淺談汽車主動安全控制系統

蘭天

摘 要 隨著汽車工業的飛速發展和高速公路的迅速延伸， 汽車的行駛速度越來越快， 對汽車行駛安全性的要求也愈來愈高，改善汽車的制動性能始終是汽車設計、制造部門的重要任務。汽車的安全性能分為主動安全性能和被動安全性能。汽車電子制動力分配控制系統EBD屬于汽車主動安全控制系統的一種。它是在汽車防抱死制動系統ABS的基礎上發展起來的。配合ABS很好地提高了汽車的安全性能。因此本文首先從汽車主動安全控制系統著手，對主動安全性能和被動安全性能的區別，主要的主動安全控制系統進行簡述。然后對EBD進行詳細的介紹。從研究EBD的意義，到EBD與ABS的關系，再到EBD的組成和工作原理。最后，在此基礎上總結了EBD的發展過程和研究現狀，對EBD目前最新的研究有了一定的認識。

關鍵詞 主動安全控制系統 EBD 電子控制器分級控制

中圖分類號：G718.1 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2016）03-0008-02

一、汽車主動安全控制系統概述

1.汽車主動安全控制系統的涵義

汽車主動安全控制系統指以提高汽車的主動安全性能為主要目標的控制系統。可理解為“防患于未然”。重點是將車輪懸架、制動和轉向的性能達到最好的程度，盡量提高汽車行駛的穩定性和舒服性， 減少行車時所產生的偏差。比如為了避免汽車緊急制動時車輪抱死發生危險事故而設計的ABS防抱死控制系統。我們要和被動安全控制系統區別開來。

2.主動安全控制系統與被動安全控制系統的區別

汽車的安全性能分為主動安全性能和被動安全性能。主動安全性能是指車輛防止事故發生的能力，主要依靠車輛底盤性能和相應避免事故發生的裝置，例如制動、防滑、防燃、防撞、限速、報警、照明等。被動安全性能是指車輛在事故發生時大幅減低碰撞強度的功能，以最大程度保護乘客，盡可能避免重大傷亡事故。其主要依靠車身的抗變形和相應的安全措施，如車身強度、吸能結構、座椅強度、內部設施強度、安全帶、逃逸出口、阻燃防毒內飾、消防設施等。被動安全控制系統提高了汽車的被動安全性能。比如當汽車發生交通事故后安全氣囊的自動開啟就屬于被動安全控制。

二、汽車電子制動力分配系統EBD概述

1.研究EBD的目的 汽車制動穩定性直接影響到汽車安全，而制動穩定性與制動時車輪是否抱死以及前后車輪的抱死順序密切相關。前輪抱死車輛將失去轉向能力，后輪抱死則會發生側滑甚至甩尾，后果更嚴重。理想的前后橋制動力分配曲線（簡稱I線）如圖1所示，它只與汽車的總重及質心位置有關，因此空載和滿載時的I曲線是不同的。實際上前后橋上的制動力分配是由前后制動器的大小決定的，因此它只能是一條直線即%[線。

傳統的汽車制動系統通常都通過在前后軸制動管路間增加一個比例閥來限制后軸的制動力，以避免制動時后輪先發生抱死側滑，從而獲得如下圖所示的制動力分配曲線，但后橋的附著利用率仍然不是最好，其附著損失見圖2中陰影。

EBD 采用電子技術替代傳統的比例閥來控制汽車液壓制動系統的前后橋制動力分配，其基本思想：盡可能增大后輪制動力，由傳感器監測車輪的運動情況，一旦發現后輪有抱死趨勢，電子控制器控制液壓制動器降低制動壓力。由于 EBD 調節頻率高、調節幅度小、控制精確，可使%[線始終位于 I 線下方且無限接近于 I 線（圖3所示）。因此 EBD 在保證制動穩定性的同時，使后輪獲得了最大制動力，從而提高了整車的制動效能。

2.EBD與ABS的關系及優點

隨著汽車工業的飛速發展和高速公路的迅速延伸， 汽車的行駛速度越來越快， 對汽車行駛安全性的要求也愈來愈高， 改善汽車的制動性能始終是汽車設計、制造部門的重要任務。汽車制動防抱死系統（ABS）和電子制動力分配系統（EBD）在汽車上的開發成功， 使汽車的制動性能得到質的飛躍。ABS解決了汽車緊急動時附著系數的利用，并可獲得較好的制動方向穩定性及較短的制動距離，然而它不能解決制動系統中的所有缺陷。在車輪滑移率還沒有達到ABS的控制范圍時，作用在四個車輪上的制動壓力同時一致增大，然而前后車輪上的垂直載荷發生了轉移，前后車輪達到最佳滑移的時間并不一致，這時ABS系統對地面附著力的利用并沒有達到最大。因此ABS就進一步發展衍生出了電子制動力分配系統（EBD）。EBD是ABS的一種輔助系統，在ABS系統的基礎上增加了功能。裝載有EBD的汽車性能要遠高于只有ABS的汽車，見圖4。

EBD 相對于 ABS 并沒有任何硬件上的附加，而只是控制程序、功能上的優化與增強，甚至可以說 EBD 是 ABS 衍生出的輔助功能，通過改進，增強ABS 電腦軟件控制邏輯，使運算功能更復雜，在一些汽車的產品說明書上就是以“ABS+EBD”來標明。汽車工程師們除了在編著電腦運算程序時需增加一定的控制程序之外，并沒有過多的硬件投入。EBD 在制動時能根據車輛各個車輪的運動狀態，智能分配各個車輪制動力大小，以維持車輛在制動狀態下的平穩與方向。而且，即使 ABS 失效，EBD 也能保證車輛不會出現因甩尾而導致翻車等惡性事件的發生。 EBD 在汽車制動時即開始控制制動力，而 ABS 則是在車輪有抱死傾向時開始工作。ABS 與 EBD 都是對作用在車輪上的力矩進行控制，能防止車輪相對于路面發生滑動，以充分利用路面的附著系數，防止因左右道路附著系數不同而造成附加轉向力矩引起車輛方向失控。雖然 ABS 能夠保證后輪的穩定性，但是 ABS 作用時的舒適性差。而 EBD 只采用滑移率，相對 ABS 來說 EBD滑移率門檻值更低一些（如圖5所示）。

制動壓力調節的升壓及降壓梯度明顯低一些，且優先考慮持壓。其結果是制動液消耗少，且由于電磁閥工作少，液壓泵不工作，因而噪聲小，制動舒適性好，故有“高舒適性的后橋 ABS”之稱。EBD 的優點還在于在不同的路面上都可以獲得最佳制動效果，縮短制動距離，提高制動靈敏度和協調性。EBD 另外一個特性就是它的隨動性。當車輛的載重或乘員數發生變化時，EBD 仍能根據各個車輪車速傳感器采集的信號，主動、適時、合理地進行制動力的“智能”分配，從而保證制動過程中車輛的直線行駛狀態和車身的穩定性，讓危險夭折于萌芽狀態。

三、EBD的研究現狀

目前對EBD 的控制大都采用邏輯門限法等單一控制方式，難以消除復雜制動條件對控制系統的影響； 或采用輪速、壓力等多種傳感器獲取信號，通過大量試驗進行匹配研究，開發周期長。而EBD 產品為提高性價比，往往只用輪速傳感器來獲取制動信息，這給EBD 控制設計增加了困難。汽車制動初期，各輪正壓力、地面附著系數、摩擦力等都不盡相同，使得各輪速、滑移率等都有不同程度的變化，但很難為這些變化建立完整模型。從輪胎與地面接觸的力學特性著手，對EBD 的控制任務進行劃分，用不依賴于精確模型的分級控制解決EBD 較為復雜的控制問題。在運行級，設計了基于單輪參考滑移率和輪減速度的模糊智能控制器來計算各輪的預分配制動力。在組織協調級，設計出基于模糊推理的整車制動力協調控制器，根據各輪參考滑移率的差異對各輪預分配制動力進行調整。

（責任編輯 全 玲）