电子稳定程序(ESP)、驱动防滑系统(ASR)、驱动控制系统(TCS)、电子制动力分配系统(EBD/CBC)和感载比例阀装置(SABS)等并称为汽车最重要的5项主动安全装置。制动系是汽车上最重要的系统之一,其作用是按需使车辆快速减速制动并在最短距离内停车,不仅是安全平稳制动的需要,亦是为了保证车辆在安全的前提下,尽量能发挥出高速行驶的性能。EBD (Electronic Brake-ForceDistribution)完善并提高了ABS的功效,它在ABS开始动作之前就已经平衡了每一车轮的制动力,有防抱死系统(ABS)的配合,极大地改善制动的平稳舒适性,让制动向智能化技术迈进。
1 EBD技术的提出
前后轮能同时抱死的制动力分配是理想的制动力分配。一辆汽车在制动时,其4个轮胎接触地面的状态条件,摩擦系数等参数往往相差甚大。比如右前轮和左后轮接触的是正常的渣油路面,而左前轮或右后轮接触处是一个低洼的水潭或泥沼,就会导致4个轮子与地面的摩擦力差异,易造成制动时打滑颠簸倾斜,且车辆减速重心又会前移,尤其在弯道行驶时的制动操作,严重时造成车辆甩尾或侧翻事故。EBD系统在维持车辆稳定、确保安全的功能尤为突出(图1)。目前,已装置EBD的车型有:奥迪A3、奥迪A6、一汽大众宝来、高尔夫、一汽马自达睿翼(Mazda 6)、 2013款雪佛兰景程、东风雪铁龙,等。
图1中EDS是指电子差速制动或差速锁,英文全称Electronic Differential System,它是ABS的一种控制功能,用于鉴别汽车的车轮是否出现着地摩擦力,从而对汽车的加速打滑加速度进行控制。EDS能够在轮速差达到设定的限值时,有效锁止差速锁,使转矩合理分配到每个车轮上。充分利用地面附着力,使汽车能平稳起动,显著提高特殊路面的驱动防滑和越野能力。
EBD实现车辆平稳安全制动,借助传感器微处理器,对4个轮胎附着的地面进行电子感应测量、计算,得出不同的摩擦力数值,使4个轮胎的制动装置根据不同的参数,自动调节前、后轴的制动力分配比例,用不同的方式和力量制动,并在运动过程中不断高速自动调整,使制动力与车轮地面实时的摩擦力相匹配,精确分配各车轮的制动力,提高了制动效率,有效预防事故发生,保证了安全和制动过程的平稳性。60 km/h→0制动,12m能平稳地完全停下来。
奔驰、宝马、大众等德国车辆的导言中书写的德文缩写EBV (Electronische Bremsenkraft Verteiler)与英文EBD是同一内容。
2 EBD组成及控制原理
安全平稳高效的制动系统除ABS、EBD外,更多创新控制技术如EDS、ABD等新产品不断开发应用,使制动过程更具智能化。由于大多数情况并不需要追加改换硬件,只是软件、程序的升级和提高,相对的控制成本增加不显著,而性能更完备。目前奥迪A6、凌志LS430、大众帕萨特都配置有EDS系统。
为了缩短制动距离,与ABS、 EBD等配合使用的制动系统还有一个产品是ABD (Automatic BrakingDifferential),中文名称是自动制动差速器。驾车体验时,紧急制动时车会向下点头,车的重心前移(因惯性车上人员和后备厢的物品都会前移),相应后轮的承重就会减小,正压力降低,摩擦力也就减小,相当于仅由前轮制动,会造成制动距离过长。ABD通过检测各车轮转速,即时发现并相应减少后轮制动力,使其与地面保持有效的摩擦力,同时在保证车辆不发生侧滑前提下,尽可能加大前轮制动力,使制动距离缩短。
ABD与ABS作用机制的区别在于:ABS是保证紧急制动时车轮不被抱死实现安全操控,并不能缩短制动距离。而ABD则是通过EBD,在车辆不发生侧翻的前提下,将制动力加至最大,以有效地缩短制动距离,实施平稳而高效的制动。
EBD必须在ABS的基础上工作,从硬件而言,它并没有增加新的元器件,而是通过软件升级和改变应用程序来实现制动力的合理分配,这样也就降低了成本。图2展示了ABS和EBD对4个车轮制动控制的工作示意图。制动时根据各轮速传感器的信号来运算滑移率(定义为车辆实际车速与车轮线速度之差和车辆实际车速之比),通过控制后轮制动压力,使后轮滑移始终保持小于或等于前轮滑移率,取代机械式分配阀对后轮的控制,实现接近于理想制动力分配曲线的制动效果。传统的机械式分配阀是把前后轮的制动压力简化为70/30,显然与实际需求相距甚远。
由图2中可知,4个车轮各有轮速传感器。汽车制动时EBD即发挥其功能,转弯时尤为突出,电子控制单元ECU根据速度传感器发出的4个车轮的转速信号,计算出车轮的转速与滑移率,调整好左右轮制动力的分配。转弯时车辆重心外移,为减少外侧车轮的侧滑,制动时要追加较大的制动力,如图3所示。
制动时因前后轮负荷并不相同,所需的制动力也就不同。当车辆后部负荷较小时,应适当增大车辆前轮的制动力,如图4所示。如果后轮滑移率大于某设定值,则由液压控制单元调节后轮制动压力,使后轮制动力降低,以保证后轮不会先于前轮抱死。
而当车辆后部的负荷增大时,就要加大后轮的制动力,如图5所示。