電控液壓制動(dòng)系統EHB介紹

EHB是一種線(xiàn)控制動(dòng)(brake-by-wire)系統，它以電子元件替代了部分機械元件，制動(dòng)踏板不再與制動(dòng)輪缸直接相連，駕駛員操作由傳感器采集作為控制意圖，完全由液壓執行器來(lái)完成制動(dòng)操作，彌補了傳統制動(dòng)系統設計和原理所導致的不足，使制動(dòng)控制得到最大的自由度，從而充分利用路面附著(zhù)，提高制動(dòng)效率。

EHB系統的發(fā)展現狀

作為一種較為新型的制動(dòng)系統，EHB發(fā)展時(shí)間較短，但發(fā)展前景廣闊，各大汽車(chē)廠(chǎng)商和研究機構都在積極的開(kāi)發(fā)這一系統。

1994年，Analogy公司用Saber仿真模擬的方法，開(kāi)發(fā)出了一套EHB的控制系統。1996年，博世公司對其開(kāi)發(fā)的EHB系統進(jìn)行了實(shí)車(chē)試驗，得到了滿(mǎn)意的效果，該系統后來(lái)在實(shí)際應用中也取得了巨大的成功，在縮短制動(dòng)距離以及保證車(chē)輛穩定性方面效果明顯。天合、德?tīng)柛?、大陸特威斯等公司也相繼開(kāi)發(fā)出了類(lèi)似的EHB系統，并于2000～2002年前后獲得了一系列的專(zhuān)利。

2001年9月，裝備了博世傳感制動(dòng)控制(Sensotronic Brake Control)系統的奔馳SL新型跑車(chē)在法蘭克福國際汽車(chē)展上首次展出，2002年該系統裝備于新型的奔馳E級車(chē)上，2003年裝備于Estate型車(chē)上，同年，博世首次推出了加裝在奔馳E-Class 4matic型車(chē)上的四輪驅動(dòng)SBC，這也是EHB系統首次應用于系列化生產(chǎn)的汽車(chē)。韓國萬(wàn)都公司、大陸特威斯公司、天合公司等都在EHB系統的開(kāi)發(fā)中取得進(jìn)展，并開(kāi)始為通用、福特、戴姆勒?克萊斯勒公司等汽車(chē)廠(chǎng)家供貨。

EHB系統的優(yōu)點(diǎn)

傳統制動(dòng)系統如圖1所示，制動(dòng)主缸與制動(dòng)輪缸通過(guò)制動(dòng)管路相連，制動(dòng)壓力直接由人力通過(guò)制動(dòng)踏板輸入，而真空助力器作為輔助動(dòng)力源也要受到發(fā)動(dòng)機真空度的限制。這種結構特點(diǎn)限制了制動(dòng)壓力建立、各輪制動(dòng)力的分配以及與其它系統的集成控制等，在進(jìn)一步提高制動(dòng)效果方面潛力有限。

圖2為EHB系統的示意圖，EHB系統由于改變了壓力建立方式，踏板力不再影響制動(dòng)力，彌補了傳統制動(dòng)系統設計和原理所導致的不足，具有許多傳統制動(dòng)系統無(wú)法比擬的優(yōu)越性：

1.在傳統制動(dòng)系統中，在緊急制動(dòng)或長(cháng)時(shí)間制動(dòng)后，系統部件特性可能發(fā)生變化，進(jìn)而影響制動(dòng)性能，采用EHB控制系統，部件機械特性的變化可由控制算法進(jìn)行補償，使制動(dòng)壓力等級和踏板行程始終保持一致。

2.由于蓄能器壓力等級很高，高壓制動(dòng)液通過(guò)高速開(kāi)關(guān)閥的控制進(jìn)入制動(dòng)輪缸，制動(dòng)過(guò)程平順柔和。在緊急制動(dòng)工況下，制動(dòng)壓力上升梯度大，能達到的制動(dòng)壓力也更高。制動(dòng)蹄(鉗)對制動(dòng)鼓(盤(pán))的制動(dòng)壓力通過(guò)輪缸壓力傳感器的反饋進(jìn)行精確調節，消除制動(dòng)噪聲。

3.傳統制動(dòng)系統的制動(dòng)特性無(wú)法隨意改變，而EHB系統通過(guò)分析駕駛員意圖，判斷不同的制動(dòng)行為，并提供最合理的壓力變化特性。

4.傳統制動(dòng)系統只能在一定程度上實(shí)現前后制動(dòng)壓力的分配，而EHB系統在四輪壓力分配方面有很大的自由度，這在左右附著(zhù)系數不同的路面上制動(dòng)時(shí)效果顯著(zhù)。

5.傳統的采用真空助力器的制動(dòng)系統助力能力受發(fā)動(dòng)機轉速和負荷的影響，而EHB系統的制動(dòng)能力不受發(fā)動(dòng)機真空度影響。

6.由于制動(dòng)傳感器探測的是踏板的運動(dòng)速度和踏板的行程，電控單元據此進(jìn)行制動(dòng)壓力調節，制造商可以根據不同的車(chē)型以及對駕駛者駕駛習慣的統計，僅僅通過(guò)更改控制算法和踏板感覺(jué)模擬器提供給駕駛者不同的踏板感覺(jué)，使得EHB的可移植性好。

7.傳統制動(dòng)系統在進(jìn)行ABS工作時(shí)，制動(dòng)管路內的壓力波動(dòng)，使制動(dòng)踏板出現振動(dòng)現象，缺少經(jīng)驗的駕駛者往往會(huì )因此而不自覺(jué)的減少踏板力，從而影響制動(dòng)效果。EHB由于踏板與制動(dòng)管路不直接相連而徹底解決了這一問(wèn)題，不但可以保證各個(gè)車(chē)輪不會(huì )抱死，而且解除制動(dòng)迅速，制動(dòng)過(guò)程安全、高效，對動(dòng)力損失影響極小。

除了能夠實(shí)現傳統制動(dòng)系統所能實(shí)現的基本制動(dòng)、ABS等基本功能外，EHB還能實(shí)現其他更為優(yōu)秀的輔助功能。

8.當車(chē)輛在雨天或濕滑路面上行駛時(shí)，根據風(fēng)窗玻璃刮水器的動(dòng)作，EHB系統可以在固定間隔時(shí)間發(fā)出微弱的制動(dòng)脈沖，清干制動(dòng)摩擦片上的水膜，以消除制動(dòng)器的水衰退現象，保證可靠的制動(dòng)。

9.大部分駕駛員在遇到緊急情況時(shí)，在施加制動(dòng)力時(shí)會(huì )出現猶豫、施加踏板力不足，導致危險情況的發(fā)生。EHB通過(guò)正確識別駕駛員意圖，對制動(dòng)力(由踏板行程以及踏板加速度來(lái)辨別計算)加以調整，以避免制動(dòng)力不足。

10.在需要保持駐車(chē)狀態(tài)時(shí)，可以使系統對車(chē)輪施加一定的制動(dòng)力，即使駕駛者松開(kāi)制動(dòng)踏板依然能對車(chē)輪產(chǎn)生一定的制動(dòng)壓力，減輕駕駛者的負擔，提高駕駛舒適性，實(shí)現電子駐車(chē)控制EPB(Electric Parking Brake)。

11.在發(fā)生交通擁擠的情況下，系統與加速踏板單元傳感器相互配合，通過(guò)電控單元的分析計算做出判斷，駕駛者只需控制油門(mén)踏板，一旦把腳從油門(mén)踏板上挪開(kāi)，EHB系統會(huì )自動(dòng)施加一定的制動(dòng)力以減速停車(chē)。這樣，駕駛者就不需要在油門(mén)踏板和制動(dòng)踏板之間頻繁的轉換。

EHB系統的組成及工作原理

如圖2所示，EHB系統主要由制動(dòng)踏板單元、電子控制單元(ECU)、液壓控制單元(HCU)以及一系列的傳感器組成。

1.制動(dòng)踏板單元

包括踏板感覺(jué)模擬器、踏板力傳感器或/和踏板行程傳感器以及制動(dòng)踏板。踏板感覺(jué)模擬器是EHB系統的重要組成部分，為駕駛員提供與傳統制動(dòng)系統相似的踏板感覺(jué)(踏板反力和踏板行程)，使其能夠按照自己的習慣和經(jīng)驗進(jìn)行制動(dòng)操作。踏板傳感器用于監測駕駛員的操縱意圖，一般采用踏板行程傳感器，采用踏板力傳感器的較少，也有二者同時(shí)應用，以提供冗余傳感器且可用于故障診斷。圖3為大陸特威斯生產(chǎn)電子制動(dòng)踏板單元。

2.液壓控制單元(HCU)

制動(dòng)壓力調節裝置用于實(shí)現車(chē)輪增減壓操作，圖4為大陸特威斯帶ECU的EHB的液壓控制單元(HCU)。

HCU中一般包括如下幾個(gè)部分：

獨立于制動(dòng)踏板的液壓控制系統一該系統帶有由電機、泵和高壓蓄能器組成的供能系統，經(jīng)制動(dòng)管路和方向控制閥與制動(dòng)輪缸相連，控制制動(dòng)液流入/流出制動(dòng)輪缸，從而實(shí)現制動(dòng)壓力控制。

人力驅動(dòng)的應急制動(dòng)系統一當伺服系統出現嚴重故障時(shí)，制動(dòng)液由人力驅動(dòng)的主缸進(jìn)入制動(dòng)輪缸，保證最基本的制動(dòng)力使車(chē)輛減速停車(chē)。

平衡閥一同軸的兩個(gè)制動(dòng)輪缸之間設置有平衡閥，除需對車(chē)輪進(jìn)行獨立制動(dòng)控制的工況之外，平衡閥均處于斷電開(kāi)啟狀態(tài)，以保證同軸兩側車(chē)輪制動(dòng)力的平衡。

3.傳感器

包括輪速傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器，用于監測車(chē)輪運動(dòng)狀態(tài)、輪缸壓力的反饋控制以及不同溫度范圍的修正控制等。

圖5所示為博世公司發(fā)布的一種關(guān)于EHB系統的專(zhuān)利，系統帶有踏板感覺(jué)模擬裝置，一套采用液壓伺服控制的行車(chē)制動(dòng)系統和一套人力操縱的應急制動(dòng)系統，其中，液壓伺服系統控制四個(gè)車(chē)輪的壓力，而人力應急制動(dòng)系統只能控制兩個(gè)前輪。系統共有14個(gè)電磁閥，均為二位二通閥。

正常的行車(chē)制動(dòng)中，當制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)被觸發(fā)時(shí)，電控單元判定制動(dòng)發(fā)生，由踏板行程傳感器感知駕駛員制動(dòng)意圖，進(jìn)而通電關(guān)閉隔離閥，在人力作用下從制動(dòng)主缸輸出的制動(dòng)液進(jìn)入踏板感覺(jué)模擬器，使駕駛員產(chǎn)生與操作傳統制動(dòng)系統時(shí)相同的感覺(jué)。

車(chē)輪制動(dòng)所需的能源由動(dòng)力源提供，經(jīng)主供油管路送往各輪缸，輪缸進(jìn)油閥和出油閥可以實(shí)現各輪缸壓力控制。同軸兩輪缸間各設有一個(gè)平衡閥，用于在常規制動(dòng)時(shí)保持兩側車(chē)輪制動(dòng)力的協(xié)調。

EHB的控制

EHB所要實(shí)現的制動(dòng)動(dòng)作分為基本制動(dòng)和控制制動(dòng)。

所謂基本制動(dòng)，是指駕駛者根據自己的意圖，施加或大或小的踏板力，控制車(chē)輛的減速度并保證他所期望的行駛方向，踏板力的值還達不到使車(chē)輪抱死的程度。而此時(shí)的EHB系統要充分反應駕駛者的意圖，給予車(chē)輪駕駛者所期望的制動(dòng)力。

控制制動(dòng)則指在必要的附加干預下施行的制動(dòng)。即當駕駛者欲對車(chē)輛采取緊急的全力制動(dòng)，而大力并快速地踩下制動(dòng)踏板時(shí)，EHB系統就應該識別出這一要求，在給予車(chē)輪足夠大的制動(dòng)壓力的同時(shí)，對車(chē)輪上的制動(dòng)壓力進(jìn)行控制以防止車(chē)輪抱死、車(chē)輛的制動(dòng)穩定性下降等情況的出現。

EHB系統還可以融合多種車(chē)輛控制系統：當車(chē)輛在低附著(zhù)路面起步或加速時(shí)以及車(chē)輛從高附著(zhù)路面行駛到低附著(zhù)路面時(shí)，系統集成驅動(dòng)防滑功能;在車(chē)輛轉彎時(shí)，EHB系統通過(guò)車(chē)輪制動(dòng)實(shí)現車(chē)輛穩定性控制;此外，前述的自動(dòng)清水功能、電子輔助制動(dòng)功能、電子駐車(chē)制動(dòng)功能等均屬于控制制動(dòng)。

EHB系統具有傳統制動(dòng)系統無(wú)法比擬的優(yōu)越性，但EHB系統仍然采用電液控制方式，嚴格意義上說(shuō)并不是純粹的線(xiàn)控制動(dòng)系統，與電子機械制動(dòng)系統EMB相比，EHB系統在當前技術(shù)更加成熟，因而在短期內有極佳的發(fā)展前景。