田振芳

(山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030619)

車輛內(nèi)燃機(jī)被電機(jī)替代后，即使在純電動行駛時(shí)，如果司機(jī)踩了制動踏板，也必須要增大制動力的。這時(shí)，利用內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣歧管壓力來增大制動力，就無法實(shí)現(xiàn)了，因?yàn)檫@個(gè)真空助力只能在普通的行駛模式上才會有。因此，就采用了電動機(jī)械式制動助力器，這也就省去了需要另加的真空泵以及氣動制動助力器了。

電動機(jī)械式制動助力器與傳統(tǒng)的氣動制動助力器相比，電動機(jī)械式制動助力器有如下主要的優(yōu)點(diǎn)：

1) 不依賴于真空就能進(jìn)行制動助力；

2) 壓力建立快而猛；

3) 壓力設(shè)置的準(zhǔn)確性高；

4) 制動踏板特性/踏板力保持不變。

1 電動機(jī)械式制動助力器結(jié)構(gòu)

電動機(jī)械式制動助力器由制動助力控制單元，制動系統(tǒng)蓄壓器，串聯(lián)制動總泵，電機(jī)變速機(jī)，制動液罐等組成，如圖1、圖2所示。

圖1 電動機(jī)械式制動助力器結(jié)構(gòu)

圖2 電動機(jī)械式制動助力器外形

2 制動系統(tǒng)蓄壓器

制動蓄壓器的結(jié)構(gòu)如圖3所示。電驅(qū)動裝置/三相交流電機(jī)在超速減速(慣性滑行)工況時(shí)，如果需要的話，它可以作為發(fā)電機(jī)使用來為高壓蓄電池充電(能量回收)，這時(shí)電機(jī)是“被驅(qū)動的”。因此，這時(shí)電機(jī)就形成了一個(gè)阻力了，這也就在驅(qū)動輪上另增加了一個(gè)制動力矩。如果司機(jī)踩下了制動踏板，那么這個(gè)另增加的力矩會再次自動增大對車輛的制動作用。由于這個(gè)制動作用與司機(jī)意愿無關(guān)，因此司機(jī)要想實(shí)現(xiàn)預(yù)先定好的車輛制動狀況，那還是比較難的了。因此，任何時(shí)候要想實(shí)現(xiàn)司機(jī)給定的制動力矩，司機(jī)應(yīng)能評估出其效果才行。

由于在技術(shù)上好實(shí)現(xiàn)(花費(fèi)少)，就在能量回收時(shí)降低液壓制動壓力。降低液壓制動壓力的目的在于:將“液壓”制動和“電動”制動的綜合效應(yīng)調(diào)節(jié)到與實(shí)際的司機(jī)意愿相符的程度。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，就使用了制動系統(tǒng)蓄壓器。制動系統(tǒng)蓄壓器可在需要時(shí)存儲制動液，并可將其導(dǎo)回制動系統(tǒng)中。其目的在于降低制動壓力。

圖3 制動系統(tǒng)蓄壓器結(jié)構(gòu)

制動系統(tǒng)蓄壓器直接連接至串聯(lián)式制動主缸。如果車輛通過三相電流驅(qū)動裝置減速(交流發(fā)電機(jī)模式)，則多余的制動液將被存儲至制動系統(tǒng)蓄壓器中。要想降低司機(jī)所施加的制動壓力(在能量回收時(shí)取決于電驅(qū)動裝置另加的制動力矩)，制動助力控制單元必須去操控蓄壓器電機(jī)來工作。缸內(nèi)的螺桿驅(qū)動裝置使得活塞產(chǎn)生一個(gè)提升運(yùn)動(直線往復(fù)運(yùn)動)，這使得缸容積增大了，于是就從制動管路中吸進(jìn)了制動液。因此系統(tǒng)內(nèi)的制動壓力就降低了(作用到制動器上的力矩自然也就降低了)。與此同時(shí)，制動助力作用通過電動機(jī)械式制動助力器就降低了，因此制動踏板不會松弛(下沉)。

如果在司機(jī)主動實(shí)施制動過程中，電驅(qū)動裝置另加的制動力矩變小了或者電驅(qū)動裝置的發(fā)電機(jī)模式徹底停止工作了(關(guān)閉了)，那么就必須使得先前已經(jīng)降低了的制動壓力再次增大?？刂茊卧獣俅尾倏匦顗浩麟姍C(jī)來工作，活塞的運(yùn)動導(dǎo)致缸容積減小，缸內(nèi)的制動液再次被送回制動管路于是制動系統(tǒng)內(nèi)的壓力也就相應(yīng)地升高了。

3 制動助力控制單元制動過程

從電力驅(qū)動裝置的動力和控制電子設(shè)備接收到三相電流驅(qū)動裝置能夠支持液壓制動系統(tǒng)的信息。當(dāng)車輛高速行駛時(shí)，可用的交流發(fā)電機(jī)制動轉(zhuǎn)矩，制動壓力不會增加或者會降低。隨著車速降低，交流發(fā)電機(jī)的制動轉(zhuǎn)矩增大。然后車輪上的制動壓力會根據(jù)可用的交流發(fā)電機(jī)制動轉(zhuǎn)矩而降低。為此，制動系統(tǒng)蓄壓器吸入制動液，使液壓制動系統(tǒng)中的壓力降低。這意味著在特定時(shí)間段內(nèi)可僅利用交流發(fā)電機(jī)的制動轉(zhuǎn)矩進(jìn)行減速。

如果在減速過程中交流發(fā)電機(jī)的制動轉(zhuǎn)矩降低，則制動助力控制單元會向制動系統(tǒng)蓄壓器的控制單元發(fā)送一個(gè)信號。然后蓄壓器將存儲的制動液返回制動系統(tǒng)，使液壓制動系統(tǒng)中的壓力增加。當(dāng)車輛制動并且完全停止時(shí)，出現(xiàn)此情況。當(dāng)車速低于10 km/h時(shí)，交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩會降低。此時(shí)，車輛通過液壓進(jìn)行制動。

4 電動機(jī)械式制動助力器工作過程

對司機(jī)施加的制動力進(jìn)行助力，是由電機(jī)-變速機(jī)構(gòu)總成來進(jìn)行的，具體說就是由一個(gè)同步電機(jī)通過相應(yīng)的傳動比來驅(qū)動兩個(gè)主動齒輪軸，如圖4。主動齒輪軸的齒部與加強(qiáng)殼上的齒部嚙合，主動齒輪軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動于是就被轉(zhuǎn)換成了加強(qiáng)殼的縱向運(yùn)動了。為了給制動力增力，就要使得加強(qiáng)殼朝串聯(lián)制動總泵方向運(yùn)動(在圖中就是向左運(yùn)動了)。在經(jīng)過了一定的空行程后，加強(qiáng)殼就與推桿接觸了，并會在電機(jī)繼續(xù)工作時(shí)給加強(qiáng)殼施加一個(gè)力(這個(gè)力是司機(jī)腳踏力之外的一個(gè)力)。電機(jī)的繼續(xù)工作是由制動助力控制單元來控制著的，該控制單元從集成著的踏板位置傳感器處來獲知制動踏板和推桿的位置信息。

圖4 電動機(jī)械式制動助力器工作過程

電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，也就是加強(qiáng)殼的間接位置信息，由電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子位置傳感器(霍爾傳感器)來偵測。通過推桿上的滑動軸承以及由該軸承實(shí)現(xiàn)的兩部件的分離，就可以保證:即使在助力功能失效時(shí)，司機(jī)也能控制制動壓力。控制單元會接通電源繼續(xù)工作;當(dāng)車輛停止且司機(jī)沒有踏下腳制動器時(shí)，這個(gè)繼續(xù)工作可長達(dá)約1分鐘。如果在切斷了電源時(shí)司機(jī)主動實(shí)施了制動，那么制動助力功能最多還能保持約6分鐘。在3分鐘和6分鐘后，會出現(xiàn)相應(yīng)的提示，警示司機(jī)要防止溜車;或者是提醒制動助力功能馬上就要被關(guān)閉了。操控制動燈要用到電動機(jī)械式制動助力器的制動踏板位置傳感器的信號。

在維修服務(wù)中，這些部件只能整體更換(如果需要更換的話)。更換了電動機(jī)械式制動助力器包括制動助力控制單元后，需要在線對控制單元進(jìn)行編碼。為此有個(gè)前提條件:制動系統(tǒng)需正確放氣(排空氣體)。隨后進(jìn)行基本設(shè)定，就可獲知在沒踏下制動踏板和已踏下制動踏板時(shí)相應(yīng)的傳感器測量值了。

另外，通過讓電機(jī)工作可以建立起制動壓力并確定出壓力一容積特性曲線。這樣也就確定出部件公差了，在隨后的調(diào)節(jié)中會考慮到這公差的。同樣，也需要對蓄壓器進(jìn)行基本設(shè)定。即使是在更換了蓄壓器后，也需要做這兩種基本設(shè)定。要想對電動機(jī)械式制動助力器和蓄壓器進(jìn)行功能檢查的話，請執(zhí)行元件診斷。