汽车电子制动力分配(EBD)技术

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在汽车技术因素中,针对乘员的保护技术和措施,从以冲撞安全为核心的被动安全技术发展为以预防为核心的主动安全技术,以先进的电子、通讯及信息技术在汽车上已经得到广泛应用: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)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。

汽车制动力分配系统(EBD)一般和汽车防抱死制动系统(ABS)配合存在,ABS+EBD是在ABS的基础上平衡每一个车轮的有效地面抓地力,改善刹车力的平衡,防止出现甩尾和侧滑。EBD是ABS的辅助功能,是对ABS系统的有效补充,防止车辆因甩尾而导致翻车等恶性事件的发生,可以提高ABS的效用,提高行车安全。

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ABS+EBD刹车过程

1、汽车电子制动力分配技术(EBD)概述

缩短制动距离的前提条件是具有足够的制动器制动力,同时地面又能提供较大的附着力。制动距离长短不仅与制动力大小有关,而且还与制动力的分配比例有关。

电子制动力分配系统(Electric Brake force Distribution,EBD)是ABS的新发展,它是在ABS原有的基础上发展而来的系统,采用电子技术替代传统的比例阀。

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ABS+EBD

EBD一般和ABS组合使用,是ABS的有效补充功能,是在ABS的控制器里增加一个控制软件,机械系统与ABS完全一致。EBD可以在制动时控制制动力在各轮间的分配,更好的利用车轮的附着系数,不仅提高了汽车制动的稳定性和操纵性,而且使各个车轮能够获得更好的制动性能,缩短制动距离,提高安全性。

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电子制动力分配技术(EBD)

EBD能够根据由于汽车制动时产生轴荷转移的不同,而自动调节前、后轴的制动力分配比例,提高制动效能,并配合ABS提高制动稳定性。

电子控制制动力分配系统(EBD,Electronic Control Brakeforce Distribution System)作用:根据制动减速度和车轮载荷的变化,自动调节车轮制动器制动力的分配比例,从而提高制动性能。

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ABS+EBD刹车效果图

2、EBD组成

汽车电子控制制动力分配系统(EBD)由减速度传感器(制动减速度也可由轮速传感器提供的轮速变化率求得)、电控单元(EBD ECU)和制动压力调节器组成。

EBD是在ABS的基础上拓展开发的主动安全系统,其减速度传感器(或轮速传感器)、电控单元(EBD ECU)和制动压力调节器均可与ABS共用,所以在汽车已经装备ABS的基础上,无需增加任何硬件,只需增设制动力分配软件程序,就能实现制动力分配控制功能,所以又称为电子控制制动力分配程序(EBD, Electronic Control Brakeforce Distribution Programs ),相应的电控单元称为防抱死制动与制动力分配电控单元(即ABS/EBD ECU)。

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EBD系统构成

(1)减速速度传感器

轮速传感器是用来检测车轮转速的,需在每个汽车车轮安装一个。轮速传感器的类型较多,常用的主要有:磁电式轮速传感器、电涡流式轮速传感器、霍尔线性集成式轮速传感器。目前,ABS普遍采用磁感应式轮速传感器,由传感元件和信号转子组成。

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汽车轮速传感器原理图

(2)电控单元

电控单元(EBD ECU)根据接收来的车轮转速信号计算出参考车速和滑移率,并发出信号来控制液压执行器。在汽车装备EBD的制动系统中,实际制动力兼顾制动稳定性和最短制动距离并优先考虑制动稳定性的原则进行分配,前、后车轮制动力的可调范围。

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前后车轮制动力数据MAP

当汽车制动时,ABS/EBD控制器首先根据制动减速度信号,从内存(ROM)存储的制动力数据MAP图中查寻得到前、后车轮制动力的分配数值,然后向ABS的制动压力调节器(电磁阀)发出“升压”或“保压”控制指令,从而实现前、后车轮制动力的最佳分配。

(3)制动压力调节器

EBD系统的制动压力调节器即ABS的液压执行器,主要由控制压力的常开阀、常闭阀以及用于暂存降压时所排出制动液的低压蓄能器组成。其作用是根据ABS/EBD控制器发出的指令,合理调节制动压力,使之增大、保持或减小,最终实现前、后车轮制动力的最佳分配。

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制动压力调节器原理图

3、EBD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。

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ABS和EBD系统示意图

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。(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;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。

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车辆后部无负荷

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车辆后部有负荷

(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。

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左右轮制动力随路况变化分配

4、EBD系统优点

(1)避免甩尾和侧滑现象

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

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)获得最佳制动效果

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。

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综上所述,汽车制动力分配系统EBD和防抱死制动系统ABS等主动安全技术是一个控制功能相互融合、工作时机相互协调的有机整体。当EBD分配给车轮的制动力大于轮胎附着力时,车轮就会抱死滑移,此时防抱死制动系统ABS就会投入工作,通过调节(减小)车轮的制动力将滑移率控制在10%~30%之间,从而提高制动性能。