電子控制系統(tǒng)在中重型商用車平臺的應(yīng)用

趙艷華

(北京福田戴姆勒汽車有限公司，北京101400)

電子控制系統(tǒng)在中重型商用車平臺的應(yīng)用

趙艷華

(北京福田戴姆勒汽車有限公司，北京101400)

本文重點闡述了受技術(shù)水平、用戶可接受成本等條件下制約的電子控制系統(tǒng)在國產(chǎn)中重型卡車主動安全領(lǐng)域中的應(yīng)用。通過對相關(guān)電子控制系統(tǒng)功能的梳理、分析，在保證整車制動安全、滿足國家法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，成功開發(fā)出國產(chǎn)中重型卡車的基本ABS系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)在車輛實際應(yīng)用中應(yīng)重點關(guān)注的技術(shù)問題進行闡述。

中重型商用車；電子控制系統(tǒng)；ABS

1 設(shè)計背景

通過對相關(guān)電子控制技術(shù)書籍的學(xué)習(xí)得知，現(xiàn)代汽車電子控制技術(shù)是汽車技術(shù)與電子技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。隨著汽車技術(shù)及微型計算機水平的不斷發(fā)展，現(xiàn)今汽車的電子化程度越來越高，同時隨著人們對于能源消耗、環(huán)境污染及車輛安全認(rèn)識水平的不斷提高，現(xiàn)代汽車的動力、電器、底盤及車身4大總成中均已普遍采用了電子控制技術(shù)，從發(fā)動機的燃油噴射、點火控制、進氣控制、排放控制、故障診斷到底盤傳動系統(tǒng)的電渦流緩速器、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電子助力轉(zhuǎn)向、行駛系統(tǒng)的軸間輪間差速鎖、制動系統(tǒng)的ABS、ASR及懸架系統(tǒng)的ESP等均是電子控制技術(shù)應(yīng)用的典型標(biāo)志，這些裝置的采用對車輛的環(huán)保性能、安全性能及綜合性能具有劃時代的意義。

隨著汽車技術(shù)的飛速發(fā)展及汽車保有量的迅速增加，世界各地的交通事故頻發(fā)，給人們的生命財產(chǎn)造成了極大威脅，人們在逐步提高自身安全意識的同時也對車輛行駛的安全性能提出了更高要求，因此在除發(fā)動機電控技術(shù)以外的零部件技術(shù)當(dāng)中，發(fā)展最為迅速的當(dāng)屬底盤部分的主動安全裝置ABS(制動防抱死技術(shù))。目前，國內(nèi)轎車、大型客車均已實現(xiàn)標(biāo)配ABS系統(tǒng)，而在重型卡車領(lǐng)域則處于剛剛起步的狀態(tài)。實際上，我國早在2003年就發(fā)布了GB/T 13594-2003《機動車和掛車防抱制動性能和試驗方法》，其中規(guī)定了最大質(zhì)量超過1 600 kg允許掛接O4類掛車的N3類車輛必須安裝符合規(guī)定的一類防抱死制動裝置，但由于ABS技術(shù)被美國威伯科公司壟斷，對于利潤率偏低的重卡行業(yè)無法接受單車成本上升5 500～6 423元的現(xiàn)狀，因此一直未形成整車的標(biāo)準(zhǔn)配置。直至2011年隨著國家法規(guī)強制要求牽引車及軍車必須標(biāo)配ABS后，相關(guān)重型汽車廠開始了在整車平臺匹配基本型ABS系統(tǒng)的研究。在此期間，通過對電子控制技術(shù)的學(xué)習(xí)并結(jié)合我公司開發(fā)匹配基本型ABS系統(tǒng)的相關(guān)經(jīng)驗，對ABS系統(tǒng)的構(gòu)成、裝配要求、控制過程具備了初步的掌握及判斷能力。

圖1 ABS系統(tǒng)的構(gòu)成

2 ABS系統(tǒng)的組成

制動性能是評價整車安全指標(biāo)的關(guān)鍵參數(shù)之一，對于不同用途、不同總質(zhì)量的車輛的制動距離、制動減速度及駐車坡度均有相關(guān)法規(guī)要求。但是無論在任何速度下進行制動，整車均不應(yīng)喪失方向操控能力是設(shè)計制動系統(tǒng)的前提，受國內(nèi)重型車輛的使用條件限制，為保證超載后的整車行駛安全，制動系統(tǒng)及車橋系統(tǒng)往往設(shè)計為具備較大制動力矩的技術(shù)狀態(tài)以獲得較短的制動距離。此時，如果車輛行駛路況惡劣尤其是行駛于冰雪、潮濕路面進行緊急制動時，車輛會因摩擦片與制動鼓(制動盤)抱死導(dǎo)致輪胎與地面失去摩擦力而形成滑動，在此情況下，車輛將發(fā)生甩尾、點頭的現(xiàn)象，導(dǎo)致駕駛員失去車輛方向的操控能力。為解決此問題，電子控制技術(shù)中的ABS制動防抱死技術(shù)應(yīng)運而生。

ABS系統(tǒng)主要由ECU、電磁閥、ABS傳感器(車速傳感器)、ABS齒圈、ABS電纜線等零部件構(gòu)成，它是一個在車輛制動期間監(jiān)視和控制車輛速度的電子控制系統(tǒng)。主要功能是防止由于制動力過大造成的車輪抱死(尤其是在光滑的路面上)，保證駕駛的穩(wěn)定性和車輛的轉(zhuǎn)向控制性以及主掛車制動協(xié)調(diào)性的最佳效果，它的作用過程為通過裝配于車橋輪轂上的ASB齒圈隨車輪旋轉(zhuǎn)而切割A(yù)BS傳感器形成感應(yīng)電壓，ECU根據(jù)此信號計算車速后通過ABS電磁閥對制動氣室進行保壓、加壓、泄壓這一過程的循環(huán)過程來避免車輪抱死，通過以上環(huán)節(jié)首先保證了車輛行駛方向的可操控性，其次縮短和優(yōu)化了車輛的制動距離而且減少了輪胎的磨損和維修壽命。目前，美國威伯科公司生產(chǎn)的ABS系統(tǒng)在我國重卡行業(yè)處于主導(dǎo)地位，國內(nèi)各大商用車主機廠均有應(yīng)用，但由于價格高昂因此僅應(yīng)用于少量出口車及危險品運輸車。為滿足法規(guī)要求，我公司在相關(guān)整車平臺開發(fā)了基本ABS系統(tǒng)，該系統(tǒng)類型為國際通用的4S/4M結(jié)構(gòu)，具備基本防抱死功能且整車制動系能滿足GB 13594要求，通過了國家檢測機構(gòu)的認(rèn)證。同時分解ABS系統(tǒng)中各元件的功能，放棄非強相關(guān)的ASR(防驅(qū)動打滑)、EBL(制動力分配)、TPM(間接胎壓監(jiān)測)等功能，并在保證可靠性的前提下引入國產(chǎn)供應(yīng)商(如東風(fēng)電子)等條件形成。在對相關(guān)車輛配置該系統(tǒng)后，在不同初速度條件下進行可靠性測試得知，整車制動期間未發(fā)生車輪抱死、整車運動狀態(tài)未超出測試用6 m寬跑道，符合國家法規(guī)要求。

圖2 ABS系統(tǒng)基本配置

3 總結(jié)

通過基本ABS項目的開發(fā)，我公司在實現(xiàn)降成本目的的同時促進了ABS系統(tǒng)在國內(nèi)的推廣，保證了駕駛?cè)藛T及他人的行車安全，同時扶植了產(chǎn)品質(zhì)量可靠的國產(chǎn)ECU、ABS傳感器及齒圈的供應(yīng)商。

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