汽車制動(dòng)系電控系統(tǒng)開發(fā)配套技術(shù)及關(guān)鍵設(shè)備
1 項(xiàng)目介紹近年來,汽車電子化程度的高低已成為衡量汽車綜合性能和現(xiàn)代化技術(shù)水平的重要標(biāo)志。自上世紀(jì) 80 年代以來,制動(dòng)系統(tǒng)電控水平不斷提高,出現(xiàn)了以 ABS、 EBD、 ESP 為代表的若干主動(dòng)安全電子控制系統(tǒng),廣泛裝配在各種類型的道路車輛上。這些電子系統(tǒng)最重要的特征是:技術(shù)附加值高性能評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)苛刻可靠性要求嚴(yán)格以往由于開發(fā)過程具有較高的資金和技術(shù)門檻,此類產(chǎn)品的市場僅由少數(shù)幾家歐美大型零部件商分割占據(jù)。在中國汽車工業(yè)飛速發(fā)展的今天,已有多家本土零部件廠商涉足這一巨大市場,推出了初期產(chǎn)品,獲得了少量市場份額,但面臨技術(shù)門檻、性能瓶頸和資金壓力,遲遲不能取得有效突破。 目前商用車氣壓制動(dòng)領(lǐng)域及乘用車液壓制動(dòng)領(lǐng)域均面臨著普通 ABS 產(chǎn)品全面普及, ESP 等高端產(chǎn)品利潤豐厚的良好市場態(tài)勢,把握技術(shù)機(jī)遇、提升產(chǎn)品市場競爭力要從以下兩方面入手: ( 1) 降低開發(fā)成本:縮短樣機(jī)研發(fā)時(shí)間,爭取市場主動(dòng)權(quán);降低測試( 包括室內(nèi)及道路實(shí)驗(yàn)) 費(fèi)用,節(jié)約直接開銷。 ( 2) 提高產(chǎn)品品質(zhì):保證產(chǎn)品在復(fù)雜行車狀態(tài)下的控制性能,及實(shí)車環(huán)境條件下的電氣性能及電磁兼容性能。 清華大學(xué)追蹤汽車電子行業(yè)技術(shù)發(fā)展最新趨勢,總結(jié)形成了一整套能夠支撐 ABS、 ESP 等復(fù)雜電控單元( ECU)開發(fā)的配套技術(shù),涵蓋產(chǎn)品開發(fā)——室內(nèi)測試——道路匹配的各個(gè)階段,尤其是硬件在環(huán)仿真( Hardware-In-Loop Simulation——HIL 仿真)測試及 EMC 電磁兼容性測試兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得了階段性成果,有效縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期并極大節(jié)省了測試費(fèi)用。HIL 仿真測試技術(shù): HIL 仿真測試是一種將全套 ECU+執(zhí)行器硬件植入軟件環(huán)境,通過軟硬件協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)運(yùn)行工況逼真模擬的工程應(yīng)用技術(shù),被 Bosch 等著名廠商廣泛采用,是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的提高開發(fā)效率,降低開發(fā)費(fèi)用的有效途徑。我處開發(fā)的 HIL 測試設(shè)備可實(shí)現(xiàn)如下功能: ( 1) 測量制動(dòng)系部件性能,指導(dǎo) ECU 控制原理開發(fā); ( 2) 構(gòu)建室內(nèi)車輛運(yùn)行模擬環(huán)境,銜接道路測試; ( 3) 構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)測試工況,實(shí)現(xiàn)同類產(chǎn)品同等條件橫向?qū)Ρ龋?( 4) 安全模擬極限道路運(yùn)行工況,確定道路實(shí)驗(yàn)安全邊界; ( 5) 安全模擬部件故障運(yùn)行模式,評估部件失效對行駛安全的風(fēng)險(xiǎn)。 實(shí)際運(yùn)用中, HIL 設(shè)備實(shí)現(xiàn)了 ECU 控制邏輯實(shí)現(xiàn)——室內(nèi) HIL 測試——道路定型三階段的順利銜接,大量 ECU 控制功能的驗(yàn)證及深入改進(jìn)可在室內(nèi)完成,不斷豐富的仿真運(yùn)行工況還有效的降低了產(chǎn)品開發(fā)對于道路試驗(yàn)的依賴,縮短了控制功能改進(jìn)周期,降低了路試強(qiáng)度,控制了技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和成本膨脹。EMC 電磁兼容性測試技術(shù): ECU 等電子部件在實(shí)車環(huán)境下的可靠性是產(chǎn)品品質(zhì)的重要體現(xiàn)。制動(dòng)相關(guān)電子產(chǎn)品在外界干擾下的故障運(yùn)行將帶來極嚴(yán)重的安全隱患。我處除有能力按照 ISO16750《道路車輛電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗(yàn)》等標(biāo)準(zhǔn)完成產(chǎn)品可靠性的一般性檢驗(yàn),還在汽車電子的電磁兼容性方向開展了著重以下兩方面工作: ( 1) ISO7637-2: 2004《道路車輛由傳導(dǎo)和耦合引起的電騷擾》標(biāo)準(zhǔn)測試環(huán)境建設(shè)引進(jìn)瑞士 EM Test 公司 LD200、 UCS200、 VDS200 等測試設(shè)備,構(gòu)建完成了能夠進(jìn)行較全面的車輛零部件 EMC 瞬態(tài)傳導(dǎo)試驗(yàn)的正規(guī)化電子實(shí)驗(yàn)室,能夠有效的模擬通過線纜傳遞的干擾甚至破環(huán)信號,是控制器 ECU 電氣可靠性品質(zhì)的有效保證手段。 ( 2) 特殊功能電路的專業(yè)化測試 針對電控制動(dòng)系統(tǒng)的專門應(yīng)用,對輪速調(diào)理、電磁閥智能驅(qū)動(dòng)、電機(jī)控制單元等特定功能電路進(jìn)行了針對性研究,提出了縮減成本、提升性能的若干備選技術(shù)方案。 現(xiàn)有大型設(shè)備: 經(jīng)過多年實(shí)際使用及改進(jìn),已有能力設(shè)計(jì)制造適合多種車輛類型(客車、半掛列車、輕型乘用車等)、多種電控系統(tǒng)(氣制動(dòng)及液壓制動(dòng) ABS、 ESP 等)的 HIL 仿真測試系統(tǒng),運(yùn)行中設(shè)備包括: ( 1) 商用車氣壓制動(dòng)仿真測試系統(tǒng) 最大支持三軸商用車(可變形適合 6×6、 6×4、 6×2、 4×2 等配置)氣制動(dòng)系統(tǒng)的 ABS、 ASR、EBS 等控制器開發(fā)。 ( 2) 乘用車液壓制動(dòng)仿真測試系統(tǒng) 支持中小型乘用車液壓制動(dòng)系統(tǒng) ABS/EBD(4S/4M 或 4S/3M)、 TCS、 ESP 等控制器開發(fā)。2 應(yīng)用說明經(jīng)過多年校企合作,在前述各種配套技術(shù)支持下, 已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多款控制器 ECU 的開發(fā)并已向市場推廣,除在研產(chǎn)品外,主要的產(chǎn)業(yè)化成果如下:商用車氣制動(dòng) 4S/4M ABS 控制系統(tǒng)商用車氣制動(dòng) ABS/ASR 控制系統(tǒng)掛車/半掛車氣制動(dòng) 2S/2M ABS 控制系統(tǒng)乘用車液壓制動(dòng) 4S/4M、 4S/3M ABS 控制系統(tǒng)
清華大學(xué)
2021-04-13