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當前車輛對制動性能的要求越來越高，傳統制動系統由于結構和原理的限制在提高制動性能方面潛力有限，電子液壓制動系統(EHB)作為一種新型的制動系統彌補了傳統制動系統的不足，可以很大限度地提高車輛制動性能。 隨著高等級公路的增多和汽車平均車速的提高，如何能讓高速行駛的車輛在盡量短的制動時間和制動距離內，安全、穩定地進行制動減速以及停車，已成為急需解決的問題。制動系統作為汽車行駛安全的保證，經過了幾十年的發展研究，開發出了多種多樣的制動系統并投入實車使用，取得了比較滿意的效果。但傳統制動系統由于結構及原理的限制，即使附加了ABS等防抱制動控制系統，也無法實現最大限度的最佳制動力控制。 2000年12月，德國大陸集團證明，一輛以100km／h速度行駛的緊湊型轎車，在30m的距離內停下來是可能的。而當時采用傳統制動系統車輛最好的成績是37～42m。2001年秋，一輛概念車在接近現實的情況下獲得了成功，它應用了多種當時正處于研發階段的技術，其中就有電控液壓制動系統EHB(Electronic Hydraulic Brake)。 EHB是一種線控制動(brake-by-wire)系統，它以電子元件替代了部分機械元件，制動踏板不再與制動輪缸直接相連，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完成制動操作，彌補了傳統制動系統設計和原理所導致的不足，使制動控制得到最大的自由度，從而充分利用路面附著，提高制動效率。 EHB系統的發展現狀 作為一種較為新型的制動系統，EHB發展時間較短，但發展前景廣闊，各大汽車廠商和研究機構都在積極的開發這一系統。 1994年，Analogy公司用Saber仿真模擬的方法，開發出了一套EHB的控制系統。1996年，博世公司對其開發的EHB系統進行了實車試驗，得到了滿意的效果，該系統后來在實際應用中也取得了巨大的成功，在縮短制動距離以及保證車輛穩定性方面效果明顯。天合、德爾福、大陸特威斯等公司也相繼開發出了類似的EHB系統，并于2000～2002年前后獲得了一系列的專利。 2001年9月，裝備了博世傳感制動控制(Sensotronic Brake Control)系統的奔馳SL新型跑車在法蘭克福國際汽車展上首次展出，2002年該系統裝備于新型的奔馳E級車上，2003年裝備于Estate型車上，同年，博世首次推出了加裝在奔馳E-Class 4matic型車上的四輪驅動SBC，這也是EHB系統首次應用于系列化生產的汽車。韓國萬都公司、大陸特威斯公司、天合公司等都在EHB系統的開發中取得進展，并開始為通用、福特、戴姆勒?克萊斯勒公司等汽車廠家供貨。 EHB系統的優點 傳統制動系統如圖1所示，制動主缸與制動輪缸通過制動管路相連，制動壓力直接由人力通過制動踏板輸入，而真空助力器作為輔助動力源也要受到發動機真空度的限制。這種結構特點限制了制動壓力建立、各輪制動力的分配以及與其它系統的集成控制等，在進一步提高制動效果方面潛力有限。 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力，彌補了傳統制動系統設計和原理所導致的不足，具有許多傳統制動系統無法比擬的優越性： 1．在傳統制動系統中，在緊急制動或長時間制動后，系統部件特性可能發生變化，進而影響制動性能，采用EHB控制系統，部件機械特性的變化可由控制算法進行補償，使制動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，高壓制動液通過高速開關閥的控制進入制動輪缸，制動過程平順柔和。在緊急制動工況下，制動壓力上升梯度大，能達到的制動壓力也更高。制動蹄(鉗)對制動鼓(盤)的制動壓力通過輪缸壓力傳感器的反饋進行精確調節，消除制動噪聲。 3．傳統制動系統的制動特性無法隨意改變，而EHB系統通過分析駕駛員意圖，判斷不同的制動行為，并提供最合理的壓力變化特性。 4．傳統制動系統只能在一定程度上實現前后制動壓力的分配，而EHB系統在四輪壓力分配方面有很大的自由度，這在左右附著系數不同的路面上制動時效果顯著。 5．傳統的采用真空助力器的制動系統助力能力受發動機轉速和負荷的影響，而EHB系統的制動能力不受發動機真空度影響。 6．由于制動傳感器探測的是踏板的運動速度和踏板的行程，電控單元據此進行制動壓力調節，制造商可以根據不同的車型以及對駕駛者駕駛習慣的統計，僅僅通過更改控制算法和踏板感覺模擬器提供給駕駛者不同的踏板感覺，使得EHB的可移植性好。 7．傳統制動系統在進行ABS工作時，制動管路內的壓力波動，使制動踏板出現振動現象，缺少經驗的駕駛者往往會因此而不自覺的減少踏板力，從而影響制動效果。EHB由于踏板與制動管路不直接相連而徹底解決了這一問題，不但可以保證各個車輪不會抱死，而且解除制動迅速，制動過程安全、高效，對動力損失影響極小。 除了能夠實現傳統制動系統所能實現的基本制動、ABS等基本功能外，EHB還能實現其他更為優秀的輔助功能。 8．當車輛在雨天或濕滑路面上行駛時，根據風窗玻璃刮水器的動作，EHB系統可以在固定間隔時間發出微弱的制動脈沖，清干制動摩擦片上的水膜，以消除制動器的水衰退現象，保證可靠的制動。 9．大部分駕駛員在遇到緊急情況時，在施加制動力時會出現猶豫、施加踏板力不足，導致危險情況的發生。EHB通過正確識別駕駛員意圖，對制動力(由踏板行程以及踏板加速度來辨別計算)加以調整，以避免制動力不足。 10．在需要保持駐車狀態時，可以使系統對車輪施加一定的制動力，即使駕駛者松開制動踏板依然能對車輪產生一定的制動壓力，減輕駕駛者的負擔，提高駕駛舒適性，實現電子駐車控制EPB(Electric Parking Brake)。 11．在發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，通過電控單元的分析計算做出判斷，駕駛者只需控制油門踏板，一旦把腳從油門踏板上挪開，EHB系統會自動施加一定的制動力以減速停車。這樣，駕駛者就不需要在油門踏板和制動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．制動踏板單元 包括踏板感覺模擬器、踏板力傳感器或／和踏板行程傳感器以及制動踏板。踏板感覺模擬器是EHB系統的重要組成部分，為駕駛員提供與傳統制動系統相似的踏板感覺(踏板反力和踏板行程)，使其能夠按照自己的習慣和經驗進行制動操作。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為大陸特威斯生產電子制動踏板單元。 2．液壓控制單元(HCU) 制動壓力調節裝置用于實現車輪增減壓操作，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部分： 獨立于制動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，經制動管路和方向控制閥與制動輪缸相連，控制制動液流入／流出制動輪缸，從而實現制動壓力控制。 人力驅動的應急制動系統一當伺服系統出現嚴重故障時，制動液由人力驅動的主缸進入制動輪缸，保證最基本的制動力使車輛減速停車。 平衡閥一同軸的兩個制動輪缸之間設置有平衡閥，除需對車輪進行獨立制動控制的工況之外，平衡閥均處于斷電開啟狀態，以保證同軸兩側車輪制動力的平衡。 3．傳感器 包括輪速傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器，用于監測車輪運動狀態、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所示為博世公司發布的一種關于EHB系統的專利，系統帶有踏板感覺模擬裝置，一套采用液壓伺服控制的行車制動系統和一套人力操縱的應急制動系統，其中，液壓伺服系統控制四個車輪的壓力，而人力應急制動系統只能控制兩個前輪。系統共有14個電磁閥，均為二位二通閥。 正常的行車制動中，當制動燈開關被觸發時，電控單元判定制動發生，由踏板行程傳感器感知駕駛員制動意圖，進而通電關閉隔離閥，在人力作用下從制動主缸輸出的制動液進入踏板感覺模擬器，使駕駛員產生與操作傳統制動系統時相同的感覺。 車輪制動所需的能源由動力源提供，經主供油管路送往各輪缸，輪缸進油閥和出油閥可以實現各輪缸壓力控制。同軸兩輪缸間各設有一個平衡閥，用于在常規制動時保持兩側車輪制動力的協調。 EHB的控制 EHB所要實現的制動動作分為基本制動和控制制動。 所謂基本制動，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輪抱死的程度。而此時的EHB系統要充分反應駕駛者的意圖，給予車輪駕駛者所期望的制動力。 控制制動則指在必要的附加干預下施行的制動。即當駕駛者欲對車輛采取緊急的全力制動，而大力并快速地踩下制動踏板時，EHB系統就應該識別出這一要求，在給予車輪足夠大的制動壓力的同時，對車輪上的制動壓力進行控制以防止車輪抱死、車輛的制動穩定性下降等情況的出現。 EHB系統還可以融合多種車輛控制系統：當車輛在低附著路面起步或加速時以及車輛從高附著路面行駛到低附著路面時，系統集成驅動防滑功能；在車輛轉彎時，EHB系統通過車輪制動實現車輛穩定性控制；此外，前述的自動清水功能、電子輔助制動功能、電子駐車制動功能等均屬于控制制動。 EHB系統具有傳統制動系統無法比擬的優越性，但EHB系統仍然采用電液控制方式，嚴格意義上說并不是純粹的線控制動系統，與電子機械制動系統EMB相比，EHB系統在當前技術更加成熟，因而在短期內有極佳的發展前景。 |
