汽车防抱死制动系统(简称ABS)是提高和改善汽车制动性能的重要途径,它能充分发挥轮胎与路面的潜在附着力,最大限度地改善汽车的制动性能,以满足行车安全的需要,它一直是人们追求的目标。虽然ABS的理论基础早已确立,但鉴于相关工业如电子技术水平的限制,使可靠性、价格效益比成为ABS发展道路上的两大障碍。20世纪80年代以来,由于电子技术的发展,ABS可靠性得以完善,加之汽车行驶速度的提高,致使制动时车轮抱死拖滑成为行车安全的重大隐患之一,为了改善制动性能,保障行车安全,促进了ABS的使用日益广泛。
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ISO9141作为硬件标准,应用层协议由厂商自定。目前的趋势是延续ISO9141的硬件接口,应用层协议则是采用ISOKW2000。