汽車制動失效保護控制策略分析

謝生偉

（四川職業技術學院,四川遂寧629000）

1.引言

汽車制動系統是維持汽車安全運行的關鍵系統，盡管現代汽車都配備了制動防抱死（A B S）、驅動輪防滑轉（AS R）、制動力分配（E B D）、制動輔助（E B A）和車身動態穩定性控制（V SC）等主動安全電子控制系統，對提高汽車運行的安全性起到了重要的作用，但由于汽車因設計、制造缺陷與使用維護不當等原因造成的汽車制動系統失效的故障屢屢發生，一旦發生此類故障將是致命性的，造成車毀人亡甚至群死群傷的重特大安全事故。

現代汽車作為一種重要的交通運輸工具，提高其人機安全性能提高汽車運行的主動安全性，預防惡性交通事故的發生，減少汽車交通安全事故帶來的社會危害性。為此，在汽車現有制動系統基礎上增設制動失效應急控制系統B FE CS（B r a k i ng f ai l ur e emer gency cont r ol syst em），在汽車常規制動制動失效時對車輛進行輔助制動，確保車輛緊急情況下的行車安全具有重要的現實意義。

本文以現代乘用車液壓制動系統失效為研究對象，根據汽車制動失效的特點分析其控制策略，從而構建汽車制動失效保護模型，并為模型設計控制程序。

2 ．控制策略分析

2.1 汽車制動失效的特點

對于采用液壓制動的汽車，一旦出現制動失效，顯著的特點是駕駛員踩下制動踏板欲對車速進行控制時，感覺制動踏板變得柔軟，即使連續幾腳將制動踏板踩到底，車輪也無制動力，汽車無任何減速的趨勢，制動系統失去對車速的控制。

2.2 汽車制動失效的原因分析

汽車制動失效的根本原因是汽車車輪制動器失去制動動力，具體原因有：制動主缸內無油或缺油，制動主缸皮碗被踏翻，制動管路結冰或有異物堵塞，制動管路在汽車行駛中振裂或接頭脫落，制動踏板與主缸機械連接脫落等。

2.3 汽車制動失效應急控制策略

汽車在正常制動時，制動防抱死（A B S）、驅動輪防滑轉（AS R）、制動力分配（E B D）、制動輔助（EB A）和車身動態穩定性控制（V SC）等系統對汽車的行駛進行控制，制動失效應急控制系統（B FE CS）未投入應急制動狀態；汽車制動時，B FE CS進入實時工作模式，檢測車輛制動系統工作是否正常，如果系統正常，B FE CS不發出控制指令，不對車輛制動采取應急制動措施；如果檢測到車輛無制動力或制動力不足時，B FE CS根據制動力的大小和制動時的滑移率對其制動器發出增大制動力的控制指令，對車輛進行應急制動，從而控制車輛速度，達到行車安全的目的。[1]

3 ．汽車制動失效應急控制建模

如圖1所示，系統采用以單片機為核心的電子控制技術，在現有汽車防抱死制動系統基礎上，增加相應的傳感器和執行器，電子控制器（ECU）可與A B S E CU共用。增設的傳感器主要有制動踏板位置傳感器和制動壓力傳感器。制動踏板位置傳感器用來檢測駕駛員踩下制動踏板的位置，E CU用以判斷駕駛員欲施加制動力的大小。制動壓力傳感器用以檢測汽車制動時制動主缸的工作壓力，E CU用以判斷汽車制動時系統壓力是否正常。增加的執行器為汽車電磁制動裝置，此裝置受E CU發出的指令控制電磁制動裝置電磁制動力的大小。制動失效時，由車用蓄電池通過專用電纜線為電磁制動裝置提供大電流而產生制動力施加于車輪制動器，實現對車輛的應急制動。

圖1 制動失效應急控制模型圖

圖2 制動失效應急控制流程圖

4 ．汽車制動失效應急控制關鍵技術的實現

4.1 制動失效故障的判斷

系統中由于增設了制動壓力傳感器和制動踏板位置傳感器，它們分別實時采集制動主缸的制動壓力和制動踏板的行程位置信號[2]。在E CU內部存儲有經過技術人員臺架試驗并優化處理的制動踏板位置與制動壓力的對應數據，當制動踏板位置所對應的制動壓力與制動壓力傳感器實時檢測的壓力相符時，即可判斷系統工作正常，當實時壓力低于制動踏板位置所對應的制動壓力閾值時，即可判斷系統制動失效或失靈。[3]

4.2 應急制動力的產生

汽車制動失效時，最根本的原因是車輪制動器失去制動力。為解決汽車制動失效時無制動動力，系統中增設電磁制動裝置，該裝置由車用蓄電池供電。電磁制動裝置工作時將產生強大的電磁力，利用電磁力作為制動系統應急動力。

4.3 應急制動力的控制

電磁制動裝置產生電磁力的大小由其工作時的電流大小決定，其工作電流大小由E CU根據制動壓力和滑移率查詢得到的占空比大小控制[4]。因此控制占空比大小，就控制了電磁制動裝置的工作電流，即控制了應急制動時的制動力。

4.4 汽車制動失效應急控制程序

系統工作時，各傳感器采集的信號不斷輸入E CU，E CU對輸入的信號數據通過運算與處理，并根據控制發出相應的控制指令。當駕駛員踩下制動踏板需要制動時，制動燈開關接通，E CU進入工作狀態，E CU根據制動壓力傳感器和制動踏板位置傳感器采集的信號判斷制動系統工作是否正常，當判定系統工作正常時，則執行A B S等功能；當判定系統制動力不足或無制動力時，則執行B FE CS功能。執行B FE CS功能時，E CU根據制動踏板位置傳感器從存儲RO M中查詢此時的目標制動壓力，再與制動壓力傳感器采集的制動主缸的實時壓力進行比較，根據差值的大小及滑移率，由E CU向電磁制動裝置發出控制占空比信號，從而控制電磁制動裝置的工作電流達到制動制動力大小的目的。

5 ．結論

以現代汽車液壓制動系統為例，根據汽車制動失效的特點，分析汽車制動失效控制策略，構建以單片機為核心的汽車制動失效應急保護模型，并在此基礎上設計控制程序，以車用蓄電池為電磁制動裝置供電產生的電磁力施加于汽車制動器，對車輛進行應急制動，實現對汽車發生制動失效故障時的應急保護，避免汽車出現失去控制而發生惡性安全事故。