汽車電子制動力分配系統EBD

陳天殷

（美國亞派克機電（杭州）有限公司，浙江 杭州 310013）

汽車電子制動力分配系統EBD

陳天殷

（美國亞派克機電（杭州）有限公司，浙江 杭州 310013）

介紹EBD組成及控制原理，舉例敘述其前后輪負荷分配不同時，EBD在制動力上的分配原理，最后簡要介紹轉彎制動控制CBC相應理論。

EBD；ABS；CBC

電子穩定程序（ESP）、驅動防滑系統（ASR）、驅動控制系統（TCS）、電子制動力分配系統（EBD／CBC）和感載比例閥裝置（SABS）等并稱為汽車最重要的5項主動安全裝置。制動系是汽車上最重要的系統之一，其作用是按需使車輛快速減速制動并在最短距離內停車，不僅是安全平穩制動的需要，亦是為了保證車輛在安全的前提下，盡量能發揮出高速行駛的性能。EBD（Electronic Brake-Force Distribution）完善并提高了ABS的功效，它在ABS開始動作之前就已經平衡了每一車輪的制動力，有防抱死系統（ABS）的配合，極大地改善制動的平穩性舒適性，讓制動向智能化技術邁進。

1 EBD技術的提出

前后輪能同時抱死的制動力分配是理想的制動力分配。一輛汽車在制動時，其4個輪胎接觸地面的狀態條件，摩擦系數等參數往往相差甚大。比如右前輪和左后輪接觸的是正常的渣油路面，而左前輪或右后輪接觸處是一個低洼的水潭或泥沼，就會導致4個輪子與地面的摩擦力差異，易造成制動時打滑顛簸傾斜，且車輛減速重心又會前移，尤其在彎道行駛時的制動操作，嚴重時造成車輛甩尾或側翻事故。EBD系統在維持車輛穩定、確保安全的功能尤為突出（圖1）。目前，已裝置EBD的車型有：奧迪A3、奧迪A6、一汽大眾寶來、高爾夫、一汽馬自達睿翼（Mazda 6）、2013款雪佛蘭景程、東風雪鐵龍，等。

圖1中EDS是指電子差速制動或差速鎖，英文全稱Electronic Differential System，它是ABS的一種控制功能，用于鑒別汽車的車輪是否出現著地摩擦力，從而對汽車的加速打滑加速度進行控制。EDS能夠在輪速差達到設定的限值時，有效鎖止差速鎖，使轉矩合理分配到每個車輪上。充分利用地面附著力，使汽車能平穩起動，顯著提高特殊路面的驅動防滑和越野能力。

EBD實現車輛平穩安全制動，借助傳感器微處理器，對4個輪胎附著的地面進行電子感應測量、計算，得出不同的摩擦力數值，使4個輪胎的制動裝置根據不同的參數，自動調節前、后軸的制動力分配比例，用不同的方式和力量制動，并在運動過程中不斷高速自動調整，使制動力與車輪地面實時的摩擦力相匹配，精確分配各車輪的制動力，提高了制動效率，有效預防事故發生，保證了安全和制動過程的平穩性。60km／h→0制動，12m能平穩地完全停下來。

奔馳、寶馬、大眾等德國車輛的導言中書寫的德文縮寫EBV（Electronische Bremsenkraft Verteiler）與英文EBD是同一內容。

2 EBD組成及控制原理

安全平穩高效的制動系統除ABS、EBD外，更多創新控制技術如EDS、ABD等新產品不斷開發應用，使制動過程更具智能化。由于大多數情況并不需要追加改換硬件，只是軟件、程序的升級和提高，相對的控制成本增加不顯著，而性能更完備。目前奧迪A6、凌志LS430、大眾帕薩特都配置有EDS系統。

為了縮短制動距離，與ABS、EBD等配合使用的制動系統還有一個產品是ABD（Automatic Braking Differential），中文名稱是自動制動差速器。駕車體驗時，緊急制動時車會向下點頭，車的重心前移（因慣性車上人員和后備廂的物品都會前移），相應后輪的承重就會減小，正壓力降低，摩擦力也就減小，相當于僅由前輪制動，會造成制動距離過長。ABD通過檢測各車輪轉速，即時發現并相應減少后輪制動力，使其與地面保持有效的摩擦力，同時在保證車輛不發生側滑前提下，盡可能加大前輪制動力，使制動距離縮短。

ABD與ABS作用機制的區別在于：ABS是保證緊急制動時車輪不被抱死實現安全操控，并不能縮短制動距離。而ABD則是通過EBD，在車輛不發生側翻的前提下，將制動力加至最大，以有效地縮短制動距離，實施平穩而高效的制動。

EBD必須在ABS的基礎上工作，從硬件而言，它并沒有增加新的元器件，而是通過軟件升級和改變應用程序來實現制動力的合理分配，這樣也就降低了成本。圖2展示了ABS和EBD對4個車輪制動控制的工作示意圖。制動時根據各輪速傳感器的信號來運算滑移率（定義為車輛實際車速與車輪線速度之差和車輛實際車速之比），通過控制后輪制動壓力，使后輪滑移始終保持小于或等于前輪滑移率，取代機械式分配閥對后輪的控制，實現接近于理想制動力分配曲線的制動效果。傳統的機械式分配閥是把前后輪的制動壓力簡化為70／30，顯然與實際需求相距甚遠。

由圖2中可知，4個車輪各有輪速傳感器。汽車制動時EBD即發揮其功能，轉彎時尤為突出，電子控制單元ECU根據速度傳感器發出的4個車輪的轉速信號，計算出車輪的轉速與滑移率，調整好左右輪制動力的分配。轉彎時車輛重心外移，為減少外側車輪的側滑，制動時要追加較大的制動力，如圖3所示。

制動時因前后輪負荷并不相同，所需的制動力也就不同。當車輛后部負荷較小時，應適當增大車輛前輪的制動力，如圖4所示。如果后輪滑移率大于某設定值，則由液壓控制單元調節后輪制動壓力，使后輪制動力降低，以保證后輪不會先于前輪抱死。

而當車輛后部的負荷增大時，就要加大后輪的制動力，如圖5所示。

EBD遠優于比例閥一類傳統的制動力分配方式，能夠保證車輛各輪都有較高的附著力和合理的制動力分配。汽車制動過程中，若前輪先抱死滑移，因EBD的功能，車輛也能維持直線減速停車，處于穩定狀態。目前在車輛中應用的EBD多是在ABS的微處理器增加一個實現EBD功能的控制軟件，而機械系統、液壓系統與ABS完全一致。發生緊急制動時，EBD在ABS作用之前會根據車身質量與路面條件，自動以前輪為基準去比較后輪輪胎的滑移率，發覺此差異必須被調整時，制動液壓系統將會調整傳遞至后輪的油壓，得到再平衡（平衡各輪胎對地面的附著力，且更接近理想化的制動力曲線），防止后輪（驅動輪）先于前輪（轉向輪）抱死的情況。而當ABS起作用時，EBD即停止工作。

即使ABS失效，但因EBD的存在，也能保證車輛不會出現因甩尾而導致翻車的惡性事故的發生。同時還減少ABS工作時的振噪感。提高制動靈敏度和協調性，改善制動舒適性。歸納說來，EBD利用控制軟件的功能，實現分配前輪和后輪的制動力。

3 EBD系統的故障診斷

在每次點火開關接通后，ABS會自動進行自檢，若發現故障，電子控制單元將自動中斷ABS功能，并點亮ABS報警燈，此時制動系統將完全忽略ABS而工作。

單個轉速傳感器失靈，ABS功能中斷，EBD功能仍保持工作，但ABS報警燈點亮。2個以上傳感器失靈，ABS／EBD功能中斷，ABS報警燈點亮。

制動系統失效模式如表1所示。

表1 制動系統失效模式數據表

ABS出現故障，如出現低電壓、電動泵故障、1個輪速傳感器故障等情況，EBD仍能穩定工作。而當機械式分配閥有故障時，因無報警裝置，易造成緊急制動的甩尾現象。

4 與ABS相配合的轉彎制動控制CBC

在車輛轉彎制動時，有CBC與ABS配合工作，以減小過度轉向和轉向不足的危險。即使在惡劣的駕駛條件下，也能確保汽車行駛的穩定性。某些高版本的ABS，CBC是包含其中的（如2013雪佛蘭景程）。

若檢測到車輛正在滑行，CBC（Corner Braking Control）系統由微處理器指令發動機降低功率，按需對特定的車輪施加必要的制動力，在1s以內糾正車輛運行狀態，使其在彎道上穩定行駛。CBC憑借高精度、高靈敏度的傳感器和蘊涵復雜的計算機控制技術，即“穩定性算法”，它能識別輪速、彎道曲率半徑，并對汽車重心變化、彎道上離心力F的大小和變化作出自動補正，如圖6所示。

緊急制動輔助裝置EBA是電子控制的制動輔助子系統。該系統可感受駕駛員對制動踏板動作強度的著力程度。當傳感器從制動踏板檢測到制動動作，微處理器判斷駕駛原此次制動的意圖。如果非常緊急，EBA會使制動系統產生更高的油壓使ABS發揮作用，加速實現制動并減少制動距離。EBA對婦女和高齡駕駛員在規避緊急危機制動時的幫助尤顯突出。類似的子系統如BAS（Brake Assist System，制動力輔助系統）能在駕駛員著力踩到制動踏板后600～800ms內將制動力增至最大，縮短緊急制動時的制動距離。

汽車電子技術應用中無處不在的傳感器，是控制技術環節的核心內涵。雖然不同汽車品牌ABS、EBD、CBC和EBA各有不同，但有共同的4類傳感器：①車輪傳感器——監測各車輪速度，確定車輪是否打滑；②轉向傳感器——監測轉向盤旋轉的角度，協助判定行駛方向是否正確；③側滑傳感器——記錄車輛繞垂直軸線的運動，判斷汽車是否在打滑；④橫向加速度傳感器——檢測轉彎產生的離心力大小與方向，判斷車輛在彎道上運行時打滑。

［1］Tom Denton.Automobile Electrical and Electronic Systems［M］.Amsterdam：Elsevies Butterworth Heinemann Co.Ltd.，2009.

［2］Ronald K.Jurgen.Automotive Electronic Handbook（Third Edition）［M］.New York：McGraw-Hill Corpanics Inc.，2008.

［3］陳天殷．汽車電子技術的現狀與展望［J］．汽車電器，2012（12）：1-3．

（編輯 心翔）

Automotive Electric Brakeforce Distribution（EBD）System

CHEN Tian-yin
（Apeks Motors（Hangzhou）Co.Ltd.，Hangzhou 310013，China）

The author introduces the composition and control principle of EBD，elaborates with examples the brakeforce distribution principle of EBD when the charge distribution of the front wheels and the back wheels is different.The related principle of cornering brake control（CBC）is also introduced.

EBD；ABS；CBC

U463.54

A

1003－8639（2014）07－0001－03

2013-10-11；

2013-10-17