电子控制系统在中重型商用车平台的应用

2017-06-05赵艳华

专用车与零部件 2017年1期

关键词：控制技术整车车辆

赵艳华

(北京福田戴姆勒汽车有限公司，北京101400)

电子控制系统在中重型商用车平台的应用

赵艳华

(北京福田戴姆勒汽车有限公司，北京101400)

本文重点阐述了受技术水平、用户可接受成本等条件下制约的电子控制系统在国产中重型卡车主动安全领域中的应用。通过对相关电子控制系统功能的梳理、分析，在保证整车制动安全、满足国家法规标准的前提下，成功开发出国产中重型卡车的基本ABS系统，并对该系统在车辆实际应用中应重点关注的技术问题进行阐述。

中重型商用车；电子控制系统；ABS

1 设计背景

通过对相关电子控制技术书籍的学习得知，现代汽车电子控制技术是汽车技术与电子技术结合的产物。随着汽车技术及微型计算机水平的不断发展，现今汽车的电子化程度越来越高，同时随着人们对于能源消耗、环境污染及车辆安全认识水平的不断提高，现代汽车的动力、电器、底盘及车身4大总成中均已普遍采用了电子控制技术，从发动机的燃油喷射、点火控制、进气控制、排放控制、故障诊断到底盘传动系统的电涡流缓速器、转向系统的电子助力转向、行驶系统的轴间轮间差速锁、制动系统的ABS、ASR及悬架系统的ESP等均是电子控制技术应用的典型标志，这些装置的采用对车辆的环保性能、安全性能及综合性能具有划时代的意义。

随着汽车技术的飞速发展及汽车保有量的迅速增加，世界各地的交通事故频发，给人们的生命财产造成了极大威胁，人们在逐步提高自身安全意识的同时也对车辆行驶的安全性能提出了更高要求，因此在除发动机电控技术以外的零部件技术当中，发展最为迅速的当属底盘部分的主动安全装置ABS(制动防抱死技术)。目前，国内轿车、大型客车均已实现标配ABS系统，而在重型卡车领域则处于刚刚起步的状态。实际上，我国早在2003年就发布了GB/T 13594-2003《机动车和挂车防抱制动性能和试验方法》，其中规定了最大质量超过1 600 kg允许挂接O4类挂车的N3类车辆必须安装符合规定的一类防抱死制动装置，但由于ABS技术被美国威伯科公司垄断，对于利润率偏低的重卡行业无法接受单车成本上升5 500～6 423元的现状，因此一直未形成整车的标准配置。直至2011年随着国家法规强制要求牵引车及军车必须标配ABS后，相关重型汽车厂开始了在整车平台匹配基本型ABS系统的研究。在此期间，通过对电子控制技术的学习并结合我公司开发匹配基本型ABS系统的相关经验，对ABS系统的构成、装配要求、控制过程具备了初步的掌握及判断能力。

图1 ABS系统的构成

2 ABS系统的组成

制动性能是评价整车安全指标的关键参数之一，对于不同用途、不同总质量的车辆的制动距离、制动减速度及驻车坡度均有相关法规要求。但是无论在任何速度下进行制动，整车均不应丧失方向操控能力是设计制动系统的前提，受国内重型车辆的使用条件限制，为保证超载后的整车行驶安全，制动系统及车桥系统往往设计为具备较大制动力矩的技术状态以获得较短的制动距离。此时，如果车辆行驶路况恶劣尤其是行驶于冰雪、潮湿路面进行紧急制动时，车辆会因摩擦片与制动鼓(制动盘)抱死导致轮胎与地面失去摩擦力而形成滑动，在此情况下，车辆将发生甩尾、点头的现象，导致驾驶员失去车辆方向的操控能力。为解决此问题，电子控制技术中的ABS制动防抱死技术应运而生。

ABS系统主要由ECU、电磁阀、ABS传感器(车速传感器)、ABS齿圈、ABS电缆线等零部件构成，它是一个在车辆制动期间监视和控制车辆速度的电子控制系统。主要功能是防止由于制动力过大造成的车轮抱死(尤其是在光滑的路面上)，保证驾驶的稳定性和车辆的转向控制性以及主挂车制动协调性的最佳效果，它的作用过程为通过装配于车桥轮毂上的ASB齿圈随车轮旋转而切割ABS传感器形成感应电压，ECU根据此信号计算车速后通过ABS电磁阀对制动气室进行保压、加压、泄压这一过程的循环过程来避免车轮抱死，通过以上环节首先保证了车辆行驶方向的可操控性，其次缩短和优化了车辆的制动距离而且减少了轮胎的磨损和维修寿命。目前，美国威伯科公司生产的ABS系统在我国重卡行业处于主导地位，国内各大商用车主机厂均有应用，但由于价格高昂因此仅应用于少量出口车及危险品运输车。为满足法规要求，我公司在相关整车平台开发了基本ABS系统，该系统类型为国际通用的4S/4M结构，具备基本防抱死功能且整车制动系能满足GB 13594要求，通过了国家检测机构的认证。同时分解ABS系统中各元件的功能，放弃非强相关的ASR(防驱动打滑)、EBL(制动力分配)、TPM(间接胎压监测)等功能，并在保证可靠性的前提下引入国产供应商(如东风电子)等条件形成。在对相关车辆配置该系统后，在不同初速度条件下进行可靠性测试得知，整车制动期间未发生车轮抱死、整车运动状态未超出测试用6 m宽跑道，符合国家法规要求。