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【技術分享】ECAS系統(tǒng)在重型車輛上的應用

2019-02-28 09:52:46·  來源：《汽車電器》  作者：陳智慧，劉金朝，位堂杰  
　
摘要：闡述ECAS電控系統(tǒng)在空氣懸架中的結構組成及工作原理，介紹ECAS系統(tǒng)在實際使用過程中的注意事項。關鍵詞：空氣懸架；ECAS；電子控制載貨汽車ECAS （Electro
摘要：闡述ECAS電控系統(tǒng)在空氣懸架中的結構組成及工作原理，介紹ECAS系統(tǒng)在實際使用過程中的注意事項。

關鍵詞：空氣懸架；ECAS；電子控制
 
載貨汽車ECAS （Electronically Controlled Air Suspension ）意為車輛空氣懸掛的電子控制系統(tǒng)。隨著生活水平的提高，人們對車輛的乘坐舒適性和穩(wěn)定性的要求也越來越高。20世紀50年代初期，歐美開始在客車和載貨汽車上使用空氣懸架系統(tǒng)。90年代末期，空氣懸架在歐美重型載貨汽車上的使用比率達到80 %以上。截止目前，空氣懸架在歐美重型載貨汽車上的使用率超過90 %，且6X2空氣懸架屬于主流。空氣懸掛相比機械懸掛（鋼板彈簧）有很大的優(yōu)越性，尤其是舒適性得以大大提高之后，空氣懸掛在載貨汽車和掛車上的應用也越來越廣泛。
 
1 ECAS系統(tǒng)應用介紹
 
1.1　空氣懸架裝置
通常重型載貨汽車車型上的后橋懸架系統(tǒng)有鋼板 彈簧式和橡膠懸架2種類型。為了減輕車體自身的質量 以及改善駕乘的舒適性和對易損貨物的保護，使用空 氣懸架起到了很好的減振和減輕質量的作用。空氣懸 架系統(tǒng)由執(zhí)行機構、測量系統(tǒng)、反饋系統(tǒng)和能源系統(tǒng)4 部分組成。主動懸架能夠根據汽車的運動狀態(tài)和路面 狀況，適時地調節(jié)懸架的剛度和阻尼，使懸架處于最 佳減振狀態(tài)，使車輛在各種路面狀況下都會有良好的 舒適性［1］。
 
1.2　氣囊結構
八、九氣囊懸架車型配置康迪泰克氣囊總成見圖1。其減振工作高度可以通過空氣壓力調整，不受載荷影響。與其它減振器零件不同，氣囊減振器沒有靜態(tài)偏移。即使在載荷變動的情況下，工作高度在一個使用簡便的自動控制系統(tǒng)作用下就能保持一致。隔振效果不受載荷影響。因為彈簧剛度與額定承載量成正比，隔振效果與載荷大小基本無關，所以載荷變動氣囊的固有頻率保持不變［2］。
圖1 康迪泰克氣囊總成
 
1.3 基礎介紹
分別對重汽公司T 7H - 6×4空氣懸架系統(tǒng)（ 八氣囊， 圖2 ） 和T 7H - 6×2空氣懸架系統(tǒng)（九氣囊，圖3）進行介紹。
T 7H - 6×2車型共有驅動橋左右氣囊4個、提升橋左右氣囊4個、提升氣囊1個共9個氣囊。其車架基本參數為： 軸距：1400 mm，懸架高度： 210 m m ， 上跳距離：90 mm，下跳距離：100 mm，后橋提升高度：120 mm，中橋載荷：13 t，后橋載荷：13 t。
圖2 6×4車型八氣囊空氣懸架系統(tǒng)
圖3 6×2車型九氣囊空氣懸架系統(tǒng)
2　ECAS電路控制原理
 
2.1　ECAS電控系統(tǒng)組成
ECAS系統(tǒng)主要由ECAS電子控制器、電磁閥、高 度傳感器、遙控器和氣囊等部件組成，見圖4。其中高 度調節(jié)器負責檢測車輛高度的變化；電子控制器接受 輸入信息，判斷當前車輛狀態(tài)，激發(fā)電磁閥工作，最 終由電磁閥實現對各個氣囊的充放氣調節(jié)［3］。ECAS系 統(tǒng)布置原理見圖5。
圖4 ECAS系統(tǒng)組成部件
圖5 ECAS系統(tǒng)布置原理圖
車橋上升下降的工作原理：高度傳感器安裝在 車架上（圖6），通過擺桿與橋連接。當車身與橋高 度變化時，高度傳感器內產生感應電流。電信號傳到 ECU，ECU將此高度變化與其內儲存的設定高度進行比較，給出信號控制電磁閥給氣囊充氣或排氣，從而實現車身高度恒定控制。
圖6 高度傳感器安裝位置
2 . 2　E C A S系統(tǒng)操縱使用說明
駕駛員主要通過3個翹板開關和1個遙控器對ECAS系統(tǒng)進行使用控制。其中翹板開關原理見圖7。
圖7 翹板開關原理圖
1）提升軸升降開關（3擋自復位式）　如果車輛匹配了提升軸升降開關，則可通過此開關控制提升軸的提升和降落。此開關的功能與遙控器上提升軸的控制（部分遙控器支持）等同。需要說明的是提升軸的位置只有2種狀態(tài)：提起和落下。因此按動開關或遙控器后，提升軸會自動持續(xù)地進行充放氣至相應的位置，不可能停留在中間位置。通過儀表板上的提升橋控制燈可以了解當前提升軸是否處于提升狀態(tài)，如果提升橋提升，則提升橋燈應點亮。
 
2）驅動幫助開關（1擋自復位式）　如果車輛匹 配了驅動幫助開關，則可通過此開關激活驅動幫助功 能。驅動幫助功能是電控空氣懸架系統(tǒng)提供的特殊輔 助功能，激活此功能后系統(tǒng)會將提升軸或隨動軸上的 承載載荷向驅動軸轉移，直至驅動軸達到最大載荷。 這樣可以使驅動軸對地面的正壓力達到最大，從而使 車輛的驅動力達到最大。通常在車速低于30 km/h時 （包括30 km/h）允許激活驅動幫助開關，在車速超過 30 km/h后驅動幫助功能將自動關閉。持續(xù)按下驅動幫 助開關5 s以上，激活的驅動幫助功能將強制關閉。
3）三高度選擇開關（3擋開關）　不操作開關時為正常高度，當調到高度1擋位時車架升高25 mm，當調到高度2擋時車架降低25 mm。
 
2.3　遙控器（圖8）操作介紹
2.4 ECAS電控系統(tǒng)控制原理
 
E C A S 是電子控制空氣懸架的復雜系統(tǒng)。其中ECAS-ECU是控制中樞，負責接收各種傳感器輸入的信號并進行運算，然后給執(zhí)行器輸出控制懸架的剛度、阻尼力和車架高度的信號。同時，ECAS-ECU還監(jiān)測各傳感器的信號是否正常，若發(fā)現故障，則存儲故障代碼和相關參數，并點亮故障指示燈［4］。重汽ECAS系統(tǒng)還包含提升橋電磁閥和主電磁閥，負責車架和提升橋的升降。在驅動橋左后、右后氣囊，提升橋左前氣囊、提升氣囊上裝有4個氣壓傳感器，在驅動橋上方的左右車架上裝有2個高度傳感器。ECAS控制電路示意圖見圖9。
A701—ECAS ECU　A710—遙控器　B701—提升橋壓力傳感器　B702—驅動橋左壓力傳感器　B703—驅動橋右壓力傳感器　B704—提升氣囊壓力傳感器　B705—驅動橋右高度傳感器 B706—驅動橋左高度傳感器　S170—提升軸升降開關　S171—三高度選擇開關　S172—驅動幫助開關　Y701—提升橋主電磁閥　Y702—驅動橋電磁閥
 
圖9 ECAS控制電路示意圖
 
在圖9中，傳感器B701、B702、B703的電源和負極都是來源于ECAS-ECU上第2個插接器上的端子；電磁閥Y701、Y702、Y703的電源也是來源于ECAS-ECU上第2個插接器上的端子。翹板開關上的輸入信號都是來自整車上的24 V電，并用ECAS-ECU上的端子判斷是否有24 V電，來確定翹板開關的工作狀態(tài)。
 
結合ECAS控制電路圖可以看出，在首次裝配完成ECAS系統(tǒng)后，通過整車上的30電、15電和搭鐵線為ECAS-ECU供電，此時ECAS-ECU正常工作，應對ECAS-ECU進行參數標定，主要包括3個高度值的標定，將所需的高度值寫入到ECU中。這樣便于駕駛員在日后使用時，直接操作遙控器或者翹板開關就可以使ECAS-ECU做出相應的輸出到各電磁閥，完成預先設定好的功能。對于6×2車型，在對后橋提升的過程中，E C A S - E C U會通過與整車所連接的C A N - H和CAN-L線將提升工作信號傳輸到組合儀表上，組合儀表顯示相應的指示符，提醒駕駛員此時提升橋處于提升狀態(tài)。若ECAS系統(tǒng)發(fā)生故障，ECAS-ECU則通過CAN線發(fā)出系統(tǒng)故障信號給組合儀表，組合儀表上的ECAS故障指示燈亮起，起到實時提醒的作用，使ECAS系統(tǒng)在使用過程中更加安全可靠。
 
3 ECAS系統(tǒng)的優(yōu)點
 
1）高度可調，提高運輸效率。如快速拖掛，快速裝卸貨物。
2）車輛輕量化。在駕駛過程中減少空氣消耗，降低空氣阻力，降低油耗，減少輪胎磨損。
3）后橋為隨動橋，在空載、半載條件下，可以提升。通過提升橋，實現最佳輔助驅動功能。
4）平順性較好，固有頻率較低，舒適性較高。
5）保持底盤高度不變，可以有效保護貨物，減少貨物在運輸途中的損壞，并降低車輛對道路的沖擊。
4 注意事項
 
1）ECAS遙控器僅在車速小于30 km/h時才會起作用， 車速超過30 km/h后，不能通過ECAS遙控器進行操作。
2） 無論整車處于何種高度， 當車輛時速超過 30 km/h時，都會自動恢復到正常高度（程序設定）。
3）操作提升橋時，需要將整車恢復到正常高度，然 后再進行后橋提升，提升高度為120 mm。
4）車輛只有在空載和半載的情況下，可以提升后 橋，一旦驅動橋軸核超過13 t，后橋就無法提升。
5） 整車高度的調節(jié)是在一定范圍內實現的，正常 懸架高度210 mm（車架下翼面距車輪中心），以正常 高度為基準，可實現車架向上100 mm和向下90 mm的調 節(jié)。
6） 使用提升橋功能時，提升橋提升的高度必須滿 足掛車正常使用要求。該車整車底盤高度較高的情況 下，提升橋提升后，將可能導致提升橋輪胎上頂點接 近或超過鞍座平面。
7） 在制動過程中，ECAS將不起作用。
 
本文來自期刊《汽車電器》
作者：陳智慧，劉金朝，位堂杰
整理編輯：Zoe 
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