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具有EBD功能的ABS系统
作者: 汪学慧 来源: 汽车维修与保养杂志 日期: 2007年第04期

    在近年来推出的多种车型上,如“凌志”、“佳美”、“宝马”、“奥迪”轿车,甚至在普通经济型的“威驰”、“派力奥”、“宝来”轿车上,都装备了具有EBD功能的ABS系统,EBD是(Electronic Brakeforce Distribution)的缩写,欧洲车一般用EBV表示,它们都是“电子制动力分配系统”的含义。这种EBD系统是在传统ABS系统基础上开发出来的、具有新功能的车轮制动防抱死系统,其功能是通过对改进ABS软件的控制逻辑而设置的,并不需要增加任何硬件配置就能实现,因而该装置的成本很低,已经得到越来越广泛的应用。在装备有传统ABS的车辆上使用紧急制动时,几乎有超过半数以上的驾驶员会由于对制动踏板的震动和噪声感到不习惯,不敢继续用力踩踏板而处于放松状态,这一点使得车辆的制动距离变长而陷于危险境界。带“电子制动力分配系统”EBD的ABS系统则能较大地减少工作时的震噪感,提高车辆紧急制动时的舒适性,并能在很大程度上提高车辆制动时的安全性和稳定性,故业内人士把它称之为“舒适、安全的ABS”。

提高制动性能

应使制动力适应地面附着力的变化

    从理论分析和实验研究证明,汽车的理想制动状况是应能使车轮在制动时前后轮同时抱死,这既能使车辆产生最大的制动效能,也能获得制动的方向稳定性。这就要求汽车前、后轮制动力分配,应该与前后车轮对路面的垂直载荷有关,当然这与汽车总重和重心位置相联系,同时还与载荷大小、载荷分布有关。车辆在制动时,要求前后轮制动力的比值可以随时调节到等于变化着的前后轮附着力之比。但在通常的制动系中,前、后轮制动管路的压力总是相等的,故一般两轴汽车的前、后轮制动力之比为固定值,不可能使汽车处于在各种附着条件下都能获得理想状态。

    汽车在制动时会由于汽车重心前移,后轮的地面附着力减小,制动力自然也减小,从而导致汽车的刹车距离较长,严重的则同样会造成汽车摆尾等现象。如果此时能增大后轮的制动力不仅可缩短制动距离,而且可保证汽车制动时的稳定性。此外在制动时如果四个车轮地面附着情况不一样,或者在车辆转弯时制动,内外侧车轮的附着力也会不一致。如前左和后右附着在泥泞中而前右和后左附着在干燥道路上,这种情况将会导致四个车轮与地面的附着力不一样,亦容易造成车辆制动倾斜、打滑、甚至侧翻。如果此时能根据各个车轮的实际地面附着情况,分别施加不同的制动力,显然可提高车辆的制动性能和稳定性。

带EBD的ABS系统控制要点

    在附着系数不同的路面上,车辆前后轮同时抱死的条件是:前后轮制动力之和应与汽车在地面上的附着力相符,前后轮制动力还应分别等于各自轮胎所能得到的附着力,即能充分地利用轮胎的附着力。EBD是基于这个思路而研制出来的新一代ABS系统。具有EBD控制的ABS,当制动时可根据实际行驶状况,把合适的制动力分配给前后车轮之间;同时在车辆转向时控制左右侧车轮的制动力,保证车辆在转向过程中的稳定性。EBD能在汽车的制动瞬间通过ABS的电脑分别对四只轮胎在路面上的附着和滑移情况进行测量与计算,控制其执行器中的保压电磁阀和减压电磁阀的运作,调节每个分泵中的制动油压,使各个轮胎的制动力不断高速调整,保证车辆更平稳舒适并安全可靠地制动。

    具有电子制动力分配的EBD,其功能是建立在ABS系统控制基础上实现的,具体说就是让原有ABS的系统软件赋予新的功能,并不需增加新的硬件装置。类似的建立在传统ABS基础上,还可实现车辆的其他多种有益的功能如车辆行驶电子稳定控制系统ESP(ElectronicStability Program)、车辆附着力电子控制ETS(Electronic Traction controlSystem)等功能,由于电子控制特点能发挥车辆行驶过程中随动性方面的独特优势,可根据地面附着情况而及时合理分配每个车轮制动力,进一步保证了车辆的安全性和舒适性。如车辆转弯时制动,因为离心力的作用外侧车轮将承载较大的垂直载荷,显然车轮的附着力较大,EBD系统则自动适时的加大制动力而此时内侧轮胎的垂直载荷减少,但必须加大回转力以保证车身转向的稳定性,因而对内侧车轮的制动力应当适当减少。通过这种异于传统制动力的分配调节,使车辆获得极佳的制动减速度和制动稳定性。带EBD功能的ABS系统其控制特点在于对原有ABS系统软件的再设计,其要点是对车辆的参考车速和制动滑移率的准确计算,以及恰当的制动逻辑程序控制,适时的对每个车轮制动分泵油压进行有效的调节。

1. 车轮制动滑移率的计算

    传统ABS对车轮制动力的控制是依据车轮减速度的变化,判断是否存在车轮被抱死的趋势,而不是通过对车轮制动时的滑移率大小实施控制,因为这可绕开对车辆在制动期间的瞬间即时速度的测量或计算,所以ABS的ECU的软件系统逻辑设计显然比较简单。而具有EBD的电子制动力分配系统,从强化功能的要求,则釆用车轮制动时的滑移率作为考察对象。汽车在制动时因为制动力对车轮的作用,同时由于车辆自身的惯性,汽车的实际车速与车轮滚动的圆周速度是不相符的,即轮胎与地面间产生相对滑移。所谓汽车的滑移率是车辆实际车速和车轮圆周线速度的差值与车辆实际车速之比:

    S滑移率=V实际车速—V车轮线速)/V实际车速。

 

    车辆制动时影响车轮滑移率的因素有多种:如车辆的承载及轴间载荷的分布、道路类型及路面状况、制动力大小及增长速率、轮胎与道路的附着状况及突变情况等。实践对带EBD的ABS系统的首要要求是,在制动过程中保持车辆的转向能力和稳定性,尤其是在弯道左右侧车轮附着力不一时制动时,或是制动是遇上滑水路面,车辆的操纵性应保持汽车的稳定,并能获得最短制动距离。其中稳定操控性甚至胜于对制动距离的要求。

 

    实验及理论研究表明,当车辆的纵向附着系数最大时的滑移率为最优滑移率,在此滑移率下制动时可获得最短的制动距离。如在干路面制动时,车轮的最大纵向附着系数产生于滑移率为15至30%时,此时的制动力最大,可产生最好的制动效果。对于EBD系统与传统ABS比较,前者要求的滑移率值范围更宽广,也就是滑移率的门槛值可更低些。

2.车辆“参考车速”的计算方法

 

    EBD是釆取对滑移率进行控制,这就需要测定实际即时车速。但要求对变化中的车速进行精确测量是十分困难的,从车载条件和设备成本考虑,显然不宜采取直接测量法,而选取动态跟踪法来精密计算得出车辆的参考车速取代实际即时车速。考虑到这个系统动态响应速度,系统对参考车速的采集是以6至7ms为周期进行的,而且这一釆集时间还包括有硬件转换时间和参考车速的计算时间,显然在这一极短暂时间内计算参考车速,其精确度受制于时间宽度和计算方法。在当前实用的EBD系统中,理论上对车速的计算方法有三种:

    ①最大轮速测量法:车辆在实际独立制动过程中四个车轮的转速不可能完全一致,在每个釆集周期中,减速寸选取轮速最大者为车辆的参考车速,’而在加速时则釆取四轮速的最小值为车辆的参考车速。

    ②斜率比较法:在不同的路面制动时,亢确定车辆的减速度斜率和参考车速,并与实际车速比较:当最大轮速小于参考车速寸以原计算的参考车速为准;当大于时则以最大轮速为参考车速。

    ③经济波动法:亦称为X-11法,利用消除经济变化的季节波动因素而得出数值规律的一种方法。在车速计算中亦是剔除偶然不规律的因素而得到参考车速的一种方法。

    以实际五轮仪测量法,其测试值的均方差比较表明,用斜率比较法和经济波动法确定的参考车速响应敏捷,同时测值也较准确。带EBD系统的控制程序

带EBD系统的控制程序

    EBD系统的程序控制,如前所述,是基于采取制动的滑移率控制方式,但它又是在传统ABS系统基础上发展起来的一项控制技术,所以EBD系统既有与ABS相差之处,也有相同之处。具体来说就是软件的程序控制不同,而对车轮制动压力的控制仍然是通过执行器电磁阀的方式来实现的。EBD系统可适应诸如制动系的盘、鼓磨损,以及分泵与温度的变化状况等制约制动性能的因素,充分利用分配至各个车轮的附着力,随动地发挥较好的制动效能。

    1.EBD系统的控制程序

 

    EBD系统的传感信号依然是四个车轮轮速传感器,这种传感器利用非接触式的电磁感应原理,感应铁磁材料齿圈的磁通量,产生周期性交变的准正弦波信号电压。由于齿圈是固装在车轮上的,通过信号电压可随动地反映制动时车轮转速的变化,车轮转速越高则信号电压越大。EBD系统的控制程序包括有以下几个步骤:轮速检测叫参考车速的计算一车轮滑移率的计算一执行器电磁阀的控制一制动压力的跟踪调节。

    2.系统的制动压力调节

 

    系统的执行器为制动压力调节器,其功能是根据系统电脑的信号控制执行器的电磁阀动作,调节制动总泵向各个车轮分泵输送的制动压力,从而控制车辆达到最佳的制动效果。通常执行器按电磁阀工作可分为3位置电磁阀和由2个电磁阀控制两种方式,它能使制动液体在制动总泵、分泵与回油管之间实现有序的连通,使车轮制动压力在升高、保持及降低等三态间进行调节。EBD系统的制动压力调节器即为铝合金阀体,其上包括有电磁阀、电动回油泵及继电器、储液器及单向阀等装置,其中电磁阀还包括有四组升压电磁阀、减压电磁阀共8个电磁阀。调节器阀体结构复杂、加工精细,由于对清洁和处理方便的要求,所以对阀体的防腐能力和密封能力均较强,应做到终身无需修理的水平。

天津丰田“威驰”轿车的EBD系统介绍

    该系统如图1所示,对每个车轮制动液压的控制是采用2电磁阀的压力控制型。EBD的电脑共管理8个电磁阀的独立运作,控制每个车轮的各自的制动压力,完成系统压力的调节:增加、保持、减少的全过程。

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    1.EBD执行器的构造

 

    ①升压电磁阀:常规下即该电磁阀不通电时是处于开启状态,故可称为常开阀或压力保持阀。当车辆处于制动时,由总泵流出的油液直接通过该阀输出至各分泵,建立起制动油压,使轮速下降。该阀的进油管道内设置有节流孔,其作用是限制分泵制动油压建压速度的梯度,车辆制动时需要一定的液压建压梯度,它对车轮制动力的快速形成显然十分有利;但如果建压梯度过大,会造成油液的过渡脉动,系统的震动和噪声将过大,所以对节流孔选择适当的孔径是必需的。在本阀内与移动滑块相并联还有一个单向阀,在图上这个单向阀位于该阀上部与节流孔相并联,其作用是保证分泵油压不至高于总泵输入油压,它的工作不与EBD系统对油压的调节相关连,只起安全保护作用,故这个单向阀亦称为安全阀。

 

    ②减压电磁阀:常规状态即该电磁阀不通电时此阀门是呈关闭态,亦称为与升压电磁阀内的节流孔相对应,这个节流孔是起限制分泵油压的降压梯度的,也就直接控制了在调节过程中车轮制动力的下降速度。

 

    ③储液器和油泵:在制动力的减压阶段,分泵的油液经减压电磁阀流向储液器,储液器起暂存油液的作用,回油再经单向阀和油泵的作用,被泵回至总泵。显然,当在升压电磁阀处于不通电即开启态,踩下制动总泵时,分泵油压呈升压状态,该回油泵是不工作的,而在其他调压阶段,回油泵则自动通电运作。

    2.执行器的工作过程分析

 

    执行器的工作即是由EBD的电脑ECU对升、减压电磁阀及油泵的控制,调节车轮分泵制动油压的增加、保持和减少,具体的调压工作过程如表1及图2所示所示。

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(转载请注明来源: 汽车制动网/chebrake.com 责任编辑:elizabeth)

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