南京金陵高等職業(yè)技術(shù)學校 李小飛

2018年12月7日，全新寶馬X5車正式上市。為了降低復雜性，同時擴展動態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)（DSC）的功能，寶馬集團首次在全新X5車（第4代X5車型）上批量使用了全新制動系統(tǒng)——集成動態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)（DSCi）。該系統(tǒng)的供應商為大陸集團（Continental）。這種減少了組件的全新制動系統(tǒng)設計結(jié)構(gòu)，將引領(lǐng)未來制動系統(tǒng)的發(fā)展方向，隨后將在更多的寶馬車型上使用。

1 DSCi的概念與功能

在介紹DSCi之前，有必要先簡單介紹一下寶馬車輛上已被廣泛熟知的DSC系統(tǒng)。DSC是Dynamic Stability Control的縮寫，即動態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)，類似于博世的ESP、豐田的VSC和通用的ESC等。動態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)可以提高車輛的操控安全性和駕駛便利性。

DSCi是對DSC的進化升級，包括了已知的多種動態(tài)駕駛模式的選擇和車輛防滑控制功能，附加功能還包括制動摩擦片磨損傳感器的狀態(tài)讀取、輪胎壓力監(jiān)控和對電動機械式駐車制動器的控制等。DSCi的技術(shù)亮點是將駕駛?cè)说牟僮髋c行車制動器的液壓制動系統(tǒng)分離開來，具有這種特點的制動系統(tǒng)被稱為電動液壓式電控制動器。

其實早在2009年，隨著寶馬X6混合動力車型的推出，寶馬便已開始引入電動液壓式電控混合制動系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特點是操縱裝置與傳動裝置的彼此分離。駕駛?cè)说闹苿诱埱笥芍苿犹ぐ逍谐虃鞲衅鳈z測，并由控制單元進行處理，通過計算判斷是否可以通過電動機的制動能量回收來執(zhí)行制動，如果電動機的制動功率不足，則可同時使用行車制動器進行制動，這樣可提高車輛的整體效率。但這套系統(tǒng)的應用領(lǐng)域僅限于采用混合動力驅(qū)動的極少數(shù)車型。隨著DSCi的推出，如今采用傳統(tǒng)驅(qū)動方案的車型也可以轉(zhuǎn)用電動液壓式電控技術(shù)了。

圖1 DSC的安全性優(yōu)勢

2 DSCi系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及技術(shù)特點

DSCi是一套完全經(jīng)過改進的制動系統(tǒng)，其改進理念是“集成與分離”。如圖2所示，相較于DSC而言，DSCi存在以下幾方面的結(jié)構(gòu)變化。

（1）制動器取消了真空制動助力系統(tǒng)，降低了復雜性，同時提高了可靠性。

（2）增大了制動液儲液罐的體積（DSC為0.2 L，DSCi為0.6 L）。

（3）將之前的制動液液位開關(guān)變?yōu)橹苿右阂何粋鞲衅?。傳感器可持續(xù)監(jiān)測制動液液位變化并在必要時激活故障警報。

1—電子真空泵；2—機械真空泵；3—真空管路；4—單向閥；5—制動助力器；6—制動液儲液罐；7—制動液液位開關(guān)；8—串聯(lián)式制動主缸；9—制動壓力傳感器；10—制動踏板；11—DSC液壓單元/DSCi控制單元；12—制動液液位傳感器；A—DSC制動器；B—DSCi制動器

（4）采用DSC制動器的寶馬汽車，分別依據(jù)不同的驅(qū)動方案（前輪驅(qū)動/后輪驅(qū)動）以及相關(guān)的汽車平臺，配置了前橋和后橋獨立或?qū)蔷€形式的制動回路。隨著DSCi制動器的推出，將在相關(guān)車型上配置對角線形式的制動回路。

（5）制動踏板機構(gòu)上的傳動比增大。增加了制動傳感器，集成于制動踏板上。

（6）DSCi系統(tǒng)承擔了制動信號燈開關(guān)的功能。由制動踏板行程傳感器確定制動踏板的位置，再通過制動壓力傳感器進行核實，從而確定是否點亮制動燈。

DSCi包含的傳感器部件、執(zhí)行器部件及液壓回路如圖3所示。DSCi制動器的制動壓力（駕駛?cè)说囊螅┩ㄟ^制動踏板提供，并在集成的串聯(lián)式制動主缸內(nèi)進行轉(zhuǎn)換。為此，仍然需要制動踏板和串聯(lián)式制動主缸及DSC液壓單元之間的直接機械連接。但串聯(lián)式制動主缸中的制動壓力只會被檢測，而不會被直接傳遞給制動器。車輛所需的

制動力是由制動回路中線性執(zhí)行器的制動壓力實現(xiàn)，并且已包括了所需的制動助力。

這種液壓分離在功能上等同于“電控制動”的制動系統(tǒng)。然而，由于制動踏板和液壓機構(gòu)之間的直接機械連接，在安裝空間方面并沒有“電控制動”制動系統(tǒng)的優(yōu)勢，但這種直接機械連接的優(yōu)勢在于系統(tǒng)發(fā)生故障時，可以確保通過適當?shù)霓D(zhuǎn)換閥進行緊急制動；其另一個優(yōu)點是可以建立或消除適當?shù)闹苿訅毫Χ粫χ苿犹ぐ瀹a(chǎn)生明顯影響。

3 DSCi的工作模式

根據(jù)車輛的運行狀態(tài)不同，DSCi的工作模式包括行駛前檢查、正常的制動控制、危險狀態(tài)下的制動控制、后備模式、泄漏檢測等。

3.1 行駛前檢查

隨著車輛數(shù)據(jù)總線的喚醒（例如檢測到鑰匙發(fā)射器或車門開啟），DSCi控制單元啟動行駛前檢查模式。行駛前檢查模式可以進行制動壓力傳感器、線性行程傳感器、模擬器電路中的制動壓力傳感器的可信度及各電磁閥的動作響應的檢查。如果行駛前檢查后發(fā)現(xiàn)故障，則會激活后備模式。

3.2 正常的制動控制

如圖4所示，當駕駛?cè)苏２认轮苿犹ぐ鍟r，系統(tǒng)通過制動踏板行程傳感器檢測出制動請求。此時，兩個駕駛?cè)朔蛛x閥均處于關(guān)閉狀態(tài)，防止在此過程中產(chǎn)生的液壓壓力作用于車輪制動器。液壓壓力通過開啟的模擬器閥到達制動踏板力模擬器。制動踏板力模擬器內(nèi)部的彈性體產(chǎn)生常規(guī)的反作用力。

制動踏板行程傳感器的傳感器信號由DSCi控制單元進行處理，并根據(jù)駕駛?cè)说闹苿诱埱蠹せ罹€性執(zhí)行器。由此產(chǎn)生的制動壓力通過已開啟的線性執(zhí)行器轉(zhuǎn)換閥傳遞至車輪制動器，從而產(chǎn)生制動效果。

3.3 危險狀態(tài)下的制動控制

當車輛需要緊急制動、避讓危險時，在ABS或DSCi起作用的壓力控制階段，位于壓力室中的制動液通過壓力保持閥和減壓閥向補液罐方向移動。為了保持必要的制動壓力，線性執(zhí)行器會繼續(xù)

向線性執(zhí)行器壓力缸移動。如果壓力控制階段過長，將導致線性執(zhí)行器移動到極限位置，為了在這種情況下繼續(xù)提供足夠的制動壓力，線性執(zhí)行器會移動到縮回位置，并從補液罐中吸入新的制動液，被用于建立壓力。這個過程在幾毫秒內(nèi)完成，駕駛?cè)耸遣煊X不到的。

在DSCi制動器中，由于駕駛?cè)伺c制動器分離，壓力控制階段出現(xiàn)在制動踏板上的脈動不像原來的DSC制動系統(tǒng)那么明顯。駕駛?cè)藘H通過閃爍的DSC指示燈和警告燈獲得關(guān)于壓力控制階段的相應反饋。

3.4 后備模式

如果系統(tǒng)檢測出傳感器（制動踏板行程傳感器、制動壓力傳感器、線性行程傳感器、車輪轉(zhuǎn)速傳感器）信號不可信，后備模式（圖5）將被激活。線性執(zhí)行器轉(zhuǎn)換閥關(guān)閉，駕駛?cè)朔蛛x閥開啟。此外，通過關(guān)閉模擬器閥停用制動踏板力模擬器的功能。制動壓力傳感器模擬器電路此時參與制動過程，變成工作電路。

在后備模式中，當制動踏板力為500 N時，可產(chǎn)生約6.4 m/s2的行車制動效果。此時對于駕駛?cè)硕?，踩制動的感覺發(fā)生了顯著改變，其原因在于缺少了制動助力。通過增大制動踏板杠桿行程傳動比，并主動激活后橋上的電動機械式駐車制動器的執(zhí)行機構(gòu)，將略微產(chǎn)生制動助力的效果。但是，仍達不到電控制動模式下的制動水平。

為了避免由于后輪制動過度而引起危險的行駛狀況，在后備模式下的制動過程中，電動機械式駐車制動器的執(zhí)行機構(gòu)將被持續(xù)地滑動控制。

圖5 DSCi制動器的后備模式

3.5 泄漏檢測

通過檢查制動踏板行程傳感器、工作電路中的制動壓力傳感器、線性行程傳感器的可信度可以判斷出系統(tǒng)是否存在泄漏。線性執(zhí)行器進入壓力缸越深，則工作電路制動壓力傳感器上的數(shù)值必然越大。如果在線性執(zhí)行器移動過程中壓力沒有顯著增加，則可判斷制動系統(tǒng)可能存在泄漏。

如圖6所示，為了確定泄漏的制動回路，將制動回路1的兩個壓力保持閥和制動回路2的兩個壓力保持閥依次關(guān)閉并再次打開。如果在相應壓力保持閥關(guān)閉期間制動壓力保持不變，則可以確定泄漏的制動回路，并通過壓力保持閥將其永久關(guān)閉。接下來，車輛通過仍然完好的制動回路減速，類似采用傳統(tǒng)制動器的車輛。被永久關(guān)閉的制動回路，只能通過排除泄漏并刪除故障存儲后才能再次使用。