【國王學苑】守護道路安全40年 《ABS防鎖死煞車系統》解析

1978年，Mercedes-Benz為車型代號W116的S-Class推出了選配的ABS系統，成為首款能夠搭載四輪多迴路ABS防鎖死煞車系統的汽車。自此，這項科技就幫助無數車輛避免了因為煞車鎖死無法轉向的事故，拯救了許多駕駛與其他用路人的生命安全，至今也成為了幾乎所有新車都標配的基礎安全配備。在這ABS系統成功應用於量產車上的第40週年，【國王學苑】就要來詳細說明ABS系統的作用、原理以及發展歷史。

▲Bosch與Mercedes-Benz是將ABS系統成功量產的先驅

歷史

許多人都誤以為德國零件品牌Bosch是ABS系統的發明者，但嚴格來說，Bosch只能算是第一個成功將ABS系統商用化並應用於量產車上的頂尖企業。早在Daimler與Bosch合作將ABS系統配置於S-Class之前，一群法國和德國的工程師就曾經共同研發防止火車及航空機具輪組打滑的系統，Bosch的創辦人Robert Bosch也是其中之一。

在1950年代，身為碟煞系統先鋒之一的英國輪胎品牌Dunlop就曾經使用ABS系統來讓英國皇家空軍軍機的煞車效能得到大約30%的改善。這套Maxaret防鎖死煞車裝置隨後也實驗性的安裝在一輛機車上進行研究，到了1960年代，英國工程公司Ferguson Research甚至將這套ABS系統應用在第一款搭載四輪傳動系統的F1賽車Ferguson P99上。後來更衍生出了電子控制的ABS系統，並且應用在超音速客機協和號之上，讓當時的英國可以說是ABS系統的尖端研發重地。

▲Bosch搭載於W116 S-Class上的ABS系統

然而，航空機具與F1賽車在開發與製造預算上幾乎沒有太多限制，因此要使用當時價格與成本高昂的ABS系統並不成問題，但是要將ABS系統搭載於一般市售車上卻是一大難題，這個任務也因此落到了德國企業的肩上。Daimler汽車集團率先在1953年發布一項ABS系統的專利，但是當時僅是個概念，因為汽車的ABS系統需要反應更快的訊號處理能力以及更多的感知器來應付多變的路況。到了1963年，Daimler終於開始打造第一個電子液壓煞車控制系統的原型，並且於1966年開始與一間電子公司Teldix合作，隨後這個合作對象則被Bosch給取代。

1970年，Mercedes-Benz/Teldix Anti-Bloc System防鎖死煞車系統問世，之後Chrysler也與Bendix合作開發出四輪ABS系統，美國汽車製造商Ford、GM；日本車用零件公司Denso等等也陸續推出各自研發的ABS系統。不過，Mercedes-Benz是第一個決定大量生產、將車用ABS系統正式應用於市售車上的廠商，並且在1978年實現了這個目標，使旗下S-Class車款的車主能夠減少因為煞車鎖死而發生的意外，而這項科技也逐漸擴大發展，成為現在幾乎每一款新車的標準配備，持續守護每一位車主的行車安全。

▲Bosch並非ABS的發明者，但是對於車用ABS量產化有著極大的貢獻

功能

說了這麼多，那麼ABS系統到底有什麼作用？英文全名Anti-Lock Braking System的ABS直譯為防鎖死煞車系統。多數汽車駕駛人在遭遇前方緊急狀況時，都會下意識的用力踩下煞車。此時，如果沒有ABS系統的汽車，就會因為重踩煞車造成車輪鎖死，鎖死的車輪會因此失去抓地力，在這個狀態下如果駕駛轉動方向盤，車輛的行進方向也不會改變，而會朝著既定方向滑行，車輛也就此失去控制。這讓駕駛在緊急狀況時，失去閃避前方障礙物的能力，也讓許多原本能夠閃躲避免的狀況演變為嚴重的意外事故。

▲沒有ABS系統的車輛在車輪鎖死之下會無法轉向

ABS系統的出現，大幅降低了因為輪胎鎖死無法轉向所造成的事故。當駕駛重踩煞車，配有ABS系統的車輛並不會讓煞車徹底鎖死，而會藉由不斷收放煞車力道來讓車輪保持旋轉，確保在緊急狀況之下，駕駛仍然有讓車輛轉向閃躲的機會，進而降低發生事故的機率。此外，無論濕地或者乾地的情況下，車輪鎖死都會增加煞車距離，而ABS系統也能夠有效解決這種情況，進而縮短煞車距離。

▲濕地上有ABS系統與無ABS系統的差異

原理

那，ABS系統又是如何運作來防止煞車發生鎖死的狀況呢？一套完整的ABS系統，通常至少會有1個ECU電子控制單元、1個ABS泵浦、4個輪速感知器和2個以上的煞車液壓控制閥門。在車輛行駛時，ECU會不斷地監控每個車輪的輪速感知器訊號，當它發現車輪的轉動速度和車速有著大幅落差時，就會認定該車輪有鎖死的傾向。這個時候就會開啟連通該車輪卡鉗的閥門，藉由釋放液壓壓力來減少卡鉗的制動力，讓車輪得以繼續旋轉。

▲ABS系統能夠在短短1秒內收放煞車15次

同樣的，如果ECU監測到有車輪旋轉的速度高於當下車速，就會以ABS泵浦增加該車輪的液壓壓力，讓煞車卡鉗獲得更大的制動力道，幫助車輛減速。這樣的加壓、釋放的動作會在短時間內不斷循環，直到車輛減速至穩定狀態。一般來說，ABS系統能夠達到每秒收放煞車壓力15次的頻率，而在進行加壓與釋放的循環動作時，也會對煞車踏板產生規律的脈衝震動，因此駕駛能夠清楚地感覺到ABS系統運作。

正因為能夠達到每秒15次收放煞車的頻率，讓配有ABS系統的車輛即使在駕駛驚慌失措的緊急狀態下也幾乎不可能會有車輪完全鎖死的狀況出現，進而維持車輛的轉向能力。

▲ABS系統的運作影片

延伸應用

ABS系統雖然最初是單純為了防止煞車鎖死而問世，但是也成為了後來許多汽車安全系統的良好基礎。許多車輛動態穩定系統與循跡系統都是整合了ABS系統當中的感知器與控制元件，藉由偵測輪速差、扭力分配等訊號，在車輛動態失衡的時候對特定的車輪施以不同的煞車力道，將車輛「拉」回穩定的行駛路線。甚至有些「駕駛模式選擇系統」會整合ABS系統，在特定駕駛模式下容許更多的輪速差，讓駕駛有更多操控車輛的彈性。也有些較為運動化的車款會利用ABS系統的獨立煞車迴路，在過彎時對內側輪施以輕微的煞車力道，進而增加車輛在轉彎時的轉向速度，提升過彎極限。因此，將ABS系統稱之為現在動態穩定系統與安全科技配備的開端可是一點也不為過。

▲現在的ABS系統也被整合進ESC、TCS等安全系統當中，發揮更大的作用來守護行車安全

圖片 / 影片來源：Mazda / Daimler AG / TU-Eshop / Bosch / Euro NCAP