采用防抱死制動系統(tǒng)提高摩托車安全性

防抱死制動系統(tǒng)(ABS)可減少事故發(fā)生并幫助挽救生命。對于雙輪或四輪機(jī)車來說，這一點已廣為人知并久經(jīng)驗證。雖然目前雙輪摩托車和滑板車還未像四輪機(jī)車那樣廣泛采用ABS系統(tǒng)，但有越來越多的理由支持他們在未來廣泛采用ABS系統(tǒng)。

飛思卡爾半導(dǎo)體公司是ABS系統(tǒng)的領(lǐng)先半導(dǎo)體供應(yīng)商，自20世紀(jì)80年代該技術(shù)廣泛用于地面車輛時便是如此。飛思卡爾具有悠遠(yuǎn)的歷史和有關(guān)應(yīng)用方面的洞察，能戰(zhàn)略性地了解并解決單輪摩托車、雙輪摩托車和滑板車應(yīng)用的行業(yè)要求。

ABS系統(tǒng)為摩托車和滑板車帶來的益處

ABS系統(tǒng)最初于1978年開始用于高端汽車，自2007年開始，在歐盟銷售的所有新出廠轎車均須安裝ABS系統(tǒng)[1]。在美國，國家公路交通安全管理局于2011年9月1日頒布了《美國聯(lián)邦機(jī)動車安全標(biāo)準(zhǔn)》(FMVSS 126)，要求毛重在4536公斤(10000($0.1020)磅)或以下的乘用車、多用途車、卡車和公共汽車必須使用電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)(ESC，內(nèi)置ABS) [2]。在印度，2015年政府開始要求新出廠乘用車和其他四輪車輛必須安裝ABS系統(tǒng)[3]。

2013年，全球的摩托車銷量為9950萬輛，摩托車業(yè)預(yù)計將實現(xiàn)5.9%的年增長，2018年銷量將達(dá)1.324億輛[4]。與汽車采用ABS系統(tǒng)的歷史相似，第一個雙輪ABS制動系統(tǒng)于1988年在高端摩托車上安裝。雖然有幾個廠商現(xiàn)在提供ABS系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都主要用于高端機(jī)型，并未擴(kuò)展至小排量機(jī)車。在印度和中國，銷量最大的是排量為150cc以下的雙輪機(jī)車、摩托車和滑板車，占市場銷量的90%[5]。圖1表明，中國和印度的雙輪機(jī)車銷量日益增長。2014年，全球ABS普及率預(yù)計將接近4%，而印度和中國目前的ABS普及率為0%[5]。

圖1. 中國和印度雙輪機(jī)車增長趨勢 – 按生產(chǎn)商統(tǒng)計 [6]。

事實勝于雄辯，以下事實說明在雙輪機(jī)車中安裝ABS系統(tǒng)的成效：

• 2006年，在歐盟25國，摩托車?yán)锍陶夹熊嚳偫锍?%，但摩托車事故死亡人數(shù)占道路交通死亡總?cè)藬?shù)的16%。

• 根據(jù)2013年公路事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全球26.3%的道路交通事故與雙輪機(jī)車有關(guān)，此類事故死亡人數(shù)達(dá)39353人 [3]。

• 根據(jù)美國公路安全保險協(xié)會(IIHS)2013年統(tǒng)計，與未安裝ABS的同型號摩托車相比，選裝ABS的摩托車致死事故數(shù)量要低31%[8]。

采用ABS(防抱死制動系統(tǒng))提高摩托車安全性

• 美國公路損失數(shù)據(jù)研究所2013年統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，與未安裝ABS的摩托車相比，裝有ABS的摩托車碰撞險索賠率要低20% - 若安裝了ABS組合控件(前輪和后輪均安裝ABS)則要低31%[8]。

• 對于時速100公里的一般駕駛者來說，ABS可將剎車距離縮短15%[9]。

• 借助ABS，有經(jīng)驗的摩托車駕駛員和駕車新手均可縮短剎車距離[8]。

圖2對比說明了已安裝和未安裝ABS系統(tǒng)對摩托車產(chǎn)生的影響。

圖2. 安裝ABS后，摩托車剎車距離(一般情況下，駕駛者初始速度為100公里/小時)通常會大大縮短。安裝ABS系統(tǒng)后，剎車距離縮短，摩托車駕駛者遭遇致命碰撞的可能性就會降低31%[9]。

消費(fèi)者報告將ABS稱為“摩托車最寶貴的功能” [10]。

立法推動實施

即使上文關(guān)于安全因素的論述還不足以說服雙輪機(jī)車生產(chǎn)商加裝ABS系統(tǒng)，但世界各地的政府已被說服并要求它們加裝此裝置。

2016年，歐盟將強(qiáng)制要求發(fā)動機(jī)排量超過125CC(立方厘米)的新出廠摩托車必須安裝ABS[8]。到2019年，歐盟所有排量50CC以上的雙輪機(jī)車必須安裝ABS。該項歐盟指令預(yù)期將在亞洲和美洲采用。

現(xiàn)有及未來立法將鼓勵更多供應(yīng)商開發(fā)適用于雙輪機(jī)車的ABS制動系統(tǒng)。

適用于雙輪機(jī)車的ABS制動系統(tǒng)

在ABS制動系統(tǒng)中，用輪速傳感器或音輪測量機(jī)車駕駛速度。ABS電子控制單元(ECU)中的微控制器(MCU)利用這些測量結(jié)果判斷車輛是否將停轉(zhuǎn)。這種情況發(fā)生時，MCU向ECU中的集成電路(IC)發(fā)出模擬混合信號(AMS) ，驅(qū)動液壓閥并調(diào)整制動缸對踏板的壓力。這種制動可每秒發(fā)生幾次。圖3顯示了這些制動單元在摩托車上的位置。

采用ABS(防抱死制動系統(tǒng))提高摩托車安全性

圖3. 摩托車ABS組件與四輪汽車系統(tǒng)上的ABS組件相似 [7]。

通常，摩托車生產(chǎn)商的一級供應(yīng)商提供的是雙輪和單輪系統(tǒng)。借助雙輪系統(tǒng)，也可使用針對乘用車設(shè)計的ABS AMS IC，因為它擁有足夠的功能。然而，若要保證單輪系統(tǒng)的成本效益，必須采用一種完全不同的方法來實現(xiàn)單輪制動 – 也就是一種獨立設(shè)計。這就需要采用兩種完全不同的設(shè)計/開發(fā)路徑。圖4展示了雙輪系統(tǒng)中ABS AMS IC的組合輸出和未使用輸出，以及相關(guān)劣勢，還顯示了一個獨立的單輪系統(tǒng)解決方案。

圖4. 目前(b)雙輪ABS設(shè)計中采用的(a)四輪ABS IC以及單輪ABS采用的(c)分立法。各種設(shè)計中的通用模塊包括：脈寬調(diào)制(PWM)低邊(LS)驅(qū)動器、輪速傳感器(WSS)、告警燈(WLD)驅(qū)動器以及馬達(dá)泵預(yù)驅(qū)動模塊。

目前雙輪ABS和單輪ABS制動系統(tǒng)中采用的ABS技術(shù)未經(jīng)過優(yōu)化，需要進(jìn)行額外設(shè)計以實現(xiàn)其在兩種系統(tǒng)中的應(yīng)用。在過去，半導(dǎo)體行業(yè)對于如何應(yīng)對這些情形具有很大影響。飛思卡爾預(yù)期，若有一種完全集成的解決方案，即可提高供應(yīng)商的競爭力并提高業(yè)界對政府關(guān)于雙輪機(jī)車安裝ABS立法的應(yīng)對速度。

采用ABS(防抱死制動系統(tǒng))提高摩托車安全性

結(jié)論：更安全的雙輪機(jī)車

在雙輪運(yùn)輸工具中，防抱死制動系統(tǒng)已證明了其對于事故預(yù)防和減少傷亡的價值。除日益增加的消費(fèi)者需求外，通過立法也可驅(qū)動在全球各地將該技術(shù)更廣泛地應(yīng)用于雙輪機(jī)車。自該技術(shù)在20世紀(jì)80年代用于地面車輛以來，作為領(lǐng)先的ABS半導(dǎo)體供應(yīng)商，飛思卡爾已蓄勢待發(fā)，致力于繼續(xù)維護(hù)自己的領(lǐng)先地位，推出面向雙輪和單輪摩托車和滑板車應(yīng)用的高集成電路。