在商用車技術(shù)領(lǐng)域制動安全系統(tǒng)的發(fā)展相對較快，從載貨車到掛車、半掛車以及客車等不同車型的制動安全系統(tǒng)新技術(shù)應(yīng)用也相當(dāng)?shù)膹V泛。從歷史上看，最近幾十年制動標(biāo)準(zhǔn)也發(fā)生了非常大的變化，如從20世紀(jì)60年代雙回路氣制動系統(tǒng)和20世紀(jì)70年代感載比例閥的引入。到了20世紀(jì)80年代和90年代，我們看到這種變化又體現(xiàn)在車輛電子控制系統(tǒng)中。與此同時(shí)威伯科公司一直致力于制動安全系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展，首先體現(xiàn)在1981年ABS的引入，到目前它已經(jīng)成為歐洲商用車的標(biāo)準(zhǔn)配置。
1987年，拓展了ABS的現(xiàn)有功能開發(fā)出了驅(qū)動防滑系統(tǒng)（ASR），通過對制動過程的調(diào)節(jié)來改善牽引力。
由于全球運(yùn)輸業(yè)競爭的加劇和對于制動系統(tǒng)要求的提高，1996年又推出了一套新概念電子制動控制系統(tǒng)（EBS），不僅安全性得以大大提高，而且車輛的經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)輸效率也大大提高。
目前，基于ABS的電子穩(wěn)定控制（ESC）的新技術(shù)應(yīng)用大大提高了商用車橫向和縱向的操縱穩(wěn)定性，給車輛和道路安全性帶來好處。
現(xiàn)在威伯科公司開發(fā)出了基于印S的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC），可以大大降低碰撞交通事故的發(fā)生。
自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）開拓了新型助駕系統(tǒng)的第一步，接下來將開發(fā)碰撞警告系統(tǒng)和自動轉(zhuǎn)向及制動干涉系統(tǒng)，以避免突然的追尾（見圖1）。
防抱制動系統(tǒng)（ABS）
ABS——是Antilock Braking System的縮寫，防抱制動系統(tǒng)（ABS）的任務(wù)是防止由于制動力過大造成的車輪抱死（尤其在光滑的路面上），從而使得即使全制動也能維持橫向牽引力，保證了駕駛的穩(wěn)定性和車輛的轉(zhuǎn)向控制性以及主、掛車制動協(xié)調(diào)性的最佳效果。同時(shí)保證了可利用的輪胎和路面之，間的制動摩擦力以及車輛減速度和停車距離的最優(yōu)化。ABS失效時(shí)，常規(guī)制動系統(tǒng)仍然起作用。
在1981年的年末，威伯科公司和奔馳公司聯(lián)合研制的ABS系統(tǒng)推向了市場。這種帶有單獨(dú)車輪調(diào)節(jié)的4通道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制原理獲得了歐洲商用車市場的認(rèn)可并形成了世界范圍的ABS標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)提供了4通道和6通道ABS系統(tǒng)的配置。
根據(jù)縱向及橫向附著系數(shù)與滑移率關(guān)系的曲線當(dāng)滑移率在10％-30％之，間時(shí)不同路況下最佳滑移率是不同的。縱向及橫向附著系數(shù)都可以獲得較高的值，進(jìn)而保證較好的轉(zhuǎn)向能力和制動能力因此滑移率是ABS系統(tǒng)控制的重要參數(shù)（見圖2）。
ABS控制的制動循環(huán)如圖3所示電控單元接收傳感器的輪速信號并進(jìn)行計(jì)算從而按照一定的控制邏輯來控制ABS電磁閥，使制動氣室的氣壓升壓，降壓和保壓（圖3下面的曲線）進(jìn)而達(dá)到最優(yōu)的制動能力。
縱向附著系數(shù)μe的大小與制動距離長短有直接關(guān)系。橫向附著系數(shù)μs大小直接決定汽車防側(cè)滑的能力大小。
ABS控制原理：在車輪接近抱死的情況下，相應(yīng)車輪的制動壓力將被釋放并在要求或測得車輪重新加速期間保持恒定，在重新加速之后逐步增加制動壓力。當(dāng)對于實(shí)際的摩擦力來講制動力又過大時(shí)，這一循環(huán)重新開始。后橋車輪被單獨(dú)控制（IR），前橋車輪對于左右兩邊不同的路面可以應(yīng)用修正的單獨(dú)控制規(guī)則。圖4為ABS系統(tǒng)主要零部件安裝位置。
驅(qū)動防滑系統(tǒng)（ASR）
ASR（Anti-Slip Regulation）驅(qū)動防滑系統(tǒng)也叫自動牽引力控制，從下面縱向附著系數(shù)（μB）及橫向附著系數(shù)（μs）與滑轉(zhuǎn)率關(guān)系的曲線中可以看出，滑移率（λ）控制在10％-30％可以獲得較高的橫向和縱向附著系數(shù)，提高車輛的穩(wěn)定性（見圖5）。
λ＝（Vw-Vv）／Vw x 100％
λ——滑移率
Vw——車輪的速度
VV——車輛的速度
ASR的控制方式主要有兩種：
橋控：實(shí)施差速控制。對發(fā)生打滑的驅(qū)動輪直接施加制動的制動控制。如果驅(qū)動輪在不同附著系數(shù)的路面上，在車速小于35km/h時(shí)，通過對打滑的驅(qū)動輪實(shí)施制動，降低滑移率，提高驅(qū)動力。
發(fā)動機(jī)控制：在車速大于35km/h或兩側(cè)驅(qū)動輪均在光滑路面上時(shí)，通過調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)加在驅(qū)動輪上扭矩的發(fā)動機(jī)控制。控制驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速，從而降低滑移率提高驅(qū)動力，保證轉(zhuǎn)向操縱性。汽油機(jī)通過控制燃料噴油量、點(diǎn)火時(shí)間、節(jié)氣門開度來減低其輸出扭矩。柴油機(jī)常通過控制燃油噴射量來減低其輸出扭矩。
ASR的原理是使打滑的驅(qū)動輪的滑移率與非驅(qū)動的前輪比較，使其保持在理想牽引力和穩(wěn)定性的范圍，即獲得良好的牽引力，又保持車輛的穩(wěn)定性。根據(jù)路面狀況在車輪打滑時(shí)，ASR將啟動發(fā)動機(jī)控制和／或制動控制。對于附著系數(shù)相同的路面，主要通過發(fā)動機(jī)控制來實(shí)現(xiàn)防驅(qū)動輪打滑，也對打滑的兩驅(qū)動輪實(shí)施制動。如果兩側(cè)車輪與地面的摩擦狀況不一樣，差速制動控制將給壓力到打滑驅(qū)動輪的制動氣室，這樣將發(fā)動機(jī)扭矩傳給非打滑的車輪，這種情況下發(fā)動機(jī)控制將不起作用，直到兩個(gè)車輪都打滑或一個(gè)車輪的打滑超過了一個(gè)臨界值才啟動發(fā)動機(jī)控制。
在差速制動期間，通過差速制動閥（ASR閥）提供控制壓力。打滑車輪的壓力將由相應(yīng)的ABS電磁閥控制，為了防止在非打滑驅(qū)動車輪的制動氣室建立壓力，該車輪的ABS電磁閥將切斷制動壓力。
為防止車輛制動蹄過熱，差速制動臨界值在車輛速度大于35km/h時(shí)線性增加，控制制動滑移率較多地通過減少發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。當(dāng)車輪速度超過50km/h時(shí)差速制動將不起作用，要依靠發(fā)動機(jī)控制。
ASR的主要優(yōu)點(diǎn)：
維持了車輛的驅(qū)動力和轉(zhuǎn)向力
當(dāng)車輛在濕滑的路面起步、加速和轉(zhuǎn)彎時(shí)保證了駕駛的穩(wěn)定性
可以通過警告燈提醒駕駛員路面的濕滑（ASR起作用時(shí)燈亮）
將輪胎因打滑的磨損減少到最小程度
進(jìn)一步減少了事故的可能性
電子制動控制系統(tǒng)（EBS）
EBS（Electronic Brake System）電子制動控制系統(tǒng)將是未來的主要市場占有者，主要由轉(zhuǎn)向角度傳感器，橋控調(diào)節(jié)器，ESC模塊，ABS電磁閥，掛車控制閥，制動信號傳感器，比例繼動閥等零部件組成，如圖6所示。
EBS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了制動系統(tǒng)的電子控制，如圖7所示，當(dāng)駕駛員踩制動踏板時(shí)，制動信號傳感器將獲得的踏板行程信號傳輸給電控單元，同時(shí)從速度傳感器和磨損傳感器獲得輪速信號和摩擦片磨損狀態(tài)信號，然后電控單元根據(jù)相應(yīng)的控制策略進(jìn)行計(jì)算并傳輸控制信號來控制比例繼動閥，ABS電磁閥，備壓閥和橋控調(diào)節(jié)器，從而控制前后橋執(zhí)行制動。
商用車EBS集中體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)性、高效性、安全性和創(chuàng)新性。
經(jīng)濟(jì)性、高效性：對于車輛生產(chǎn)廠由于它采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的部件，非常容易安裝。對于車輛使用者，由于它優(yōu)化了主掛車制動協(xié)調(diào)性，使得前后橋制動摩擦襯片的磨損非常均衡，而且減少到最小。
安全性：改善了ABS/ASR的功能，改善了制動響應(yīng)時(shí)間和車輛的制動反應(yīng)，縮短了制動距離、而且同時(shí)大大增加了舒適性。
創(chuàng)新性：系統(tǒng)可以進(jìn)行自診斷和使用多種診斷工具，同時(shí)可以與車輛其它系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，如發(fā)動機(jī)、變速器和電子控制緩速器等。EBS通過電子信號傳遞，氣作動元件建立前后橋和掛車的制動壓力，另外，在電子回路失效的情況下。它還可以提供備壓輸出。
目前，威伯科公司在歐洲已經(jīng)開始廣泛的應(yīng)用EBS系統(tǒng)，1996年威伯科公司在奔馳“ACTROS”系列車型上開始了第一次應(yīng)用，到2005年已經(jīng)銷售七十多萬套EBS系統(tǒng)。
電子穩(wěn)定控制（ESC）
基于ABS的電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)（Electronic stability control簡稱ESC），當(dāng)車輛處于低附著系數(shù)路面時(shí)，不僅要面對橫向加速度過大的危險(xiǎn)，還要面對轉(zhuǎn)向不足或者轉(zhuǎn)向過度的情況。對于帶掛車的列車而言，更有側(cè)翻的危險(xiǎn)。當(dāng)車輛在低附著系數(shù)路面上轉(zhuǎn)向時(shí)，ESC系統(tǒng)不僅監(jiān)測車輛的橫向加速度，在出現(xiàn)翻車危險(xiǎn)時(shí)通過對驅(qū)動輪和掛車進(jìn)行制動，并且通過CAN總線控制發(fā)動機(jī)和緩速器輸出扭矩，以降低車速，從而避免翻車。同時(shí)增加了帶橫擺角傳感器的ESC控制模塊。
通過ESC控制模塊不斷監(jiān)測并計(jì)算車輛的橫擺角，并與安裝在轉(zhuǎn)向管柱內(nèi)的轉(zhuǎn)向角度傳感器測得的轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向角度相比較，當(dāng)兩者差異超出限制的數(shù)值時(shí)，通過ABS電控單元激活安裝在前橋的ABS電磁閥對轉(zhuǎn)向輪進(jìn)行制動，以糾正車輛轉(zhuǎn)向不足或者轉(zhuǎn)向過度的情況，從而讓車輛在低附著系數(shù)路面上提高操縱穩(wěn)定性。另外在制動的工況下，制動回路中增加的壓力傳感器使系統(tǒng)能精確的獲得制動壓力輸出的大小，從而實(shí)現(xiàn)更精確的制動控制（見圖8）。圖9為ESC控制模塊和橫擺角傳感器。
自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC）
威伯科公司自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC：AdaptiveCruiseControl）是專為商用車設(shè)計(jì)開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)，既有導(dǎo)航控制系統(tǒng)的功能，同時(shí)又可以控制與正前方車輛的距離。威伯科公司ACC對于駕駛員和車輛均具有顯著效果，尤其在舒適性和安全性方面有很大提升。目前威伯科公司在原有的系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)了新一代的ACC系統(tǒng)，進(jìn)行了可裝配性等優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過把電控單元和雷達(dá)傳感器高度集成一個(gè)模塊，既減少了零件數(shù)量，又便于安裝。
當(dāng)汽車以較高的速度接近前方車輛時(shí)，如果兩車之，間的距離太近，很容易造成追尾事故自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)的關(guān)鍵在于對相對距離和相對速度的測量，相對距離和安全距離的大小關(guān)系為主要判斷依據(jù)來保證車輛的安全性。
威伯科公司商用車ACC系統(tǒng)是一種智能化的自動控制系統(tǒng)，主要由雷達(dá)傳感器，電控單元等組成。
威伯科公司ACC模塊把電控單元和雷達(dá)傳感器集成在一起，如圖10所示，充分體現(xiàn)了可裝配性設(shè)計(jì)的思想，減少了零件的安裝空間，降低了成本，給客戶帶來更多的利益。
威伯科公司ACC系統(tǒng)的主要功能有：
智能導(dǎo)航控制功能：在未監(jiān)測到同一車道內(nèi)有其它車輛的情況下，ACC系統(tǒng)能自動保持恒定的設(shè)置速度。
自動的距離控制：如果正前方并且在同一車道中的車輛以低于理想的設(shè)置速度行駛時(shí)，威伯科公司ACC系統(tǒng)會調(diào)整汽車車速，保持安全距離。
報(bào)警功能：當(dāng)與前方車輛的距離突然減少時(shí)，ACC系統(tǒng)向駕駛員發(fā)出警告，同時(shí)自動實(shí)施制動，在必要的情況下，提醒汽車駕駛員進(jìn)行制動。
可自動識別車道：ACC系統(tǒng)雷達(dá)感應(yīng)器不僅可以探測車輛的前方區(qū)域還可以探測到部分鄰近車道，ACC對道路曲率進(jìn)行識別，在轉(zhuǎn)向角傳感器的信息支持下，可以區(qū)分相關(guān)目標(biāo)（Relevant Object）和非相關(guān)目標(biāo)（Irrelevant Object），即同一車道和其它車道間的車輛。
商用車ACC系統(tǒng)主要有以下技術(shù)優(yōu)勢：
保持車速穩(wěn)定：汽車無論是在平路上行駛還是上坡，下坡，或是在風(fēng)速變化，大霧等情況下行駛，在發(fā)動機(jī)功率允許的范圍之內(nèi)，行駛速度均能保持不變。
提高汽車行駛時(shí)的舒適性：尤其是汽車在郊外或高速公路上行駛時(shí)，舒適性體現(xiàn)得更為突出，自動保持與前方車輛的安全距離，駕駛員不需要頻繁的用腳踩油門，使駕駛員得以放松減少壓力和疲勞。
提高經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性：在同樣的行駛條件下，可節(jié)省燃油。這是因?yàn)樵谘埠娇刂葡到y(tǒng)中使用速度穩(wěn)定器后，可使發(fā)動機(jī)燃料的供給與功率之間處于最佳配合，不但降低燃油消耗率，而且大大減少了排氣中有害成分的排放。
提供很高的安全性：如遇前方車輛突然制動，或者一慢速行駛車輛突然橫穿前方車道，ACC系統(tǒng)通過聲音信號或視覺信號向駕駛員發(fā)出警告，并自動啟動制動。在關(guān)鍵情況下，系統(tǒng)的反應(yīng)速度要比駕駛員快得多，從而縮短制動距離。
方便安裝：采用了雷達(dá)傳感器和電控單元集成為整體的緊湊型設(shè)計(jì)。
具有很強(qiáng)的兼容性：ACC可集成到不同外形的車輛上，可與全球使用的標(biāo)準(zhǔn)制動系統(tǒng)兼容，并且通過CAN總線（SAEJ1939或其它協(xié)議）實(shí)現(xiàn)與車輛系統(tǒng)通信、激活ACC控制。當(dāng)與ABS和EBS制動系統(tǒng)聯(lián)合使用時(shí)，可提供更優(yōu)越的性能。
電子自動防撞系統(tǒng)和全自動駕駛
威伯科公司的產(chǎn)品開發(fā)以安全為核心，幫助和保護(hù)正常和非正常駕駛的駕駛員是電子控制系統(tǒng)開發(fā)的一貫思路從防抱制動系統(tǒng)（ABS）開始，到驅(qū)動防滑系統(tǒng)（ASR），再到電子制動控制系統(tǒng)（EBS）以及在其基礎(chǔ)上增加的電子穩(wěn)定控制（ESC），到現(xiàn)在自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（ACC），無一不貫徹這一思路。
目前，為了充分利用汽車為人類帶來的方便，同時(shí)盡可能地避免交通事故的發(fā)生，世界許多國家都在開發(fā)智能車輛和智能公路交通系統(tǒng)，以增加汽車運(yùn)輸?shù)陌踩阅?。因此汽車自動防撞系統(tǒng)以及全自動駕駛是產(chǎn)品開發(fā)的下一步重點(diǎn)工作。
車輛制動安全系統(tǒng)作為車輛安全系統(tǒng)的一部分，可以從車輛安全系統(tǒng)向安全車輛方向發(fā)展的路線圖（如圖11所示）中展示其發(fā)展方向車輛安全系統(tǒng)可以劃分為兩個(gè)方向：
減輕車輛碰撞和避免車輛碰撞的安全系統(tǒng)即被動安全性和主動安全性——安全性方向
以半自動駕駛為目標(biāo)的方便性系統(tǒng)即駕駛員輔助和車輛導(dǎo)航——方便性方向
在被動安全性方面，發(fā)展方向主要是對潛在事故的預(yù)先識別和對行人的保護(hù)功能，如碰撞警告系統(tǒng)，預(yù)碰撞感應(yīng)系統(tǒng)，行人和目標(biāo)探測系統(tǒng)等。
在主動安全性方面，發(fā)展方向主要是基于計(jì)算機(jī)輔助的駕駛行為使車輛避免碰撞，如自動停車系統(tǒng)可以在車輛接近障礙物的時(shí)候自動制動，避免碰撞，還有行人目標(biāo)保護(hù)系統(tǒng)，預(yù)測安全系統(tǒng)等。
駕駛員輔助是車輛導(dǎo)航的基礎(chǔ)和先決條件，為其提供必要的數(shù)據(jù)，并沒有交互式地控制車輛，如偏離車道警告系統(tǒng)，當(dāng)車輛偏離車道時(shí)可以探測前方的障礙物，警告走神的駕駛員注意安全；夜視系統(tǒng)可以降低夜間交通事故的發(fā)生率，為駕駛員提供駕駛必要的準(zhǔn)確信息；盲點(diǎn)探測系統(tǒng)可以探測駕駛員盲點(diǎn)區(qū)域的障礙物；停車輔助系統(tǒng)可以探測停車的空間，然后以最優(yōu)的停車方式建議駕駛員在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候轉(zhuǎn)向等。
ACC系統(tǒng)未來不僅適用于高速公路而且也將適用于市內(nèi)交通，即可以在所有的速度范圍內(nèi)工作，如基于ACC系統(tǒng)的低速跟隨系統(tǒng)可以控制車輛跟隨前方的低速行駛車輛；ACC系統(tǒng)走?？刂瓶梢栽诔鞘兄械退?、高車流密度情況下使用，是ACC系統(tǒng)針對車速低、車距近的行駛情況所做的功能擴(kuò)展，同時(shí)增加車輛的自動起步功能，這樣既使在堵車情況下也無須駕駛員參與，只需操縱車輛的轉(zhuǎn)向即可，駕駛員可以完全從煩瑣的駕駛操作中解放出來；保持車道支持系統(tǒng)可以幫助駕駛員使車輛不偏離車道。在理論上，其通過融合各種傳感器所獲得的數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)車輛自動駕駛。
（轉(zhuǎn)載）
