陳天殷

（美國(guó)亞派克機(jī)電（杭州）有限公司，浙江 杭州 310013）

汽車電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)EBD

陳天殷

（美國(guó)亞派克機(jī)電（杭州）有限公司，浙江 杭州 310013）

介紹EBD組成及控制原理，舉例敘述其前后輪負(fù)荷分配不同時(shí)，EBD在制動(dòng)力上的分配原理，最后簡(jiǎn)要介紹轉(zhuǎn)彎制動(dòng)控制CBC相應(yīng)理論。

EBD；ABS；CBC

電子穩(wěn)定程序（ESP）、驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)（ASR）、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)（TCS）、電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)（EBD／CBC）和感載比例閥裝置（SABS）等并稱為汽車最重要的5項(xiàng)主動(dòng)安全裝置。制動(dòng)系是汽車上最重要的系統(tǒng)之一，其作用是按需使車輛快速減速制動(dòng)并在最短距離內(nèi)停車，不僅是安全平穩(wěn)制動(dòng)的需要，亦是為了保證車輛在安全的前提下，盡量能發(fā)揮出高速行駛的性能。EBD（Electronic Brake-Force Distribution）完善并提高了ABS的功效，它在ABS開(kāi)始動(dòng)作之前就已經(jīng)平衡了每一車輪的制動(dòng)力，有防抱死系統(tǒng)（ABS）的配合，極大地改善制動(dòng)的平穩(wěn)性舒適性，讓制動(dòng)向智能化技術(shù)邁進(jìn)。

1 EBD技術(shù)的提出

前后輪能同時(shí)抱死的制動(dòng)力分配是理想的制動(dòng)力分配。一輛汽車在制動(dòng)時(shí)，其4個(gè)輪胎接觸地面的狀態(tài)條件，摩擦系數(shù)等參數(shù)往往相差甚大。比如右前輪和左后輪接觸的是正常的渣油路面，而左前輪或右后輪接觸處是一個(gè)低洼的水潭或泥沼，就會(huì)導(dǎo)致4個(gè)輪子與地面的摩擦力差異，易造成制動(dòng)時(shí)打滑顛簸傾斜，且車輛減速重心又會(huì)前移，尤其在彎道行駛時(shí)的制動(dòng)操作，嚴(yán)重時(shí)造成車輛甩尾或側(cè)翻事故。EBD系統(tǒng)在維持車輛穩(wěn)定、確保安全的功能尤為突出（圖1）。目前，已裝置EBD的車型有：奧迪A3、奧迪A6、一汽大眾寶來(lái)、高爾夫、一汽馬自達(dá)睿翼（Mazda 6）、2013款雪佛蘭景程、東風(fēng)雪鐵龍，等。

圖1中EDS是指電子差速制動(dòng)或差速鎖，英文全稱Electronic Differential System，它是ABS的一種控制功能，用于鑒別汽車的車輪是否出現(xiàn)著地摩擦力，從而對(duì)汽車的加速打滑加速度進(jìn)行控制。EDS能夠在輪速差達(dá)到設(shè)定的限值時(shí)，有效鎖止差速鎖，使轉(zhuǎn)矩合理分配到每個(gè)車輪上。充分利用地面附著力，使汽車能平穩(wěn)起動(dòng)，顯著提高特殊路面的驅(qū)動(dòng)防滑和越野能力。

EBD實(shí)現(xiàn)車輛平穩(wěn)安全制動(dòng)，借助傳感器微處理器，對(duì)4個(gè)輪胎附著的地面進(jìn)行電子感應(yīng)測(cè)量、計(jì)算，得出不同的摩擦力數(shù)值，使4個(gè)輪胎的制動(dòng)裝置根據(jù)不同的參數(shù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)前、后軸的制動(dòng)力分配比例，用不同的方式和力量制動(dòng)，并在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷高速自動(dòng)調(diào)整，使制動(dòng)力與車輪地面實(shí)時(shí)的摩擦力相匹配，精確分配各車輪的制動(dòng)力，提高了制動(dòng)效率，有效預(yù)防事故發(fā)生，保證了安全和制動(dòng)過(guò)程的平穩(wěn)性。60km／h→0制動(dòng)，12m能平穩(wěn)地完全停下來(lái)。

奔馳、寶馬、大眾等德國(guó)車輛的導(dǎo)言中書寫的德文縮寫EBV（Electronische Bremsenkraft Verteiler）與英文EBD是同一內(nèi)容。

2 EBD組成及控制原理

安全平穩(wěn)高效的制動(dòng)系統(tǒng)除ABS、EBD外，更多創(chuàng)新控制技術(shù)如EDS、ABD等新產(chǎn)品不斷開(kāi)發(fā)應(yīng)用，使制動(dòng)過(guò)程更具智能化。由于大多數(shù)情況并不需要追加改換硬件，只是軟件、程序的升級(jí)和提高，相對(duì)的控制成本增加不顯著，而性能更完備。目前奧迪A6、凌志LS430、大眾帕薩特都配置有EDS系統(tǒng)。

為了縮短制動(dòng)距離，與ABS、EBD等配合使用的制動(dòng)系統(tǒng)還有一個(gè)產(chǎn)品是ABD（Automatic Braking Differential），中文名稱是自動(dòng)制動(dòng)差速器。駕車體驗(yàn)時(shí)，緊急制動(dòng)時(shí)車會(huì)向下點(diǎn)頭，車的重心前移（因慣性車上人員和后備廂的物品都會(huì)前移），相應(yīng)后輪的承重就會(huì)減小，正壓力降低，摩擦力也就減小，相當(dāng)于僅由前輪制動(dòng)，會(huì)造成制動(dòng)距離過(guò)長(zhǎng)。ABD通過(guò)檢測(cè)各車輪轉(zhuǎn)速，即時(shí)發(fā)現(xiàn)并相應(yīng)減少后輪制動(dòng)力，使其與地面保持有效的摩擦力，同時(shí)在保證車輛不發(fā)生側(cè)滑前提下，盡可能加大前輪制動(dòng)力，使制動(dòng)距離縮短。

ABD與ABS作用機(jī)制的區(qū)別在于：ABS是保證緊急制動(dòng)時(shí)車輪不被抱死實(shí)現(xiàn)安全操控，并不能縮短制動(dòng)距離。而ABD則是通過(guò)EBD，在車輛不發(fā)生側(cè)翻的前提下，將制動(dòng)力加至最大，以有效地縮短制動(dòng)距離，實(shí)施平穩(wěn)而高效的制動(dòng)。

EBD必須在ABS的基礎(chǔ)上工作，從硬件而言，它并沒(méi)有增加新的元器件，而是通過(guò)軟件升級(jí)和改變應(yīng)用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力的合理分配，這樣也就降低了成本。圖2展示了ABS和EBD對(duì)4個(gè)車輪制動(dòng)控制的工作示意圖。制動(dòng)時(shí)根據(jù)各輪速傳感器的信號(hào)來(lái)運(yùn)算滑移率（定義為車輛實(shí)際車速與車輪線速度之差和車輛實(shí)際車速之比），通過(guò)控制后輪制動(dòng)壓力，使后輪滑移始終保持小于或等于前輪滑移率，取代機(jī)械式分配閥對(duì)后輪的控制，實(shí)現(xiàn)接近于理想制動(dòng)力分配曲線的制動(dòng)效果。傳統(tǒng)的機(jī)械式分配閥是把前后輪的制動(dòng)壓力簡(jiǎn)化為70／30，顯然與實(shí)際需求相距甚遠(yuǎn)。

由圖2中可知，4個(gè)車輪各有輪速傳感器。汽車制動(dòng)時(shí)EBD即發(fā)揮其功能，轉(zhuǎn)彎時(shí)尤為突出，電子控制單元ECU根據(jù)速度傳感器發(fā)出的4個(gè)車輪的轉(zhuǎn)速信號(hào)，計(jì)算出車輪的轉(zhuǎn)速與滑移率，調(diào)整好左右輪制動(dòng)力的分配。轉(zhuǎn)彎時(shí)車輛重心外移，為減少外側(cè)車輪的側(cè)滑，制動(dòng)時(shí)要追加較大的制動(dòng)力，如圖3所示。

制動(dòng)時(shí)因前后輪負(fù)荷并不相同，所需的制動(dòng)力也就不同。當(dāng)車輛后部負(fù)荷較小時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大車輛前輪的制動(dòng)力，如圖4所示。如果后輪滑移率大于某設(shè)定值，則由液壓控制單元調(diào)節(jié)后輪制動(dòng)壓力，使后輪制動(dòng)力降低，以保證后輪不會(huì)先于前輪抱死。

而當(dāng)車輛后部的負(fù)荷增大時(shí)，就要加大后輪的制動(dòng)力，如圖5所示。

EBD遠(yuǎn)優(yōu)于比例閥一類傳統(tǒng)的制動(dòng)力分配方式，能夠保證車輛各輪都有較高的附著力和合理的制動(dòng)力分配。汽車制動(dòng)過(guò)程中，若前輪先抱死滑移，因EBD的功能，車輛也能維持直線減速停車，處于穩(wěn)定狀態(tài)。目前在車輛中應(yīng)用的EBD多是在ABS的微處理器增加一個(gè)實(shí)現(xiàn)EBD功能的控制軟件，而機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)與ABS完全一致。發(fā)生緊急制動(dòng)時(shí)，EBD在ABS作用之前會(huì)根據(jù)車身質(zhì)量與路面條件，自動(dòng)以前輪為基準(zhǔn)去比較后輪輪胎的滑移率，發(fā)覺(jué)此差異必須被調(diào)整時(shí)，制動(dòng)液壓系統(tǒng)將會(huì)調(diào)整傳遞至后輪的油壓，得到再平衡（平衡各輪胎對(duì)地面的附著力，且更接近理想化的制動(dòng)力曲線），防止后輪（驅(qū)動(dòng)輪）先于前輪（轉(zhuǎn)向輪）抱死的情況。而當(dāng)ABS起作用時(shí)，EBD即停止工作。

即使ABS失效，但因EBD的存在，也能保證車輛不會(huì)出現(xiàn)因甩尾而導(dǎo)致翻車的惡性事故的發(fā)生。同時(shí)還減少ABS工作時(shí)的振噪感。提高制動(dòng)靈敏度和協(xié)調(diào)性，改善制動(dòng)舒適性。歸納說(shuō)來(lái)，EBD利用控制軟件的功能，實(shí)現(xiàn)分配前輪和后輪的制動(dòng)力。

3 EBD系統(tǒng)的故障診斷

在每次點(diǎn)火開(kāi)關(guān)接通后，ABS會(huì)自動(dòng)進(jìn)行自檢，若發(fā)現(xiàn)故障，電子控制單元將自動(dòng)中斷ABS功能，并點(diǎn)亮ABS報(bào)警燈，此時(shí)制動(dòng)系統(tǒng)將完全忽略ABS而工作。

單個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器失靈，ABS功能中斷，EBD功能仍保持工作，但ABS報(bào)警燈點(diǎn)亮。2個(gè)以上傳感器失靈，ABS／EBD功能中斷，ABS報(bào)警燈點(diǎn)亮。

制動(dòng)系統(tǒng)失效模式如表1所示。

表1 制動(dòng)系統(tǒng)失效模式數(shù)據(jù)表

ABS出現(xiàn)故障，如出現(xiàn)低電壓、電動(dòng)泵故障、1個(gè)輪速傳感器故障等情況，EBD仍能穩(wěn)定工作。而當(dāng)機(jī)械式分配閥有故障時(shí)，因無(wú)報(bào)警裝置，易造成緊急制動(dòng)的甩尾現(xiàn)象。

4 與ABS相配合的轉(zhuǎn)彎制動(dòng)控制CBC

在車輛轉(zhuǎn)彎制動(dòng)時(shí)，有CBC與ABS配合工作，以減小過(guò)度轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向不足的危險(xiǎn)。即使在惡劣的駕駛條件下，也能確保汽車行駛的穩(wěn)定性。某些高版本的ABS，CBC是包含其中的（如2013雪佛蘭景程）。

若檢測(cè)到車輛正在滑行，CBC（Corner Braking Control）系統(tǒng)由微處理器指令發(fā)動(dòng)機(jī)降低功率，按需對(duì)特定的車輪施加必要的制動(dòng)力，在1s以內(nèi)糾正車輛運(yùn)行狀態(tài)，使其在彎道上穩(wěn)定行駛。CBC憑借高精度、高靈敏度的傳感器和蘊(yùn)涵復(fù)雜的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，即“穩(wěn)定性算法”，它能識(shí)別輪速、彎道曲率半徑，并對(duì)汽車重心變化、彎道上離心力F的大小和變化作出自動(dòng)補(bǔ)正，如圖6所示。

緊急制動(dòng)輔助裝置EBA是電子控制的制動(dòng)輔助子系統(tǒng)。該系統(tǒng)可感受駕駛員對(duì)制動(dòng)踏板動(dòng)作強(qiáng)度的著力程度。當(dāng)傳感器從制動(dòng)踏板檢測(cè)到制動(dòng)動(dòng)作，微處理器判斷駕駛原此次制動(dòng)的意圖。如果非常緊急，EBA會(huì)使制動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生更高的油壓使ABS發(fā)揮作用，加速實(shí)現(xiàn)制動(dòng)并減少制動(dòng)距離。EBA對(duì)婦女和高齡駕駛員在規(guī)避緊急危機(jī)制動(dòng)時(shí)的幫助尤顯突出。類似的子系統(tǒng)如BAS（Brake Assist System，制動(dòng)力輔助系統(tǒng)）能在駕駛員著力踩到制動(dòng)踏板后600～800ms內(nèi)將制動(dòng)力增至最大，縮短緊急制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)距離。

汽車電子技術(shù)應(yīng)用中無(wú)處不在的傳感器，是控制技術(shù)環(huán)節(jié)的核心內(nèi)涵。雖然不同汽車品牌ABS、EBD、CBC和EBA各有不同，但有共同的4類傳感器：①車輪傳感器——監(jiān)測(cè)各車輪速度，確定車輪是否打滑；②轉(zhuǎn)向傳感器——監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)向盤旋轉(zhuǎn)的角度，協(xié)助判定行駛方向是否正確；③側(cè)滑傳感器——記錄車輛繞垂直軸線的運(yùn)動(dòng)，判斷汽車是否在打滑；④橫向加速度傳感器——檢測(cè)轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生的離心力大小與方向，判斷車輛在彎道上運(yùn)行時(shí)打滑。

［1］Tom Denton.Automobile Electrical and Electronic Systems［M］.Amsterdam：Elsevies Butterworth Heinemann Co.Ltd.，2009.

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

［3］陳天殷．汽車電子技術(shù)的現(xiàn)狀與展望［J］．汽車電器，2012（12）：1-3．

（編輯 心翔）

Automotive Electric Brakeforce Distribution（EBD）System

CHEN Tian-yin
（Apeks Motors（Hangzhou）Co.Ltd.，Hangzhou 310013，China）

The author introduces the composition and control principle of EBD，elaborates with examples the brakeforce distribution principle of EBD when the charge distribution of the front wheels and the back wheels is different.The related principle of cornering brake control（CBC）is also introduced.

EBD；ABS；CBC

U463.54

A

1003－8639（2014）07－0001－03

2013-10-11；

2013-10-17