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汽車零組件設計 |
| 設計汽車剎車系統 與 ABS |
| 使用 HyPneu |
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ABS 說明: (Anti-lock Brake
System) |
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多家知名汽車廠均用 HyPneu
設計分析其 ABS，筆者原欲擇一系統做介紹，但由於其中之電子控制單元(ECU)
屬各家之 Know-how，不方便於此披露，故本期僅敘述如何利用 HyPneu
設計分析 ABS 之方法。有興趣之同業可自行利用 HyPneu 設計之。 |
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ABS
如圖一所示，其最大之目的在於當汽車緊急剎車時，由電子控制單元(ECU)控制剎車壓力，防止剎車鎖死(輪子對地面之摩擦力減小)而使汽車打滑。 |
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一般來說，車輪與地面之摩擦力可以圖二來說明，其中
y 座標為摩擦力；x 座標為滑動率(S)，其中滑動率(S)定義為 |
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滑動率(S) = |
(汽車速度-輪速) |
* 100% |
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| 汽車速度 |
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當汽車以一定速度行駛時，汽車速度與車輪速度(車輪外周速度)是一致的。
但當剎車時，因有制動力之關係，汽車速度與車輪速度不一樣，輪胎與路面之間發生滑動(slip)，此滑動將影響輪胎與地面間之摩擦力大小，其關係如圖二所示。 |
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尤其緊急剎車時車輪因駕駛者踩死剎車板而鎖死不轉(此時滑動率100%)，摩擦力減小，汽車有可能打滑造成危險，尤其在結冰之路面這種情形更嚴重。 |
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ABS 設計構想關鍵 |
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一般來說，不管在任何路面下，滑動率在15-20%附近可產生最大摩擦力，所以設計
ABS 時，利用 ABS 之 ECU 控制剎車系統 (自動減壓、增壓或保持)
以獲得此附近的滑動率，如圖二所示。 |
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圖一為構成 ABS
系統之典型例，其中左右前輪及左右後輪，各為同一配管之前後雙迴路剎車系統。前輪因考慮確保操縱性能，需要左右各一個；後輪左右合為一個，所以共計三個
ABS 控制管道。 |
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利用 HyPneu 分析設計 ABS 系統方法 |
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1. |
將圖一之 ABS
結構圖繪成油壓迴路圖，如圖三所示。 |
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2. |
元件規格資料填入 HyPneu 中。 |
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3. |
ECU 部份可用 HyPneu 提供的
Interpreter以 C 語言輕鬆的寫入。 |
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4. |
啟動 HyPneu 計算結果。 |
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1. |
電子控制單元(ECU) |
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各廠牌之ABS最主要關鍵在 ECU
部份，由於 ABS
進行控制時必須先檢測汽車速度與車輪速度，才能計算滑動率並進行控制邏輯運算，最後下達增壓或減壓之命令。藉由增壓或減壓之動作，將滑動率自動調整在摩擦力最大之區域。由於系統必須檢測汽車速度與車輪速度，車輪速度容易測得，但車速卻很難檢測，因此有不同之推算法。利用
HyPneu 之 Interpreter 或 User Model Programming
之功能，直接設計或修改 ECU 之控制策略，進一步模擬分析 ABS
系統。 |
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2 |
牽引力控制 (Traction Control) |
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在易滑之路面(結冰或泥濘)踩油門時，有時會發生驅動輪空轉，此時車子並不向前移動，反而橫向移動，也是非常危險。因此有牽引力控制之設計，其設計原理與
ABS 之滑動率類似，利用 ECU
自動調整滑動率，使車輪與地面之摩擦力隨時處於最大狀態。因此牽引力控制常與
ABS 同時設計。 |
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[維美通訊] |
