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采用防抱死制动系统提高摩托车安全性

摩托车制动圈轮毂刹车圈)讯:防抱死制动系统(ABS)可减少事故发生并帮助挽救生命。对于双轮或四轮机车来说,这一点已广为人知并久经验证。虽然目前双轮摩托车和滑板车还未像四轮机车那样广泛采用ABS系统,但有越来越多的理由支持他们在未来广泛采用ABS系统。

  飞思卡尔半导体公司是ABS系统的领先半导体供应商,自20世纪80年代该技术广泛用于地面车辆时便是如此。飞思卡尔具有悠远的历史和有关应用方面的洞察,能战略性地了解并解决单轮摩托车、双轮摩托车和滑板车应用的行业要求。

  ABS系统为摩托车和滑板车带来的益处

  ABS系统最初于1978年开始用于高端汽车,自2007年开始,在欧盟销售的所有新出厂轿车均须安装ABS系统[1]。在美国,国家公路交通安全管理局于2011年9月1日颁布了《美国联邦机动车安全标准》(FMVSS 126),要求毛重在4536公斤(10000($0.1020)磅)或以下的乘用车、多用途车、卡车和公共汽车必须使用电子稳定控制系统(ESC,内置ABS) [2]。在印度,2015年政府开始要求新出厂乘用车和其他四轮车辆必须安装ABS系统[3]。

  2013年,全球的摩托车销量为9950万辆,摩托车业预计将实现5.9%的年增长,2018年销量将达1.324亿辆[4]。与汽车采用ABS系统的历史相似,第一个双轮ABS制动系统于1988年在高端摩托车上安装。虽然有几个厂商现在提供ABS系统,这些系统都主要用于高端机型,并未扩展至小排量机车。在印度和中国,销量最大的是排量为150cc以下的双轮机车、摩托车和滑板车,占市场销量的90%[5]。图1表明,中国和印度的双轮机车销量日益增长。2014年,全球ABS普及率预计将接近4%,而印度和中国目前的ABS普及率为0%[5]。

  采用防抱死制动系统提高摩托车安全性

  图1. 中国和印度双轮机车增长趋势 – 按生产商统计 [6]。

  事实胜于雄辩,以下事实说明在双轮机车中安装ABS系统的成效:

  • 2006年,在欧盟25国,摩托车里程占行车总里程2%,但摩托车事故死亡人数占道路交通死亡总人数的16%。

  • 根据2013年公路事故统计数据,全球26.3%的道路交通事故与双轮机车有关,此类事故死亡人数达39353人 [3]。

  • 根据美国公路安全保险协会(IIHS)2013年统计,与未安装ABS的同型号摩托车相比,选装ABS的摩托车致死事故数量要低31%[8]。

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  • 美国公路损失数据研究所2013年统计数据表明,与未安装ABS的摩托车相比,装有ABS的摩托车碰撞险索赔率要低20% - 若安装了ABS组合控件(前轮和后轮均安装ABS)则要低31%[8]。

  • 对于时速100公里的一般驾驶者来说,ABS可将刹车距离缩短15%[9]。

  • 借助ABS,有经验的摩托车驾驶员和驾车新手均可缩短刹车距离[8]。

  图2对比说明了已安装和未安装ABS系统对摩托车产生的影响。

  采用防抱死制动系统提高摩托车安全性

  图2. 安装ABS后,摩托车刹车距离(一般情况下,驾驶者初始速度为100公里/小时)通常会大大缩短。安装ABS系统后,刹车距离缩短,摩托车驾驶者遭遇致命碰撞的可能性就会降低31%[9]。

  消费者报告将ABS称为“摩托车最宝贵的功能” [10]。

  立法推动实施

  即使上文关于安全因素的论述还不足以说服双轮机车生产商加装ABS系统,但世界各地的政府已被说服并要求它们加装此装置。

  2016年,欧盟将强制要求发动机排量超过125CC(立方厘米)的新出厂摩托车必须安装ABS[8]。到2019年,欧盟所有排量50CC以上的双轮机车必须安装ABS。该项欧盟指令预期将在亚洲和美洲采用。

  现有及未来立法将鼓励更多供应商开发适用于双轮机车的ABS制动系统。

  适用于双轮机车的ABS制动系统

  在ABS制动系统中,用轮速传感器或音轮测量机车驾驶速度。ABS电子控制单元(ECU)中的微控制器(MCU)利用这些测量结果判断车辆是否将停转。这种情况发生时,MCU向ECU中的集成电路(IC)发出模拟混合信号(AMS) ,驱动液压阀并调整制动缸对踏板的压力。这种制动可每秒发生几次。图3显示了这些制动单元在摩托车上的位置。

  采用ABS(防抱死制动系统)提高摩托车安全性

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  图3. 摩托车ABS组件与四轮汽车系统上的ABS组件相似 [7]。

  通常,摩托车生产商的一级供应商提供的是双轮和单轮系统。借助双轮系统,也可使用针对乘用车设计的ABS AMS IC,因为它拥有足够的功能。然而,若要保证单轮系统的成本效益,必须采用一种完全不同的方法来实现单轮制动 – 也就是一种独立设计。这就需要采用两种完全不同的设计/开发路径。图4展示了双轮系统中ABS AMS IC的组合输出和未使用输出,以及相关劣势,还显示了一个独立的单轮系统解决方案。

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  图4. 目前(b)双轮ABS设计中采用的(a)四轮ABS IC以及单轮ABS采用的(c)分立法。各种设计中的通用模块包括:脉宽调制(PWM)低边(LS)驱动器、轮速传感器(WSS)、告警灯(WLD)驱动器以及马达泵预驱动模块。

  目前双轮ABS和单轮ABS制动系统中采用的ABS技术未经过优化,需要进行额外设计以实现其在两种系统中的应用。在过去,半导体行业对于如何应对这些情形具有很大影响。飞思卡尔预期,若有一种完全集成的解决方案,即可提高供应商的竞争力并提高业界对政府关于双轮机车安装ABS立法的应对速度。

  采用ABS(防抱死制动系统)提高摩托车安全性

  结论:更安全的双轮机车

  在双轮运输工具中,防抱死制动系统已证明了其对于事故预防和减少伤亡的价值。除日益增加的消费者需求外,通过立法也可驱动在全球各地将该技术更广泛地应用于双轮机车。自该技术在20世纪80年代用于地面车辆以来,作为领先的ABS半导体供应商,飞思卡尔已蓄势待发,致力于继续维护自己的领先地位,推出面向双轮和单轮摩托车和滑板车应用的高集成电路。


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