汽车电子液压制动系统

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

EHB系统主要由制动踏板单元、电子控制单元(ECU)、液压控制单元(HCU)以及一系列的传感器组成。

1．制动踏板单元

包括踏板感觉模拟器、踏板力传感器或／和踏板行程传感器以及制动踏板。踏板感觉模拟器是EHB系统的重要组成部分，为驾驶员提供与传统制动系统相似的踏板感觉(踏板反力和踏板行程)，使其能够按照自己的习惯和经验进行制动操作。踏板传感器用于监测驾驶员的操纵意图，一般采用踏板行程传感器，采用踏板力传感器的较少，也有二者同时应用，以提供冗余传感器且可用于故障诊断。图3为大陆特威斯生产

电子制动踏板单元。

2．液压控制单元(HCU)

制动压力调节装置用于实现车轮增减压操作，图4为大陆特威斯带ECU的EHB的液压控制单元(HCU)。

HCU中一般包括如下几个部分：

独立于制动踏板的液压控制系统一该系统带有由电机、泵和高压蓄能器组成的供能系统，经制动管路和方向控制阀与制动轮缸相连，控制制动液流入／流出制动轮缸，从而实现制动压力控制。

人力驱动的应急制动系统一当伺服系统出现严重故障时，制动液由人力驱动的主缸进入制动轮缸，保证最基本的制动力使车辆减速停车。

平衡阀一同轴的两个制动轮缸之间设置有平衡阀，除需对车轮进行独立制动控制的工况之外，平衡阀均处于断电开启状态，以保证同轴两侧车轮制动力的平衡。

3．传感器

包括轮速传感器、压力传感器和温度传感器，用于监测车轮运动状态、轮缸压力的反馈控制以及不同温度范围的修正控制等。

图5所示为博世公司发布的一种关于EHB系统的专利，系统带有踏板感觉模拟装置，一套采用液压伺服控制的行车制动系统和一套人力操纵的应急制动系统，其中，液压伺服系统控制四个车轮的压力，而人力应急制动系统只能控制两个前轮。系统共有14个电磁阀，均为二位二通阀。

正常的行车制动中，当制动灯开关被触发时，电控单元判定制动发生，由踏板行程传感器感知驾驶员制动意图，进而通电关闭隔离阀，在人力作用下从制动主缸输出的制动液进入踏板感觉模拟

EHB 的结构和工作原理

电子液压制动系统( Elect ro2Hydraulic BrakeSystem ,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。

EHB 的发展和现状

• EHB 是线控制动系统(Brake2by2wire System)的一种类型。线控制

动系统(简称BBW) 包括EHB和EMB 两种, 其中EMB ( Elect

ro2mechanicalBrake) 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 ( Sensot ronic Brake Con2t rol) 的一部

分。此外,德尔福公司还提出了混合线控制动系统( Hybrid

Brake2by2wire) ,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。

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。

　EHB 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。

电子液压制动系统的应用

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。