致使制動時車輪抱死拖滑成為行車安全的重大隱患之一，為了改善制動性能，保障行車安全，促進了ABS的使用日益廣泛。
2005年國內(nèi)ABS需求126萬套
世界各發(fā)達國家都對汽車安全性提出了強制性要求，20世紀(jì)90年代，歐、美、日等發(fā)達國家為了提高汽車安全性，制定了嚴(yán)格的法規(guī)。事實證明，ABS的發(fā)展和國家的汽車安全法規(guī)密切相關(guān)。1995年，北美產(chǎn)轎車ABS的裝用率達70%，歐洲轎車ABS裝用率約為40%。目前，ABS已成為這些國家生產(chǎn)轎車的標(biāo)準(zhǔn)裝備。
1999年我國制定的國家強制性標(biāo)準(zhǔn)GB-12676《汽車制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗方法》中已把裝用ABS作為強制性法規(guī)。到2005年，國產(chǎn)車輛ABS裝車率將達到50%。微車、客車的裝車率為20%，也就是說液壓制動ABS的需求量將達到75萬-81萬套；而中、重型載貨車，大、中型客車ABS的裝車率為100%；氣制動ABS需求量為35萬-45萬套；這樣，到2005年國內(nèi)ABS總需求量為108萬-126萬套。
我國ABS產(chǎn)品正處于起步階段，氣動ABS相對液壓ABS的推廣門檻要低一些。一方面氣動ABS主要是針對重型車及大客車，這類車型主要由國內(nèi)生產(chǎn)，且國家強制性法規(guī)不是強制要求這部分車輛裝用ABS系統(tǒng)。國內(nèi)在這方面的研究開發(fā)起步較早，具有很好的技術(shù)基礎(chǔ)。液壓ABS主要針對轎車，而國內(nèi)的大部分轎車是以合資為主，其技術(shù)話語權(quán)主要由外方控制，所以國內(nèi)ABS系統(tǒng)進入轎車領(lǐng)域難度會更大些。
國內(nèi)ABS生產(chǎn)廠家，目前估計在10家-20家左右，一般都是僅做氣動或僅做液壓ABS，很少有氣動和液壓ABS同時開發(fā)的。對氣動ABS，國外廠商主要是德國WABCO和KNORR兩家公司，他們的市場估計占到80%左右。國內(nèi)雖然廠家較多，但形成大批量供貨的還沒有。液壓ABS主要是德國大陸公司、Bosch、TRW和德爾福公司，國內(nèi)廠家勢力要弱些，基本沒有形成規(guī)模生產(chǎn)。但近幾年國內(nèi)企業(yè)看到了很好的市場前景，紛紛投入資金加快開發(fā)與生產(chǎn)。
ABS系統(tǒng)技術(shù)逐步升級
ABS系統(tǒng)中涉及以下幾方面技術(shù)：一是傳感器。傳統(tǒng)上ABS傳感器以電磁感應(yīng)式傳感器為主，目前國內(nèi)市場90%是以這種傳感器為主，氣動ABS幾乎100%采用這種傳感器。這種傳感器的優(yōu)點是成本低，抗惡劣環(huán)境的能力強，但缺點是要求工作間隙較小，低速時往往沒有信號。近幾年由于半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，霍爾型傳感器逐步在液壓ABS系統(tǒng)中采用，它的特點是體積小，工作間隙大，信號幅度與速度無關(guān)，還可以測試間隙及方向，特別是用于ABS升級的產(chǎn)品，所以霍爾型傳感器呈現(xiàn)逐步增多的趨勢。
二是ABS控制器。目前ABS控制器主要以16位單片機為主，一般采用雙CPU，也有采用單CPU的。其所用到各種硬件芯片，國外大的半導(dǎo)體廠商都有成熟的解決方案，所以硬件實現(xiàn)已比較簡單。
ECU硬件的方面主要是朝集成化方向發(fā)展，一些公司采用先進的半導(dǎo)體技術(shù)試圖將功率驅(qū)動芯片與CPU集成在一起，將各種輔助功能，如電源、通信也集成在一起。這樣芯片就可以集成到一兩個器件上，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。在軟件方面也有人試圖將ABS軟件標(biāo)準(zhǔn)化，軟件開發(fā)朝著圖形化及自動代碼生成方向發(fā)展，這樣會導(dǎo)致要求更高的CPU計算速度和更大的內(nèi)存及程序存儲空間。
ABS主要采用CAN作為通信總線
車載網(wǎng)絡(luò)主要有A、B、C三個級別，A級主要以本身電子為主，其代表的總線是LIN。C級是以實時控制為主，其代表的總線是CAN。ABS主要采用CAN作為通信總線，氣動ABS主要采用SAEJ1939作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，而液壓ABS一般都是各廠家自己制定。一般ABS通信速率在500波特率。ABS是安全系統(tǒng)，所以一般它要將ABS狀態(tài)、輪速等信息發(fā)送到總線上。帶有ASR的系統(tǒng)還要通過總線進行驅(qū)動力的控制。
隨著電制動(Brake-by-wire)的發(fā)展，要求總線速度和可靠性方面有大的提高。目前出現(xiàn)了1M波特率至10M波特率的總線，它們分別是：TTP/C、TTCAN、FlexRay，每一種總線都有自己的特點。目前沒有一種總線進入實用化階段，價格及系統(tǒng)的容錯能力是主要問題。另外，Brake-by-wire系統(tǒng)還沒有開始進入大批量使用階段，所以這類高速總線的出現(xiàn)還需要時間。
車載網(wǎng)絡(luò)另一部分是診斷協(xié)議，早期一般采用ISO9141作為硬件標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用層協(xié)議由廠商自定。目前的趨勢是延續(xù)ISO9141的硬件接口，應(yīng)用層協(xié)議則是采用ISOKW2000。
電子制動將是發(fā)展方向
ABS技術(shù)在20世紀(jì)90年代初期就已成熟，近十年來沒有突破性的發(fā)展，但在ABS技術(shù)進行的擴展，將ABS的內(nèi)涵給予了很大的提升。ABS最初的擴展是防滑控制系統(tǒng)，它分為制動防滑(EDS)和驅(qū)動防滑(TCS)兩部分，有時統(tǒng)稱為ASR。在此基礎(chǔ)上擴展了后軸制動力感載控制，即EBD功能，以及電子助力制動EBA，這些擴展仍是以ABS為主。90年代中期，ABS進入了一個全新的發(fā)展，ABS只是作為全新系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，而不是一個主要的系統(tǒng)，但它仍把ABS作為一個重要組成部分。　
氣動ABS演化為EBS，即電子制動系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上發(fā)展為穩(wěn)定性控制系統(tǒng)ESP，穩(wěn)定性控制系統(tǒng)主要利用車輛加速度傳感器和橫擺角速度傳感器，對車輛橫向穩(wěn)定性進行控制，如對過度轉(zhuǎn)向及不足轉(zhuǎn)向進行糾正，防止車輛失去穩(wěn)定性。還有一些系統(tǒng)將傾翻警告集成到這類系統(tǒng)中，這種系統(tǒng)的控制主要以制動為主，所以ABS是其重要的組成部分。
液壓ABS目前演化成穩(wěn)定性控制，即ESP系統(tǒng)。它是控制操作過程中的橫向穩(wěn)定性，通用制動成驅(qū)動力的調(diào)節(jié)來調(diào)整整車的橫向穩(wěn)定性，目前這種系統(tǒng)已批量裝車，國內(nèi)中高檔轎車已開始裝車，在此基礎(chǔ)進行擴展的功能有：將助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與ESP相結(jié)合，更好地控制車輛穩(wěn)定性。下一代產(chǎn)品已進行了批量生產(chǎn)，即電子制動系統(tǒng)，將傳統(tǒng)的制動液壓傳動部分改為電傳動，但制動力仍靠液壓及主缸分泵產(chǎn)生，這樣可以提高制動的響應(yīng)速度，減小制動距離，同時可以實現(xiàn)Brake-by-wire的功能。未來液壓ABS系統(tǒng)將向全電子系統(tǒng)過渡，但可靠性及成本是一個非常大的障礙，全電子制動要求制動電機有足夠的制動力，但目前的12伏電源很難滿足要求，要求未來的42伏電源系統(tǒng)的實施后才可能變成現(xiàn)實。
總之，現(xiàn)代汽車制動控制技術(shù)正朝著電子制動控制方向發(fā)展。全電制動控制因其巨大的優(yōu)越性，將取代傳統(tǒng)的以液壓為主的傳統(tǒng)制動控制系統(tǒng)而占據(jù)下一代制動控制系統(tǒng)統(tǒng)治地位。同時，隨著其他汽車電子技術(shù)特別是超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電子元件的成本及尺寸不斷下降。汽車電子制動控制系統(tǒng)將與其他汽車電子系統(tǒng)如汽車電子懸架系統(tǒng)、汽車主動式方向擺動穩(wěn)定系統(tǒng)、電子導(dǎo)航系統(tǒng)、無人駕駛系統(tǒng)等融合在一起成為綜合的汽車電子控制系統(tǒng)，未來的汽車中就不存在孤立的制動控制系統(tǒng)，各種控制單元集中在較少的ECU中，并將逐漸代替常規(guī)的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛控制的智能化。
國內(nèi)汽車安全應(yīng)從ABS做起
汽車制動控制技術(shù)的發(fā)展受整個汽車工業(yè)發(fā)展的制約。有一個巨大的汽車市場的吸引，各種先進的電子技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)以及各種智能技術(shù)才會陸續(xù)應(yīng)用到汽車制動控制系統(tǒng)中來。
國內(nèi)外在此領(lǐng)域內(nèi)的差距還是比較大的，國外ABS技術(shù)早已成熟，目前主要集中在ESP及電子制動領(lǐng)域的研究方面。國內(nèi)還主要集中在ABS方面的研究，一些高校已開始介入ESP等領(lǐng)域的研究，但僅僅偏重于理論，缺少實用化方面的工作。國內(nèi)外在這方面另一大不同是，國外在ABS領(lǐng)域的研發(fā)是以企業(yè)為主進行的，主要發(fā)表的論文也是以企業(yè)為主，高校僅是做一些理論研究工作。而國內(nèi)幾乎是高校來做研發(fā)，企業(yè)只是待產(chǎn)品成熟后再來生產(chǎn)，企業(yè)缺少自己的開發(fā)能力。而高校由于有較好的人力資源及國家政策的支持，往往能很好地進行研發(fā)，但又缺少產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)基礎(chǔ)與能力，導(dǎo)致我們的技術(shù)進步緩慢。
圍繞著汽車安全產(chǎn)品，除大家熟知的ABS安全氣囊外。近幾年在ABS基礎(chǔ)擴展的系統(tǒng)有ESP穩(wěn)定系統(tǒng)、EBS電子制動系統(tǒng)、ACC自動巡航系統(tǒng)、抗傾翻系統(tǒng)、自動防撞系統(tǒng)，這些都與ABS有關(guān)。另外還有輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)TMPS、夜視系統(tǒng)。這些系統(tǒng)絕大部分都已進入商業(yè)化及批量生產(chǎn)階段。但ABS可以說是一個最基礎(chǔ)的系統(tǒng)，如果ABS不能開發(fā)成功，其他更高級的系統(tǒng)則無法進入，要么不完善。但有些系統(tǒng)與ABS關(guān)系小些，如TMPS(汽車輪胎氣壓報警技術(shù))，由于它比較簡單，目前國內(nèi)很多企業(yè)都在開發(fā)和生產(chǎn)TMPS系統(tǒng)，這也不一定是十分好的事情。　
另一方面國內(nèi)介入ABS研發(fā)及生產(chǎn)的企業(yè)逐步增多，已開始導(dǎo)致市場混亂，使國內(nèi)ABS的聲譽受到很大的影響。國內(nèi)進入安全領(lǐng)域應(yīng)該從ABS作起，否則，更高端的產(chǎn)品很難切入。國外ESP等系統(tǒng)的廠商都是從ABS產(chǎn)品開始，而且經(jīng)歷了十幾年的奮斗，才達到今天的輝煌。國內(nèi)企業(yè)雖然面臨著很大的市場壓力，但由于技術(shù)的進步、開發(fā)能力的提高及政府的大力支持，加之國內(nèi)豐富的人力資源，相信國內(nèi)可以經(jīng)過較短的時間走完國外十幾年的發(fā)展歷程，并盡快切入到ESP、EBS等系統(tǒng)的研發(fā)中去。