客車上電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)應用標定
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關鍵詞:客車;電子穩(wěn)定控制系統(tǒng);標定過程;ESC
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，車輛保有量迅速增長，汽車安全問題越來越引起汽車生產(chǎn)企業(yè)、消費者、政府的高度重視，而且主動安全控制系統(tǒng)越來越廣泛應用。針對主動安全控制系統(tǒng)中的電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)ESC的應用要求，行業(yè)標準JT/T1094—2016《營運客車安全技術條件》第4.1.4條款中已作了規(guī)定［1］。本文對ESC的功能、控制邏輯、系統(tǒng)標定、下線檢測進行綜合論述。
1ESC概述
電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)ESC是英文ElectronicStabili-tyControl的縮寫，實際上是一組車身穩(wěn)定性控制的綜合策略，可以說它是在EBS(電子制動控制系統(tǒng))基礎之上的一種功能性延伸，而非作為獨立配置存在。該系統(tǒng)旨在提升車輛操控表現(xiàn)的同時，有效地防止車輛達到其動態(tài)極限時失控。電子穩(wěn)定程序能提升車輛的安全性和操控性。本文論述的是應用在營運客車上的ESC。該種ESC實時監(jiān)控車輛的行駛狀態(tài)，包括車輛轉向輪的轉向角度、車輛橫擺角速度及橫向加速度，通過對從各傳感器采集的車輛行駛狀態(tài)信息進行分析，進而向EBS發(fā)出控制指令來調節(jié)制動力和發(fā)動機扭矩，以改變車輛橫擺力矩，使車輛維持動態(tài)平衡。
1.1ESC功能
該種ESC是在EBS基礎上增加ESC模塊和轉向角度傳感器，從而在EBS的基礎功能上增加防側翻功能和方向控制功能［2］。1)防側翻功能。車輛在緊急避障或轉彎的過程中其橫向加速度非常大。當超過物理極限后，會造成車輛側翻。對裝有ESC的車輛，其ESC模塊實時檢測車輛當前的橫向加速度。當檢測到橫向加速度超過設定的門限時，通過CAN總線及ESC模塊使車輛自動實施減速或制動控制，避免車輛側翻［3－4］。結合ESC模塊提供的車輛實際橫向加速度和橫向加速度內(nèi)部限值，EBS的控制單元對發(fā)動機扭矩限制和制動控制是同時進行。轉向不足時，ESC的防側翻控制邏輯如圖1所示。2)方向控制功能。ESC模塊通過對橫擺角速度傳感器和轉向角度傳感器實時采集到的信息進行分析，對相關車輪實施制動，控制車輛在轉彎過程中的轉向不足或轉向過度，幫助車輛克服偏離理想行駛軌跡的傾向，保證車輛按照駕駛員的要求行駛。橫擺角速度傳感器用于監(jiān)檢汽車行駛過程中所產(chǎn)生的垂直軸線運動情況，從而判斷汽車是否出現(xiàn)打滑。轉向角度傳感器對車輛行駛過程中的方向盤旋轉角度進行檢測，從而準確判斷該車輛是否在既定線路中行駛［5－6］。EBS的控制單元會對ESC模塊的橫向加速度、橫擺角加速度和轉角的傳感器實時采集的信息進行合并分析，來判斷是否是轉向不足或轉向過度。無論是轉向不足或轉向過度，EBS都是通過控制發(fā)動機限扭及對相關車輪實施制動來糾正。ESC的方向控制邏輯如圖2所示。3)ESC的運行特點。當車輛處于極不穩(wěn)定的情況時，ESC的功能自動起作用。在正常行駛條件下，ESC系統(tǒng)不起作用［7］。ESC是EBS基礎上的功能性延伸，非車輛的獨立配置。當車輛的不穩(wěn)定性超出其物理極限時，ESC也無法控制車輛的穩(wěn)定。ESC工作時，制動踏板或其他相應系統(tǒng)會有噪聲或振動，這是因為相應系統(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控制模塊和轉向角度傳感器。其中ESC控制模塊中含有轉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條件。ESC控制模塊必須安裝在以車輛質心為中心的1m×1m×1m范圍內(nèi)［9］。轉向角度傳感器為ESC系統(tǒng)獲得轉向輪的轉向角度，轉向角度傳感器必須安裝在駕駛室內(nèi)的轉向柱上，提供方向盤絕對角度(位置)的測量值。這包括通過校準可以實現(xiàn)辨識方向盤零位(中心位置)的能力。必須保證轉向角度傳感器與周邊相鄰件保持3mm間距，不能出現(xiàn)運動干涉。此傳感器將轉向輪轉動角度轉換成數(shù)字信息通過CAN線實時傳輸，電子控制單元(ECU)采集這些信息，并計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)在客車上的應用標定
ESC系統(tǒng)硬件按要求安裝好后，其程序部分還需要進行標定。程序標定涉及到的參數(shù)有:車輛總質量、長、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)、制動摩擦片面積、響應壓力、制動氣室規(guī)格、車輪靜/動態(tài)直徑、車輪規(guī)格、發(fā)動機、變速器、緩速器、驅動橋、轉向系統(tǒng)、AEBS自動緊急制動系統(tǒng)等。由整車廠提供以上相關數(shù)據(jù)，由EBS+ESC廠家提供通過試驗場檢驗的參數(shù)文件，用于刷寫ECU的程序。
2.1標定參數(shù)文件寫入
此工作通過EBS+ESC廠家提供的適配儀和診斷線進行，流程如下:1)將ECU程序輸入EBS+ESC控制器中，相同整車參數(shù)的車輛可以使用相同的ECU程序。2)標定ESC轉向傳感器。轉向角傳感器安裝在轉向系統(tǒng)上后，必須對轉向角度傳感器進行零位置標定。3)自學習過程。車輛以20km/h直線行駛至少250m，行駛路面必須平坦，也可在多個帶彎道短程路段上行駛，以180°的方向盤角度和25km/h的車速向左和向右轉彎。車輛停止行駛后關閉點火開關，等待10s后重新打開點火開關，以保存標定值。
2.2下線檢測
下線檢測是檢查參數(shù)設置以及關于ESC系統(tǒng)接線、信號和組件布置的功能測試。在進行下線檢測前，先保證以下條件:電瓶電壓≥24V;應與繼電器、保險絲等電氣元件匹配;ECU的型號應正確;輪速傳感器與齒圈的距離≤0.2mm;電氣接頭的固定和連接應正確;管路連接應正確，無漏氣現(xiàn)象。按以下步驟進行:第一步:下線檢測設備準備。設備包括診斷適配儀及診斷軟件、診斷線及診斷接頭、數(shù)據(jù)線、電腦。轉鼓試驗臺架用于檢測輪速傳感器、ABS電磁閥等元件。ABS電磁閥檢查時，開啟轉鼓，點擊檢測頁面“OK”按鈕，系統(tǒng)自動檢測，頁面顯示合格后，關閉轉鼓。壓力表連接在制動氣室上，用于檢測ABS電磁閥、后橋模塊等元件。第二步:啟動診斷軟件。連接好診斷適配儀后，上電。第三步:系統(tǒng)安裝檢查。在車輛靜止時，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行。然后釋放駐車制動，將后軸置于轉鼓臺架上;開啟轉鼓，系統(tǒng)自動檢測。檢測完畢后，系統(tǒng)顯示工作正常，關閉轉鼓。
3結束語
電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)ESC在客車上應用，是客車主動安全措施方面的重大突破。該系統(tǒng)通過對車輛各個功能實時監(jiān)控，保證車輛不跑偏、不甩尾、不側翻，從而有效保證了客車的行駛安全。如果說ABS/ASR控制系統(tǒng)是車輛安全性的初級階段，那么EBS/ESC等控制系統(tǒng)就是車輛安全性的中級階段，而ACC/CWS/AEB/CAS(避撞控制系統(tǒng))/BSD(盲區(qū)監(jiān)測控制)等控制系統(tǒng)則是車輛安全性的高級階段。
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作者：米燕平 李海玲 劉兆梓 高云龍 張俊國 單位：北京北方華德尼奧普蘭客車股份有限公司
本文轉載于《客車技術與研究》2021年第1期《電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)在客車上的應用標定》，如有侵權請聯(lián)系本站刪除。