硬件架构:传感器、控制器与执行器的协同
ABS的硬件系统由三大核心部分组成:轮速传感器、电子控制单元(ECU)和液压控制单元(HCU)。这三个部分如同“感官-大脑-手脚”,形成闭环控制系统,确保制动过程的精准干预。
轮速传感器是ABS的“眼睛”,负责实时监测车轮的转速。目前主流的轮速传感器为电磁感应式或霍尔效应式:电磁感应式传感器由永磁体、线圈和齿圈组成,齿圈随车轮旋转时,线圈切割磁感线产生交变电压,电压频率与车轮转速成正比;霍尔效应式传感器则通过检测磁场变化产生数字信号,抗干扰能力更强,精度更高。每个车轮(或半轴)上都装有轮速传感器,部分车辆还会在变速箱输出端安装车速传感器,用于计算车辆实际行驶速度,为滑移率计算提供基准。
电子控制单元(ECU)是ABS的“大脑”,通常由微处理器、存储器、信号处理电路和电源模块组成。ECU的核心工作是:接收轮速传感器的信号,计算每个车轮的转速、加速度和滑移率;根据预设的控制策略(如逻辑门限值控制或模糊控制算法),判断是否需要干预制动;向液压控制单元发送指令,调整制动压力。为了确保实时性,ABS的ECU运算速度通常在百万次/秒级别,能在毫秒级时间内完成从信号采集到指令输出的全过程。例如,当车轮转速在10毫秒内骤降(表明即将抱死),ECU会立即触发减压指令。
液压控制单元(HCU)是ABS的“手脚”,负责执行ECU的压力调节指令。HCU串联在制动主缸与轮缸之间,主要由电磁阀、回油泵和储液罐组成。电磁阀分为常开型和常闭型:常规制动时,电磁阀打开,制动主缸的压力直接传递到轮缸;需要减压时,ECU控制电磁阀关闭,切断主缸与轮缸的通路,同时打开泄油阀,轮缸中的制动液流入储液罐,压力降低;需要增压时,回油泵将储液罐中的制动液泵回轮缸,压力回升。部分高级ABS系统还会采用可变容积式轮缸或电液制动技术,进一步提高压力调节的精度和速度。