新型挂车制动及悬架电子控制系统原理及应用

　　随着汽车工业的高速发展，汽车电子控制系统广受社会关注，未来的汽车发展方向之一为电子化、集成化，目前，欧、美等发达国家已在商用车及挂车上普遍安装了智能电子控制的制动及悬架系统，这里以全球领先的威伯科控制系统为例，介绍挂车电子制动系统(EBS)和空气悬架电子高度控制模块(ELM)的功能原理、安装和应用。

电子制动系统EBS(Electronic Brake System)

1．EBS功能

　　(1)除完全具备ABS功能外，并进一步提高制动安全性

　　☆缩短制动反应时间

　　☆减少制动距离

　　☆所有车轮的制动更加同步

　　☆优化制动力分配

　　☆优化牵引车和挂车的协调性

　　(2)根据系统的配置可设定车辆防侧翻功能；

　　(3)可设定速度开关、制动摩擦片磨损指示、转向桥提升控制等专用功能；

　　(4)具有CAN特性，可以通过牵引车控制挂车并显示挂车数据特性；

　　(5)可连接电子高度控制模块(ELM)和电控悬架系统(ECAS)等以扩展系统功能。

2．制动原理

      (1)如图1所示，当牵引车配备符合ISO7638标准的CAN信号时，则EBS系统首先按图2所示通过CAN信号直接传入EBS电子调节器，EBS通过a、b、c、d、e调节器实施制动，其中调节器c是和控制口4相联系的，当接受到控制信号时立刻打开进气阀门，使得供气口1的气压迅速经过b、d调节器流向阀腔，并从出气口21、22分别进入制动气室实施制动，同时EBS依据左、右轮速传感器和压力传感器的信号进行计算分析，并通过调节器b、d随时控制气压流量，且由调节器a、e适时排放气压，以完成ABS的制动功能，该模式的为纯电子信号控制制动，主挂制动更加协调而且响应时间最短(如图3所示)。

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　　(2)如图1所示，当牵引车不具备CAN功能时，则制动信号由牵引车控制管路经紧急继动阀，再由紧急继动阀传输到EBS的压力传感器，最后由压力传感器压力将压力信号转换为电信号实施制动，该模式的为气—电联合控制制动，主挂制动协调性及响应时间略次于CAN信号制动(如图3所示)。

      (3)如果牵引车不能提供提供符合lSO7638的标准电源，则制动信号由牵引车控制管路经紧急继动阀，再由紧急继动阀直接通过气压控制EBS实施制动，该模式为EBS的备用气压控制制动，主挂制动协调性及响应时间类似于常规制动系统(如图3所示)。因此，该模式仅是在EBS处于不工作或故障情况下的一种冗余制动。

      (4)如图1所示， EBS通过横向减速度传感器获得侧倾信号，当车辆临近侧翻倾向时，EBSA即实施制动，并对左、右车轮实施不同的制动力，以避免翻车事故发生，此功能对于液罐、集装箱等高重心的车辆显得尤其重要。

      (5)如图1所示，EBS通过空气气囊及压力传感器获得载荷信号，计算并根据不同车辆类型和载荷状态调节制动特性(如图4、5)，即所谓的感载制动功能，可提高车辆的制动稳定性和舒适性。

3．安装

      安装如图6所示，EBS总成2应固定在挂车后桥上方的合适位置，且固定时必须保证总成的左右前后位置符合要求，其1口与储气筒相连，2.1和2.2口分别连接至车辆的左右制动气室；停车释放紧急阀1同时具有紧急继动、紧急停车释放及驻车制动三项功能，其1.1口接供能管路，4口接控制管路，2.1口接EBS的4.1口，1.2口连接储气筒，2.2口连接快放阀5；EBS电源线3的插头安装在前边框上，后端直接连接至EBS；悬架空气气囊4连接至EBS总成的5口，其它需要注意的事项如下：

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　　(1)储气筒容积必须符合不同配置车辆的要求(对于三轴半挂车建议采用100L以上容积的储气筒)；

      (2)储气筒到EBS进气口的管路应加大口径并尽可能的缩短(建议采用18×2尼龙管，最长3000mm)，且到EBS控制口的管路内径最小为6mm；

      (3)从EBS到各制动气室的制动软管建议内径最小9mm，最长3000mm。

4．应用

      (1)由于EBS具有感载、防侧翻和越前调节功能，故EBS安装后必须通过软件对其进行参数设置。EBS在设置之前必须提供挂车的重心高度、轴距及空、满载两种状况的总重和轴荷，同时需提供符合标准要求的车轴型号参数及轮胎、制动气室的参数等，并进行计算获得如图7所示的数据(注：本文列举的所有计算参数仅作为参考)，然后根据EBS系统提示输入相应的参数值。

      (2)根据不同需要的运输，EBS可以对挂车进行制动越前调节，通常情况EBS允许制动越前调节量不超过0.2bar，如图8所示，将pm=0.7bar降为0.5bar，将pm=2.0bar降为1.8bar；经过参数设定后的车辆将在pm=0.5bar时开始制动，在pm=1.8bar时达到减速度12％，从而实现0.2bar的越前调节；但减速度达到55％所需要的压力仍然为pm=6.5bar，以确保车辆制动安全。

电子高度控制模块ELM(Electronic Levering Control Module)

1．ELM的功能

      (1)集成常规的旋转滑阀和高度阀功能，安装简单、调节容易

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　　(2)可实现高度升降的电子调节，而且可以通过遥控器远离危险区域，进行安全操作

　　(3)通过降低气源消耗而更加节约燃料

　　(4)提供更多舒适性的同时，具备如下附加功能：

　　●记忆不同的设定货台高度

　　●加载时仍保持车辆设定高度

　　●达到设定车速时，自动恢复行车高度

2．控制原理

      如图9左侧所示常规控制系统是由旋转滑阀和高度阀组成，其中旋转滑阀具有高度调节功能，高度阀具有车辆极限高度限位及左右悬架气压平衡功能，只有两种阀同时安装时，才能实现控制悬架的一般控制。图9右侧ELM则完全集成前两种阀的功能，其通过两只电磁阀联合控制左、右空气气囊，且中间设有可准确控制的电子流量计，ELM可以通过本身的电控单元对空气悬架实现智能化的电子控制，利用遥控器即可完成上限、行驶、下限的高度设定，ELM还可以根据运输货台的不同，通过控制气压流量而准确设定任意高度和两种记忆高度，使车辆更加方便的装卸货物。

3．安装

      (1)ELM的气路连接如图10所示，蓝色管路为从储气筒连接至ELM的供气管路，红色管路为ELM前后出气口连接至左右悬架空气气囊的控制管路，因而气路安装较旋转滑阀和高度阀更为简单。

      (2)电路连接如图11所示，ELM通过来自EBS诊断口的Y型诊断线获得电源(Y型电源线另一端口为EBS诊断接口)，ELM通过带接口的遥控器线与遥控器相连接。

4．应用

      因ELM是通过EBS获取电源的，故要求本制动系统必须采用符合ISO7638标准的电源线，系统运营前必须利用遥控器设定上限、行驶、下限高度，运输中可以操作遥控器的上下键临时实现任意的高度调节，当车辆行驶速度达到20km／h时，ELM自动调节车辆至正常的行车高度，而无需附加的人工回位操作。

EBS和ELM的组合应用

      只需在EBS参数设定中开通ELM功能，即可实现两者组合应用，从而实现挂车制动及悬挂系统的智能化电子控制，其在提高驾乘舒适性的同时，能更理想的保障货物运输安全。目前该项控制技术正在欧、美、日等发达国家广泛推行，在中国尚处于技术前沿阶段。