《最大限度地提高当今的 ADAS 系统性能》

  • 来源专题:工程机械与高端装备
  • 编译者: 赵卫华
  • 发布时间:2024-07-05
  • 无论是防抱死制动、完全稳定性、碰撞缓解还是转向功能,当今的商用车驾驶员辅助系统都是为了帮助驾驶员更安全、更舒适地完成工作而设计的。要充分利用这些驾驶员支持技术,以及实现最佳的安全性、性能和投资回报,有赖于将它们与正确的制动器和摩擦力相匹配。

    ADAS 基础

    让我们首先了解当今一些领先的高级驾驶员辅助系统 (ADAS) 的起源和功能,首先从防抱死制动系统 (ABS) 开始深入探讨这一点。ABS 技术已经存在了几十年,通过帮助防止制动过程中车轮抱死来提高车辆的稳定性和转向性。它通过使用与电子控制单元 (ECU) 通信的轮速传感器进行操作,电子控制单元可以自动降低锁定车轮的制动压力,并独立控制每个轮端的压力。自 20 世纪 90 年代末以来,新型拖拉机和拖车就强制要求配备 ABS,并构成了构建全稳定性系统的基础技术。

    自2017年以来,美国新型商用车强制要求配备完全稳定性(有时称为电子稳定性控制 (ESC))。完全稳定性技术增加了更多传感器来解决拖拉机的侧倾和方向稳定性问题,并测量驾驶员意图和车辆方向。这意味着 ESC 可以识别并潜在地帮助驾驶员缓解在干燥、下雪、冰覆盖和湿滑路面上可能导致翻车和失控的情况。必要时,全稳定性系统可以提供涉及转向轴、驱动轴和拖车轴的自动制动干预。ESC 是碰撞缓解技术和其他高级 ADAS 功能的基础。

    技术无法取代驱动程序

    在过去的十年中,碰撞缓解系统集成了前向雷达和摄像头,可以提供从带制动的主动巡航控制到限速标志识别和超速警报的一切功能。集成转向传感器和扭矩叠加有助于实现额外的增强功能,包括车道保持辅助和速度相关的转向辅助,这可以帮助补偿强风和路拱,从而帮助减少驾驶员疲劳。

    凭借 ADAS 提供的所有优势,重要的是要记住,安全技术是对安全驾驶实践的补充。ADAS 在帮助增强道路安全方面的有效性是显而易见的,但重要的是要记住,任何商用车辆安全技术都无法取代熟练、警觉的驾驶员练习安全驾驶技术和主动、全面的驾驶员培训。车辆安全运行的责任始终由驾驶员承担。

    公路安全保险协会 (IIHS) 2020 年的一篇文章得出结论:“前向碰撞警告和自动紧急制动 (AEB) 将追尾事故(它们旨在防止的特定类型碰撞)分别减少了 44% 和 41 %。”

    由于自动制动应用在每项技术(ABS、完全稳定性和碰撞缓解)中都发挥着关键作用,因此每个轮端的实际制动力将直接影响其性能。

    空气盘式制动器的区别

    ABS、全稳定性和碰撞缓解系统都与鼓式制动器完全兼容 - 但为了最大化投资,空气盘式制动器可能是一个考虑因素。因为它们提供更短的停止距离,特别是在重复停止之后,并且它们的停止更直、更稳定(与鼓式制动器相比),所以气压盘式制动器可以帮助驾驶员保持控制,从而在正常和AEB制动激活期间使驾驶员受益。

    在基本水平上,在并排的一站式应用中,在所有轮端配备空气盘式制动器的牵引车-拖车组合将比配备所有鼓式制动器的同一车辆组合短 20 英尺。在 50 英里/小时的速度下,ADAS 系统可能需要 0.27 秒的额外时间做出反应和/或进行驾驶员干预。

    听起来时间并不多,但考虑到汽车的平均长度为 14.7 英尺,这可能是经历碰撞和潜在减轻或完全避免碰撞之间的区别。

    与重复制动相比,空气盘式制动器的优势变得更加明显,因为鼓式制动器在加热时会出现褪色。随着制动过程中热量的积累,会发生热膨胀——制动鼓膨胀远离制动蹄,从而导致制动距离延长。在一系列20次停车中,配备ADB的牵引车/拖车与鼓式制动器相比,反应时间缩短了 1.64 秒,相当于停车距离相差 120 英尺。

    摩擦力仍然很重要

    无论您配备的是盘还是鼓,选择正确的替换组件(尤其是摩擦组件)也是优化 ADAS 系统性能的关键。

    售后市场为盘式和鼓式提供了许多摩擦选项。然而,并非所有这些都满足车辆制造时有效的停车距离要求,因此这可能会影响车辆的性能,包括停车距离和停车能力。 非来自 OEM 的售后零件也可能导致转子或制动片过度磨损,从而导致制动作业更加频繁、更换零件成本更高以及停机时间更长。

    更换车辆摩擦件时,建议使用同类部件,以保持OEM的制动性能水平 - 帮助保持道路更安全,并保护对驾驶员和技术的投资。

    在整个北美商用车领域,ADAS 功能不断发展和扩展,因制造商和型号而异。警报和干预功能在更广泛的情况下变得更加主动和有效,例如多车道自动紧急制动 (AEB),它可以在发生 AEB 事件(驾驶员转向相邻车道)后持续制动。检测到另一个前方车辆威胁。如果系统确定车辆无意中离开了道路,高速公路偏离警报和制动可以施加制动。

    在任何一种情况下,或者无数其他情况下,我们都必须确保驾驶员接受有关系统功能及其局限性的适当培训,并且辅助技术得到最有效、可靠和维护良好的制动器的支持。



  • 原文来源:https://www.oemoffhighway.com/market-analysis/industry-news/on-highway/article/22882183/bendix-commercial-vehicle-systems-llc-maximizing-todays-adas-system-performance-relies-on-properly-equipped-wheelends
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L-HC showed a globular structure with different sizes and some with pores both on the surface and inside of particles, while this structure does not appear on HL-HC and CHL-HC, as they formed irregular bigger chunks. For CL-HC, it seemed that they were resistant to merge, and their unique morphologies remained; meanwhile, smaller cellulose strips and lignin with less pores were observed. 图2a显示了XRD结果,所有硬碳都显示出002(2θ = 22°)和100(2θ = 43°)两个宽峰,这是无序碳的典型特征。在这些硬碳中,L-HC、CL-HC 和 CHL-HC 表现出相似的 d002范围为 0.382–0.384 nm。HL-HC(002)峰向较高的衍射角移动,层间间距减小(d002= 0.373 nm)的石墨烯片,表明与其他硬碳相比,HL-HC形成了更多的石墨结构。图2b比较了所有衍生硬碳的拉曼光谱。1340和1580 cm–1左右的两个特征带分别归因于 D 带(无序 sp3碳/缺陷碳)和G带(有序sp2碳/石墨碳)。峰值强度比(ID/IG) 表示碳材料的无序。4个样本中,HL-HC的含量最低ID/IG比率为1.93,表明木质素和半纤维素的组合导致缺陷碳较少,石墨碳较多,这与XRD结果一致。 Fig. 2. (a) XRD patterns of hard carbon materials of L-HC, CL-HC, HL-HC, and CHL-HC. L-HC, CL-HC, and CHL-HC showed similar d002 with a range of 0.382–0.384 nm, but the (002) peak (0.373 nm) of HL-HC shifted to a higher diffraction angle compared with other carbons, indicating the formation of more graphitic structure compared with others. (b) Raman spectrum of hard carbon materials. HL-HC showed the lowest ID/IG ratio of 1.93, indicating that this combination had less defected carbon but more graphitic carbon. (c) N2 adsorption/desorption isotherms of hard carbon materials. L-HC showed the highest BET surface area of 161.201 m2/g, CHL-HC showed the lowest surface area of 30.374 m2/g, and others were in the range of 50–60 m2/g. (d) Pore size distribution. All samples showed micropores, and for L-HC and HL-HC, there were a small amount of mesopores in the range of 2–4 nm. 作者将硬碳组装成Na离子半电池以测量电化学性能。图3a显示了电流密度为100 mA/g时的第一条恒电流放电/充电曲线。CL-HC样品的可逆容量最高,为259 mAh/g,其次是CHL-HC(240 mAh/g)、HL-HC(236 mAh/g)和L-HC(231 mAh/g)。与以前的研究相比,容量在合理范围内。在平台和斜坡容量分布方面,CHL-HC和CL-HC的平台容量百分比分别为62.8%和61.8%,高于L-HC(55.8%)和HL-HC(46.0%)(图3b)。为了了解硬碳中的钠储存机理,进行了不同扫描速率的循环伏安法(CV),然后进行曲线拟合以解释赝电容Na存储和扩散Na存储。将平台区域的阳极和阴极峰值电流指定为P和P′,将斜率区域的阳极和阴极峰值电流指定为S和S′。电流速率和扫描速率之间的曲线拟合基于公式:i = a × vb。如果b接近1,则表示具有快速动力学的表面质量传递,而如果b接近0.5,则表示具有慢动力学的体积质量传递。选取L-HC和CL-HC作为代表性硬碳,结果表明,两者在高原区均呈现接近0.5的b值,在斜率区均表现出接近1的b值,表明斜坡区Na表面吸附机理占主导地位,高原区Na插层机理占主导地位, 这与以前的一些研究一致,表明斜率容量可归因于硬碳表面和缺陷点的Na离子存储,而平台容量归因于石墨烯层之间的Na离子插层(d002)并储存在硬碳的封闭空隙中。从前面讨论的可能机理来看,CL-HC和CHL-HC的较高容量可归因于较大的层间空间(d002)和更多缺陷,有利于Na存储,L-HC和HL-HC的容量略低可归因于其层间空间较小且缺陷较少。 Fig. 3. (a) Galvanostatic first discharge/charge profiles of L-HC, CL-HC, HL-HC, and CHL-HC derived electrodes in half cells at a current rate of 100 mAh/g, in which CL-HC showed the highest specific charging capacity. (b) Contribution of plateau and slope capacity (duplicates), in which CL-HC and CHL-HC showed higher plateau capacity compared with that of L-HC and HL-HC. (c) Coulombic efficiency, in which CL-HC and CHL-HC showed higher initial columbic efficiency compared with that of L-HC and HL-HC. (d) Discharge cycling curves, in which L-HC showed remarkable decay compared with others. (e) Charge cycling curves, in which L-HC showed remarkable decay compared with others. (f) Rate capability of different hard carbon-derived electrodes, in which CL-HC showed good specific capacity at a current density from 0.2 to 0.7C (1C = 300 mA/g); HL-HC and CHL-HC held capacity better at a higher density from 1.3 to 3.3C; L-HC showed remarkable lower specific capacity at higher current density. (g) Long-term cycling of CL-HC at 0.5 A/g (1.7C). (h) Long-term cycling of CL-HC at 1 A/g (3.3C). 作者进一步评估了 L-HC、CL-HC、HL-HC 和 CHL-HC 电极在 0.2 至 3.3C (1C = 300 mA/g) 的各种速率下的倍率性能(图 3f)。在0个电极中,CL-HC在2.0-7.1C电流密度下表现出最高的容量,当电流密度从3.3 C进一步增加到3.0C时,与HL-HC和CHL-HC表现出相似的水平。HL-HC和CHL-HC虽然在低电流密度下容量低于CL-HC和L-HC,但当电流密度从2.1C增加到3.1C时,它们保持良好,在3.200C的高电流密度下,容量仍保持在0 mAh/g左右,表明硬碳与半纤维素混合有利于容量保持, 特别是在高电流密度下。有趣的是,当作者将电流密度降低回2.290C时,HL-HC和CHL-HC都反弹回0 mAh/g左右,略高于2.1C的初始阶段,这表明需要更多的活化过程来自含生物质的半纤维素的硬碳。L-HC的容量随着电流密度的增加而迅速衰减,这可能与厚SEI的形成有关,因为其高表面积和高含氧官能团及其特殊的结构阻碍了循环过程中的Na运输(图4)。 从以往的结果中发现,L-HC在容量相对较低、初始哥伦效率低、循环时容量衰减大、在高电流密度下的持容能力较差等电化学性能较差,这主要是由于高比表面积、表面含氧官能团高、其他杂质与电解质反应, 以及抑制有效Na扩散的特殊物理结构。然而,当木质素与纤维素或半纤维素混合进行碳化时,其一定的电化学性能得到了改善,纤维素主要有助于容量的增加,半纤维素主要有助于循环过程中和高电流密度下容量的稳定性。这些发现表明,纤维素、半纤维素和木质素作为电池负极材料对所得硬碳的贡献不同,它们的不同组合会影响电池性能。 Fig. 4. XPS deconvoluted spectra after 100 cycles for L-HC, CL-HC, and HL-HC. (a) High-resolution C 1s spectrum of L-HC, CL-HC, and HL-HC. (b) High-resolution F 1s spectrum of L, CL-HC, and HL-HC. (c) High-resolution P 2p spectrum of L-HC, CL-HC, and HL-HC. (d) Percentage of C 1s functional groups, in which L-HC showed a higher percentage of C═O compared with that of CL-HC and HL-HC. (e) Percentage of F 1s functional groups, in which L-HC showed a lower amount of NaF compared with that of CL-HC and HL-HC. (f) Percentage of P 2p functional groups, in which L-HC showed a remarkably higher amount of NaxPOyFz/P-F compared with that of CL-HC and HL-HC. 总结 在这项研究中,作者已经证明补充纤维素和半纤维素的生物废物木质素可以作为生产高性能SIB阳极硬碳的理想前体。木质素衍生的硬碳由于其比表面积大、含氧官能团含量高、物理结构(不同大小的球状结构,表面有孔)抑制了Na离子的有效扩散,作为SIB负极的电化学性能较差。然而,通过将木质素与纤维素和半纤维素结合,衍生的硬碳具有显着的电化学性能,最高容量为259 mAh/g,循环80次后容量保持率约为100%。性能的提高主要归因于层间空间的扩大和硬碳表面积的减小。此外,作者发现纤维素主要有助于循环过程中容量的增加,而半纤维素主要有助于高电流密度下的容量稳定性。作者进一步对硬碳生产进行了全面的经济分析,发现木质素与纤维素结合具有巨大的进一步应用潜力。通过与Na3V2(PO4)3 (NVP) 阴极,提供104 mA/g的可逆容量,循环97次后容量保持率为100%。未来,将系统地研究木质素、纤维素和半纤维素的比例,以确定三种组分的最佳混合物,以实现硬碳的最佳电化学和经济性能。