徐申敏Xu Shenmin

后驅(qū)電制動對ABS觸發(fā)表現(xiàn)的影響

徐申敏
Xu Shenmin

（奇瑞新能源汽車股份有限公司，安徽 蕪湖 241002）

汽車行駛過程中，在緊急制動和路面濕滑情況下，踩下制動踏板會觸發(fā)ABS功能，ABS主要作用為控制車輪的滑移率，防止制動過程中車輪發(fā)生抱死甩尾。ABS性能的優(yōu)劣主要通過制動性能測試完成，包括高附路面、低附路面、對開路面、對接路面及繞圓等工況。用戶在普通工況下較少觸發(fā)ABS，所以對ABS誤觸發(fā)、頻觸發(fā)抱怨比較大。重點(diǎn)說明后驅(qū)電制動對ABS觸發(fā)表現(xiàn)的影響。

ABS觸發(fā)；電制動；后驅(qū)

電動汽車的制動系統(tǒng)和傳統(tǒng)汽油車相同，不同之處在于電動汽車具有電制動系統(tǒng)，目前僅有歐標(biāo)ECE R13H規(guī)定防抱死裝置應(yīng)控制電制動系統(tǒng)，我國各標(biāo)準(zhǔn)中未做強(qiáng)制要求。目前市面上新能源汽車電制動由VCU（Vehicle Control Unit，整車控制器）控制，液壓制動由ABS（Antilock Brake System，制動防抱死系統(tǒng)）控制，兩者相互獨(dú)立，共同提供整車制動減速度，制動原理如圖1所示。電制動占比增大可以提升整車?yán)m(xù)航，而增大后是否會影響ABS性能，如何兼顧續(xù)航和制動性能成為了一個(gè)難題。

注：SOC（State of Charge,荷電狀態(tài)）。

圖1 電制動和液壓制動控制原理

1 電制動基本原理

電動汽車進(jìn)行電制動時(shí)，能量回收系統(tǒng)作用于驅(qū)動軸，在汽車滑行、減速或下坡時(shí)，將車輛行駛過程中的動能及勢能轉(zhuǎn)化或部分轉(zhuǎn)化為車載可充電儲能系統(tǒng)的能量存儲起來；其中EBD（Electric Brake Force Distribution，電子制動力分配系統(tǒng)）作用于后軸，控制后軸車輪的滑移率小于或等于前軸的滑移率，避免后軸比前軸早發(fā)生抱死造成車輛失穩(wěn)[1]；ABS作用于4個(gè)車輪，使每個(gè)車輪的滑移率控制在目標(biāo)滑移率附近，防止車輪在任何路面上出現(xiàn)抱死。

為了獲得好的制動性能，EBD在控制時(shí)使后軸車輪的滑移率盡可能接近前軸車輪，引起頻繁的壓力調(diào)節(jié)，但是從舒適性角度考慮，應(yīng)盡可能少地調(diào)節(jié)壓力，這會導(dǎo)致后軸車輪存在一定程度的不足制動。傳統(tǒng)汽油車需要對二者進(jìn)行協(xié)調(diào)，而電動汽車加入電制動會打破平衡，需要在續(xù)航、制動、舒適性3方面進(jìn)行協(xié)調(diào)。

后驅(qū)電動汽車的電制動作用于后軸，后軸相當(dāng)于增加一個(gè)移動小卡鉗，在汽車滿電情況下，小卡鉗不工作，非滿電情況下小卡鉗工作。如果為了使電制動最大化，設(shè)置敏感的EBD介入門限，會導(dǎo)致后軸車輪過早進(jìn)入保壓狀態(tài)，也有可能會導(dǎo)致前軸車輪ABS過早介入，從而增加前軸車輪制動盤的磨損以及制動衰退的風(fēng)險(xiǎn)。

2 對ABS觸發(fā)的影響測試

整車制動過程中的滑移率大小用戶無法獲得，但可以感受到減速度大小和觸發(fā)ABS后的感覺，如果設(shè)置了過低的減速度觸發(fā)ABS，則普通駕駛工況會頻繁觸發(fā)，用戶極易抱怨。

2.1 減速度

電制動靠驅(qū)動電機(jī)輸出負(fù)扭矩使車輛減速，計(jì)算公式為

式中：為減速度；為電機(jī)回收扭矩；為減速器減速比；為車輪滾動半徑；為整車質(zhì)量。

液壓制動通過摩擦片摩擦制動盤提供減速度，計(jì)算公式為

式中：1為前軸制動力，后軸類似；為制動盤有效半徑；為制動片摩擦系數(shù)；為制動器活塞直徑；為車輪滾動半徑；為制動液壓值[2]。

2.2 測試方法

整車通過安裝液壓、陀螺儀、GPS（Global Positioning System，全球定位系統(tǒng)）等傳感器（圖2），接入V-Box測試系統(tǒng)，在不同的路面上（表1），以線性速度緩慢踩下制動踏板直到觸發(fā)ABS后松開，對比觸發(fā)ABS時(shí)刻的減速度。為兼顧不同的SOC，需要測試電制動有、無2種情況下ABS觸發(fā)時(shí)刻的減速度。

圖2 液壓和陀螺儀安裝示意圖

表1 試驗(yàn)路面

2.3 測試結(jié)果

在高附、中附、低附3種路面上分別緩慢制動至ABS觸發(fā)后停止，通過傳感器采集液壓、扭矩、減速度等信號，對比有、無能量回收2種情況下的減速度差異，測試結(jié)果見表2?？梢园l(fā)現(xiàn)，在3種路面上，D擋和N擋緩慢制動至ABS觸發(fā)時(shí)的減速度大小無明顯差異，說明電制動對ABS觸發(fā)無明顯影響，這與用戶的主觀感受一致。

表2 不同路面測試結(jié)果

如圖3所示，在高附路面上緩慢制動時(shí)，D擋、N擋下ABS觸發(fā)時(shí)刻的減速度分別為1.03和1.02，均大于1.0，超過路面的附著系數(shù)，前輪液壓均已達(dá)到抱死點(diǎn)7 MPa，ABS正常觸發(fā)。D擋工況下制動，電制動加載到最大值，后輪液壓維持在2 MPa左右，整個(gè)制動過程中后輪液壓穩(wěn)定，觸發(fā)ABS后電制動逐漸退出；N擋工況下制動，此時(shí)無電制動回收負(fù)扭矩，后輪保壓壓力點(diǎn)比D擋高2 MPa，隨著車速下降，后輪液壓逐漸上升，滿足整車減速度需求。

如圖4所示，在中附路面上制動，路面附著系數(shù)降低，ABS觸發(fā)時(shí)刻的減速度隨之下降，測試路面為干燥玄武巖路面，附著系數(shù)約為0.6。測試工況與高附路面一致，均為后輪EBD正常工作，前輪觸發(fā)ABS功能，但由于路面附著系數(shù)降低，輪胎抓地力下降，前輪的壓力相比高附路面有一定下降，ABS觸發(fā)時(shí)刻的減速度也相應(yīng)下降。

如圖5所示，在低附路面上制動，路面附著系數(shù)極低，測試路面為雪路面，在D擋位工況緩慢制動時(shí)，此時(shí)后輪未達(dá)到保壓點(diǎn)，電制動未加載到峰值，在小液壓和電制動的共同作用下觸發(fā)ABS，前、后輪液壓表現(xiàn)一致，N擋液壓值高于D擋，ABS觸發(fā)時(shí)刻的減速度基本一致。

綜上，在高附、中附、低附3種路面上，有無能量回收2種工況下，緩慢制動至ABS觸發(fā)時(shí)刻的減速度大小無明顯差異，D擋位下由于有電制動提供部分制動力，后輪所需的液壓值小于N擋位。

從用戶主觀感受的減速度出發(fā)，以N擋觸發(fā)減速度的值作為基準(zhǔn)，判斷D擋有電制動情況下減速度大小是否存在下降，以及電制動的峰值扭矩是否影響EBD性能。

3 某車型電制動標(biāo)定過程

某后驅(qū)車型在標(biāo)定測試中發(fā)現(xiàn)ABS頻繁介入，主觀感受ABS易觸發(fā)，通過測試在中附路面上的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)電制動過大，電扭矩的加載速度快于液壓，導(dǎo)致后輪液壓值極低，EBD未到保壓點(diǎn)，無法正常工作，使后輪提前觸發(fā)ABS。通過調(diào)整電制動發(fā)現(xiàn)，隨著電制動減小，后輪液壓、前輪液壓、整車減速度逐漸升高，見表3。與N擋下觸發(fā)ABS的減速度對比，通常有、無電制動2種情況下ABS觸發(fā)的減速度的差異在0.1以內(nèi)，普通用戶不易察覺。

本次選擇電制動減速度的大小為0.14，使有、無電制動ABS觸發(fā)的減速度的差異為0.09，兼顧制動和續(xù)航要求。

表3 電制動標(biāo)定結(jié)果

4 總 結(jié)

根據(jù)以上分析得出，后輪電制動大小可以影響EBD性能從而影響ABS觸發(fā)表現(xiàn)。從整車安全考慮，首先保證制動性能，電制動可以根據(jù)標(biāo)定完成的ABS性能進(jìn)行二次標(biāo)定，選擇合適大小。

針對后輪電制動影響ABS觸發(fā)表現(xiàn)這一問題，后續(xù)解決方案主要考慮2個(gè)方面：（1）電動汽車的制動由電制動和液壓制動統(tǒng)一控制，當(dāng)后輪觸發(fā)EBD功能時(shí)，電制動保持當(dāng)前值不變，后輪液壓和扭矩都恒定，前輪液壓繼續(xù)上升，防止后輪輪速下降觸發(fā)ABS功能；（2）電制動的加載速率根據(jù)當(dāng)前車輪的滑移率而定，當(dāng)在中低附著路面上行駛時(shí)，應(yīng)減緩速率，防止后輪液壓過低影響EBD性能。

對于非解耦式制動，ABS控制器發(fā)送EBD觸發(fā)信號和滑移率值給VCU執(zhí)行電制動；對于解耦式制動，電液分配需統(tǒng)一控制，合理準(zhǔn)確的電液分配邏輯可以解決后驅(qū)誤觸發(fā)ABS問題。

[1]余志生.汽車?yán)碚摚ǖ谒陌妫M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[2]王望予.汽車設(shè)計(jì)（第四版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

2021-07-07

1002-4581（2021）05-0024-04

U463.52+6.02

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2021.05.007