于海

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汽車電子制動力分配工作機(jī)制分析

于海

（長安大學(xué)汽車學(xué)院，陜西 西安 710064）

文章首先介紹了汽車電子制動力分配系統(tǒng)（EBD）的產(chǎn)生背景；其次闡述了其組成及控制原理，并舉例敘述了當(dāng)前后輪負(fù)荷不同時，EBD系統(tǒng)在制動力分配上的工作機(jī)制；最后對EBD系統(tǒng)的常見故障診斷方法進(jìn)行了概要性說明。

EBD系統(tǒng)；ABS；制動力分配；故障診斷

引言

汽車在制動過程中，各個車輪附著的地面條件有時是不完全相同的。例如，左側(cè)車輪附著在干燥的水泥路面上，而右側(cè)車輪卻附著在濕滑的泥水路面上。在這種情況下，汽車制動時因各個車輪與地面的附著力不同，極易發(fā)生打滑、跑偏和側(cè)翻事故。汽車電子制動力分配裝置，就是為了有效地避免這種現(xiàn)象而產(chǎn)生的。

汽車電子制動力分配系統(tǒng)(Electronic Braking Distribute，EBD)的功能，就是在進(jìn)行制動操作時，高速計算出各個車輪因地面狀況不同造成的附著力大小的差異，然后相應(yīng)地調(diào)整制動力的大小，即按照設(shè)定的程序在制動過程中實施高速調(diào)整，達(dá)到制動力與附著力的最佳配合，從而保證汽車的制動穩(wěn)定性和行駛安全性。

EBD系統(tǒng)根據(jù)車輛載荷、路面狀況和制動壓力的變化，實時地對制動過程中前后車輪及左右車輪的制動壓力進(jìn)行分配控制，能夠有效地預(yù)防因不同輪胎間附著條件差異引發(fā)的打滑、跑偏和側(cè)翻事故，顯著提高了汽車的制動穩(wěn)定性，同時配合了ABS系統(tǒng)的工作。另一方面，EBD系統(tǒng)能夠使汽車在轉(zhuǎn)彎行駛過程進(jìn)行制動操作時，維持車輛的行駛穩(wěn)定性，如圖1所示。

圖1 汽車在兩種不同配置時的制動狀況

綜合來看，EBD系統(tǒng)的作用主要如下：

（1）汽車突然制動時，避免后輪先于前輪抱死導(dǎo)致甩尾和側(cè)滑。

（2）替代機(jī)械式分配比例閥的功能，明顯地提高后輪的制動力，有效地縮短汽車的制動距離。

（3）對各個車輪的制動過程實施分別單獨的控制。

（4）配合ABS系統(tǒng)的工作，提高ABS系統(tǒng)工作時的制動穩(wěn)定性和制動安全性。

（5）對左右后輪的制動壓力實施單獨控制，確保轉(zhuǎn)彎行駛時的制動安全性。

（6）提高后輪的制動效率，有效減少車輪制動時制動摩擦片的磨損量，并有效降低因溫度的上升造成的制動熱衰退。

1 EBD系統(tǒng)的組成及控制原理

EBD系統(tǒng)的工作，必須建立在ABS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上才能發(fā)揮作用。單從系統(tǒng)硬件的角度來說，EBD系統(tǒng)并沒有增加其他的零部件。EBD系統(tǒng)是通過應(yīng)用程序的改寫和軟件的升級，來實施制動力的合理分配，實際上也就大大的降低了生產(chǎn)制造成本。圖2展示了ABS系統(tǒng)和EBD系統(tǒng)對各個制動車輪進(jìn)行控制的過程。制動時，EBD系統(tǒng)根據(jù)各個輪速傳感器的信號高速地計算出車輪滑移率，即車速與車輪線速度的差與車速的比值。EBD系統(tǒng)通過對后輪制動壓力的控制，使后輪滑移率控制在小于或等于前輪滑移率的范圍內(nèi)，改善了機(jī)械分配裝置的功能，可以實現(xiàn)接近于理想狀態(tài)的制動力分配效果。而傳統(tǒng)的機(jī)械分配裝置是把前輪與后輪的制動壓力比大致簡化為70%／30%，這與實際需求相去甚遠(yuǎn)。

圖2 ABS和EBD系統(tǒng)的工作示意圖

圖3顯示了采用EBD系統(tǒng)調(diào)節(jié)和無EBD系統(tǒng)實際采用機(jī)械式壓力調(diào)節(jié)兩種不同調(diào)節(jié)方式時，前后輪制動力分配關(guān)系曲線的對比情況。根據(jù)汽車?yán)碚摰闹R，理想的前后輪制動力分配比例關(guān)系會隨著汽車的載荷變化而變化。如果汽車制動系統(tǒng)不采用EBD系統(tǒng)進(jìn)行控制，而是單一地采用機(jī)械式壓力調(diào)節(jié)閥進(jìn)行機(jī)械式壓力調(diào)節(jié)，雖然可以避免制動時出現(xiàn)后輪先于前輪抱死的現(xiàn)象，但是實際制動力調(diào)節(jié)曲線與理想的制動力調(diào)節(jié)曲線仍然有很大的差異，導(dǎo)致汽車制動效率仍然不是很高。如果汽車制動系統(tǒng)采用EBD系統(tǒng)調(diào)節(jié)(安裝EBD系統(tǒng)裝置)，那么制動力調(diào)節(jié)曲線則可根據(jù)汽車載荷的變化情況而產(chǎn)生與之相適應(yīng)的變化，使制動系統(tǒng)的制動力調(diào)節(jié)曲線在任意載荷之下都能夠盡量接近理想狀態(tài)。

圖3 采用EBD系統(tǒng)調(diào)節(jié)和無EBD系統(tǒng)調(diào)節(jié)時前后輪制動力分配關(guān)系曲線對比圖

1.1 前后輪制動力分配控制

前后輪制動力分配控制是指在汽車制動時，EBD系統(tǒng)根據(jù)由車輛的裝載條件及減速度而發(fā)生的負(fù)荷變化，有效運用后輪的制動力，特別是在車輛滿載時，適度增大后輪的制動力，以提高制動效果。

從獲得良好制動性能的要求而言，當(dāng)車輛的載重或乘員數(shù)發(fā)生變化，即汽車制動時前后軸之間的載荷比例不同時，前后輪所需的合適制動力也應(yīng)是不相同的。當(dāng)車輛后部無負(fù)荷時，EBD系統(tǒng)會適當(dāng)增大車輛前輪的制動力，如圖4 (a)所示；隨著車輛后部的負(fù)荷重量加大，EBD系統(tǒng)會相應(yīng)加大后輪的制動力，如圖4(b)所示。

圖4 前后輪制動力隨載荷變化再分配示意圖

1.2 左右輪制動力分配控制

為了提高汽車在彎道上行駛時進(jìn)行制動操作的穩(wěn)定性，通過調(diào)節(jié)左右車輪的制動力分配方式進(jìn)行左右車輪制動力的分配控制，以確保彎道上制動時車輛的穩(wěn)定性和良好的制動效果。汽車轉(zhuǎn)向行駛時因受到離心力作用，外側(cè)車輪的載荷明顯大于內(nèi)側(cè)車輪，為了減少和控制外側(cè)車輪的側(cè)滑，EBD系統(tǒng)在這種情況下會自動地增大外側(cè)車輪的制動力，可以有效防止因為制動力超過輪胎與地面之間的附著力而造成的車輛滑移現(xiàn)象，如圖5所示。

圖5 左右輪制動力隨路況變化分配示意圖

2 EBD系統(tǒng)的功能與優(yōu)點

2.1 EBD系統(tǒng)的功能

（1）在制動的瞬間，高速計算出各個車輪由于地面附著條件不同而導(dǎo)致的摩擦力差值，然后對制動系統(tǒng)各個輪缸壓力進(jìn)行實時控制，使其按照設(shè)定的程序在制動過程中實現(xiàn)高速調(diào)整，達(dá)到制動系統(tǒng)制動力與地面附著力的最佳匹配，從而保證了汽車的制動平穩(wěn)性與安全性。

（2）在進(jìn)行緊急制動操作時，EBD系統(tǒng)在ABS系統(tǒng)發(fā)生作用之前，能夠依據(jù)車身重量、載荷大小和路面條件，自動地以前輪為基準(zhǔn)去比較后輪的滑移率，并根據(jù)此滑移率的差值實時調(diào)整后輪制動輪缸的壓力，從而得到更加接近于理想狀態(tài)的制動力曲線，防止甩尾和側(cè)滑，提高制動效果。

（3）汽車制動時，前后軸之間的載荷轉(zhuǎn)移現(xiàn)象客觀存在，EBD系統(tǒng)能夠根據(jù)載荷的轉(zhuǎn)移情況，主動地調(diào)節(jié)前后軸的制動力分配比例，并配合ABS系統(tǒng)的工作，提高制動時汽車的穩(wěn)定性。

2.2 EBD系統(tǒng)的優(yōu)點

（1）能夠盡量避免甩尾和側(cè)滑現(xiàn)象的產(chǎn)生，顯著縮小汽車的制動距離，提高制動靈敏性、協(xié)調(diào)性、安全性。當(dāng)遇有突發(fā)狀況，采取緊急制動操作，導(dǎo)致車輪即將抱死時，EBD系統(tǒng)可以在ABS動作之前就平衡各個車輪的有效地面制動力，可以避免甩尾和側(cè)滑現(xiàn)象的出現(xiàn)，顯著縮小汽車制動距離，提高制動靈敏性和制動協(xié)調(diào)性，使汽車的制動過程更加安全。

（2）改善制動舒適性，并使各車輪摩擦片的磨損較均勻。由于EBD系統(tǒng)在一般制動情況下，對制動力的調(diào)節(jié)主要是考慮不同的載荷和摩擦片的磨損，因而可以改善制動過程舒適性，并使各車輪摩擦片的磨損較均勻。

（3）ABS系統(tǒng)只在緊急制動狀態(tài)下，且要滿足車輪滑移率超過門限值這個條件時才會發(fā)生作用，而EBD系統(tǒng)只要駕駛員踏下制動踏板就會起作用，而不論車輪處于何種狀態(tài)。另一方面，EBD系統(tǒng)在各種不同的地面上，都可以獲得最佳制動效果。

3 EBD系統(tǒng)的故障診斷方法

當(dāng)開啟點火開關(guān)后，ABS系統(tǒng)會進(jìn)入自檢程序。若系統(tǒng)有故障，電子控制單元將自動終止ABS系統(tǒng)的功能，并點亮ABS系統(tǒng)報警信號燈，此時制動系統(tǒng)將視ABS系統(tǒng)不存在而工作。

在單個輪速傳感器失效的情況下，ABS系統(tǒng)終止功能，EBD系統(tǒng)仍保持工作，但ABS報警燈點亮。但在2個以上輪速傳感器發(fā)生故障的情況下，ABS系統(tǒng)和EBD系統(tǒng)的功能都會中斷，ABS報警燈點亮。詳情如表1所示。

表1 制動系統(tǒng)失效模式數(shù)據(jù)

在ABS系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，例如出現(xiàn)電壓不足、電動泵失效、單個輪速傳感器失效等情況，EBD系統(tǒng)仍能正常工作。而當(dāng)機(jī)械分配裝置出現(xiàn)故障時，由于沒有報警信號燈進(jìn)行提示，極易造成事故。

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Working mechanism analysis ofautomobile electronic braking force distribution

Yu Hai

( School of automotive engineering of Chang'an University, Shaanxi Xi'an 710064 )

This paper first introduces the background of the electronic brake force distribution system (EBD), then expounds its composition and control principle, and illustrates the working mechanism of the EBD system on the brake force distribu -tion when the current rear wheel load is different, and finally gives a brief description of the common fault diagnosis methods of the EBD system.

EBD system; ABS; braking force distribution; fault diagnosis

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1671-7988(2018)22-149-03

U463.5

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1671-7988(2018)22-149-03

U463.5

于海，就讀于長安大學(xué)汽車學(xué)院。研究方向：汽車檢測診斷與可靠性技術(shù)。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.053