发布时间:2005-01-28 14:26:11
来源:赛迪网-《中国电子报》
作者:赛迪网-《中国电子报》
2005年国内ABS需求126万套
世界各发达国家都对汽车安全性提出了强制性要求,20世纪90年代,欧、美、日等发达国家为了提高汽车安全性,制定了严格的法规。事实证明,ABS的发展和国家的汽车安全法规密切相关。1995年,北美产轿车ABS的装用率达70%,欧洲轿车ABS装用率约为40%。目前,ABS已成为这些国家生产轿车的标准装备。
1999年我国制定的国家强制性标准 GB - 12676 《汽车制动系统结构、性能和试验方法》中已把装用ABS作为强制性法规。到2005年,国产车辆ABS装车率将达到50%。微车、客车的装车率为20%,也就是说液压制动ABS的需求量将达到75万-81万套;而中、重型载货车,大、中型客车ABS的装车率为100%;气制动ABS需求量为35万-45万套;这样,到2005年国内ABS总需求量为108万-126万套。
我国ABS产品正处于起步阶段,气动ABS相对液压ABS的推广门槛要低一些。一方面气动ABS主要是针对重型车及大客车,这类车型主要由国内生产,且国家强制性法规不是强制要求这部分车辆装用ABS系统。国内在这方面的研究开发起步较早,具有很好的技术基础。液压ABS主要针对轿车,而国内的大部分轿车是以合资为主,其技术话语权主要由外方控制,所以国内ABS系统进入轿车领域难度会更大些。
国内ABS生产厂家,目前估计在10家-20家左右,一般都是仅做气动或仅做液压ABS,很少有气动和液压ABS同时开发的。对气动ABS,国外厂商主要是德国 WABCO 和 KNORR 两家公司,他们的市场估计占到80%左右。国内虽然厂家较多,但形成大批量供货的还没有。液压ABS主要是德国大陆公司、 Bosch 、TRW和德尔福公司,国内厂家势力要弱些,基本没有形成规模生产。但近几年国内企业看到了很好的市场前景,纷纷投入资金加快开发与生产。
ABS系统技术逐步升级
ABS系统中涉及以下几方面技术:一是传感器。传统上ABS传感器以电磁感应式传感器为主,目前国内市场90%是以这种传感器为主,气动ABS几乎100%采用这种传感器。这种传感器的优点是成本低,抗恶劣环境的能力强,但缺点是要求工作间隙较小,低速时往往没有信号。近几年由于半导体技术的发展,霍尔型传感器逐步在液压ABS系统中采用,它的特点是体积小,工作间隙大,信号幅度与速度无关,还可以测试间隙及方向,特别是用于ABS升级的产品,所以霍尔型传感器呈现逐步增多的趋势。
二是ABS控制器。目前ABS控制器主要以16位单片机为主,一般采用双CPU,也有采用单CPU的。其所用到各种硬件芯片,国外大的半导体厂商都有成熟的解决方案,所以硬件实现已比较简单。
ECU硬件的方面主要是朝集成化方向发展,一些公司采用先进的半导体技术试图将功率驱动芯片与CPU集成在一起,将各种辅助功能,如电源、通信也集成在一起。这样芯片就可以集成到一两个器件上,大大提高了系统的可靠性。在软件方面也有人试图将ABS软件标准化,软件开发朝着图形化及自动代码生成方向发展,这样会导致要求更高的CPU计算速度和更大的内存及程序存储空间。
ABS主要采用CAN作为通信总线
车载网络主要有A、B、C三个级别,A级主要以本身电子为主,其代表的总线是LIN。C级是以实时控制为主,其代表的总线是CAN。ABS主要采用CAN作为通信总线,气动ABS主要采用 SAEJ1939 作为网络协议,而液压ABS一般都是各厂家自己制定。一般ABS通信速率在500波特率。ABS是安全系统,所以一般它要将ABS状态、轮速等信息发送到总线上。带有ASR的系统还要通过总线进行驱动力的控制。
随着电制动(Brake - by - wire ) 的发展,要求总线速度和可靠性方面有大的提高。目前出现了1M波特率至10M波特率的总线,它们分别是:TTP/C、 TTCAN 、 FlexRay ,每一种总线都有自己的特点。目前没有一种总线进入实用化阶段,价格及系统的容错能力是主要问题。另外, Brake - by - wire系统还没有开始进入大批量使用阶段,所以这类高速总线的出现还需要时间。
车载网络另一部分是诊断协议,早期一般采用 ISO 9141 作为硬件标准,应用层协议由厂商自定。目前的趋势是延续 ISO 9141 的硬件接口,应用层协议则是采用 ISO KW2000 。
电子制动将是发展方向
ABS技术在20世纪90年代初期就已成熟,近十年来没有突破性的发展,但在ABS技术进行的扩展,将ABS的内涵给予了很大的提升。ABS最初的扩展是防滑控制系统,它分为制动防滑(E DS ) 和驱动防滑(T CS ) 两部分,有时统称为ASR。在此基础上扩展了后轴制动力感载控制,即EBD功能,以及电子助力制动EBA,这些扩展仍是以ABS为主。90年代中期,ABS进入了一个全新的发展,ABS只是作为全新系统的一个子系统,而不是一个主要的系统,但它仍把ABS作为一个重要组成部分。
气动ABS演化为EBS,即电子制动系统,在此基础上发展为稳定性控制系统ESP,稳定性控制系统主要利用车辆加速度传感器和横摆角速度传感器,对车辆横向稳定性进行控制,如对过度转向及不足转向进行纠正,防止车辆失去稳定性。还有一些系统将倾翻警告集成到这类系统中,这种系统的控制主要以制动为主,所以ABS是其重要的组成部分。
液压ABS目前演化成稳定性控制,即ESP系统。它是控制操作过程中的横向稳定性,通用制动成驱动力的调节来调整整车的横向稳定性,目前这种系统已批量装车,国内中高档轿车已开始装车,在此基础进行扩展的功能有:将助力转向系统与ESP相结合,更好地控制车辆稳定性。下一代产品已进行了批量生产,即电子制动系统,将传统的制动液压传动部分改为电传动,但制动力仍靠液压及主缸分泵产生,这样可以提高制动的响应速度,减小制动距离,同时可以实现 Brake - by - wire 的功能。未来液压ABS系统将向全电子系统过渡,但可靠性及成本是一个非常大的障碍,全电子制动要求制动电机有足够的制动力,但目前的12伏电源很难满足要求,要求未来的42伏电源系统的实施后才可能变成现实。
总之,现代汽车制动控制技术正朝着电子制动控制方向发展。全电制动控制因其巨大的优越性,将取代传统的以液压为主的传统制动控制系统而占据下一代制动控制系统统治地位。同时,随着其他汽车电子技术特别是超大规模集成电路的发展,电子元件的成本及尺寸不断下降。汽车电子制动控制系统将与其他汽车电子系统如汽车电子悬架系统、汽车主动式方向摆动稳定系统、电子导航系统、无人驾驶系统等融合在一起成为综合的汽车电子控制系统,未来的汽车中就不存在孤立的制动控制系统,各种控制单元集中在较少的ECU中,并将逐渐代替常规的控制系统,实现车辆控制的智能化。(if002)