一、基本概念
1、什麼是ABS：ABS是英文防抱死制動系統Antilock Braking System或者Antiskid Braking System的縮寫。該系統在汽車制動過程中可自動調節車輪制動力，防止車輪抱死以取得最佳制動效果。
為了使汽車在行駛過程中以適當的減速度降低車速直至停車，保證行駛的安全，汽車上均裝有行車制動器。汽車的事故往往與制動距離過長、緊急制動時發生側滑等情況有關，故汽車的制動效能是汽車安全行駛的重要保障。一輛汽車的制動效能，主要從以下三個方面評價：
① 制動效能：即制動距離與制動減速度
② 制動效能的恆定性：即抗熱衰退或抗水衰退的效能
汽車的制動效能是汽車迅速降低車速直至停車的能力，它是制動效能最基本的評價指標。這個指標即是制動距離和制動減速度。
制動距離是指在一定車速下，汽車從駕駛員踩下制動踏板開始到停車為止所駛過的距離，它與制動踏板力及路面附著條件有關。
制動減速度常指制動過程中的最大減速度，它反映了地面制動力，因此它與制動器制動力（車輪滾動時）及道路-輪胎附著力（車輪抱死拖滑時）有關。
汽車制動效能的恆定性主要是抗熱衰退效能。抗熱衰退效能是指汽車在高速行駛或在下長坡連續制動時制動效能保持的程度。因為制動過程實際上是把汽車行駛的動能透過制動器吸收轉換為熱能，而在制動器溫度升高後，能否保持在冷狀態時的制動效能已成為設計制動器時要考慮的一個重要問題。此外，涉水行駛時制動器還存在水衰退問題，制動器浸水後仍應保持其制動效能。
制動時汽車方向的穩定性是指汽車在制動過程中維持直線行駛或預定的彎道行駛能力。制動時汽車自動向左向右偏駛稱為制動跑偏。側滑是指制動時汽車的某一軸或兩軸發生橫向移動。失去轉向能力是指彎道制動時，汽車不再按原來彎道行駛而沿彎道切線方向駛出和直線行駛制動時轉動方向盤汽車仍按直線方向行駛的現象。制動跑偏、側滑和失去轉向能力是造成交通事故的重要原因。
因此，我們通常所說的汽車制動效能好是指其制距離短、制動減速度大、抗熱衰退、水衰退效能好，且在制動過程中不發生跑偏、側滑以及不失去轉向能力。
在ABS出現之前，汽車所用的都是開環制動系統，其特點是制動器制動力矩的大小僅與駕駛員的操縱力、制動力的分配調節，以及制動器的尺寸和型式有關。由於沒有車輪運動狀態的反饋訊號，無法測知制動過程中車輪的運動狀態，因此也就不能據此調節輪缸的氣室制動壓力的大小。這樣在緊急制動時，不可避免的出現車輪在地面上抱死拖滑的現象。當車輪抱死時，地面的側向附著性很差，所能提供的側向附著力很小，在汽車受到只要很小的種種干擾外力作用下就會出現方向失穩問題，容易發生交通事故。在潮溼路面或冰雪路面上制動時，這種失穩現象更經常發生。
人們對汽車制動時方向失穩現象及其產生原因的認識是逐步加深的。在路面車輛誕生初期，汽車前輪上幾乎不裝制動器，僅只安裝在後輪上。一方面的原因是車行駛速度低，但主要原因是為了怕前輪因制動失去轉向能力。其間雖然注意到後輪抱死有時會造成汽車繞前軸轉動，但總以為要比前輪喪失轉向能力要好。隨著汽車質量（載荷）和車速的增大，僅靠後輪制動不足以獲得足夠的制動力，才導致在前輪上安裝制動器。但僅僅是作為後輪制動的補充，且不允許前輪先於後輪抱死。後來，人們又認識到應根據靜態軸荷的分配比例來分配前後輪的制動力。逐漸又認識到制動時軸荷的動態轉移，前輪要增重，後輪要減重。後輪先抱死更容易造成汽車特別是鉸接汽車（如半掛拖車機組）的方向失控。從而著手開始研製能限制後輪制動力矩的裝置。由此誕生了限壓閥、比例閥、慣性閥、感載比例閥等。這些前後制動力分配和調解裝置已廣泛應用於各種汽車的制動管路中，幾乎所有的鉸接汽車都裝有這類裝置。
隨著前後輪制動力分配裝置技術的發展，為提高路面車輛制動效能的其他技術也在發展。例如汽車的液壓制動技術、鉗盤式制動技術、雙管路制動系統、真空伺服制動裝置等技術都得到了應用和推廣。
然而這些技術的應用，並不能完全解決車輪制動時的抱死問題。這是因為這些技術通通是開環制動系統，無法感知制動車輪的運動狀況，輪缸或氣室的壓力不能根據需要相應地調節，制動輪得不到相應的控制。制動時的方向失穩仍未得到根本改善。
ABS裝置的基本功能就是可感知制動輪每一瞬間的運動狀態，並根據其運動狀態相應地調節制動器制動力的大小，避免車輪抱死，因而是一個閉環制動系統。它是電子控制技術在汽車上最有突出成就的一項應用。可使得汽車在制動時維持方向穩定性和縮短制動距離，有效提地高了行車的安全性。
2、制動時車輪受力：
汽車在制動過程中，車輪在路面上是邊流邊滑的過程：車輪未制動時，可以認為車輪是純滾動狀態。當車輪抱死時，車輪在路面上的運動處於純滑動狀態。為了定量描述車輪的運動關態，引入車輪滑移率S這一引數，用來表明車輪滑動成分的多少。滑移率S的定義為
Uw-Rro x Ww
S= ________________x100％
Uw
式中 Uw___車輪中心的速度即汽車車身的速度
Rro ___車輪的動力半徑
Ww___車輪的角速度
在純滾動時，滑移率S=0，在抱死純拖滑時s=100％，邊滾邊滑時0
通常，汽車在制動過程中存在著兩種阻力：一種阻力是制動時摩擦片與制動鼓（盤）之間產生的摩擦力，這種阻力稱為制動系統的阻力。因為它提供了制動力，因此也稱為制動系制動力。另一種阻力是輪胎與道路表面之間產生的摩擦阻力，也稱為輪胎—道路附著力。
這兩種力之間存在著以下關係：制動系制動力小於輪胎—道路附著力，則汽車制動時會保持穩定狀態；若制動系制動力大於輪胎—道路附著力，則制動時會出現車輪抱死和滑移。
如果前輪抱死，汽車基本上沿直線向前行駛，汽車處於穩定狀態，但汽車失去轉向控制能力，這樣駕駛員在制動過程中躲避障礙物、行人及彎道上必要的轉向操縱等就無法實現；如果後輪抱死，汽車的制動穩定性變差，在很小的側向干擾力下，汽車就會發生甩尾，甚至調頭等危險現象。尤其是在某些惡劣路況（溼滑或冰雪）下，將難以保證行車安全。另外，由於制動時車輪抱死，從而導致輪胎區域性摩損，大大降低使用壽命。
ABS透過控制作用於車輪制動分泵上的制動管路壓力，使汽車在緊急制動下車輪不會抱死，就能保持較好的方向穩定性。ABS能自動向液壓調節器發出控制指令，因而能夠更迅速、準確而有效地控制制動。ABS能在制動過程中防止車輪抱死，在正常條件下，駕駛員可以像沒有裝備ABS那樣進行常規操作。但在溼滑路面上或者是緊急制動時，由於駕駛員的常規操作會使車輪抱死，ABS就自動接替常規制動，此時制動管路壓力不受踏板力大小影響，而由ABS控制調節制動力。
汽車只有受到與行駛方向相反的外力時，才能受到制動從而速度逐漸降低直至停車。這個外力只能由空氣和地面提供，空氣阻力相對較小，一般情況下不予考慮，所以實際上外力是由地面提供的，我們稱之為地面制動力。地面制動力取決於兩摩擦付的摩擦力：制動器制動力和輪胎—道路附著力。制動器制動力僅由制動器結構引數所決定，即取決於制動器的型式、結構尺寸、摩擦付的摩擦係數以及車輪半徑，並與制動踏板力，即制動時液壓或空氣壓力成正比。汽車的地面制動力首先取決於制動器制動力，但同時又受地面附著條件的限制，所以只有具有足夠的制動器制動力，同時地面又能提供高的輪胎—道路附著力時，才能獲得足夠的地面制動力。
3、輪胎特性和路面附著效能：
輪胎特性在汽車的制動和轉向的過程中起著非常重要的作用，制動力（縱向力）和轉向力（側向力）都必須透過和道路的小小的輪胎接地面來產生，只有當車輪滾動的圓周速度與汽車相對於道路表面的速度之間存在著差異時才會產生。車輪的滾動圓周速度與汽車行駛速度的差異包括強性輪胎的變形和胎面的滑移，只有當滑移率為100％時，制動力才完全由車輪胎面在路面上的滑移來產生。對裝備有ABS系統的汽車而言，輪胎的效能是非常關鍵的。ABS控制系統必須使滑移率限制在穩定區域內以防車輪抱死，大多數防抱死系統採用特定的車輪角速度臨界值進行控制，超過個臨界值後，該系統便自動減小制動扭矩，以防止車輪抱死。因此輪胎附著力達到最大值時的車輪角減速度和車輪達到抱死狀態所需的時間是二個重要的引數。為了防止車輪抱死，防抱控制系統響應時間必須短於車輪抱死時間。
為了保證制動時的方向穩定性，在制動附著係數中必須考慮車輪側向力，只有當車輪有部份側向滑移時才會產生側向力，也即在輪胎接地中心的運動方向與車輪平面角間存在側偏角，某些工作引數諸如充氣壓力、外傾角、載荷等都會影響側向力。
透過大量的路面試驗和實驗室臺架測試，到目前為止基本搞清楚了影響縱向附著係數和側向附著係數諸多因素。這些因素可歸納四大類：路面因素、輪胎因素、汽車因素和制動工況因素。
路面因素：路面基礎、路面材料、路面宏觀不平度、路面微觀粗糙度、路表面的覆蓋物（灰塵、油汙、水、雪、冰等）路面橫向坡度、路面曲率等。當汽車行駛時這些因素隨時在改變。
輪胎因素：輪胎的尺寸及其比例、簾布層結構、輪胎的徑向、切向、側向剛度、胎壓、胎面花紋及其摩損程度、輪胎型別（四季型、夏季型、冬季型）等。對於給定的輪胎，在制動過程中可以認為這些因素保持不變。
汽車因素：整車質量、懸掛質量、整車質心位置、軸距、前、後輪距、每個車輪的動態負荷、車身繞其質心的轉動慣量、各個車輪的轉動慣量、轉換到驅動輪上的轉動慣量、車輪外傾角、懸掛裝置的型別和效能、轉向系統的型別和效能、制動系統的型別和效能等。在制動過程中，這些引數有的保持不變，如車輪的轉動慣量。有些隨時間而變，如作用在各車輪上的動載荷。有些引數在一定條件下是變化的，如懸掛質量。有些引數改變甚微，可看作是不變的，如軸距等。
制動工況因素：車速、制動踏板動作速度、車輛行駛路跡、風速及其作用方向、側向力和制動器的溼度等。所有這些引數在制動全過程中都隨時改變。
車速對縱向和側向峰值附著力有較大的影響。車速增大，峰值附著力變小。在較滑的路面上，車速的影響尤其明顯。在溼滑路面上，當車速超過某一數值後，車輪和路面已不能產生縱向附著力和側向附著力，即出現滑水現象。
隨著輪胎氣壓的降低，縱向附著力增大，當作用在輪胎上的垂直載荷較大時，胎壓的效果明顯。這是因為載荷大，輪胎徑向變形大、輪胎與路面的接觸面積增大，因而所提供的縱向附著力增大了。而胎壓對側向附著力的影響取決於作用在車輪上的垂直載荷。當作用在車輪上垂直載荷為30KN時，胎壓低時側向力有所減少，當作用在車輪上的垂直載荷為10KN時，胎壓低一些，側向力反而有所增加，在小側偏角下，胎壓的影響可忽略不計。
當胎面花紋高度為新胎面花紋高度的95％時，所能提供的側向附著力較小，而當胎面花紋高度摩損後，只有新胎面花紋的30％時，所能提供的側向力較大。這說明胎面花紋摩損越嚴重，輪胎的傾向附著能力越強。這是因為胎面膠層有側向彈性，胎面膠層越厚越軟，胎面“骨架”(緩衝層)與地面之間的相對扭曲就越容易，輪胎的側偏剛性越差。因而在相同的側偏角下，所能提供的側向力就越小，與此相反的是，胎面摩損越嚴重，胎面花紋對路面的抓著能力就越低，縱向附著能力就越小。對於子午線輪胎來說，驅動力和制動力對側向力的關係是對稱的。當輪胎結構為斜交時，驅動力和制動力相對於側向力不對稱。當縱向力為制動力時，和驅動力相比較，在相同的側偏角下，路面所能提供的側向附著力較大。
二、ABS的工作原理：
ABS系統根據車輪轉動情況，隨時調整制動力，來防止車輪抱死。汽車制動時，裝在汽車各車輪軸側的輪速感測器產生交變的電流訊號，其頻率隨著車輪轉動的角速度的增加而升高，以此來檢測車輪速度的任何瞬間的變化，並不斷地向電子控制單元輸入這些輪速訊號。電子控制單元則不斷地監視這些訊號，並與預先儲存的資訊相比較。如果訊號的頻率急劇下降，表明該車輪即將抱死，電子控制單元則指示執行器降低該車輪制動分泵的制動液壓。當感測器的訊號表明車輪又正常轉動時，電子控制單元又發出指令允許升高車輪制動分泵的制動液壓。執行器根據電子控制單元的指令“降低”、 “升高”、“保持”各車輪制動分泵的制動液壓，從而以每秒約4～10次的脈衝形式進行制動壓力調節，始終將車輪的滑移率控制在最佳滑移率範圍內，以儘量發揮制動系制動力而又防止車輪抱死，最大限度地保證了制動時汽車的穩定性，增大了安全感，縮短了制動距離和動時間。
ABS系統除具有以上基本功能外，還有另外兩種功能：一是ABS系統只有在車輪抱死或即將抱死時才開始開作，在其他所有工況下，ABS系統只是處於準備狀態而並不干涉常規制動（即完全由制動踏板操縱的制動）；另一種功能是如果ABS系統出現故障，則制動系統脫開ABS防抱裝置而恢復原來的制動系，進行常規制動，同時透過儀表盤上的警示燈提醒駕駛員ABS系統出了故障。
三、ABS的控制過程
1、對ABS基本效能的要求：設計車輪防抱死系統（ABS）首先應該全面瞭解輪胎—道路的附著特性。從最短的制動距離來說，如果制動時輪胎的滑移率始終保持在附著係數的蜂值範圍內，那麼此時的制動效果最好。在理想情況下，感測裝置應能測出各種可能條件下輪胎一道路接觸面的附著係數值。而防抱死制動系統的其餘機構則根據檢測的訊號來調節制動扭矩，使整個制動過程中附著係數始終處於峰值施圍內，按照制動扭矩自動控制的調節方式，ABS的控制引數有車輪的角速度、輪胎的滑移率、車輪的圓周速度與車速之差、被控制車輪與其他車輪之間的速度差等。
直接測量輪胎—道路接觸面的附著係數或相對滑移率在實際應用中有困難，因為這需要在測量裝置中使用五輪儀。因此，實際使用的感測元件是設法測量車輪的角速度，制動時透過所測得的車輪速度與儲存的制動開始前的車速進行比較，來估算輪胎的相對滑移率。
通常，ABS應滿足的效能要求是：
① 在ABS的控制過程中要保持車輛的轉向效能良好；
② 在通常的制動過程中，保持車輛的穩定性和轉向能力比縮短制動距離更重要；
④ ABS必須充分利用最理想的輪胎—道路附著係數的有效範圍；
⑤ ABS必須最快地適應路面的粗糙度（附著係數）的變化；
⑥ 在左右側路面附著係數不一樣的路面上，ABS應能降低偏轉力矩；
⑦ ABS必須考慮滑水現象並對此進行最優控制，保持汽車的方向穩定性和直線滑行效能；
⑨ 若ABS出現故障，ABS應能自己關閉，而常規制動系統必須能正常工作，不致於失去方向穩定性；
⑩ ABS出現故障時應能透過警示燈告知駕駛員；
⑾ ABS的保養與維修技能必須與現存的或可以達到的維修實踐相一致。
2、ABS的控制引數：
一般說來，可供選擇作為制動防抱死系統自動調節控制引數及其不同的組合有以下幾種：
① 車輪的滑移率S；
② 車輪滑移率對時間的一階導數ds/dt；
④ dw／dt和S的組合；
⑤ dw/dt和S作為主調節引數，減速度a作為輔助調節引數；
⑥ 車輪--道路的縱向附著係數對滑移率的一階導數dфx/ds和車輪滑移率S的組合。
對於車輪的滑移率S，只要測得整車速度和車輪角速度即可計算而得。前已述及，車輪的最佳滑移率在各種不同附著係數的路面及各種不同的制動工況下變化很大，變化範圍可從10％～50％。因而適應各種制動工況的滑移率的門限值很難確定。因此，僅選用滑移率作為唯一的調節引數是很難勝任的。
把滑移率對時間的一階導數ds／dt作為調節引數，因它不能保證車輪滑移率始終在最佳值附近變動，因此也不理想。
車輪的角加（減）速度作為唯一的調節引數對非驅動輪是可行的。對於驅動輪來說，若在制動時發動機與傳動系統斷開也是可行的。然而緊急制動時，有時駕駛員來不及斷開離合器就踩下制動踏板（特別對不熟煉者而言），此時驅動輪與發動機、傳動系仍連在一起，發動機和傳動系的旋轉件轉換到驅動輪上的轉動慣量就很大，車輪減速度的響應就比較遲鈍。故把車輪的角加（減）速度選為唯一的調節引數是受侷限的。
現在通行的調節引數是車輪的角加（減）速度對時間的一階導數dw/dt和車輪的滑移率s 的組合。現今實用的ABS系統均採用這兩個引數對車輪的運動狀態進行聯合控制。
然而在這種組合引數中，車輪的角加（減）速度和車輪的最佳滑移率並沒有直接的關係，也即與車輪—道路間的峰值附著係數沒有直接關係。換言之，車輪的角加（減）速度的大小，不能給出車輪是否處於最佳滑轉狀態的資訊，也即不能保證利用附著係數在其峰值附著係數周圍變動，從而不能把制動距離縮到最短。
在維持車輛足夠的側向附著能力的前提下，為了獲得最短的制動距離，就需選擇車輪—道路間縱向附著係數對車輪滑移率的一階導數，或地面制動力對滑移率的一階導數和車輪的滑移率的組合作為調節引數。
一、基本概念
1、什麼是ABS：ABS是英文防抱死制動系統Antilock Braking System或者Antiskid Braking System的縮寫。該系統在汽車制動過程中可自動調節車輪制動力，防止車輪抱死以取得最佳制動效果。
為了使汽車在行駛過程中以適當的減速度降低車速直至停車，保證行駛的安全，汽車上均裝有行車制動器。汽車的事故往往與制動距離過長、緊急制動時發生側滑等情況有關，故汽車的制動效能是汽車安全行駛的重要保障。一輛汽車的制動效能，主要從以下三個方面評價：
① 制動效能：即制動距離與制動減速度
② 制動效能的恆定性：即抗熱衰退或抗水衰退的效能
汽車的制動效能是汽車迅速降低車速直至停車的能力，它是制動效能最基本的評價指標。這個指標即是制動距離和制動減速度。
制動距離是指在一定車速下，汽車從駕駛員踩下制動踏板開始到停車為止所駛過的距離，它與制動踏板力及路面附著條件有關。
制動減速度常指制動過程中的最大減速度，它反映了地面制動力，因此它與制動器制動力（車輪滾動時）及道路-輪胎附著力（車輪抱死拖滑時）有關。
汽車制動效能的恆定性主要是抗熱衰退效能。抗熱衰退效能是指汽車在高速行駛或在下長坡連續制動時制動效能保持的程度。因為制動過程實際上是把汽車行駛的動能透過制動器吸收轉換為熱能，而在制動器溫度升高後，能否保持在冷狀態時的制動效能已成為設計制動器時要考慮的一個重要問題。此外，涉水行駛時制動器還存在水衰退問題，制動器浸水後仍應保持其制動效能。
制動時汽車方向的穩定性是指汽車在制動過程中維持直線行駛或預定的彎道行駛能力。制動時汽車自動向左向右偏駛稱為制動跑偏。側滑是指制動時汽車的某一軸或兩軸發生橫向移動。失去轉向能力是指彎道制動時，汽車不再按原來彎道行駛而沿彎道切線方向駛出和直線行駛制動時轉動方向盤汽車仍按直線方向行駛的現象。制動跑偏、側滑和失去轉向能力是造成交通事故的重要原因。
因此，我們通常所說的汽車制動效能好是指其制距離短、制動減速度大、抗熱衰退、水衰退效能好，且在制動過程中不發生跑偏、側滑以及不失去轉向能力。
在ABS出現之前，汽車所用的都是開環制動系統，其特點是制動器制動力矩的大小僅與駕駛員的操縱力、制動力的分配調節，以及制動器的尺寸和型式有關。由於沒有車輪運動狀態的反饋訊號，無法測知制動過程中車輪的運動狀態，因此也就不能據此調節輪缸的氣室制動壓力的大小。這樣在緊急制動時，不可避免的出現車輪在地面上抱死拖滑的現象。當車輪抱死時，地面的側向附著性很差，所能提供的側向附著力很小，在汽車受到只要很小的種種干擾外力作用下就會出現方向失穩問題，容易發生交通事故。在潮溼路面或冰雪路面上制動時，這種失穩現象更經常發生。
人們對汽車制動時方向失穩現象及其產生原因的認識是逐步加深的。在路面車輛誕生初期，汽車前輪上幾乎不裝制動器，僅只安裝在後輪上。一方面的原因是車行駛速度低，但主要原因是為了怕前輪因制動失去轉向能力。其間雖然注意到後輪抱死有時會造成汽車繞前軸轉動，但總以為要比前輪喪失轉向能力要好。隨著汽車質量（載荷）和車速的增大，僅靠後輪制動不足以獲得足夠的制動力，才導致在前輪上安裝制動器。但僅僅是作為後輪制動的補充，且不允許前輪先於後輪抱死。後來，人們又認識到應根據靜態軸荷的分配比例來分配前後輪的制動力。逐漸又認識到制動時軸荷的動態轉移，前輪要增重，後輪要減重。後輪先抱死更容易造成汽車特別是鉸接汽車（如半掛拖車機組）的方向失控。從而著手開始研製能限制後輪制動力矩的裝置。由此誕生了限壓閥、比例閥、慣性閥、感載比例閥等。這些前後制動力分配和調解裝置已廣泛應用於各種汽車的制動管路中，幾乎所有的鉸接汽車都裝有這類裝置。
隨著前後輪制動力分配裝置技術的發展，為提高路面車輛制動效能的其他技術也在發展。例如汽車的液壓制動技術、鉗盤式制動技術、雙管路制動系統、真空伺服制動裝置等技術都得到了應用和推廣。
然而這些技術的應用，並不能完全解決車輪制動時的抱死問題。這是因為這些技術通通是開環制動系統，無法感知制動車輪的運動狀況，輪缸或氣室的壓力不能根據需要相應地調節，制動輪得不到相應的控制。制動時的方向失穩仍未得到根本改善。
ABS裝置的基本功能就是可感知制動輪每一瞬間的運動狀態，並根據其運動狀態相應地調節制動器制動力的大小，避免車輪抱死，因而是一個閉環制動系統。它是電子控制技術在汽車上最有突出成就的一項應用。可使得汽車在制動時維持方向穩定性和縮短制動距離，有效提地高了行車的安全性。
2、制動時車輪受力：
汽車在制動過程中，車輪在路面上是邊流邊滑的過程：車輪未制動時，可以認為車輪是純滾動狀態。當車輪抱死時，車輪在路面上的運動處於純滑動狀態。為了定量描述車輪的運動關態，引入車輪滑移率S這一引數，用來表明車輪滑動成分的多少。滑移率S的定義為
Uw-Rro x Ww
S= ________________x100％
Uw
式中 Uw___車輪中心的速度即汽車車身的速度
Rro ___車輪的動力半徑
Ww___車輪的角速度
在純滾動時，滑移率S=0，在抱死純拖滑時s=100％，邊滾邊滑時0
通常，汽車在制動過程中存在著兩種阻力：一種阻力是制動時摩擦片與制動鼓（盤）之間產生的摩擦力，這種阻力稱為制動系統的阻力。因為它提供了制動力，因此也稱為制動系制動力。另一種阻力是輪胎與道路表面之間產生的摩擦阻力，也稱為輪胎—道路附著力。
這兩種力之間存在著以下關係：制動系制動力小於輪胎—道路附著力，則汽車制動時會保持穩定狀態；若制動系制動力大於輪胎—道路附著力，則制動時會出現車輪抱死和滑移。
如果前輪抱死，汽車基本上沿直線向前行駛，汽車處於穩定狀態，但汽車失去轉向控制能力，這樣駕駛員在制動過程中躲避障礙物、行人及彎道上必要的轉向操縱等就無法實現；如果後輪抱死，汽車的制動穩定性變差，在很小的側向干擾力下，汽車就會發生甩尾，甚至調頭等危險現象。尤其是在某些惡劣路況（溼滑或冰雪）下，將難以保證行車安全。另外，由於制動時車輪抱死，從而導致輪胎區域性摩損，大大降低使用壽命。
ABS透過控制作用於車輪制動分泵上的制動管路壓力，使汽車在緊急制動下車輪不會抱死，就能保持較好的方向穩定性。ABS能自動向液壓調節器發出控制指令，因而能夠更迅速、準確而有效地控制制動。ABS能在制動過程中防止車輪抱死，在正常條件下，駕駛員可以像沒有裝備ABS那樣進行常規操作。但在溼滑路面上或者是緊急制動時，由於駕駛員的常規操作會使車輪抱死，ABS就自動接替常規制動，此時制動管路壓力不受踏板力大小影響，而由ABS控制調節制動力。
汽車只有受到與行駛方向相反的外力時，才能受到制動從而速度逐漸降低直至停車。這個外力只能由空氣和地面提供，空氣阻力相對較小，一般情況下不予考慮，所以實際上外力是由地面提供的，我們稱之為地面制動力。地面制動力取決於兩摩擦付的摩擦力：制動器制動力和輪胎—道路附著力。制動器制動力僅由制動器結構引數所決定，即取決於制動器的型式、結構尺寸、摩擦付的摩擦係數以及車輪半徑，並與制動踏板力，即制動時液壓或空氣壓力成正比。汽車的地面制動力首先取決於制動器制動力，但同時又受地面附著條件的限制，所以只有具有足夠的制動器制動力，同時地面又能提供高的輪胎—道路附著力時，才能獲得足夠的地面制動力。
3、輪胎特性和路面附著效能：
輪胎特性在汽車的制動和轉向的過程中起著非常重要的作用，制動力（縱向力）和轉向力（側向力）都必須透過和道路的小小的輪胎接地面來產生，只有當車輪滾動的圓周速度與汽車相對於道路表面的速度之間存在著差異時才會產生。車輪的滾動圓周速度與汽車行駛速度的差異包括強性輪胎的變形和胎面的滑移，只有當滑移率為100％時，制動力才完全由車輪胎面在路面上的滑移來產生。對裝備有ABS系統的汽車而言，輪胎的效能是非常關鍵的。ABS控制系統必須使滑移率限制在穩定區域內以防車輪抱死，大多數防抱死系統採用特定的車輪角速度臨界值進行控制，超過個臨界值後，該系統便自動減小制動扭矩，以防止車輪抱死。因此輪胎附著力達到最大值時的車輪角減速度和車輪達到抱死狀態所需的時間是二個重要的引數。為了防止車輪抱死，防抱控制系統響應時間必須短於車輪抱死時間。
為了保證制動時的方向穩定性，在制動附著係數中必須考慮車輪側向力，只有當車輪有部份側向滑移時才會產生側向力，也即在輪胎接地中心的運動方向與車輪平面角間存在側偏角，某些工作引數諸如充氣壓力、外傾角、載荷等都會影響側向力。
透過大量的路面試驗和實驗室臺架測試，到目前為止基本搞清楚了影響縱向附著係數和側向附著係數諸多因素。這些因素可歸納四大類：路面因素、輪胎因素、汽車因素和制動工況因素。
路面因素：路面基礎、路面材料、路面宏觀不平度、路面微觀粗糙度、路表面的覆蓋物（灰塵、油汙、水、雪、冰等）路面橫向坡度、路面曲率等。當汽車行駛時這些因素隨時在改變。
輪胎因素：輪胎的尺寸及其比例、簾布層結構、輪胎的徑向、切向、側向剛度、胎壓、胎面花紋及其摩損程度、輪胎型別（四季型、夏季型、冬季型）等。對於給定的輪胎，在制動過程中可以認為這些因素保持不變。
汽車因素：整車質量、懸掛質量、整車質心位置、軸距、前、後輪距、每個車輪的動態負荷、車身繞其質心的轉動慣量、各個車輪的轉動慣量、轉換到驅動輪上的轉動慣量、車輪外傾角、懸掛裝置的型別和效能、轉向系統的型別和效能、制動系統的型別和效能等。在制動過程中，這些引數有的保持不變，如車輪的轉動慣量。有些隨時間而變，如作用在各車輪上的動載荷。有些引數在一定條件下是變化的，如懸掛質量。有些引數改變甚微，可看作是不變的，如軸距等。
制動工況因素：車速、制動踏板動作速度、車輛行駛路跡、風速及其作用方向、側向力和制動器的溼度等。所有這些引數在制動全過程中都隨時改變。
車速對縱向和側向峰值附著力有較大的影響。車速增大，峰值附著力變小。在較滑的路面上，車速的影響尤其明顯。在溼滑路面上，當車速超過某一數值後，車輪和路面已不能產生縱向附著力和側向附著力，即出現滑水現象。
隨著輪胎氣壓的降低，縱向附著力增大，當作用在輪胎上的垂直載荷較大時，胎壓的效果明顯。這是因為載荷大，輪胎徑向變形大、輪胎與路面的接觸面積增大，因而所提供的縱向附著力增大了。而胎壓對側向附著力的影響取決於作用在車輪上的垂直載荷。當作用在車輪上垂直載荷為30KN時，胎壓低時側向力有所減少，當作用在車輪上的垂直載荷為10KN時，胎壓低一些，側向力反而有所增加，在小側偏角下，胎壓的影響可忽略不計。
當胎面花紋高度為新胎面花紋高度的95％時，所能提供的側向附著力較小，而當胎面花紋高度摩損後，只有新胎面花紋的30％時，所能提供的側向力較大。這說明胎面花紋摩損越嚴重，輪胎的傾向附著能力越強。這是因為胎面膠層有側向彈性，胎面膠層越厚越軟，胎面“骨架”(緩衝層)與地面之間的相對扭曲就越容易，輪胎的側偏剛性越差。因而在相同的側偏角下，所能提供的側向力就越小，與此相反的是，胎面摩損越嚴重，胎面花紋對路面的抓著能力就越低，縱向附著能力就越小。對於子午線輪胎來說，驅動力和制動力對側向力的關係是對稱的。當輪胎結構為斜交時，驅動力和制動力相對於側向力不對稱。當縱向力為制動力時，和驅動力相比較，在相同的側偏角下，路面所能提供的側向附著力較大。
二、ABS的工作原理：
ABS系統根據車輪轉動情況，隨時調整制動力，來防止車輪抱死。汽車制動時，裝在汽車各車輪軸側的輪速感測器產生交變的電流訊號，其頻率隨著車輪轉動的角速度的增加而升高，以此來檢測車輪速度的任何瞬間的變化，並不斷地向電子控制單元輸入這些輪速訊號。電子控制單元則不斷地監視這些訊號，並與預先儲存的資訊相比較。如果訊號的頻率急劇下降，表明該車輪即將抱死，電子控制單元則指示執行器降低該車輪制動分泵的制動液壓。當感測器的訊號表明車輪又正常轉動時，電子控制單元又發出指令允許升高車輪制動分泵的制動液壓。執行器根據電子控制單元的指令“降低”、 “升高”、“保持”各車輪制動分泵的制動液壓，從而以每秒約4～10次的脈衝形式進行制動壓力調節，始終將車輪的滑移率控制在最佳滑移率範圍內，以儘量發揮制動系制動力而又防止車輪抱死，最大限度地保證了制動時汽車的穩定性，增大了安全感，縮短了制動距離和動時間。
ABS系統除具有以上基本功能外，還有另外兩種功能：一是ABS系統只有在車輪抱死或即將抱死時才開始開作，在其他所有工況下，ABS系統只是處於準備狀態而並不干涉常規制動（即完全由制動踏板操縱的制動）；另一種功能是如果ABS系統出現故障，則制動系統脫開ABS防抱裝置而恢復原來的制動系，進行常規制動，同時透過儀表盤上的警示燈提醒駕駛員ABS系統出了故障。
三、ABS的控制過程
1、對ABS基本效能的要求：設計車輪防抱死系統（ABS）首先應該全面瞭解輪胎—道路的附著特性。從最短的制動距離來說，如果制動時輪胎的滑移率始終保持在附著係數的蜂值範圍內，那麼此時的制動效果最好。在理想情況下，感測裝置應能測出各種可能條件下輪胎一道路接觸面的附著係數值。而防抱死制動系統的其餘機構則根據檢測的訊號來調節制動扭矩，使整個制動過程中附著係數始終處於峰值施圍內，按照制動扭矩自動控制的調節方式，ABS的控制引數有車輪的角速度、輪胎的滑移率、車輪的圓周速度與車速之差、被控制車輪與其他車輪之間的速度差等。
直接測量輪胎—道路接觸面的附著係數或相對滑移率在實際應用中有困難，因為這需要在測量裝置中使用五輪儀。因此，實際使用的感測元件是設法測量車輪的角速度，制動時透過所測得的車輪速度與儲存的制動開始前的車速進行比較，來估算輪胎的相對滑移率。
通常，ABS應滿足的效能要求是：
① 在ABS的控制過程中要保持車輛的轉向效能良好；
② 在通常的制動過程中，保持車輛的穩定性和轉向能力比縮短制動距離更重要；
④ ABS必須充分利用最理想的輪胎—道路附著係數的有效範圍；
⑤ ABS必須最快地適應路面的粗糙度（附著係數）的變化；
⑥ 在左右側路面附著係數不一樣的路面上，ABS應能降低偏轉力矩；
⑦ ABS必須考慮滑水現象並對此進行最優控制，保持汽車的方向穩定性和直線滑行效能；
⑨ 若ABS出現故障，ABS應能自己關閉，而常規制動系統必須能正常工作，不致於失去方向穩定性；
⑩ ABS出現故障時應能透過警示燈告知駕駛員；
⑾ ABS的保養與維修技能必須與現存的或可以達到的維修實踐相一致。
2、ABS的控制引數：
一般說來，可供選擇作為制動防抱死系統自動調節控制引數及其不同的組合有以下幾種：
① 車輪的滑移率S；
② 車輪滑移率對時間的一階導數ds/dt；
④ dw／dt和S的組合；
⑤ dw/dt和S作為主調節引數，減速度a作為輔助調節引數；
⑥ 車輪--道路的縱向附著係數對滑移率的一階導數dфx/ds和車輪滑移率S的組合。
對於車輪的滑移率S，只要測得整車速度和車輪角速度即可計算而得。前已述及，車輪的最佳滑移率在各種不同附著係數的路面及各種不同的制動工況下變化很大，變化範圍可從10％～50％。因而適應各種制動工況的滑移率的門限值很難確定。因此，僅選用滑移率作為唯一的調節引數是很難勝任的。
把滑移率對時間的一階導數ds／dt作為調節引數，因它不能保證車輪滑移率始終在最佳值附近變動，因此也不理想。
車輪的角加（減）速度作為唯一的調節引數對非驅動輪是可行的。對於驅動輪來說，若在制動時發動機與傳動系統斷開也是可行的。然而緊急制動時，有時駕駛員來不及斷開離合器就踩下制動踏板（特別對不熟煉者而言），此時驅動輪與發動機、傳動系仍連在一起，發動機和傳動系的旋轉件轉換到驅動輪上的轉動慣量就很大，車輪減速度的響應就比較遲鈍。故把車輪的角加（減）速度選為唯一的調節引數是受侷限的。
現在通行的調節引數是車輪的角加（減）速度對時間的一階導數dw/dt和車輪的滑移率s 的組合。現今實用的ABS系統均採用這兩個引數對車輪的運動狀態進行聯合控制。
然而在這種組合引數中，車輪的角加（減）速度和車輪的最佳滑移率並沒有直接的關係，也即與車輪—道路間的峰值附著係數沒有直接關係。換言之，車輪的角加（減）速度的大小，不能給出車輪是否處於最佳滑轉狀態的資訊，也即不能保證利用附著係數在其峰值附著係數周圍變動，從而不能把制動距離縮到最短。
在維持車輛足夠的側向附著能力的前提下，為了獲得最短的制動距離，就需選擇車輪—道路間縱向附著係數對車輪滑移率的一階導數，或地面制動力對滑移率的一階導數和車輪的滑移率的組合作為調節引數。