汽车电子制动力分配工作机制分析

于海



汽车电子制动力分配工作机制分析

于海

（长安大学汽车学院，陕西 西安 710064）

文章首先介绍了汽车电子制动力分配系统（EBD）的产生背景；其次阐述了其组成及控制原理，并举例叙述了当前后轮负荷不同时，EBD系统在制动力分配上的工作机制；最后对EBD系统的常见故障诊断方法进行了概要性说明。

EBD系统；ABS；制动力分配；故障诊断

引言

汽车在制动过程中，各个车轮附着的地面条件有时是不完全相同的。例如，左侧车轮附着在干燥的水泥路面上，而右侧车轮却附着在湿滑的泥水路面上。在这种情况下，汽车制动时因各个车轮与地面的附着力不同，极易发生打滑、跑偏和侧翻事故。汽车电子制动力分配装置，就是为了有效地避免这种现象而产生的。

汽车电子制动力分配系统(Electronic Braking Distribute，EBD)的功能，就是在进行制动操作时，高速计算出各个车轮因地面状况不同造成的附着力大小的差异，然后相应地调整制动力的大小，即按照设定的程序在制动过程中实施高速调整，达到制动力与附着力的最佳配合，从而保证汽车的制动稳定性和行驶安全性。

EBD系统根据车辆载荷、路面状况和制动压力的变化，实时地对制动过程中前后车轮及左右车轮的制动压力进行分配控制，能够有效地预防因不同轮胎间附着条件差异引发的打滑、跑偏和侧翻事故，显著提高了汽车的制动稳定性，同时配合了ABS系统的工作。另一方面，EBD系统能够使汽车在转弯行驶过程进行制动操作时，维持车辆的行驶稳定性，如图1所示。

图1 汽车在两种不同配置时的制动状况

综合来看，EBD系统的作用主要如下：

（1）汽车突然制动时，避免后轮先于前轮抱死导致甩尾和侧滑。

（2）替代机械式分配比例阀的功能，明显地提高后轮的制动力，有效地缩短汽车的制动距离。

（3）对各个车轮的制动过程实施分别单独的控制。

（4）配合ABS系统的工作，提高ABS系统工作时的制动稳定性和制动安全性。

（5）对左右后轮的制动压力实施单独控制，确保转弯行驶时的制动安全性。

（6）提高后轮的制动效率，有效减少车轮制动时制动摩擦片的磨损量，并有效降低因温度的上升造成的制动热衰退。

1 EBD系统的组成及控制原理

EBD系统的工作，必须建立在ABS系统的基础上才能发挥作用。单从系统硬件的角度来说，EBD系统并没有增加其他的零部件。EBD系统是通过应用程序的改写和软件的升级，来实施制动力的合理分配，实际上也就大大的降低了生产制造成本。图2展示了ABS系统和EBD系统对各个制动车轮进行控制的过程。制动时，EBD系统根据各个轮速传感器的信号高速地计算出车轮滑移率，即车速与车轮线速度的差与车速的比值。EBD系统通过对后轮制动压力的控制，使后轮滑移率控制在小于或等于前轮滑移率的范围内，改善了机械分配装置的功能，可以实现接近于理想状态的制动力分配效果。而传统的机械分配装置是把前轮与后轮的制动压力比大致简化为70%／30%，这与实际需求相去甚远。

图2 ABS和EBD系统的工作示意图

图3显示了采用EBD系统调节和无EBD系统实际采用机械式压力调节两种不同调节方式时，前后轮制动力分配关系曲线的对比情况。根据汽车理论的知识，理想的前后轮制动力分配比例关系会随着汽车的载荷变化而变化。如果汽车制动系统不采用EBD系统进行控制，而是单一地采用机械式压力调节阀进行机械式压力调节，虽然可以避免制动时出现后轮先于前轮抱死的现象，但是实际制动力调节曲线与理想的制动力调节曲线仍然有很大的差异，导致汽车制动效率仍然不是很高。如果汽车制动系统采用EBD系统调节(安装EBD系统装置)，那么制动力调节曲线则可根据汽车载荷的变化情况而产生与之相适应的变化，使制动系统的制动力调节曲线在任意载荷之下都能够尽量接近理想状态。

图3 采用EBD系统调节和无EBD系统调节时前后轮制动力分配关系曲线对比图

1.1 前后轮制动力分配控制

前后轮制动力分配控制是指在汽车制动时，EBD系统根据由车辆的装载条件及减速度而发生的负荷变化，有效运用后轮的制动力，特别是在车辆满载时，适度增大后轮的制动力，以提高制动效果。

从获得良好制动性能的要求而言，当车辆的载重或乘员数发生变化，即汽车制动时前后轴之间的载荷比例不同时，前后轮所需的合适制动力也应是不相同的。当车辆后部无负荷时，EBD系统会适当增大车辆前轮的制动力，如图4 (a)所示；随着车辆后部的负荷重量加大，EBD系统会相应加大后轮的制动力，如图4(b)所示。

图4 前后轮制动力随载荷变化再分配示意图

1.2 左右轮制动力分配控制

为了提高汽车在弯道上行驶时进行制动操作的稳定性，通过调节左右车轮的制动力分配方式进行左右车轮制动力的分配控制，以确保弯道上制动时车辆的稳定性和良好的制动效果。汽车转向行驶时因受到离心力作用，外侧车轮的载荷明显大于内侧车轮，为了减少和控制外侧车轮的侧滑，EBD系统在这种情况下会自动地增大外侧车轮的制动力，可以有效防止因为制动力超过轮胎与地面之间的附着力而造成的车辆滑移现象，如图5所示。

图5 左右轮制动力随路况变化分配示意图

2 EBD系统的功能与优点

2.1 EBD系统的功能

（1）在制动的瞬间，高速计算出各个车轮由于地面附着条件不同而导致的摩擦力差值，然后对制动系统各个轮缸压力进行实时控制，使其按照设定的程序在制动过程中实现高速调整，达到制动系统制动力与地面附着力的最佳匹配，从而保证了汽车的制动平稳性与安全性。

（2）在进行紧急制动操作时，EBD系统在ABS系统发生作用之前，能够依据车身重量、载荷大小和路面条件，自动地以前轮为基准去比较后轮的滑移率，并根据此滑移率的差值实时调整后轮制动轮缸的压力，从而得到更加接近于理想状态的制动力曲线，防止甩尾和侧滑，提高制动效果。

（3）汽车制动时，前后轴之间的载荷转移现象客观存在，EBD系统能够根据载荷的转移情况，主动地调节前后轴的制动力分配比例，并配合ABS系统的工作，提高制动时汽车的稳定性。

2.2 EBD系统的优点

（1）能够尽量避免甩尾和侧滑现象的产生，显著缩小汽车的制动距离，提高制动灵敏性、协调性、安全性。当遇有突发状况，采取紧急制动操作，导致车轮即将抱死时，EBD系统可以在ABS动作之前就平衡各个车轮的有效地面制动力，可以避免甩尾和侧滑现象的出现，显著缩小汽车制动距离，提高制动灵敏性和制动协调性，使汽车的制动过程更加安全。

（2）改善制动舒适性，并使各车轮摩擦片的磨损较均匀。由于EBD系统在一般制动情况下，对制动力的调节主要是考虑不同的载荷和摩擦片的磨损，因而可以改善制动过程舒适性，并使各车轮摩擦片的磨损较均匀。

（3）ABS系统只在紧急制动状态下，且要满足车轮滑移率超过门限值这个条件时才会发生作用，而EBD系统只要驾驶员踏下制动踏板就会起作用，而不论车轮处于何种状态。另一方面，EBD系统在各种不同的地面上，都可以获得最佳制动效果。

3 EBD系统的故障诊断方法

当开启点火开关后，ABS系统会进入自检程序。若系统有故障，电子控制单元将自动终止ABS系统的功能，并点亮ABS系统报警信号灯，此时制动系统将视ABS系统不存在而工作。

在单个轮速传感器失效的情况下，ABS系统终止功能，EBD系统仍保持工作，但ABS报警灯点亮。但在2个以上轮速传感器发生故障的情况下，ABS系统和EBD系统的功能都会中断，ABS报警灯点亮。详情如表1所示。

表1 制动系统失效模式数据

在ABS系统出现故障的情况下，例如出现电压不足、电动泵失效、单个轮速传感器失效等情况，EBD系统仍能正常工作。而当机械分配装置出现故障时，由于没有报警信号灯进行提示，极易造成事故。

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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

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1671-7988(2018)22-149-03

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于海，就读于长安大学汽车学院。研究方向：汽车检测诊断与可靠性技术。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.053