宋建桐 朱春红 黎兰豪崎
北京电子科技职业学院
【摘要】本文针对梅赛德斯-奔驰轿车的自适应制动系统，介绍了汽车制动电子控制的发展历程、自适应制动系统的组成、工作原理与功能。
关键词：制动系统 自适应制动系统 功能
安全性是汽车的重要使用性能之一，它直接关系到人们的生命和健康，以及汽车和运输货物的完好。汽车的速度性能发挥如何，很大程度上取决于汽车的安全性能。特别是随着汽车保有量的日益增加和汽车速度的提高，对汽车的安全性要求也越来越严。
目前，汽车的行驶速度不断提高，道路情况越来越复杂。为了在技术上保证汽车的安全行驶，提高汽车的平均行驶速度，提高运输生产率，在各种汽车上都设有专用的制动系统，使行驶中的汽车降低速度，甚至停车或者使已经停下来的汽车保持不动。
1 汽车制动电子控制的发展历程
现代汽车制动器的发展起源于原始的机械控制装置，最原始的制动控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力。随着科学技术及汽车工业的发展，尤其是军用车辆及军用技术的发展，车辆制动有了新的突破，液压制动是继机械制动后的又一重大革新。20世纪50年代，液压助力制动器开始广泛应用，如今其已成为最成熟、最经济的制动技术，并应用在当前绝大多数乘用车上。随着电子控制技术的发展和在汽车上的使用，汽车制动电子控制得到了突飞猛进的发展，在经历了ABS、ASR、ESP、BAS （Brake Assist辅助制动系统）、SBC（Sensotronic Brake Control电子感应制动系统）后，为进一步提高车辆主动安全性，德国大陆汽车公司与梅赛德斯-奔驰共同开发出ABR（Adaptive Brake自适应制动系统）。目前奔驰公司已在大量车型上进行应用，其中包括国产E级、C级车。这种系统成为提高汽车驾驶安全性的一个新的里程碑。
2 ABR系统的组成与工作原理
ABR系统除了包括传统液压制动系统的制动踏板、真空助力器、储液灌、串联主缸和车轮制动器外，还包括传感器和ABR控制单元，其液压制动系统与电控部分主要部件与安装位置如图1与图2所示。
ABR传感器主要有轮速传感器、加速踏板行程传感器、方向盘转角传感器、车辆倾斜角度传感器和横向加速度传感器等。在车辆转弯过程进行紧急制动时，ABR自适应制动系统与ESP系统使用相同的传感器。车辆倾斜角度传感器用来监视车辆倾斜角度，只有使用坡道起步辅助功能时才需要。
ABR制动系统的关键部件为控制单元，其主要包括电子控制单元、ABR液压单元和高压回流泵，如图3所示。ABR电控单元处理来自不同传感器的信息，接收驾驶辅助系统发送的信号，并对液压单元进行控制。ABR液压单元包括压力传感器和控制阀，其工作原理如图4所示。压力传感器包括四个监测制动轮缸压力的压力传感器8和一个检测制动主缸压力的压力传感器3。自适应制动系统的最大特点就是可以利用压力传感器时时监测制动轮缸和主缸的压力。ABR液压单元的控制阀包括进油阀、出油阀和转换阀。为了使制动轮缸中的压力调节连续平稳，其具有四个轮缸进油阀5和两个转化阀2的开度为可连续调节的电磁阀，其结合四个轮缸压力传感器可对每个车轮的制动力进行精确调节。另外，ABR液压单元还有两个直动进油阀1和四个直动轮缸出油阀6，其均为常闭电磁阀。ABR高压回流泵4为双级电动泵，其可以为每个制动回路提供额外制动压力。与ESP相比，ABR控制单元不但在危机情况下起作用，在非危急情况下也能够计算每个车轮的最佳制动力，这主要是因为ABR液压单元进油阀能够连续改变轮缸制动压力，四个压力传感器能够时刻监测每个车轮的制动压力。
3 ABR系统的新功能
ABR自适应制动系统不仅具有液压制动系统的优点，还增加了新的电液功能，除常见的ESP增强版、ABS、ASR、BAS、EBV和ETS以及车速感应式助力转向系统（PML）这些基本制动功能外，ABR还包括很多有益的制动辅助功能、驾驶辅助功能和与其它系统通讯的接口。
⑴ 制动器干燥功能
当雨量传感器检测到风挡玻璃有雨滴，并且雨刮器启用，而且车辆处在行驶状态，ABR自适应制动系统就会判定车辆处于雨中行驶，其会对前轮定期施加几秒钟低于1bar的制动压力，来去除制动块与制动盘之间的水膜，从而使制动器保持干燥，缩短制动距离。
⑵ 预加压功能
在车辆行驶过程中，当油门踏板位置传感器检测到驾驶员突然将脚从油门踏板移开，该信号就会经过发动机ECU发送给ABR电控单元，ABR控制单元就会使高压/回流泵工作，使每个车轮制动器中的液压升高至2bar，以便缩小制动块与制动盘之间的间隙。随后驾驶员踩下制动踏板，实际上在此之前制动块已经与制动盘接触，缩短制动器响应时间，从而减小制动距离。如果驾驶员没有踩制动踏板，该功能随后终止，制动压力下降，制动块回到制动初始位置。
⑶ 间隙功能
在车辆行驶过程中，当车辆横向加速度传感器、轮速传感器和方向盘转角检测到车辆处于高速转弯时，如果其超过高速转弯的界限，将使每个车轮制动器中的液压升高至2bar，使制动块与制动盘之间的间隙缩小。若随后驾驶员踩下制动踏板，其可以缩短制动器的响应时间，从而缩短制动距离。一旦高速转弯结束，制动力下降，制动块回到静止位置。
⑷ 自适应制动灯
在车辆行驶过程中，驾驶员对汽车进行制动，传统制动灯亮，后方驾驶员只能知道前方车辆正在制动，但很难判断前方车辆是轻轻制动还是紧急制动，所以后车驾驶员必须要根据前方车辆的速度和交通状况进行判断，这会增加后车驾驶员紧急制动下的反应时间，从而增加追尾风险。
自适应制动灯是自适应制动系统的额外功能。当车速超过50km/h，且制动减速度超过7.5m/s2时，自适应制动灯的发光二极管会以非常显眼的5.5Hz的频率闪烁，以警告后方车辆在进行紧急制动，缩短后车驾驶员的反应时间。随着车速的降低，车辆停止，制动灯保持常亮。若制动前车速超过70km/h，当车辆停止时，危险警告灯亮。当车辆再次起步且车速超过10km/h时，危险警告灯熄灭。
此外，ABR自适应制动系统还具有防溜车功能、牵引车和挂车稳定功能、轮胎压力监测功能和坡道起步辅助功能。防溜车功能可以帮助驾驶员在等候交通指示灯、挪车及起步时，防止车辆溜车。牵引车和挂车稳定功能能够通过抑制车辆可能出现的任何蛇形运动来使挂车保持稳定。轮胎压力监测功能能够监测任何轮胎气压的明显降低，并提醒驾驶员。当驾驶员把脚从制动踏板移至加速踏板时，坡道起步辅助功能能够防止停靠在斜坡上的车辆向后溜车。
