电液压的突破

一家系统制造商正在现有全功率液压制动系统的基础上,向越野市场推出一款配有ABS、牵引力控制和电子稳定的电液制动系统。

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尽管重型设备领域对智能系统和电子精度的要求不断提高,但液压系统仍然主导着功率密度。目前,电动和机械制动系统由于尺寸和重量的原因无法与之竞争。此外,虽然气动制动系统可以接近全功率液压制动系统所获得的好处,但由于其操作压力较低,蓄能器较大,这通常难以适应车辆空间的限制。

在建筑、农业和采矿等越野市场的大型设备中,采用电子和液压混合系统(电液压或EH)可以获得几个好处,该系统建立在多年来已经建立和增强的现有液压平台的基础上。全功率液压制动系统使用相同的工作液、储液器和泵。不需要增加空气压缩机、空气储气罐、干燥器或其他特定于[气动]系统需求的项目,”MICO公司高级产品工程师Peter Backes解释道。

“与气动制动系统中的空气相比,全功率液压制动系统中的流体实际上是不可压缩的。这样就可以通过调节刹车压力来快速改变刹车控制。”液压制动系统的响应性在防抱死制动系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS)和电子稳定控制(ESC)事件中执行控制时最为明显。

MICO, Inc将推出MOBEUSTMMINExpo 2012电液制动系统平台(布斯7557年)在内华达州拉斯维加斯的MOBEUSTM,代表obileBElectrohydraulicUtilization年代系统由MICO的几个电子和液压产品组成,包含在一个完全优化的系统中,提供一个集成的制动包,通过ABS,牵引力控制和ESC提供先进的操作员控制。该公司的目标不是出售ABS和EH制动的变化。MICO销售和市场总监莱恩•沃尔顿表示:“行业的变化已经在发生。“军车是由18岁的士兵驾驶的,他们在家里的个人车辆上习惯了ABS、TC和ESC。”在一些越野行业中,熟练操作人员的减少使得车辆操作的简化变得至关重要,因此从熟悉的乘用车制动系统中寻找驾驶性能的相似性是向正确方向迈出的一步,可以适应新的操作人员,并保持安全和生产力的效益。

近30年来,ABS的理论一直没有改变,但随着重型设备运营商对汽车乘用车的驾驶性能和响应能力的期望,ABS的应用仍在继续多样化。在ABS比赛中,目标是防止车轮锁死,这可以提高车辆在制动时的控制能力,并通过限制车轮滑移和最大限度地减少锁死,减少在湿滑路面(分离或低摩擦系数)上的停车距离。减少车轮滑移可以提高车辆的稳定性和制动时的方向性。牵引力控制系统通过控制车轮过度旋转来提高车辆在低牵引力条件下的加速度。稳定控制系统增加了复杂的传感器,可以详细记录偏航率、加速度和其他车辆方向。[见图1,查看轮胎滑移与摩擦利用率之间的关系]

电液制动系统的一般操作原理是,电子控制单元(ECU)通过添加到机器上的传感器来监测车轮速度和制动线压力。当车轮锁死或车轮打滑时,ECU的嵌入式软件算法可以确定电液控制阀所需的电流,以改善操作员对车辆的控制。牵引力控制算法试图通过制动旋转车轮来重新获得牵引力,有时还会通过车辆通信网络抑制发动机功率。系统状态输出提供给轻型ABS和低牵引指示器,用于操作员警告并满足公路法规(FMVSS 105和ECE R13)。

MOBEUS电液制动系统是建立在MICO现有的全功率液压制动系统的基础上。EH系统采用全动力制动系统,添加一层传感器、控制器和阀门,并通过有线网络将它们连接起来。MICO专有的LINC(本地接口网络通信器)可在现场提供系统诊断,由一台笔记本电脑、诊断和调优软件以及一个USB-CAN适配器组成,用于与车辆的电子控制单元(ECU)通信。“(刹车系统中的)一切都是一样的;你只需要增加更多的传感器和执行器。在过去的几年里,增加传感器的总成本已经显著下降,”MICO EH集团总监Manfred Maiers评论道。“从根本上说,所有MICO稳定控制系统的核心都是相似的,但通过调整到特定的应用,如车辆的重量分布和其他参数,就会有所不同。”

从历史上看,MICO已经对车辆本身的稳定控制系统进行了调整,但该公司发现,为了正确地调整系统,它需要一个原型,“军方不愿意向我们提供原型,所以我们训练他们自己调整系统,”Maiers说。

基本系统通过增加更多组件和操纵控制器算法来适应基于轴数的应用。“在制动系统中添加ABS和牵引力控制系统最重要的一点是,它增加了车辆的方向性和控制安全性,尤其是重型设备。”ABS配置由车辆上传感器的数量和调制器阀的数量来描述。例如,4个传感器和2个调制阀的系统记为4S / 2M。如果车辆有四个轮子(如双轴农用拖车),则所有轮子都被感知,但一些轮子共享调节阀。MICO牵引力控制选项为TC功能增加了一个额外的调制阀。

虽然该系统可以在现有系统上进行改造,但最终EH技术应该在车辆设计阶段进行开发和实施。如果对系统进行简单的改造,那么诸如轮速传感器等本可以嵌入车轴的传感器就会被安装在外部,暴露在潜在的危险和恶劣的环境中,尤其是在非公路应用中。虽然嵌入式传感器的概念对车轴制造商来说并不陌生,但与在初始设计完成后再添加传感器相比,将传感器集成到整体车轴设计中始终是首选。

Maiers说:“我们要做的是建立一个系统,可以轻松配置,在不同的车辆上工作,而无需重新设计。”通过使用现有的MICO液压制动产品并结合电子系统,我们基本上从部件供应商转变为系统供应商。”

MOBEUS系统是为全球监管而创建的,这意味着MOBEUS系统满足了欧洲近10年的功能安全法规。“我们不会等待法规进入北美市场,我们希望遵守最严格的国际标准,”Maiers说。当ESC检测到失去转向控制,它自动应用刹车,以帮助“转向”车辆的司机打算去。制动是自动应用到车轮单独,如外部前轮,以防止过度转向或内部后轮,以弥补驾驶员转向不足。MICO ESC系统还可以降低发动机功率,直到重新获得控制。

ESC不会改善车辆的过弯性能;相反,它有助于最大限度地减少失控。ESC有助于在过度转向和转向不足的情况下。如果司机为了避开障碍物而突然转向,就会发生转向过度,使车辆转向超过预期,最终旋转。车辆尾部可能会滑出,并使汽车转向与驾驶方向相同的方向,但速度更快,而且不受驾驶员的控制。ESC可以通过制动单个车轮来防止这种情况的发生。如果车辆开得太快,就会出现转向不足的情况。这将导致车辆继续沿着直线路径行驶时失去转向控制。ESC可以帮助保持转向控制,并允许车辆在所需的方向行驶。根据公路安全保险协会和美国国家公路交通安全管理局的数据,三分之一的致命事故本可以通过这项技术避免。

先于法规

美国国防部(DOD)最近要求在联合战术车辆系列(JLTV)项目中使用ESC。MICO ESC系统符合联邦机动车安全标准(FMVSS) 126“电子稳定控制系统”中规定的设备和性能要求。

2012年5月,美国交通部(DOT)国家公路交通安全管理局(NHTSA)提出了联邦机动车安全标准(FMVSS)第136号:重型车辆的电子稳定控制系统m.messengersd.com/10760121).初步分析的摘要指出,该标准只适用于“车辆总重量等级(GVWR)超过11793公斤(26,000磅)的卡车牵引车和公共汽车。具体来说,适用的公共汽车(大型公共汽车)是那些有16个或更多的指定座位位置(包括司机),并且至少有2排乘客座位,在司机座位位置的后方,是面向前方的,或者可以在不使用工具的情况下转换为面向前方。这一建议不适用于校车和作为城市交通固定路线、频繁停靠的公共载体而出售的城市公交。”

提案继续写道,“ESC是为重型车辆开发的两种稳定控制系统之一。另一种是滚转稳定性控制(RSC),主要用于减轻道路上未绊倒的滚转。ESC,另一方面,不仅包括RSC功能,而且还被设计用来减轻由偏航不稳定引起的失控(LOC)崩溃。美国国家公路交通安全管理局(National Highway Traffic Safety Administration)正在提议ESC,以解决首事件侧翻和LOC事故。建议的性能标准是1)发动机扭矩降低,2)横向加速度比,3)偏航率比,4)横向位移。”

Maiers说:“对于防止事故的发生来说,这是一项重大的节省,但在拖车上安装ABS系统的草案已经有四年了,因为许多原始设备制造商出于成本考虑而反对它。”

“EH功能受到监管有不同的原因。像Bendix和Wabco(两家最大的ESC系统生产商)这样的公司,都在推动(各州)将ESC立法,因为这符合他们的最大利益。在欧洲,农用拖拉机和拖车上也需要ABS,因为拖拉机在高速公路上行驶的时间要比美国多得多,因为公共道路之间的田地面积较小。MICO公司战略产品经理Doug Lamoureux说:“我们过去看到的是,从欧洲立法通过到美国立法通过之间大约有5到10年的时间差。因此,我们认为最晚要到2020年。”

基于现有技术的好处

MICO以线控制动系统进入采矿业电液市场。Lamoureux说:“采矿行业可以从ABS和牵引力控制系统中减少轮胎磨损中受益。”Maiers表示:“有研究表明,在使用ABS时,重型8级卡车的轮胎磨损可以减少约5%,这在更换轮胎和维护停机时间方面节省了大量时间。”在采矿业这样的行业,一个轮胎的成本可能超过2.5万美元,节省5%是一个很大的数字。一个典型的ABS系统的成本在2500美元左右。

军用车辆政府投标开始需要EH技术。MICO EH系统目前在七辆jltv中有三辆试图获得合同。Lamoureux表示:“由于功率密度和整体系统尺寸更小,军方正在寻求液压ABS。

到目前为止,建筑行业还没有对ABS或牵引力控制系统表现出很大的兴趣,然而,在恶劣的环境条件下,采用车载系统可以提高生产效率。沃尔顿说:“如果你有一辆大型铰接式拖车在泥泞的环境中打滑,牵引力控制可以帮助保持车辆在工地上的生产效率。”

随着电液系统不断渗透到越野车市场,其安全性和效率优势为OEM和设备所有者的整体设备设计和性能增加了价值。随着传感器技术的成本下降,汽车电气化和智能系统正在迅速适应。而且,正如MICO所展示的那样,成为系统集成商并提供不仅仅是部件的趋势正在越野市场迅速变得普遍。通过跨越式的技术进步和满足全球标准,系统供应商可以通过展示长期的投资回报、生产力和安全效益,鼓励更快地进入对成本增加持怀疑态度的市场。

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