汽车电子制动力分配系统EBD

汽车电子制动力分配系统EBD陈天殷【摘要】介绍EBD组成及控制原理，举例叙述其前后轮负荷分配不同时,EBD在制动力上的分配原理，最后简要介绍转弯制动控制CBC相应理论.【期刊名称】《汽车电器》【年（卷），期】2014（000）007【总页数】3页（P1-3）【关®词】EBD;ABS;CBC【作者】陈天殷【作者单位】美国亚派克机电（杭州）有限公司，浙江杭州310013【正文语种】中文【中图分类】U463.54电子稳定程序（ESP）、驱动防滑系统（ASR）、驱动控制系统（TCS）、电子制动力分配系统（EBD/CBC）和感载比例阀装置（SABS）等并称为汽车最重要的5项主动安全装置。制动系是汽车上最重要的系统之一，其作用是按需使车辆快速减速制动并在最短距离内停车，不仅是安全平稳制动的需要，亦是为了保证车辆在安全的前提下，尽量能发挥出高速行驶的性能。EBD（ElectronicBrake-ForceDistribution）完善并提高了ABS的功效，它在ABS开始动作之前就已经平衡了每一车轮的制动力，有防抱死系统（ABS）的配合，极大地改善制动的平稳性舒适性，让制动向智能化技术迈进。前后轮能同时抱死的制动力分配是理想的制动力分配。一辆汽车在制动时，其4个轮胎接触地面的状态条件，摩擦系数等参数往往相差甚大。比如右前轮和左后轮接触的是正常的渣油路面，而左前轮或右后轮接触处是一个低洼的水潭或泥沼，就会导致4个轮子与地面的摩擦力差异，易造成制动时打滑颠簸倾斜，且车辆减速重心又会前移，尤其在弯道行驶时的制动操作，严重时造成车辆甩尾或侧翻事故。EBD系统在维持车辆稳定、确保安全的功能尤为突出（图1）。目前，已装置EBD的车型有：奥迪A3、奥迪A6、一汽大众宝来、高尔夫、一汽马自达睿翼（Mazda6）、2013款雪佛兰景程、东风雪铁龙，等。图1中EDS是指电子差速制动或差速锁，英文全称ElectronicDifferentialSystem，它是ABS的一种控制功能，用于鉴别汽车的车轮是否出现着地摩擦力，从而对汽车的加速打滑加速度进行控制。EDS能够在轮速差达到设定的限值时，有效锁止差速锁，使转矩合理分配到每个车轮上。充分利用地面附着力，使汽车能平稳起动，显著提高特殊路面的驱动防滑和越野能力。EBD实现车辆平稳安全制动，借助传感器微处理器，对4个轮胎附着的地面进行电子感应测量、计算，得出不同的摩擦力数值，使4个轮胎的制动装置根据不同的参数，自动调节前、后轴的制动力分配比例，用不同的方式和力量制动，并在运动过程中不断高速自动调整，使制动力与车轮地面实时的摩擦力相匹配，精确分配各车轮的制动力，提高了制动效率，有效预防事故发生，保证了安全和制动过程的平稳性。60km/h-0制动，12m能平稳地完全停下来。奔驰、宝马、大众等德国车辆的导言中书写的德文缩写EBV（ElectronischeBremsenkraftVerteiler）与英文EBD是同一内容。安全平稳高效的制动系统除ABS、EBD外，更多创新控制技术如EDS、ABD等新产品不断开发应用，使制动过程更具智能化。由于大多数情况并不需要追加改换硬件，只是软件、程序的升级和提高，相对的控制成本增加不显著，而性能更完备。目前奥迪A6、凌志LS430、大众帕萨特都配置有EDS系统。为了缩短制动距离，与ABS、EBD等配合使用的制动系统还有一个产品是ABD（AutomaticBrakingDifferential），中文名称是自动制动差速器。驾车体验时，紧急制动时车会向下点头，车的重心前移（因惯性车上人员和后备厢的物品都会前移），相应后轮的承重就会减小，正压力降低，摩擦力也就减小，相当于仅由前轮制动，会造成制动距离过长。ABD通过检测各车轮转速，即时发现并相应减少后轮制动力，使其与地面保持有效的摩擦力，同时在保证车辆不发生侧滑前提下，尽可能加大前轮制动力，使制动距离缩短。ABD与ABS作用机制的区别在于：ABS是保证紧急制动时车轮不被抱死实现安全操控，并不能缩短制动距离。而ABD则是通过EBD，在车辆不发生侧翻的前提下，将制动力加至最大，以有效地缩短制动距离，实施平稳而高效的制动。EBD必须在ABS的基础上工作，从硬件而言，它并没有增加新的元器件，而是通过软件升级和改变应用程序来实现制动力的合理分配，这样也就降低了成本。图2展示了ABS和EBD对4个车轮制动控制的工作示意图。制动时根据各轮速传感器的信号来运算滑移率（定义为车辆实际车速与车轮线速度之差和车辆实际车速之比），通过控制后轮制动压力，使后轮滑移始终保持小于或等于前轮滑移率，取代机械式分配阀对后轮的控制，实现接近于理想制动力分配曲线的制动效果。传统的机械式分配阀是把前后轮的制动压力简化为70/30，显然与实际需求相距甚远。由图2中可知，4个车轮各有轮速传感器。汽车制动时EBD即发挥其功能，转弯时尤为突出，电子控制单元ECU根据速度传感器发出的4个车轮的转速信号，计算出车轮的转速与滑移率，调整好左右轮制动力的分配。转弯时车辆重心外移，为减少外侧车轮的侧滑，制动时要追加较大的制动力，如图3所示。制动时因前后轮负荷并不相同，所需的制动力也就不同。当车辆后部负荷较小时，应适当增大车辆前轮的制动力，如图4所示。如果后轮滑移率大于某设定值，则由液压控制单元调节后轮制动压力，使后轮制动力降低，以保证后轮不会先于前轮抱死。而当车辆后部的负荷增大时，就要加大后轮的制动力，如图5所示。EBD远优于比例阀一类传统的制动力分配方式，能够保证车辆各轮都有较高的附着力和合理的制动力分配。汽车制动过程中，若前轮先抱死滑移，因EBD的功能，车辆也能维持直线减速停车，处于稳定状态。目前在车辆中应用的EBD多是在ABS的微处理器增加一个实现EBD功能的控制软件，而机械系统、液压系统与ABS完全一致。发生紧急制动时，EBD在ABS作用之前会根据车身质量与路面条件，自动以前轮为基准去比较后轮轮胎的滑移率，发觉此差异必须被调整时，制动液压系统将会调整传递至后轮的油压，得到再平衡（平衡各轮胎对地面的附着力，且更接近理想化的制动力曲线），防止后轮（驱动轮）先于前轮（转向轮）抱死的情况。而当ABS起作用时，EBD即停止工作。即使ABS失效，但因EBD的存在，也能保证车辆不会出现因甩尾而导致翻车的恶性事故的发生。同时还减少ABST作时的振噪感。提高制动灵敏度和协调性，改善制动舒适性。归纳说来，EBD利用控制软件的功能，实现分配前轮和后轮的制动力。在每次点火开关接通后，ABS会自动进行自检，若发现故障，电子控制单元将自动中断ABS功能，并点亮ABS报警灯，此时制动系统将完全忽略ABS而工作。单个转速传感器失灵，ABS功能中断，EBD功能仍保持工作，但ABS报警灯点亮。2个以上传感器失灵，ABS/EBD功能中断，ABS报警灯点亮。制动系统失效模式如表1所示。ABS出现故障，如出现低电压、电动泵故障、1个轮速传感器故障等情况，EBD仍能稳定工作。而当机械式分配阀有故障时，因无报警装置，易造成紧急制动的甩尾现象。在车辆转弯制动时，有CBC与ABS配合工作，以减小过度转向和转向不足的危险。即使在恶劣的驾驶条件下，也能确保汽车行驶的稳定性。某些高版本的ABS，CBC是包含其中的（如2013雪佛兰景程）。若检测到车辆正在滑行，CBC（CornerBrakingControl）系统由微处理器指令发动机降低功率，按需对特定的车轮施加必要的制动力，在1s以内纠正车辆运行状态，使其在弯道上稳定行驶。CBC凭借高精度、高灵敏度的传感器和蕴涵复杂的计算机控制技术，即〃稳定性算法”，它能识别轮速、弯道曲率半径，并对汽车重心变化、弯道上离心力F的大小和变化作出自动补正，如图6所示。紧急制动辅助装置EBA是电子控制的制动辅助子系统。该系统可感受驾驶员对制动踏板动作强度的着力程度。当传感器从制动踏板检测到制动动作，微处理器判断驾驶原此次制动的意图。如果非常紧急，EBA会使制动系统产生更高的油压使ABS发挥作用，加速实现制动并减少制动距离。EBA对妇女和高龄驾驶员在规避紧急危机制动时的帮助尤显突出。类似的子系统如BAS（BrakeAssistSystem,制动力辅助系统）能在驾驶员着力踩到制动踏板后600~800ms内将制动力增至最大，缩短紧急制动时的制动距离。汽车电子技术应用中无处不在的传感器，是控制技术环节的核心内涵。虽然不同汽车品牌ABS、EBD、CBC和EBA各有不同，但有共同的4类传感器：①车轮传感器——监测各车轮速度，确定车轮是否打滑；②转向传感器——监测转向盘旋转的角度，协助判定行驶方向是否正确；③侧滑传感器——记录车辆绕垂直轴线的运动，判断汽车是否在打滑；④横向加速度传感器——检测转弯产生的离心力大小与方向，判断车辆在弯道上运行时打滑。【相关文献】[1]TomDenton.AutomobileElectricalandElectronicSystems[M].Amsterdam:Elsevi