第二章 電控制動系統的部分擴展功能

第一節 電子制動力分配系統

一、電子制動力分配系統的功用

1.電子制動力分配系統概述

電子制動力分配的英文全稱是“Electronic Control Brake-force Distribution”，簡稱EBD。其德文縮寫為EBV，全稱是“Electronische Bremsenkraft Verteiler”（歐洲車一般用EBV表示）。EBD是在ABS的基礎上開發出來的，采用電子技術替代傳統的比例閥，根據汽車制動時產生軸荷轉移的不同，自動調節前、后橋的制動力分配比例，不需要增加任何硬件配置，其功能通過改進ABS軟件的控制邏輯即可實現，配置EBD的ABS能較大地減少工作時的震噪感，提高車輛緊急制動時的舒適性，并能在很大程度上提高車輛制動時的安全性和穩定性。

汽車制動時，作用在車輪上的制動力隨踏板力的增加而增加，但受到輪胎與路面間附著力的限制，一旦制動力達到附著力，車輪將出現抱死現象。無論左側車輪抱死或右側車輪抱死、前輪抱死或后輪抱死，都會嚴重影響汽車行駛的安全性，并會加劇輪胎的磨損，尤其是后輪先于前輪抱死的危害更大。制動時，要使汽車既保持行駛方向的穩定性，又使汽車能得到盡可能大的制動力，最理想的狀態就是使汽車各車輪特別是前后輪同時達到抱死的邊緣，即各車輪制動力之比等于附著力之比。在前后輪路面附著系數相同的情況下，汽車前后輪同時達到抱死的邊緣的條件是：前后車輪制動力之比等于前后車輪對路面垂直載荷之比。

由于汽車裝載量不同和汽車制動時減速度所引起載荷的轉移不同，汽車前后車輪的實際垂直載荷比是變化的，同時，各車輪與路面的附著系數也不盡相同。因此，要滿足最佳制動狀態，汽車前后輪制動力的比例也應是變化的。

理想的前后輪制動管路壓力分配特性曲線如圖2-1所示。由于汽車滿載較空載時質心后移，p₂應相應增加，故其曲線較空載曲線上移。又因制動強度的增加（即工作壓力p的增加），質心向前轉移程度的增加，壓力比p₂/p₁應相應減小（小于1）。故隨壓力p₁的增加，曲線變得平緩。

圖2-1 前后輪制動管路壓力分配特性

1—滿載時理想特性 2—空載時理想特性 3—無調節時實際特性

為滿足上述理想特性的要求，在一些車型中采用機械式比例閥（Proportioning valve，P-valve），如圖2-2所示。汽車制動時，P-valve能使后輪制動壓力比前輪低，以避免因車輛質心前移，后輪負荷減輕，而造成后輪發生先抱死所導致的側滑、甩尾等現象。除了常采用的雙比例閥之外，也有的商用車采用負荷傳感式比例閥（Load Sensing Proportioning Valve，LSPV），其除了具有一般比例閥的功能外，還能根據汽車載重量的變化，自動調整作用在后輪的制動力。車輛無負荷時后輪分配制動力小，以免后輪打滑；有負荷時后輪分配制動力大，以縮短制動距離。但不論雙比例閥或負荷傳感式比例閥，其前后輪的制動力分配，均不如電控制動力分配系統迅速精確，具體比較情況如圖2-3與圖2-4所示。因此現代汽車公司已開始普遍采用EBD系統，以取代機械式的雙比例閥及負荷傳感式比例閥。

圖2-2 雙比例閥的安裝位置（福特汽車公司）

圖2-3 采用比例閥及EBD系統的比較（現代汽車公司）

a）采用比例閥時 b）采用EBD系統時

2.電子制動力分配系統主要功用

①緊急制動時，能防止因后輪先被抱死而造成汽車滑移及甩尾。

②取代機械式比例閥的功能，比機械式比例閥更能提高后輪制動力，縮短制動距離。

③可分別控制四輪的制動。

④確保ABS工作時的制動安全性。

⑤實現后輪制動壓力左右獨立控制，以確保轉向制動時的安全性。

圖2-4 采用比例閥及EBD系統的比較（本田汽車公司）

⑥減少輪胎及制動摩擦片的磨損量及溫度的上升，以獲得最佳的制動效率。

3.制動力分配理想狀況

（1）前后輪制動力分配 當前后輪承載負荷不同時，汽車所需的制動力也不同。在車輛后部無負荷時，可適當增大前輪的制動力，如圖2-5a所示，隨著車輛后部的負荷重量加大，就要加大后輪的制動力，如圖2-5b所示。

圖2-5 前后輪制動力分配示意圖

a）后輪無負荷時理想制動力分配 b）后輪帶負荷時理想制動力分配

（2）左右輪制動力分配 當車輛正在轉彎時，如果施加制動，車輛質心會外移，則加在內輪上的載荷減少，加在外輪上的載荷增加。為減少外側車輪的側滑，制動時外側車輪要施加較大的制動力，如圖2-6所示。

二、電子制動力分配系統的基本組成及原理

EBD是建立在ABS之上的一個電控系統，并沒有增加額外的硬件，其組成部件與ABS相同，是在ABS的基礎上通過改進系統軟件的控制邏輯，使之具有了新的功能，即EBD功能。因此，具有EBD功能的ABS，也合稱為ABS+EBD。其系統組成如圖2-7所示。

圖2-6 左右輪制動力分配示意圖

圖2-7 EBD系統組成

1—輪速傳感器 2—液壓控制單元（即制動壓力調節器） 3—制動主缸及真空助力器 4—ABS警告燈 5—自診斷接口 6—電子控制單元

汽車行駛時，如果4只車輪與路面的附著條件（附著系數或垂直載荷）不同，如前輪附著在濕滑路面，而后輪附著在干燥路面，則4個車輪與地面的附著力也不同。汽車制動時若4個車輪的制動力同步增加，就容易造成附著力小的車輪先接近抱死狀態。有了EBD后，汽車制動時，EBD電控單元時刻監控4個車輪的運動狀態，會快速計算出4個車輪由于附著條件不同而各異的附著力，自動以前輪為基準去比較后輪的滑移率，如發覺此差異程度達到了必須被調整的設定值，而車輪滑移率又沒達到ABS的調節值，此時，EBD啟動，系統將通過制動壓力調節器電磁閥的工作，來調整滑移率較大車輪的制動管路油壓，使制動力之比與附著力之比相匹配，4個車輪將得到更平衡且更接近理想化的制動力分配，從而保證車輛的平穩和安全，同時可充分利用路面附著力，使整車制動力達到最大值。

制動管路油壓的調節原理與ABS類似，也是在“保壓-減壓-增壓”三個階段之間不斷循環，直至車速很低或各車輪滑移率差值在規定范圍之內。

三、電子制動力分配系統的優點

ABS可以防止汽車制動時車輪發生抱死，以提高制動時車輛的穩定性，并縮短汽車制動距離。但是，ABS并不能根據車輛制動時的實際情況，合理分配四個車輪的制動力，使之接近理想分配曲線，它只是被動地在制動抱死現象發生或臨界發生時才介入調整。汽車制動時，由于載荷的重新分布，后輪附著力較小而更容易先接近抱死狀態。因此，ABS并不能從源頭上杜絕這種由于制動力分配不當而使車輛產生種種險情的事件發生，同時，整車的制動力也不能達到最大值。例如，車輛左后輪附著系數較小，緊急制動時，左后輪率先接近抱死狀態。由于ABS后輪一般采用按低選原則同時進行控制，所以，ABS將同時對兩后輪進行壓力調節，從而使右后輪的較大附著力不能得到充分利用。

而EBD則不同，它在ABS動作之前就可主動地介入，平衡調節各個車輪的制動力大小，使各車輪制動力之比盡量接近理想分配曲線。汽車緊急制動時，EBD在ABS動作之前就已經平衡了每一個車輪的制動力，從而可以使前后輪幾乎同時接近抱死狀態，有效地防止了后輪先出現抱死的趨勢，充分利用各車輪附著力，提高了整車的制動力。因此，EBD可更好地防止車輛出現側滑和甩尾，縮短了汽車制動距離，提高了行車安全性能。

四、EBD與ABS的關系

ABS與EBD都是對作用在車輪上的力矩進行控制，避免車輪相對于路面發生滑動，以充分利用路面的附著系數，防止因左、右道路附著系數不同而造成附加轉向力矩引起車輛方向失控。但EBD只采用滑移率控制，且其門限值比ABS控制得更低一些。EBD實際上是ABS的輔助功能，結構上可以不增加相應的元件，利用現有的ABS元件，通過軟件進行功能拓展，在原ABS中僅增加一套監控程序。EBD先于ABS工作，ABS工作后，EBD就停止工作，如圖2-8所示。在過度制動情況下，汽車質心前移使后輪有失去附著能力的危險，此時制動器也極易抱死。EBD對四個車輪的速度進行比較，并相應地減小后輪制動力，將施加于前輪的制動力增大。該動作還會延緩ABS的啟動，從而獲得更短的制動距離，改善和提高ABS的性能。EBD還能根據車內的載荷情況（如1名或多名乘員），自動調整制動力進行補償。

圖2-8 ABS與EBD的工作范圍比較

汽車制動時，EBD是在ABS之前工作，以使各車輪制動力分配得更理想。若某車輪已經趨于抱死，其滑移率已經達到了ABS介入調節的范圍，EBD將立即退出工作，讓位給ABS工作。

EBD建立在ABS之上，但又是相對獨立的。若一者出現故障，另一者仍然可以正常工作。因此，裝備EBD的車輛，即使ABS失效，EBD也能保證車輛不會出現因甩尾而導致翻車等惡性事件的發生。

由于裝備EBD并不需要太大的投入，目前大部分轎車都將EBD作為標準安全配置，以提高產品性能，如大眾奧迪系列Audi A6、帕薩特、桑塔納2000、POLO，豐田系列雷克薩斯、凱美瑞、威馳、皇冠，本田系列奧德賽以及畢加索、派力奧、馬自達、福美來、伊蘭特等。