防抱死制動系統（Anti-Lock Brake System）簡稱ABS。防抱死制動系統是一種為了避免緊急制動時車輪抱死的系統，其作用是在汽車制動時，自動控制制動器制動力的大小，使車輪不被抱死，處于邊滾邊滑（滑移率在20%左右）的狀態，以保證車輪與地面的附著力在最大值。ABS 的出現解決了此前汽車無法調節制動輪缸、制動壓力大小，也無法得知每個車輪的運動狀態，導致汽車極易出現抱死拖滑的問題，提高了行車的安全性。
20世紀40年代末，ABS 初應用于飛機。1971年德國波許（博世公司）公司首次推出了電子 ABS，ABS在汽車上的應用得以迅速地發展。1998 年上海市大眾集團率先在其生產的桑塔納 2000 型汽車上裝備ABS。2010年ABS系統普及率已達80%以上。
ABS系統是在傳統制動系統的基礎上改進而成的。它除了傳統的制動主缸、制動輪缸、真空助力器及管路外，主要用車輪轉速傳感器、電子控制器（ECU）壓力調節器和ABS 警示燈等組成。按照結構不同分為液壓制動 ABS、氣壓制動ABS等；按照控制參數不同分為以車輪減速度、加速度、滑移率為控制參數的ABS等；按照控制通道不同分為四通道、三通道、二通道、一通道式等；按照生產廠家的不同分為博世公司（Bosh）ABS系統、戴維斯（Teves）ABS系統等多個種類。
發展歷史
世界ABS發展歷史
ABS 的歷史可以追溯到 20 世紀 20 年代，隨后在世界范圍內發展與推廣，不斷完善與更新，直到20 世紀 60 年代末期，ABS技術基本成熟，開始廣泛運用在世界汽車工業上。進入20世紀70年代后期，數字式電子技術和大規模集成電路迅速發展，為ABS系統向實用化發展奠定了技術基礎，許多家公司相繼研制了形式多樣的ABS系統。
中國ABS發展歷史
在中國，1998 年上海大眾集團率先在其生產的桑塔納 2000 型汽車上裝備ABS。中國的兩個新的汽車合資項目：上海別克和廣汽本田相繼于 1998 年和 1999 年正式生產的別克世紀和本田 98 款雅閣，新車型將 ABS 作為標準配備，隨后一汽-大眾和神龍也在其生產的捷達和雪鐵龍富康汽車上裝備 ABS。
結構
ABS是一套發展自普通制動系統的先進制動控制系統，具有防止車輪抱死的功能。普通制動系統由真空助力器、制動輪缸、儲油箱、制動主缸、液壓管道等組成。
相比之下，ABS除了包含傳統常規制動裝置，還包括以下三部分：
輪速傳感器
輪速傳感器的作用是檢測車輪的速度，并將速度信號輸入 ABS 系統的ECU。它是ABS系統的主要傳感器，用于 ABS 系統的輪速傳感器主要有電磁式和霍爾式兩種。
電磁式輪速傳感器
電磁式輪速傳感器是一種能夠通過磁通量的變化產生感應電壓的設備。該傳感器由傳感頭和齒圈兩個部分組成，齒圈一般固定在車輪或軸座上也可安裝在差速器或傳動軸上。齒圈隨著車輪或傳動軸的轉動而動。傳感頭通過放置在車身上的支架裝置安裝在靠近齒圈的位置，與齒圈之間留有約1mm的間隙。傳感頭必須牢固地安裝，以保證在汽車制動過程中不會遇到振動的干擾信號。
霍爾式輪速傳感器
霍爾式輪速傳感器也是由傳感頭和齒圈組成的。傳感頭由永磁體、霍爾元件和電子電路等組成。永磁體的磁力線穿過霍爾元件通向齒圈，圈相當于一個集磁器。霍爾式輪速傳感器具有以下優點：首先，它的輸出信號電壓幅值不受轉速影響，即使在汽車電源電壓為12V的情況下，輸出電壓也能保持在11.5~12V之間。即使車速下降接近于零，這種電壓也可以保持穩定。其次，頻率響應非常高，可以達到20kHz，用于防滑控制系統時，相當于檢測車速為1km/h的信號頻率。最后，該傳感器能夠抵抗電磁波干擾，因為其輸出信號電壓不會隨著轉速的變化而發生變化，而電壓幅值也很高，從而提供了很強的抗電磁波干擾能力。
電子控制單元 （ECU）
電控單元（ECU）作為ABS系統的控制中樞，扮演著重要的角色。它接收來自輪速傳感器以及其他傳感器和開關的輸入信號，并對這些信號進行測量、比較、分析、放大和判斷處理。通過精確的計算，ECU可以獲得車輪的滑動率、加速度和減速度等關鍵參數，以判斷是否存在車輪抱死的趨勢。在此基礎上，ECU向輸出級發出相應的控制指令，以控制制動壓力調節器執行必要的壓力調節任務。ECU的操作確保了與車輪速度匹配的恰當制動力，從而提高了行駛的安全性和穩定性。
執行器
執行器主要指電磁閥及制動壓力調節器 （液壓調節器）。液壓調節器是ABS系統的執行機構，其功用是接受電控單元的指令，通過電磁閥的動作控制車輪制動輪缸的制動壓力。它一般安裝在制動主缸與車輪制動器之間的管路上。通常主要由電動液壓泵、儲能器和電磁閥等組成。
基本原理
原理綜述
在汽車的制動過程中，車輪會與路面產生滑移，這是由于車速與車輪速度存在差異所導致的。而當滑移率在15-20%之間時，汽車能夠產生最大的制動力。當車輪滑動太多，抱死時，其滑移率為100%。
滑移率 = 車輪的滑移速度 ÷ 車輪的實際速度 × 100%
=（車輪的實際速度 - 車輪的周向速度）÷ 車輪的實際速度 × 100%
ABS的基本工作原理是確保每個車輪在制動過程中都保持適當的滑移率，以達到最佳的制動效果。它可以使車輪在制動時滾動和滑動相結合，并盡可能地避免車輪的抱死現象，從而減少交通事故的發生。
工作過程
在汽車行駛過程中，各個車輪的速度通過前輪速度傳感器和后輪速度傳感器實時向ABS電控單元電控單元通過對這些數據的分析和處理，能夠快速判斷出車輪是否有抱死或拖滑的現象。ABS裝置可以控制每個制動輪缸的進液和出液電磁閥，實時調節每個車輪的制動壓力，從而有效預防制動抱死的發生，在汽車制動過程中有著重要的安全作用。
典型的 ABS 系統工作過程分為常規制動過程、減壓過程、保壓過程、增壓過程。各處液壓電磁閥均不通電而處于關閉狀態，電動泵也不通電運轉，制動主缸至各制動輪缸的制動管路均處于溝通狀態，而各制動輪缸至儲液器的制動管路均處于封閉狀態，各制動輪缸的制動壓力將隨制動主缸的輸出壓力而變化，此時的制動過程與常規制動系統的制動過程完全相同。
分類
按結構原理分類
按 ABS 的結構原理不同可分為液壓制動、氣壓制動和氣頂液制動三種類型。
按控制參數分類
按控制參數的不同分類根據控制參數不同，ABS 可分為以下四種類型。
按控制通道分類
ABS裝置的控制通道分為四通道式、三通道式、二通道式和一通道式。
按生產廠家分類
按生產廠家來分類有：博世公司（Bosh）ABS系統、戴維斯（Teves）ABS系統、德爾科（Delco）ABS系統和本迪克斯（Bendix）ABS系統等。
控制
控制方式
在ABS中，對能夠獨立進行制動壓力調節的制動管路稱為控制通道。ABS裝置的控制通道分為四通道式、三通道式、二通道式和一通道式。
四通道式
四通道ABS有四個輪速傳感器，在通往四個車輪制動分泵的管路中，各設一個制動壓力調節器裝置，進行獨立控制，構成四通道控制形式。但是如果汽車左右兩個車輪的附著系數相差較大(如路面部分積水或結冰)，制動時兩個車輪的地面制動力就相差較大，因此會產生橫擺力矩，使車身向制動力較大的一側跑偏，不能保持汽車按預定方向行駛，會影響汽車的制動方向穩定性。因此，駕駛員在部分結冰或積水等濕滑的路面行車時，應降低車速，不可盲目迷信ABS裝置。
三通道式
三通道ABS 如圖9、10、11所示，是對兩前輪進行獨立控制，兩后輪按低選原則進行一同控制 （即兩個車輪由一個通道控制，以保證附著力較小的車輪不抱死為原則），又稱混合控制。
三通道 ABS 的性能特點是：兩后輪按低選原則進行一同控制時，可以保證汽車在各種條件下左右兩后輪的制動力相等，即使兩側車輪的附著系數相差較大，兩個車輪的制動力都限制在附著力較小的水平，使兩個后輪的制動力始終保持平衡，保證汽車在各種條件下制動時都具有良好的方向穩定性。對于兩前輪的獨立控制，主要考慮小轎車，因為前輪的制動力在汽車總制動中所占的比例較大，可以充分利用兩前輪的附著力。盡管兩前輪制動力不平衡對汽車行駛方向穩定性影響相對較小，但駕駛員仍可通過轉向操縱進行修正。因此，三通道ABS 在小轎車上廣泛使用。
二通道式
多傳感器二通道 ABS 如圖12所示，二通道式ABS較少采用，因為它難以在方向穩定性、轉向控制性以及制動效能三個方面實現兼顧。
一通道式
多傳感器一通道 ABS 如圖13所示，又稱單通道 ABS，它是在后輪制動器總管中設置一個制動壓力調節器，在兩前輪各安裝一個輪速傳感器，在后橋主減速器上也安裝一個輪速傳感器。
控制方法
針對汽車防抱死制動系統（ABS）國際上行的控制方法有門限值控制、PID控制、滑模變結構控制、最優控制、模糊控制和神經網絡控制等控制方法。國際開發 ABS 用的控制方法還主要是最基本的邏輯門限值控制方法。以下主要介紹邏輯門限值控制法、PID控制法、模糊控制法。
邏輯門限值控制法
邏輯門限控制是一種控制系統的閾值設定方法，通過設置車輛狀態參數的臨界邏輯門限值來控制系統的運行。當傳感系統檢測到反映制動狀況的參數超過門限值時，ECU會發出指令，根據相應的邏輯對工作參數進行調節，將系統回歸到門限所設定的特定狀態。
ECU能夠識別和監測的車輛狀態參數可以包括制動減速度和滑移率等。通常，ECU會在其中設定一個基本的減速度值。當車輛的減速度超過該值時，系統會執行減壓、保壓和增壓三種邏輯控制動作。理論上分析，車輛的減速度始終在控制值設定的“門限”之間變化，因此能夠間接保證滑移率在特定數值范圍內。
邏輯門限值控制法也存在一定的局限性。由于車輛在行駛過程中車輪與地面的附著系數不盡相同，因此無法保證在任何情況下采用車輪減速度作為閾值，可以使車輪與地面的值處于峰值狀態。
PID控制法
PID控制是一種基于輸出反饋的控制設計方法，它由三個單元組成：比例單元（P）、積分單元（I）和導數單元（D）。這些單元的作用不同，比例控制可降低穩態誤差，但可能會降低系統的相對穩定性；積分控制可以消除穩態誤差，但可能會增加超調；而微分控制可以加快慣性系統的響應速度以及減弱超調趨勢。傳統PID控制器結構簡單，容易理解和調整，并能夠適用于大多數工程系統并提供穩定的控制效果。但隨著工程系統的日益復雜化和對控制要求的精確化，傳統PID控制器對于非線性、時變及多變量系統的魯棒性還不夠強。
為了優化相關問題，智能PID控制器應運而生。它結合了PID控制器的優點和智能技術，在線調整PID控制器參數，以適應被控對象特性的變化。PID制方法仍然是應用最廣泛的工業控制器之一，適用于純電動汽車的位置及速度控制的場合，比如車速巡航控制、電機調速、無離合電子同步控制等。
模糊控制
模糊控制屬于智能控制，是一種模擬人類智能的形式，它是在被控對象的模糊模型的基礎上，采用類似于人腦的模糊推理方法，遵循一定的控制規則，同時結合實際經驗，對系統進行動態控制。該控制方法通常包括三個步驟：模糊化、邏輯推理和反模糊化。
模糊控制可解決多變量、非線性系統的控制，其最大優勢是可以將經驗引入規則庫實現基于規則庫的邏輯推理，但規則庫的設計合理性較難界定。純電動汽車的復雜動力底盤系統控制領域，模糊控制方法被廣泛應用，如基于多變量的自動換檔控制和基于多目標優化的四輪分布式驅動控制等。
主要特點
優點
安全性
ABS系統的首要好處在于提升汽車制動時的安全性。當車輛制動時，若輪胎出現抱死現象，駕駛員將難以操控方向，這是非常危險的情況；如果后輪出現抱死，也可能導致車輛失控、側滑或轉向問題，甚至會引發嚴重事故。ABS系統可以有效避免輪胎完全抱死現象，提升了車輛行駛的穩定性。裝有ABS系統的車輛，可以使由于輪胎側滑引發的事故比例降低。
縮短制動距離
ABS系統可以在急制動時將滑移率控制在20%左右，從而實現最大的縱向制動力。值得注意的是，當車輛行駛在積雪路面上時，如果車輪抱死，車輪前端的楔狀積雪會阻礙汽車前進。在這種情況下，裝有ABS系統的汽車的制動距離可能會更長。因此，在車輛操作過程中，必須注意ABS系統的使用方法以及不同路況下的制動效果。
改善輪胎磨損
當車輪抱死時，會加劇輪胎磨損。這個過程會導致輪胎胎面磨耗不均勻，進而增加輪胎消耗。在緊急情況下，車輪抱死所造成的輪胎累加磨損費用已超過了一套防抱死動系統的成本。因此，使用ABS系統可以帶來一定的經濟效益。
使用便捷
ABS系統的工作方便且可靠，使用ABS系統和普通制動系統基本沒有區別，駕駛員只需踩制動踏板，ABS系統就會自動運作。當遇到雨雪天氣路面濕滑時，不必采用點制動方式進行制動，ABS系統可以將制動狀態保持在最佳狀態。
局限性
系統局限性
物理局限性
應用領域
汽車應用
ABS的主要功能是在緊急制動或路面易打滑的情況下，快速、準確地檢測車輪的滑移情況。通過電子控制器的處理和調節，ABS可以適時減小車輪的滑移，確保車輛制動時的穩定性和行駛安全。它利用內置的氣囊，在制動時提供油壓力，并將此壓力逐漸釋放回去，以避免車輪被鎖死。這種系統可以有效減少制動距離，提高車輛的制動效率和操控性。
飛機應用
ABS首先用于飛機以助于飛行員安全降落利用ABS，飛機能在跑道上以非常安全的方式著陸，而飛行員不必擔心輪子被抱死。著陸時輪子抱死會導致飛機的不穩定。1929年首次生產的被裝到飛機上的ABS，由一名叫 Gabriel Voisin的飛機和汽車工程師設計。一種被稱為 DunlopMaxaret 系統的知名ABS首次見于20世紀50年代生產的飛機上，此后飛機制動系統開始普遍采用 ABS，并很快成為飛機的標準裝備，直到21世紀仍然在使用。
火車應用
ABS 最初并不是為汽車所研制的，而是在火車上首先采用。早在 1908 年的J·E· Francis的機車防抱死，有效地防止了火車車輪和鋼軌的不正常磨損，這里的機車，就是俗稱的機車。現代火車的制動系統采用盤形制動加電子防滑器。
標準規范
中國標準
中國防抱死制動系統規范標準參照 GB/T13594-2003《機動車和掛車防抱制動性能和試驗方法》。
E.6.1 機動車輛空載試驗
E.6.1.3.1 單一路面試驗
在附著系數小于或等于0.3 和約為 0.8（干路面）的兩種路面上，以 40 km/h 和表 E.1 規定的初速度急促全力制動，試驗過程中，由防抱系統直接控制車輪不應抱死。
E.6.1.3.2 對接路面試驗
當車輛從低附著系數（）路面駛向高附著系數（）路面時，≥ 0.5 且≥ 2，急促全力制動檢查車輛的減速度在合適的時間內有明顯的增加，同時車輛未偏離原來的行駛路線。
行駛速度和制動時刻的確定：防抱系統能在低附著系數路面上全循環，車輛以約為 50 km/h的速度從低附著系數路面駛入高附著系數路面。
E.6.1.3.3 對開路面試驗
本項試驗適用于裝備 1類或 2 類防抱系統的車輛。
試驗開始時，車輛的左右車輪分別位于兩種不同附著系數（和）的路面上，≥ 0.5 且≥ 2，車輛的縱向中心平面通過高低附著系數路面的交界線。
以 50 km/h 的初速度急促全力制動，檢查直接控制車輪未抱死，輪胎（外胎）的任何部分均未越過此交界線。
試驗時，可利用轉向來修正行駛方向，但轉向盤的轉角在最初 2 s 內不應超過 120°，總轉角不應超過240°。
國際標準
國際防抱死曲線行駛制動試驗標準參照國際標準 ISO7975 。
曲線行駛制動試驗要求盡可能不偏離所希望的路線，不應出現附加的橫擺運動。進行曲線行駛的目的是確定制動對方向保持的影響。根據國際標準 ISO7975 中規定曲線行駛制動試驗的方法為汽車按規定的速度，在規定半徑的圓周上作勻速圓周行駛，然后進行制動并測量該過程。
發展趨勢
隨著全球汽車電子技術的進步，ABS 技術也在不斷發展。未來ABS在以下方面還能做出更大突破：
參考資料 >
制動防抱死系統.中國大百科全書.2025-05-19
GB/T 13594-2003 機動車和掛車防抱制動性能和試驗方法.國家標準全文公開系統.2023-09-27
Standards.ISO.2023-10-14