汽车电子制动力分配系统EBD

陈天殷

（美国亚派克机电（杭州）有限公司，浙江 杭州 310013）

汽车电子制动力分配系统EBD

陈天殷

（美国亚派克机电（杭州）有限公司，浙江 杭州 310013）

介绍EBD组成及控制原理，举例叙述其前后轮负荷分配不同时，EBD在制动力上的分配原理，最后简要介绍转弯制动控制CBC相应理论。

EBD；ABS；CBC

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-Force Distribution）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性舒适性，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。60km／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 Braking Differential），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。

EBD远优于比例阀一类传统的制动力分配方式，能够保证车辆各轮都有较高的附着力和合理的制动力分配。汽车制动过程中，若前轮先抱死滑移，因EBD的功能，车辆也能维持直线减速停车，处于稳定状态。目前在车辆中应用的EBD多是在ABS的微处理器增加一个实现EBD功能的控制软件，而机械系统、液压系统与ABS完全一致。发生紧急制动时，EBD在ABS作用之前会根据车身质量与路面条件，自动以前轮为基准去比较后轮轮胎的滑移率，发觉此差异必须被调整时，制动液压系统将会调整传递至后轮的油压，得到再平衡（平衡各轮胎对地面的附着力，且更接近理想化的制动力曲线），防止后轮（驱动轮）先于前轮（转向轮）抱死的情况。而当ABS起作用时，EBD即停止工作。

即使ABS失效，但因EBD的存在，也能保证车辆不会出现因甩尾而导致翻车的恶性事故的发生。同时还减少ABS工作时的振噪感。提高制动灵敏度和协调性，改善制动舒适性。归纳说来，EBD利用控制软件的功能，实现分配前轮和后轮的制动力。

3 EBD系统的故障诊断

在每次点火开关接通后，ABS会自动进行自检，若发现故障，电子控制单元将自动中断ABS功能，并点亮ABS报警灯，此时制动系统将完全忽略ABS而工作。

单个转速传感器失灵，ABS功能中断，EBD功能仍保持工作，但ABS报警灯点亮。2个以上传感器失灵，ABS／EBD功能中断，ABS报警灯点亮。

制动系统失效模式如表1所示。

表1 制动系统失效模式数据表

ABS出现故障，如出现低电压、电动泵故障、1个轮速传感器故障等情况，EBD仍能稳定工作。而当机械式分配阀有故障时，因无报警装置，易造成紧急制动的甩尾现象。

4 与ABS相配合的转弯制动控制CBC

在车辆转弯制动时，有CBC与ABS配合工作，以减小过度转向和转向不足的危险。即使在恶劣的驾驶条件下，也能确保汽车行驶的稳定性。某些高版本的ABS，CBC是包含其中的（如2013雪佛兰景程）。

若检测到车辆正在滑行，CBC（Corner Braking Control）系统由微处理器指令发动机降低功率，按需对特定的车轮施加必要的制动力，在1s以内纠正车辆运行状态，使其在弯道上稳定行驶。CBC凭借高精度、高灵敏度的传感器和蕴涵复杂的计算机控制技术，即“稳定性算法”，它能识别轮速、弯道曲率半径，并对汽车重心变化、弯道上离心力F的大小和变化作出自动补正，如图6所示。

紧急制动辅助装置EBA是电子控制的制动辅助子系统。该系统可感受驾驶员对制动踏板动作强度的着力程度。当传感器从制动踏板检测到制动动作，微处理器判断驾驶原此次制动的意图。如果非常紧急，EBA会使制动系统产生更高的油压使ABS发挥作用，加速实现制动并减少制动距离。EBA对妇女和高龄驾驶员在规避紧急危机制动时的帮助尤显突出。类似的子系统如BAS（Brake Assist System，制动力辅助系统）能在驾驶员着力踩到制动踏板后600～800ms内将制动力增至最大，缩短紧急制动时的制动距离。

汽车电子技术应用中无处不在的传感器，是控制技术环节的核心内涵。虽然不同汽车品牌ABS、EBD、CBC和EBA各有不同，但有共同的4类传感器：①车轮传感器——监测各车轮速度，确定车轮是否打滑；②转向传感器——监测转向盘旋转的角度，协助判定行驶方向是否正确；③侧滑传感器——记录车辆绕垂直轴线的运动，判断汽车是否在打滑；④横向加速度传感器——检测转弯产生的离心力大小与方向，判断车辆在弯道上运行时打滑。

［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］陈天殷．汽车电子技术的现状与展望［J］．汽车电器，2012（12）：1-3．

（编辑 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