6801轻型客车气压制动防抱系统的开发 - 文章

6801轻型客车气压制动防抱系统的开发

作者：孙骏王启瑞尹安东王荣贵

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摘要：针对6800 系列轻型客车，开发了ABS-Ⅰ型4 传感器4 通道气压制动防抱系统，该系统由传感器、压力调节器和电子控制单元组成，能充分利用路面的附着系数，提高车辆制动时的方向稳定性。试验证明，该系统已达到国家有关标准的要求。
关键词：汽车制动防抱系统电子控制单元

1 前言

在世界经济日益迅速发展的今天，人们的生活质量在不断提高。随着交通和科技的进步，高速公路在不断的修建，汽车速度也在不断提高，高速下汽车制动的安全性越来越受到更多人的关注。作为能够提高汽车制动安全性的ABS 装置，也逐渐成为汽车的标准配置。目前欧美各国的汽车制造商都将ABS 装置作为出厂新车的标准配置，并且均制订了严格的ABS 法规。但目前在我国ABS 装置还不是汽车的标准配置，这不但增加了交通事故的隐患，也不能满足人们的需求。相信随着我国经济的发展，ABS 装置作为出厂新车的标准配置已为时不远。因此，要求国内能自主研制开发为国产车型匹配的实用ABS 装置已经是势在必行。我们针对目前国内市场需求比较大的6800 系列轻型客车，开发了ABS-Ⅰ型4 传感器4 通道气压制动防抱系统，每个车轮都有一个轮速传感器，一个压力调节阀和一个独立的电子控制器通道。

2 6801 轻型客车气压制动防抱系统的布置

该系统由电磁式传感器、压力调节阀、电子控制单元以及线束和报警装置组成。系统在6800 系列轻型客车上的具体布置如下：

(1) 电子控制单元安装在驾驶室中。报警指示灯安装在仪表板上，位于驾驶员正前方。通过灯的亮灭来指示系统的工作状况。

(2) 电磁式传感器包括一个齿圈和一个把轮速转换成与之成比例的正弦波信号的感应头。齿圈与轮毂紧配合安装，随制动鼓一起旋转。感应头通过弹性衬套安装在制动底板中，其端面和齿圈顶间的空气间隙为0.5~1.5mm。

(3) 压力调节器固定在靠近制动气室的横梁上，并串联在原车制动系统的管路中。

总之，本系统在车上安装时，除安装传感器需要对制动器进行适当改动，以布置齿圈和感应头外，其他部分几乎没有变动，最大的保持了原车制动系统的原状，有利于工艺继承性。

3 ABS-Ⅰ型防抱系统的软硬件开发

电子控制装置（ECU）的核心部件是单片机。对于ABS 这样实时性极强的控制而言，十六位单片机远优越于八位单片机，同时考虑接口、中断、计算指令的丰富程度等性能，以及该芯片目前市场供应、应用普及、发展前景及成本等因素，我们选择了INTEL 公司80C196KC 芯片。它的主要性能是：16 位CPU、运算速度快、运算精度高；内部有16K 字节ROM 和512K 字节的RAM，单片集成度高，外围电路简单；高效的指令系统，有乘除法指令；还有数据规格化指令，编程操作方便；外部接口电路丰富。

齿圈固定在车轮上，与车轮同步转动。当汽车车轮转动时，则在4 个传感器上产生频率与车轮转速成正比的交变信号电压，此信号电压值较小，必须经过放大整形电路以后才能被计算机所接受。另外为提高电路的抗干扰性能，在轮速信号送入计算机之前增加了一级光电隔离装置，确保轮速传感信号不受外界干扰的影响。

报警指示灯用来指示ABS 的工作状况。当ABS 有故障，不能正常工作时，报警指示灯亮，以提醒操作人员的注意，同时制动系统进入不带ABS 的常规制动状态。图1 是研制的电子控制防抱制动系统（ABS）
的电路原理图。

图1 ABS 系统的电路原理图

ABS 的控制效果很大程度上取决于系统所采用的控制技术。目前提出的防抱控制方法主要有逻辑门限值控制、滑模变结构控制和模糊控制等，但较常采用的是逻辑门限值控制方法。此方法预先对若干个控制参数设定一些控制极限（门限）值，制动时，根据计算的实时参数值与对应门限值的大小关系，来调节制动压力，以获取足够大的制动强度和良好的方向稳定性。常作为ABS 控制参数的有：车轮滑移率，车轮转动角加速度及其变化率等。一般仅用一个控制参数难于保证ABS 在各种行驶条件下都有良好的性能，因此，6800 系列轻型汽车气压制动防抱系统采用逻辑门限值控制方法，其中利用车轮转动角加速度及其变化率等作为主要控制参数，将车轮滑移率作为辅助控制参数，以提高控制效果。

防抱控制系统的软件由防抱控制和安全保障两大部分组成。防抱控制部分的功能是对经过输入电路预处理后的车轮转速信号进行采样、计算和分析，并形成相应的控制指令；安全保障部分的功能是对系统的工作状态进行监测，在发现存在影响系统正常工作的故障时，发出警示，并将系统自动关闭。另外还具有一定的容错和抗干扰的能力。

图2 是控制软件的主程序框图。

图2 控制软件的主程序框图

4 ABS-Ⅰ型防抱系统的道路性能试验

试验样车选用合客牌HK6801A 客车，它是合肥客车制造有限责任公司在先进的HK6900 型的韩国现代车身平台上，设计和制造的长途客车，其底盘采用安徽江淮汽车底盘股份有限公司开发的新一代HFC6782客车底盘，发动机为后置，型式为直列四缸水冷四冲程增压柴油机，最大功率103kW/2600r/min，整车最大总质量为8000kg，最高车速为110km/h，轴距为3800mm，行车制动采用鼓式车轮制动，型式为四回路气压制动系统，前后制动器均为领从蹄式。试验车辆的有关参数如表1 所示。

表1 试验车的有关参数

试验道路有四种，分别是：干燥水泥路面(简称G 路面)，纵向坡度为0％，附着系数约为0.8；潮湿路面(简称D 路面)，为上述路面上铺装地板革并喷洒润滑物形成，附着系数约为0.2 左右；对开路面(简称DK 路面) ，为上述“G”、“D”两种路面对开而成，汽车的左右车轮分别行驶在干燥和潮湿路面上；对接路面(简称DJ 路面)，为上述“G”、“D”两种路面对接而成，汽车由干燥路面驶向潮湿路面或由潮湿路面驶向干燥路面。

试验项目有八项，分别是：防抱系统指示灯检查；剩余制动效能试验；防抱系统特征校核试验；附着系数利用率(ε)试验；对开路面上的适应性及制动因数(ZDK)试验；对接路面上的适应性试验；能耗试验和抗电磁场干扰试验。试验方法按国家标准GB13594－1992《汽车防抱制动系统性能要求和试验方法》进行。

试验表明，所开发的ABS-Ⅰ型4 传感器4 通道气压制动防抱系统的八项主要性能全部达到国家有关标准中一类防抱制动装置的要求。其中空载和满载的附着系数利用率分别为0.9366 和0.8531。对开路面上的制动因数为0.1366。

5 结论

汽车制动防抱系统是适应汽车高速行驶和行驶于低附着系数的路面上，防止汽车制动时完全抱死滑移，遏制交通事故，提高汽车安全行驶能力和制动稳定性而发展起来的机电一体化的高新技术。所开发的ABS-Ⅰ型4 传感器、4 通道气压制动防抱系统以车轮角加速度及其变化率作为主控制参数，以车轮滑移率作为辅助控制参数，选用逻辑门限值控制方法进行综合控制，效果十分明显。

参考文献
1 柯愈治，谢怀暄等. 汽车防抱制动系统结构原理与检修. 北京：人民交通出版社，1998
2 S. Drakunov P.dix et.al. ABS control using optimum search via sliding modes.Proc.conf. on decision and control,FL,1994.12.pp466-471
3 汪建，孙开放，章述汉. MCS-96 系列单片机原理及应用技术. 武汉：华中理工大学出版社，1999(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (6/1/2005)


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