各種新型制動(dòng)控制系統(tǒng)詳介

為了提高汽車行駛的安全性，除標(biāo)準(zhǔn)配置的ABS外，一些新的制動(dòng)控制系統(tǒng)還在不斷推出。如電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)EBD(Electronic Braking Force Distribution)、彎道制動(dòng)控制系統(tǒng)CBC(Curve Braking Control)、制動(dòng)輔助系統(tǒng)BAS(Braking Assistant System)以及電控制動(dòng)系統(tǒng)EBS(Electronic Braking System)等。

1.電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)(EBD)

汽車制動(dòng)力只能小于等于車輪與地面的附著力。在附著條件許可的情況下，希望制動(dòng)力越大越好，以盡量縮短制動(dòng)距離。但當(dāng)制動(dòng)力等于附著力，以至于出現(xiàn)車輪抱死滑移現(xiàn)象，制動(dòng)就不能收到預(yù)期的效果。如前輪制動(dòng)抱死，后輪仍在滾動(dòng)，則因轉(zhuǎn)向輪抱死失去側(cè)向附著力，汽車將失去轉(zhuǎn)向控制能力。若后輪制動(dòng)抱死，前輪仍可轉(zhuǎn)動(dòng)，則汽車受到很小的側(cè)向力就可能甩尾甚至調(diào)頭。后者出現(xiàn)交通事故比前者的后果更嚴(yán)重。因此，為了得到盡可能大的制動(dòng)力和保持方向的穩(wěn)定性，即既不失去轉(zhuǎn)向控制能力又不出現(xiàn)甩尾甚至調(diào)頭，則前后輪制動(dòng)應(yīng)同步到達(dá)抱死滑移。而前后輪同步抱死滑移的條件是，前后輪制動(dòng)力之比應(yīng)等于前后輪對(duì)路面的垂直載荷之比。

汽車制動(dòng)時(shí)，由于慣性，前輪對(duì)地面的垂直載荷會(huì)變大。制動(dòng)力越大，前后輪對(duì)地面垂直載荷之比值變得越大。如果前后輪制動(dòng)力之比可隨時(shí)調(diào)節(jié)到與前后輪對(duì)地面垂直載荷(或附著力)之比，制動(dòng)時(shí)，汽車前后輪就可同步抱死滑移。若前后輪在制動(dòng)時(shí)，同步到達(dá)抱死，制動(dòng)效率最高。

汽車空載和滿載時(shí)，重心位置不同，總質(zhì)量不同，理想的前后輪制動(dòng)力分配比例也不同。為了盡量避免后輪先抱死這種最惡劣的情況發(fā)生，并充分利用地面附著力條件產(chǎn)生最大制動(dòng)力，就要對(duì)汽車制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行制動(dòng)力調(diào)節(jié)，以滿足空車和重車條件下的理想制動(dòng)力分配比例。常規(guī)制動(dòng)系統(tǒng)是將機(jī)械式制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置串聯(lián)在后促動(dòng)管路或者前促動(dòng)管路上，這些裝置有限壓閥、比例閥、遞增閥、感載閥和慣性閥等。

感載閥能感知汽車的實(shí)際裝載質(zhì)量，根據(jù)汽車總質(zhì)量和重心位置來通過確定管路壓力分配特性曲線進(jìn)行調(diào)節(jié)，使空車或載重汽車制動(dòng)時(shí)，前后輪能實(shí)現(xiàn)同步抱死滑移。串聯(lián)在氣壓或液壓制動(dòng)系統(tǒng)后促動(dòng)管路上的限壓閥的作用是，當(dāng)前后促動(dòng)管路中的氣壓力或液壓力達(dá)到一定值后，即限制后促動(dòng)管路中的氣壓力或液壓力保持不變，以防止后輪先制動(dòng)抱死這種情況的發(fā)生。串聯(lián)在氣壓或液壓制動(dòng)系統(tǒng)后促動(dòng)管路上的比例閥的作用是，當(dāng)前后促動(dòng)管路中的氣壓力或液壓力達(dá)到一定值后，即自動(dòng)限制后促動(dòng)管路中的氣壓力或液壓力的增長(zhǎng)速率，保持后促動(dòng)管路中的氣壓力或液壓力增長(zhǎng)速率小于前促動(dòng)管路，這樣可使后輪也能獲得盡可能大的制動(dòng)力而且不會(huì)比前輪先期抱死。僅用于氣壓制動(dòng)系統(tǒng)的串聯(lián)在前促動(dòng)管路的遞增閥，以后促動(dòng)管路氣壓力作為控制壓力，控制前促動(dòng)管路的氣壓力，可以獲得和比例閥相類似的前后促動(dòng)管路氣壓力分配特性。用于液壓制動(dòng)系統(tǒng)的慣性閥，作用特性曲線類似于感載閥，但調(diào)節(jié)作用起始點(diǎn)控制壓力取決于制動(dòng)時(shí)作用在汽車重心上的慣性力，即起始點(diǎn)控制壓力不僅取決于汽車總質(zhì)量，而且取決于汽車制動(dòng)減速度。

安裝了上述機(jī)械式制動(dòng)力調(diào)節(jié)閥的制動(dòng)系統(tǒng)，不能保證在任何路面上都有較高的制動(dòng)效率。同樣安裝了ABS的汽車，雖然可以避免在制動(dòng)過程中出現(xiàn)各車輪不同期抱死，起到防止側(cè)滑或失去轉(zhuǎn)向能力的作用，但卻不一定能保證前后車輪同時(shí)達(dá)到最大制動(dòng)強(qiáng)度，獲得最短的制動(dòng)距離。在ABS基礎(chǔ)上，加裝電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)EBD就可有效地解決這一問題。

前后輪的制動(dòng)滑移率之差為：

S=S1-S2=(R2ω2一R1ω1)/υ

式中，S1、S2分別是前后輪的制動(dòng)滑移率;R1、ω1和R2、ω2分別是前輪、后輪的車輪直徑和角速度;υ是汽車速度。

車輪抱死時(shí)的滑移率S=100%。理想制動(dòng)情況是前后輪同時(shí)抱死，此時(shí)，△S=0，即R2ω2=R1ω1。如果在汽車制動(dòng)過程中能始終保持前輪后輪的制動(dòng)滑移率之差△S=0，也就是控制R2ω2=R1ω1，就能保證前后輪同時(shí)達(dá)到抱死狀態(tài)。

圖1對(duì)安裝機(jī)械式制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置和安裝電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)EBD的制動(dòng)力的調(diào)節(jié)性能進(jìn)行了比較，從中可以看出，雖然機(jī)械式制動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置可以避免后輪先抱死，但制動(dòng)力調(diào)節(jié)性能曲線與輕、重車?yán)硐氲闹苿?dòng)力分配曲線相差較大，制動(dòng)效率低。而電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)不管是輕車還是重車條件下，都能產(chǎn)生鋸齒形的壓力調(diào)節(jié)作用，使制動(dòng)力曲線與理想的制動(dòng)力分配曲線擬合率較好，制動(dòng)效率較高。

電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)EBD的調(diào)節(jié)過程和防抱死制動(dòng)系統(tǒng)ABS的調(diào)節(jié)過程是相似的，即通過對(duì)車輪制動(dòng)壓力實(shí)行不斷降壓、保壓、升壓的循環(huán)控制來實(shí)現(xiàn)的。因此，在裝備有ABS的汽車上只要通過修改控制軟件程序就可同時(shí)實(shí)現(xiàn)電子制動(dòng)力分配和制動(dòng)防抱死。汽車制動(dòng)過程中，EBD先起作用，當(dāng)車 輪接近抱死時(shí) ABS才起作用，而EBD作用消失。目前國(guó)產(chǎn)轎車如桑塔納2000GSi、派力奧、西耶那、福美萊等都裝備了ABS十EBD制動(dòng)系統(tǒng)。

2.轉(zhuǎn)彎制動(dòng)控制系統(tǒng)CBC

汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)有較大的離心力，尤其車速較高時(shí)更是這樣，此時(shí)對(duì)汽車實(shí)施制動(dòng)，既要保持汽車的橫向穩(wěn)定性，又要有良好的制動(dòng)效果，僅有ABS十EBD是不夠的。轉(zhuǎn)彎制動(dòng)控制系統(tǒng)CBC的作用是，當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎制動(dòng)時(shí)，通過調(diào)節(jié)汽車兩側(cè)車輪制動(dòng)輪缸中的制動(dòng)壓力，使外側(cè)車輪在制動(dòng)過程中獲得更大的制動(dòng)力。

轉(zhuǎn)彎制動(dòng)控制通常采用轉(zhuǎn)向角前饋(Feedforward)和橫擺角速度反饋(Feedback)聯(lián)合控制方法，控制原理見圖2。為實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)對(duì)兩側(cè)車輪制動(dòng)輪缸中制動(dòng)壓力上的調(diào)節(jié)，在ABS硬件基礎(chǔ)上增加了4個(gè)輪缸壓力傳感器、1個(gè)橫擺角速度傳感器、1個(gè)汽車加速度傳感器和1個(gè)轉(zhuǎn)向角傳感器。 CBC對(duì)每個(gè)制動(dòng)車輪進(jìn)行獨(dú)立控制，使制動(dòng)過程穩(wěn)定和有足夠的制動(dòng)力，保證汽車轉(zhuǎn)彎制動(dòng)性能和直線行駛制動(dòng)性能一樣。寶馬X4.6is型多用途車 (SUV)上即裝備了CBC系統(tǒng)。