客車(chē)上電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)應(yīng)用標(biāo)定

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關(guān)鍵詞:客車(chē);電子穩(wěn)定控制系統(tǒng);標(biāo)定過(guò)程;ESC

隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，車(chē)輛保有量迅速增長(zhǎng)，汽車(chē)安全問(wèn)題越來(lái)越引起汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)、消費(fèi)者、政府的高度重視，而且主動(dòng)安全控制系統(tǒng)越來(lái)越廣泛應(yīng)用。針對(duì)主動(dòng)安全控制系統(tǒng)中的電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)ESC的應(yīng)用要求，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT/T1094—2016《營(yíng)運(yùn)客車(chē)安全技術(shù)條件》第4.1.4條款中已作了規(guī)定［1］。本文對(duì)ESC的功能、控制邏輯、系統(tǒng)標(biāo)定、下線(xiàn)檢測(cè)進(jìn)行綜合論述。

1ESC概述 

電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)ESC是英文ElectronicStabili-tyControl的縮寫(xiě)，實(shí)際上是一組車(chē)身穩(wěn)定性控制的綜合策略，可以說(shuō)它是在EBS(電子制動(dòng)控制系統(tǒng))基礎(chǔ)之上的一種功能性延伸，而非作為獨(dú)立配置存在。該系統(tǒng)旨在提升車(chē)輛操控表現(xiàn)的同時(shí)，有效地防止車(chē)輛達(dá)到其動(dòng)態(tài)極限時(shí)失控。電子穩(wěn)定程序能提升車(chē)輛的安全性和操控性。本文論述的是應(yīng)用在營(yíng)運(yùn)客車(chē)上的ESC。該種ESC實(shí)時(shí)監(jiān)控車(chē)輛的行駛狀態(tài)，包括車(chē)輛轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角度、車(chē)輛橫擺角速度及橫向加速度，通過(guò)對(duì)從各傳感器采集的車(chē)輛行駛狀態(tài)信息進(jìn)行分析，進(jìn)而向EBS發(fā)出控制指令來(lái)調(diào)節(jié)制動(dòng)力和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，以改變車(chē)輛橫擺力矩，使車(chē)輛維持動(dòng)態(tài)平衡。

1.1ESC功能

該種ESC是在EBS基礎(chǔ)上增加ESC模塊和轉(zhuǎn)向角度傳感器，從而在EBS的基礎(chǔ)功能上增加防側(cè)翻功能和方向控制功能［2］。1)防側(cè)翻功能。車(chē)輛在緊急避障或轉(zhuǎn)彎的過(guò)程中其橫向加速度非常大。當(dāng)超過(guò)物理極限后，會(huì)造成車(chē)輛側(cè)翻。對(duì)裝有ESC的車(chē)輛，其ESC模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)車(chē)輛當(dāng)前的橫向加速度。當(dāng)檢測(cè)到橫向加速度超過(guò)設(shè)定的門(mén)限時(shí)，通過(guò)CAN總線(xiàn)及ESC模塊使車(chē)輛自動(dòng)實(shí)施減速或制動(dòng)控制，避免車(chē)輛側(cè)翻［3－4］。結(jié)合ESC模塊提供的車(chē)輛實(shí)際橫向加速度和橫向加速度內(nèi)部限值，EBS的控制單元對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩限制和制動(dòng)控制是同時(shí)進(jìn)行。轉(zhuǎn)向不足時(shí)，ESC的防側(cè)翻控制邏輯如圖1所示。2)方向控制功能。ESC模塊通過(guò)對(duì)橫擺角速度傳感器和轉(zhuǎn)向角度傳感器實(shí)時(shí)采集到的信息進(jìn)行分析，對(duì)相關(guān)車(chē)輪實(shí)施制動(dòng)，控制車(chē)輛在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中的轉(zhuǎn)向不足或轉(zhuǎn)向過(guò)度，幫助車(chē)輛克服偏離理想行駛軌跡的傾向，保證車(chē)輛按照駕駛員的要求行駛。橫擺角速度傳感器用于監(jiān)檢汽車(chē)行駛過(guò)程中所產(chǎn)生的垂直軸線(xiàn)運(yùn)動(dòng)情況，從而判斷汽車(chē)是否出現(xiàn)打滑。轉(zhuǎn)向角度傳感器對(duì)車(chē)輛行駛過(guò)程中的方向盤(pán)旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)，從而準(zhǔn)確判斷該車(chē)輛是否在既定線(xiàn)路中行駛［5－6］。EBS的控制單元會(huì)對(duì)ESC模塊的橫向加速度、橫擺角加速度和轉(zhuǎn)角的傳感器實(shí)時(shí)采集的信息進(jìn)行合并分析，來(lái)判斷是否是轉(zhuǎn)向不足或轉(zhuǎn)向過(guò)度。無(wú)論是轉(zhuǎn)向不足或轉(zhuǎn)向過(guò)度，EBS都是通過(guò)控制發(fā)動(dòng)機(jī)限扭及對(duì)相關(guān)車(chē)輪實(shí)施制動(dòng)來(lái)糾正。ESC的方向控制邏輯如圖2所示。3)ESC的運(yùn)行特點(diǎn)。當(dāng)車(chē)輛處于極不穩(wěn)定的情況時(shí)，ESC的功能自動(dòng)起作用。在正常行駛條件下，ESC系統(tǒng)不起作用［7］。ESC是EBS基礎(chǔ)上的功能性延伸，非車(chē)輛的獨(dú)立配置。當(dāng)車(chē)輛的不穩(wěn)定性超出其物理極限時(shí)，ESC也無(wú)法控制車(chē)輛的穩(wěn)定。ESC工作時(shí)，制動(dòng)踏板或其他相應(yīng)系統(tǒng)會(huì)有噪聲或振動(dòng)，這是因?yàn)橄鄳?yīng)系統(tǒng)中的壓力變化造成的［8］。

1.2ESC模塊組成

ESC模塊硬件包括ESC控制模塊和轉(zhuǎn)向角度傳感器。其中ESC控制模塊中含有轉(zhuǎn)向角度傳感器和橫向加速度傳感器，ESC的重要信息都是由這些傳感器采集，所以其產(chǎn)品及安裝都必須符合要求的技術(shù)條件。ESC控制模塊必須安裝在以車(chē)輛質(zhì)心為中心的1m×1m×1m范圍內(nèi)［9］。轉(zhuǎn)向角度傳感器為ESC系統(tǒng)獲得轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角度，轉(zhuǎn)向角度傳感器必須安裝在駕駛室內(nèi)的轉(zhuǎn)向柱上，提供方向盤(pán)絕對(duì)角度(位置)的測(cè)量值。這包括通過(guò)校準(zhǔn)可以實(shí)現(xiàn)辨識(shí)方向盤(pán)零位(中心位置)的能力。必須保證轉(zhuǎn)向角度傳感器與周邊相鄰件保持3mm間距，不能出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)干涉。此傳感器將轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息通過(guò)CAN線(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸，電子控制單元(ECU)采集這些信息，并計(jì)算出駕駛員所要求的方向角［10］電氣連接示意圖如圖所示。

2ESC系統(tǒng)在客車(chē)上的應(yīng)用標(biāo)定 

ESC系統(tǒng)硬件按要求安裝好后，其程序部分還需要進(jìn)行標(biāo)定。程序標(biāo)定涉及到的參數(shù)有:車(chē)輛總質(zhì)量、長(zhǎng)、寬、高、軸荷、前/后輪輪距、軸距、懸架型式、橋的型式、裝傳感器的橋、齒圈齒數(shù)、制動(dòng)摩擦片面積、響應(yīng)壓力、制動(dòng)氣室規(guī)格、車(chē)輪靜/動(dòng)態(tài)直徑、車(chē)輪規(guī)格、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、緩速器、驅(qū)動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、AEBS自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)等。由整車(chē)廠(chǎng)提供以上相關(guān)數(shù)據(jù)，由EBS+ESC廠(chǎng)家提供通過(guò)試驗(yàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的參數(shù)文件，用于刷寫(xiě)ECU的程序。

2.1標(biāo)定參數(shù)文件寫(xiě)入

此工作通過(guò)EBS+ESC廠(chǎng)家提供的適配儀和診斷線(xiàn)進(jìn)行，流程如下:1)將ECU程序輸入EBS+ESC控制器中，相同整車(chē)參數(shù)的車(chē)輛可以使用相同的ECU程序。2)標(biāo)定ESC轉(zhuǎn)向傳感器。轉(zhuǎn)向角傳感器安裝在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上后，必須對(duì)轉(zhuǎn)向角度傳感器進(jìn)行零位置標(biāo)定。3)自學(xué)習(xí)過(guò)程。車(chē)輛以20km/h直線(xiàn)行駛至少250m，行駛路面必須平坦，也可在多個(gè)帶彎道短程路段上行駛，以180°的方向盤(pán)角度和25km/h的車(chē)速向左和向右轉(zhuǎn)彎。車(chē)輛停止行駛后關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，等待10s后重新打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，以保存標(biāo)定值。

2.2下線(xiàn)檢測(cè)

下線(xiàn)檢測(cè)是檢查參數(shù)設(shè)置以及關(guān)于ESC系統(tǒng)接線(xiàn)、信號(hào)和組件布置的功能測(cè)試。在進(jìn)行下線(xiàn)檢測(cè)前，先保證以下條件:電瓶電壓≥24V;應(yīng)與繼電器、保險(xiǎn)絲等電氣元件匹配;ECU的型號(hào)應(yīng)正確;輪速傳感器與齒圈的距離≤0.2mm;電氣接頭的固定和連接應(yīng)正確;管路連接應(yīng)正確，無(wú)漏氣現(xiàn)象。按以下步驟進(jìn)行:第一步:下線(xiàn)檢測(cè)設(shè)備準(zhǔn)備。設(shè)備包括診斷適配儀及診斷軟件、診斷線(xiàn)及診斷接頭、數(shù)據(jù)線(xiàn)、電腦。轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)架用于檢測(cè)輪速傳感器、ABS電磁閥等元件。ABS電磁閥檢查時(shí)，開(kāi)啟轉(zhuǎn)鼓，點(diǎn)擊檢測(cè)頁(yè)面“OK”按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)，頁(yè)面顯示合格后，關(guān)閉轉(zhuǎn)鼓。壓力表連接在制動(dòng)氣室上，用于檢測(cè)ABS電磁閥、后橋模塊等元件。第二步:啟動(dòng)診斷軟件。連接好診斷適配儀后，上電。第三步:系統(tǒng)安裝檢查。在車(chē)輛靜止時(shí)，檢查電器元件工作是否正常。如果發(fā)現(xiàn)電器元件工作不正常，必須檢修正常后再進(jìn)行。然后釋放駐車(chē)制動(dòng)，將后軸置于轉(zhuǎn)鼓臺(tái)架上;開(kāi)啟轉(zhuǎn)鼓，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)。檢測(cè)完畢后，系統(tǒng)顯示工作正常，關(guān)閉轉(zhuǎn)鼓。

3結(jié)束語(yǔ) 

電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)ESC在客車(chē)上應(yīng)用，是客車(chē)主動(dòng)安全措施方面的重大突破。該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)車(chē)輛各個(gè)功能實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證車(chē)輛不跑偏、不甩尾、不側(cè)翻，從而有效保證了客車(chē)的行駛安全。如果說(shuō)ABS/ASR控制系統(tǒng)是車(chē)輛安全性的初級(jí)階段，那么EBS/ESC等控制系統(tǒng)就是車(chē)輛安全性的中級(jí)階段，而ACC/CWS/AEB/CAS(避撞控制系統(tǒng))/BSD(盲區(qū)監(jiān)測(cè)控制)等控制系統(tǒng)則是車(chē)輛安全性的高級(jí)階段。

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作者：米燕平 李海玲 劉兆梓 高云龍 張俊國(guó) 單位：北京北方華德尼奧普蘭客車(chē)股份有限公司

本文轉(zhuǎn)載于《客車(chē)技術(shù)與研究》2021年第1期《電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)在客車(chē)上的應(yīng)用標(biāo)定》，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系本站刪除。