汽車電子制動力分配工作機制分析

于海

?

汽車電子制動力分配工作機制分析

于海

（長安大學汽車學院，陜西 西安 710064）

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

EBD系統；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，左側車輪附著在干燥的水泥路面上，而右側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，極易發生打滑、跑偏和側翻事故。汽車電子制動力分配裝置，就是為了有效地避免這種現象而產生的。

汽車電子制動力分配系統(Electronic Braking Distribute，EBD)的功能，就是在進行制動操作時，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，然后相應地調整制動力的大小，即按照設定的程序在制動過程中實施高速調整，達到制動力與附著力的最佳配合，從而保證汽車的制動穩定性和行駛安全性。

EBD系統根據車輛載荷、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行分配控制，能夠有效地預防因不同輪胎間附著條件差異引發的打滑、跑偏和側翻事故，顯著提高了汽車的制動穩定性，同時配合了ABS系統的工作。另一方面，EBD系統能夠使汽車在轉彎行駛過程進行制動操作時，維持車輛的行駛穩定性，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致甩尾和側滑。

（2）替代機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系統的工作，提高ABS系統工作時的制動穩定性和制動安全性。

（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系統的組成及控制原理

EBD系統的工作，必須建立在ABS系統的基礎上才能發揮作用。單從系統硬件的角度來說，EBD系統并沒有增加其他的零部件。EBD系統是通過應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制造成本。圖2展示了ABS系統和EBD系統對各個制動車輪進行控制的過程。制動時，EBD系統根據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，改善了機械分配裝置的功能，可以實現接近于理想狀態的制動力分配效果。而傳統的機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。

圖2 ABS和EBD系統的工作示意圖

圖3顯示了采用EBD系統調節和無EBD系統實際采用機械式壓力調節兩種不同調節方式時，前后輪制動力分配關系曲線的對比情況。根據汽車理論的知識，理想的前后輪制動力分配比例關系會隨著汽車的載荷變化而變化。如果汽車制動系統不采用EBD系統進行控制，而是單一地采用機械式壓力調節閥進行機械式壓力調節，雖然可以避免制動時出現后輪先于前輪抱死的現象，但是實際制動力調節曲線與理想的制動力調節曲線仍然有很大的差異，導致汽車制動效率仍然不是很高。如果汽車制動系統采用EBD系統調節(安裝EBD系統裝置)，那么制動力調節曲線則可根據汽車載荷的變化情況而產生與之相適應的變化，使制動系統的制動力調節曲線在任意載荷之下都能夠盡量接近理想狀態。

圖3 采用EBD系統調節和無EBD系統調節時前后輪制動力分配關系曲線對比圖

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系統根據由車輛的裝載條件及減速度而發生的負荷變化，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，當車輛的載重或乘員數發生變化，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是不相同的。當車輛后部無負荷時，EBD系統會適當增大車輛前輪的制動力，如圖4 (a)所示；隨著車輛后部的負荷重量加大，EBD系統會相應加大后輪的制動力，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行制動操作的穩定性，通過調節左右車輪的制動力分配方式進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定性和良好的制動效果。汽車轉向行駛時因受到離心力作用，外側車輪的載荷明顯大于內側車輪，為了減少和控制外側車輪的側滑，EBD系統在這種情況下會自動地增大外側車輪的制動力，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系統的功能與優點

2.1 EBD系統的功能

（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致的摩擦力差值，然后對制動系統各個輪缸壓力進行實時控制，使其按照設定的程序在制動過程中實現高速調整，達到制動系統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性與安全性。

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

（3）汽車制動時，前后軸之間的載荷轉移現象客觀存在，EBD系統能夠根據載荷的轉移情況，主動地調節前后軸的制動力分配比例，并配合ABS系統的工作，提高制動時汽車的穩定性。

2.2 EBD系統的優點

（1）能夠盡量避免甩尾和側滑現象的產生，顯著縮小汽車的制動距離，提高制動靈敏性、協調性、安全性。當遇有突發狀況，采取緊急制動操作，導致車輪即將抱死時，EBD系統可以在ABS動作之前就平衡各個車輪的有效地面制動力，可以避免甩尾和側滑現象的出現，顯著縮小汽車制動距離，提高制動靈敏性和制動協調性，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系統在一般制動情況下，對制動力的調節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系統只在緊急制動狀態下，且要滿足車輪滑移率超過門限值這個條件時才會發生作用，而EBD系統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。另一方面，EBD系統在各種不同的地面上，都可以獲得最佳制動效果。

3 EBD系統的故障診斷方法

當開啟點火開關后，ABS系統會進入自檢程序。若系統有故障，電子控制單元將自動終止ABS系統的功能，并點亮ABS系統報警信號燈，此時制動系統將視ABS系統不存在而工作。

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

表1 制動系統失效模式數據

在ABS系統出現故障的情況下，例如出現電壓不足、電動泵失效、單個輪速傳感器失效等情況，EBD系統仍能正常工作。而當機械分配裝置出現故障時，由于沒有報警信號燈進行提示，極易造成事故。

[1] 陳天殷.汽車電子制動力分配系統EBD系統[J].汽車電器,2014 (07):1-3.

[2] 鄭安文.汽車安全[M].北京:北京大學出版社,2014.

[3] Ronald K.Jurgen.Automotive Electronic Handbook（Third Edition）[M].New York:McGraw-Hill Corpanics Inc,2008.

[4] 韓鵬.輕型電子機械制動汽車防抱死制動系統研究[D].吉林大學,2011.

[5] 陳南峰.谷占勛.應朝陽,未來汽車列車制動技術改進建議及其檢測技術探討[J].汽車與安全,2015.

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

B

1671-7988(2018)22-149-03

U463.5

B

1671-7988(2018)22-149-03

U463.5

于海，就讀于長安大學汽車學院。研究方向：汽車檢測診斷與可靠性技術。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.053