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博世公司汽车电子技术简介之五
作者: 周应军 来源: 汽车与配件杂志 日期: 2001年第09期

一、防抱制动系统(Anti lock Braking System)(ABS

ABS系统可以避免车辆紧急制动时发生的车轮抱死现象,并保持车辆的转向操纵性,属于车辆的主动安全系统。

在博世公司第一代ABS演化成系列产品之初,博世公司即提出了前轮和后轴独立式制动回路理论。随后这种先进的制动理论在行业内迅速流行。其无源或动态轮速传感器可以进行精确的轮速检测(见图1、2),尤其是动态轮速传感器具有较强的抗干扰能力,并且还可以进一步扩展和集成其他附属功能。

1. 基本原理

A B S电子控制单元ECU(Electronic Control Unit)通过轮速传感器提供的信息计算出各车轮的转速以及车辆的行驶速度;然后,通过系统独特的算法程序运算后,输出控制指令。例如,当某一车轮出现抱死倾向时,ABS立即通过其液压模块将该车轮的制动力调节至适当数值,从而避免了该车轮的抱死。由于ABS可以有效地避免车轮抱死,所以,ABS能大大提高车辆在制动工况下的转向操纵性能。另外,ABS系统对每—车轮进行重复探测并实施快捷的循环控制,从而在实现最佳制动距离的同时,保证车辆的转向操纵性和行车稳定性(见图3,4)。

当障碍物突然出现在驾驶者面前时,即使在驾驶者紧急制动的情况下,配备ABS的车辆仍具有转向操纵性,从而使驾驶者可以安全地进行避让行驶。同时,ABS的配备还减少了轮胎磨损,并保持轮胎磨损均匀,从而延长了轮胎的使用寿命(见图5)。

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2. ABS的使用

虽然配备ABS意味着车辆安全等级的提升,但是只有严格遵照执行ABS的使用规则,才能充分发挥出ABS的最大效能。

在需要紧急制动时,为了触发ABS必须将制动踏板踏至底,制动踏板上的脉动反应是ABS处于工作状态的标志。在整个制动过程中,车辆都保持有良好的转向操纵性。

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二、牵引力控制系统(Traction ControI System)(TCS

博世公司牵引力控制系统(TCS)是基于博世ABS基础之卜,并能有效地防止车轮打滑的主动安全系统。

1. 基本原理

在行车过程中,轮速传感器(由ABS与TCS共用)连续不断地检测各车轮的转速,同时TCS可以根据轮速传感器提供的信息及时地识别即将打滑的车轮,并积极采取适当措施避免打滑现象的发生。由于ABS可以防止行车制动抱死;TCS能够避免车辆起步或加速等工况下的车轮打滑,所以ABS与TCS的集成能够有效地提高车辆的安全性和驾乘舒适性。

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2. TCS的分类

到目前为止,博世公司共开发了三个等级的TCS产品,具体分类如下(见图6):

① 干预制动系统型TCS

干预制动系统型TCS可以有效地提高车辆的牵引性能。由于配备了电子差速锁(即:自动制动差速锁ABD,Automatic Braking Differential lock),该类型的TCS根据现时工况自动对制动系统进行适当干预,从而防止车轮打滑,并有效地提高车辆在易滑路面行驶时的牵引力。

② 干预发动机管理系统型TCS

干预发动机管理系统型TCS可以有效地提高车辆的行车稳定性。该类型的TCS根据现时路况和工况实时地对发动机输出功率进行适当调整,从而提高了行车稳定性。具体方式如:调节节气门、调整燃油喷射量或调整点火正时等方式。发展的趋势就是通过控制器区域网CAN(Controller Area Network)的数据,总线DB(Dara Bus)实现TCS与数字式发动机管理系统的连接。

③ 干预制动系统和发动机管理系统型

干预制动系统和发动机管理系统型TCS具有优良的综合性能优势,其牵引性能更强以及行车稳定性更好。其核心技术是制动系统和发动机管理系统集成于CAN。CAN在保护乘员安全的前提下,遵循汽车动力学原理并从系统的角度出发,作出适当的干预响应,从而达到最佳的TCS控制。同时,TCS有自动响应功能,即当实际情况需要TCS工作时,即使驾驶者尚未作出反应,TCS也会及时地自行作出相应的响应控制,从而大大地降低了驾驶者的劳动强度,并增强了牵引性能和行车稳定性。

另外,在整车匹配博世TCS时,可以在仪表板上安装TCS显示灯。当显示灯亮时,表明TCS正处于工作状态,即正在消除或避免车轮打滑。同时驾驶者可以意识到车辆所处的实际工况,从而能够及时地对车速控制进行适当的调整,避免行车事故的发生,有利于提高驾驶安全性。

三、集成式的ABS和TCS

车辆在制动过程中,ABS进入工作状态:在起步或加速工况下,TCS持续地对驱动轮的轮速进行检测和登记。尤其在路况不好的情况下,TCS可以大大地提高车辆的牵引性能。ABS和TCS的集成实现了传感器和执行器的共用,意味着ABS和TCS可以共用同一只ECU进行运算控制。该ECU和ABS的液压模块采用了模块化设计,即所有的防抱制动系统都可以轻易增设或扩展TCS功能(见图7、8))。

多年来,博世公司不仅实现了ECU功能的不断升级,而且其体积和重量也在不断减小。这主要源于混合电路技术的大量应用,而且其混合电路对发动机的振动和温度波动具有较强的抗干扰能力。博世公司在可供批量生产和具有高可靠性微型混合电路的开发领域中始终处于世界领先地位。

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四、采用微型混合电路的ABS 5.3/5.7

新式ABS采用了先进的电液式集成结构单元,极大降低了产品成本。即使在保持功能模块不变的前提下,由于微型混合电路技术的应用,可以使ABS 5.3/5.7的结构更加紧凑、重量更轻、成本大幅降低,并且可以实现向TCS和ESP功能的扩展。ABS和TCS的主要功能是实现行驶车辆的纵向稳定性,而ESP的功能则是保持车辆的横向稳定性,特别是在高速转弯的工况下。事实上,现在已有越来越多的乘用车辆配备了博世ABS 5.3/5.7系列产品(见图9)。

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(转载请注明来源: 汽车制动网/chebrake.com 责任编辑:elizabeth)

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