汽车电子液压制动系统

•自汽车诞生以来,车辆制动系统在汽车的安全方面就一直扮演着至关重要的角色。传统汽车制动系统主要由制动踏板、真空助力器、总泵(主缸)、分泵(轮缸)、制动鼓(或制动盘)及管路等构成。随着机电技术的发展,目前出现了称为“电子液压制动系统”的新技术,已经应用在中高级轿车上。1EHB的结构和工作原理•电子液压制动系统(Electro2HydraulicBrakeSystem,简称EHB)是在传统的液压制动器基础上发展而来的。与传统的汽车制动系统有所不同,EHB以电子元件替代部分机械元件,是一个先进的机电一体化系统。EHB用一个综合制动模块取代传统制动器中的压力调节器和ABS模块。这个综合的制动模块由电机、泵、蓄电池等部件组成,它可以产生并储存制动压力,可以对4个车轮的制动力矩进行单独调节。同时,在EHB的电子控制系统中设计相应程序,通过操纵电控元件来控制制动力的大小及各轴制动力的分配,可以完全实现ABS及ASR等功能。图一•1EHB的结构和工作原理•1.1EHB的组成•EHB是将电子系统与液压系统相结合的制动系统,结构如图1所示,主要由电子踏板、电子控制单元(ECU)、液压执行元件(阀类元件)等组成。电子踏板主要由制动踏板和踏板传感器(角度位置传感器)组成。踏板传感器用于检测踏板转角,并将转角信号转换为电信号传输给EHB的电控单元,踏板转角和力可按比例进行调控。•1.2EHB的工作原理•EHB采用电子踏板取代传统制动系统中的制动踏板,用来接受驾驶员的制动意图,产生并传递制动信号给电控单元和执行机构,并根据一定的算法进行模拟,然后将信息反馈给驾驶员,保证驾驶员有足够的踏板感。•制动过程中,车轮制动力由ECU和执行器控制,踏板转角传感器不断地将踏板转角信号转换为电信号,并将其输入到电控单元。ECU将控制信号及电流分别输入到阀驱动器和电液制动阀,阀驱动器根据两个输入信号中的较大值产生控制电流输入到电液制动阀。电液制动阀根据输入电流调整输出到制动器的压力大小。在制动过程中,ECU还可以根据轮速传感器等其它各种信号进行分析计算,实现ABS、ASR等功能。为了保证在系统发生故障时也能安全停车,系统中设计有后备液压系统,以保证控制系统在失灵时仍有制动能力,确保安全。2EHB的发展和现状•EHB是线控制动系统(Brake2by2wireSystem)的一种类型。线控制动系统(简称BBW)包括EHB和EMB两种,其中EMB(Electro2mechanicalBrake)称为电子机械制动系统。如果把EHB称为“湿式”的BBW系统,那么EMB就是“干式”的BBW系统。两者的区别在于EMB不再使用制动液及液压部件,制动力矩完全由安装在4个车轮上的电动机驱动执行机构实现。目前,BBW系统存在着是否有高可靠性的安全通信技术,制动随动如何实现,制动失效如何保护等急需解决的问题,同时也存在着如何更好地降低制造成本,逐步实现市场化的问题。•EMB是汽车制动系统未来发展的方向,而EHB则是实现这一目标的第一步。•线控制动源于飞机制造工业,随着汽车电子化程度的不断提高,BBW系统被引入汽车制造领域。早在1993年,福特汽车公司就在一款电动汽车上安装了EHB系统,后来通用公司在其一款轿车上也采用了EHB。目前,奔驰公司新推出的SL500同样采用了EHB,是世界上第一辆采用线控制动技术的量产车,它的EHB技术是由博世公司提供的,也是电子控制制动系统SBC(SensotronicBrakeCon2trol)的一部分。此外,德尔福公司还提出了混合线控制动系统(HybridBrake2by2wire),即混合电制动系统,前轮仍采用传统的液压制动器进行制动,而后轮则用电动制动钳来代替传统的液压制动钳,是EHB到EMB的过渡。3EHB与传统制动系统的对比•3.1两者区别•1)液压产生。在传统的制动系统中,驾驶员通过对制动主缸的调节,在轮缸建立制动压力;而电液制动系统则是通过液力蓄能器提供制动压力,而所储压力是由电动液压泵产生的,可以提供多次连续制动的液压力。•2)液压分配。传统的制动系统只是均匀的分配液压力,当踩下制动踏板时,制动主缸就将等量的制动液送往各制动器的制动管路,并通过比例阀来平衡前后轮缸;而EHB则根据传感器所采集到的各种信息,通过ECU计算出各制动器所需的最佳制动力,并将其分别施加于各制动轮,达到良好的制动效果。•3)动力传递。电液制动系统的制动踏板和车轮制动器之间的动力传递是分离的,在制动过程中,制动力由EHB电子控制单元提供柔性控制,替代了传统的纯机械传递方式。•4)元件连接。EHB用电线取代部分制动管路,缩短了制动管路的长度,并可省去一些制动管路中的阀类元件,节省空间。•EHB的相对优势•1)EHB可以提供平稳的停车功能,使停车过程变得平顺柔和,大大提高了车辆制动舒适性。•2)整个制动系统结构简单紧凑,省去了传统制动系统中的部分管路系统及液压阀等部件,且不需要真空助力装置,使整车重量降低,腾出汽车前部的大量空间,因此,提高了汽车碰撞安全性,同时还使发动机性能得到改善,提高了汽车燃油经济性。•3)取消了部分液压部件而采用模块结构,汽车装配变得更加灵活,维护更加方便,适应汽车未来发展方向。•4)传统汽车制动系统制动管路长,阀类元件多,制动系统反应慢,安全性较差;而电液制动系统采用踏板模拟器,踏板特性得以改善,有效地缩短了制动响应时间,增加了制动灵敏度,提高了制动安全性。•5)EHB不仅能缩短制动距离,而且能保持车辆良好的行驶方向稳定性;还能弱化由制动器摩擦片磨损等原因造成的制动效果下降,提高了制动效能。•6)EHB所需的制动踏板力较小,踏板没有脉冲回振,从而提高了驾驶员的驾乘舒适性。•7)EHB还具有清干功能,当车辆在湿滑路面上行驶,微弱的制动脉冲可以清干制动片上的水膜,确保制动的充分性。•3.3EHB的相对不足•相对来讲,EHB制造成本较高,距离市场化还有很长一段距离;EHB工作的可靠性相对于传统的制动系统来说,还有待进一步提高;EHB要比传统的机械制动更容易受到电磁干扰。4结束语•电子液压制动系统适用于小轿车、轻卡和•SUV,有着广阔的市场前景。然而,由于系统成本•过高,再加上可靠性问题等局限性原因,EHB在技•术上还没有完全过关,还需要付诸很大的努力才能•完全普及应用。•参考文献:•[1]德国BOSCH公司.魏春源,等译.汽车电气与电子[M].北京:北京工业大学出版社,2004.7.•[2]吴社强,吴政清,姜斯平.汽车构造[M].上海:上海科学技术出版社,2003.1.•[3]ContinentalAutomotiveSystems.ISADandEHB•MakeCarsMoreEconomicalandMoreEnvironmen2tallyFriendly,17.03.2002.材料收集--彭少峰课件制作--王玉荣上台演讲--朱振华、崔锋