第二章 電控制動(dòng)系統(tǒng)的部分?jǐn)U展功能

第一節(jié) 電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)

一、電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)的功用

1.電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)概述

電子制動(dòng)力分配的英文全稱是“Electronic Control Brake-force Distribution”，簡(jiǎn)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(chǔ)上開發(fā)出來(lái)的，采用電子技術(shù)替代傳統(tǒng)的比例閥，根據(jù)汽車制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生軸荷轉(zhuǎn)移的不同，自動(dòng)調(diào)節(jié)前、后橋的制動(dòng)力分配比例，不需要增加任何硬件配置，其功能通過(guò)改進(jìn)ABS軟件的控制邏輯即可實(shí)現(xiàn)，配置EBD的ABS能較大地減少工作時(shí)的震噪感，提高車輛緊急制動(dòng)時(shí)的舒適性，并能在很大程度上提高車輛制動(dòng)時(shí)的安全性和穩(wěn)定性。

汽車制動(dòng)時(shí)，作用在車輪上的制動(dòng)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(dòng)力達(dá)到附著力，車輪將出現(xiàn)抱死現(xiàn)象。無(wú)論左側(cè)車輪抱死或右側(cè)車輪抱死、前輪抱死或后輪抱死，都會(huì)嚴(yán)重影響汽車行駛的安全性，并會(huì)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(dòng)時(shí)，要使汽車既保持行駛方向的穩(wěn)定性，又使汽車能得到盡可能大的制動(dòng)力，最理想的狀態(tài)就是使汽車各車輪特別是前后輪同時(shí)達(dá)到抱死的邊緣，即各車輪制動(dòng)力之比等于附著力之比。在前后輪路面附著系數(shù)相同的情況下，汽車前后輪同時(shí)達(dá)到抱死的邊緣的條件是：前后車輪制動(dòng)力之比等于前后車輪對(duì)路面垂直載荷之比。

由于汽車裝載量不同和汽車制動(dòng)時(shí)減速度所引起載荷的轉(zhuǎn)移不同，汽車前后車輪的實(shí)際垂直載荷比是變化的，同時(shí)，各車輪與路面的附著系數(shù)也不盡相同。因此，要滿足最佳制動(dòng)狀態(tài)，汽車前后輪制動(dòng)力的比例也應(yīng)是變化的。

理想的前后輪制動(dòng)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(shí)質(zhì)心后移，p₂應(yīng)相應(yīng)增加，故其曲線較空載曲線上移。又因制動(dòng)強(qiáng)度的增加（即工作壓力p的增加），質(zhì)心向前轉(zhuǎn)移程度的增加，壓力比p₂/p₁應(yīng)相應(yīng)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(dòng)管路壓力分配特性

1—滿載時(shí)理想特性 2—空載時(shí)理想特性 3—無(wú)調(diào)節(jié)時(shí)實(shí)際特性

為滿足上述理想特性的要求，在一些車型中采用機(jī)械式比例閥（Proportioning valve，P-valve），如圖2-2所示。汽車制動(dòng)時(shí)，P-valve能使后輪制動(dòng)壓力比前輪低，以避免因車輛質(zhì)心前移，后輪負(fù)荷減輕，而造成后輪發(fā)生先抱死所導(dǎo)致的側(cè)滑、甩尾等現(xiàn)象。除了常采用的雙比例閥之外，也有的商用車采用負(fù)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(jù)汽車載重量的變化，自動(dòng)調(diào)整作用在后輪的制動(dòng)力。車輛無(wú)負(fù)荷時(shí)后輪分配制動(dòng)力小，以免后輪打滑；有負(fù)荷時(shí)后輪分配制動(dòng)力大，以縮短制動(dòng)距離。但不論雙比例閥或負(fù)荷傳感式比例閥，其前后輪的制動(dòng)力分配，均不如電控制動(dòng)力分配系統(tǒng)迅速精確，具體比較情況如圖2-3與圖2-4所示。因此現(xiàn)代汽車公司已開始普遍采用EBD系統(tǒng)，以取代機(jī)械式的雙比例閥及負(fù)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(tǒng)的比較（現(xiàn)代汽車公司）

a）采用比例閥時(shí) b）采用EBD系統(tǒng)時(shí)

2.電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)主要功用

①緊急制動(dòng)時(shí)，能防止因后輪先被抱死而造成汽車滑移及甩尾。

②取代機(jī)械式比例閥的功能，比機(jī)械式比例閥更能提高后輪制動(dòng)力，縮短制動(dòng)距離。

③可分別控制四輪的制動(dòng)。

④確保ABS工作時(shí)的制動(dòng)安全性。

⑤實(shí)現(xiàn)后輪制動(dòng)壓力左右獨(dú)立控制，以確保轉(zhuǎn)向制動(dòng)時(shí)的安全性。

圖2-4 采用比例閥及EBD系統(tǒng)的比較（本田汽車公司）

⑥減少輪胎及制動(dòng)摩擦片的磨損量及溫度的上升，以獲得最佳的制動(dòng)效率。

3.制動(dòng)力分配理想狀況

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

圖2-5 前后輪制動(dòng)力分配示意圖

a）后輪無(wú)負(fù)荷時(shí)理想制動(dòng)力分配 b）后輪帶負(fù)荷時(shí)理想制動(dòng)力分配

（2）左右輪制動(dòng)力分配 當(dāng)車輛正在轉(zhuǎn)彎時(shí)，如果施加制動(dòng)，車輛質(zhì)心會(huì)外移，則加在內(nèi)輪上的載荷減少，加在外輪上的載荷增加。為減少外側(cè)車輪的側(cè)滑，制動(dòng)時(shí)外側(cè)車輪要施加較大的制動(dòng)力，如圖2-6所示。

二、電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)的基本組成及原理

EBD是建立在ABS之上的一個(gè)電控系統(tǒng)，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(chǔ)上通過(guò)改進(jìn)系統(tǒng)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(tǒng)組成如圖2-7所示。

圖2-6 左右輪制動(dòng)力分配示意圖

圖2-7 EBD系統(tǒng)組成

1—輪速傳感器 2—液壓控制單元（即制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器） 3—制動(dòng)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(shí)，如果4只車輪與路面的附著條件（附著系數(shù)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(gè)車輪與地面的附著力也不同。汽車制動(dòng)時(shí)若4個(gè)車輪的制動(dòng)力同步增加，就容易造成附著力小的車輪先接近抱死狀態(tài)。有了EBD后，汽車制動(dòng)時(shí)，EBD電控單元時(shí)刻監(jiān)控4個(gè)車輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，會(huì)快速計(jì)算出4個(gè)車輪由于附著條件不同而各異的附著力，自動(dòng)以前輪為基準(zhǔn)去比較后輪的滑移率，如發(fā)覺此差異程度達(dá)到了必須被調(diào)整的設(shè)定值，而車輪滑移率又沒達(dá)到ABS的調(diào)節(jié)值，此時(shí)，EBD啟動(dòng)，系統(tǒng)將通過(guò)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器電磁閥的工作，來(lái)調(diào)整滑移率較大車輪的制動(dòng)管路油壓，使制動(dòng)力之比與附著力之比相匹配，4個(gè)車輪將得到更平衡且更接近理想化的制動(dòng)力分配，從而保證車輛的平穩(wěn)和安全，同時(shí)可充分利用路面附著力，使整車制動(dòng)力達(dá)到最大值。

制動(dòng)管路油壓的調(diào)節(jié)原理與ABS類似，也是在“保壓-減壓-增壓”三個(gè)階段之間不斷循環(huán)，直至車速很低或各車輪滑移率差值在規(guī)定范圍之內(nèi)。

三、電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

ABS可以防止汽車制動(dòng)時(shí)車輪發(fā)生抱死，以提高制動(dòng)時(shí)車輛的穩(wěn)定性，并縮短汽車制動(dòng)距離。但是，ABS并不能根據(jù)車輛制動(dòng)時(shí)的實(shí)際情況，合理分配四個(gè)車輪的制動(dòng)力，使之接近理想分配曲線，它只是被動(dòng)地在制動(dòng)抱死現(xiàn)象發(fā)生或臨界發(fā)生時(shí)才介入調(diào)整。汽車制動(dòng)時(shí)，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(tài)。因此，ABS并不能從源頭上杜絕這種由于制動(dòng)力分配不當(dāng)而使車輛產(chǎn)生種種險(xiǎn)情的事件發(fā)生，同時(shí)，整車的制動(dòng)力也不能達(dá)到最大值。例如，車輛左后輪附著系數(shù)較小，緊急制動(dòng)時(shí)，左后輪率先接近抱死狀態(tài)。由于ABS后輪一般采用按低選原則同時(shí)進(jìn)行控制，所以，ABS將同時(shí)對(duì)兩后輪進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，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(dòng)作之前就可主動(dòng)地介入，平衡調(diào)節(jié)各個(gè)車輪的制動(dòng)力大小，使各車輪制動(dòng)力之比盡量接近理想分配曲線。汽車緊急制動(dòng)時(shí)，EBD在ABS動(dòng)作之前就已經(jīng)平衡了每一個(gè)車輪的制動(dòng)力，從而可以使前后輪幾乎同時(shí)接近抱死狀態(tài)，有效地防止了后輪先出現(xiàn)抱死的趨勢(shì)，充分利用各車輪附著力，提高了整車的制動(dòng)力。因此，EBD可更好地防止車輛出現(xiàn)側(cè)滑和甩尾，縮短了汽車制動(dòng)距離，提高了行車安全性能。

四、EBD與ABS的關(guān)系

ABS與EBD都是對(duì)作用在車輪上的力矩進(jìn)行控制，避免車輪相對(duì)于路面發(fā)生滑動(dòng)，以充分利用路面的附著系數(shù)，防止因左、右道路附著系數(shù)不同而造成附加轉(zhuǎn)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(shí)際上是ABS的輔助功能，結(jié)構(gòu)上可以不增加相應(yīng)的元件，利用現(xiàn)有的ABS元件，通過(guò)軟件進(jìn)行功能拓展，在原ABS中僅增加一套監(jiān)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(guò)度制動(dòng)情況下，汽車質(zhì)心前移使后輪有失去附著能力的危險(xiǎn)，此時(shí)制動(dòng)器也極易抱死。EBD對(duì)四個(gè)車輪的速度進(jìn)行比較，并相應(yīng)地減小后輪制動(dòng)力，將施加于前輪的制動(dòng)力增大。該動(dòng)作還會(huì)延緩ABS的啟動(dòng)，從而獲得更短的制動(dòng)距離，改善和提高ABS的性能。EBD還能根據(jù)車內(nèi)的載荷情況（如1名或多名乘員），自動(dòng)調(diào)整制動(dòng)力進(jìn)行補(bǔ)償。

圖2-8 ABS與EBD的工作范圍比較

汽車制動(dòng)時(shí)，EBD是在ABS之前工作，以使各車輪制動(dòng)力分配得更理想。若某車輪已經(jīng)趨于抱死，其滑移率已經(jīng)達(dá)到了ABS介入調(diào)節(jié)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(duì)獨(dú)立的。若一者出現(xiàn)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(huì)出現(xiàn)因甩尾而導(dǎo)致翻車等惡性事件的發(fā)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(biāo)準(zhǔn)安全配置，以提高產(chǎn)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(dá)、福美來(lái)、伊蘭特等。