汽车底盘故障综合检修项目21汽车线控制动系统简介

,*,出版社 理工分社,汽车底盘故障综合检修,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式单击此处编辑母版文本样式单击此处编辑母版文本样式单击此处编辑母版文本样式,1,工程21 汽车线控制动系统简介,21.1 线控制动系统的根本概念,传统轮式车辆制动系统的气体或液体传输管路长，阀类元件多。对于长轴距或多轴车辆及远距离控制车辆，由于管路长、速度慢，易产生制动滞后现象，制动距离增加，平安性降低，而且制动系统的本钱也较高。,线控制动系统Brake by Wire用电线取代局部或全部制动管路，可省去制动系统的很多阀。在电子控制器中设计相应程序，操纵电控元件来控制制动力的大小及各轴制动力的分配，可完全实现使用传统阀类控制件所能到达的ABS及ASR等功能。,线控制动系统目前分为两种类型：,一种为电液制动系统EHBElectro-Hydraulic Brake)；,另一种为电子机械制动系统EMB Electro-Mechanical Brake。,EHB电液制动系统是将电子与液压系统相结合所形成多用途、多形式的制动系统。EHB由电子系统提供柔性控制，液压系统提供动力。EMB电子机械制动系统那么将传统制动系统中的液压油或空气等传力介质完全由电制动取代，是制动控制系统的开展方向。,21.2 电液制动系统EHB,EHB系统是电子与液压系统相结合所形成的多用途、多形式制动系统，由电子系统提供柔性控制，液压系统作为备用系统提供动力，以确保当系统的电子局部出现故障时还能保证系统的制动能力。EHB系统可以看作是EMB系统的一个先期产品，不会得到长期应用，因为它不具备完全电子制动的优点，图21-1为EHB系统示意图。在EHB系统中，制动踏板和制动器之间的液压连接是断开的。带有踏板感觉模拟器和电子传感器的电子踏板模块代替了传统的制动踏板。驾驶员的意图通过“线传递到液压单元-整合的电子控制单元ECU，而车轮制动与传统的制动一样。EHB系统的电子控制单元接收与制动踏板连接的传感器信号，正常工作情况下备用阀关闭，控制器通过由液压泵驱动的电机进行制动。当控制器处于故障模式时，备用阀翻开，常规液压制动系统起作用，进行制动。,2,3,21.3 电子机械制动系统EMB,EMB系统去除了油压系统，由电机产生制动力，其值受电子控制器的控制。EMB系统的电子控制器根据电子踏板模块传感器的位移和速度信号，并且结合车速等其它传感器信号，向车轮制动模块的电机发出信号，控制其电流和转子转角，进而产生所需的制动力，到达制动的目的。在EMB系统中，常规制动系统中的液压系统主缸、真空增压装置、液压管路等均被图21-2所示的电子机械系统所代替，而液压盘和鼓式制动器的调节器被电机驱动装置所代替。由于没有备用的机械或液压系统，EMB系统的可靠性变得非常重要，要求系统具有备用的电源,在主电源失效时工作和冗余的通讯链路连接制动踏板的三重冗余链路。,EMB系统原液压系统和EHB系统相比，它的控制器采用了高可靠度的总线协议，控制系统采用冗余设计。为减小空间，电子元件可以安装在EMB调节器内。EMB制动控制系统结构图如图21-2所示。,4,5,图,21-2 EMB,制动控制系统结构示意图,图21-2所示，EMB线控制动系统主要由3局部组成：,1接收单元。,包括制动踏板、踏板行程传感器等。,2制动控制器ECU。,ECU接收制动踏板发出的信号，控制制动器制动；接收驻车制动信号，控制驻车制动；接收车轮传感器信号，识别车轮是否抱死、打滑等；控制车轮制动力，实现防抱死和驱动防滑，并兼顾其它系统的控制。,3执行单元。,包括电制动器或液压制动器等。,对于EMB系统，每一个制动执行机构都有自己的动力控制单元，而动力控制单元所需的控制信号如制动执行机构应该产生的力矩， 由中心控制模块来提供。,控制单元同样也从执行机构获得反响回来的信号，如电机转子转角、实际产生力矩、制动垫块和制动盘的触点压力等。,中心模块通过不同的传感器如制动力传感器、踏板位移传感器、轮速传感器等获取自己所需的变量参数， 识别驾驶员的意图，经过处理后发送给每一个车轮，以此来控制制动效果。,驾驶员意图来自制动踏板单元，它包括制动踏板、踏板位移传感器、踏板力传感器和踏板力模拟机构。踏板位移传感器和力传感器并不是必须同时存在的。,6,7,图,21-3 EMB,电子机械制动系统示意图,从图21-3中可看出系统中分为前轴和后轴两套制动回路A、B，每一套回路都有自己的中心控制模块和动力源。动力源为蓄电池1和2。两个中心控制模块相对独立工作，同时也通过双向的信号线互相通讯，在这种结构下，可以做到当其中某一套制动线路失灵或出现故障时，另外一套线路可以照常工作，保证制动的平安性。,相对传统的液压制动系统，EMB具有以下主要优点。,1机械连接少，没有制动管路，结构简洁，体积小。,2载荷传递平稳、柔和，制动性能稳定。,3采用机械和电气连接，信号传递迅速，反响灵敏，“路感好。,4传动效率高，节省能源。,5电子智能控制功能强大，可以通过修改ECU中的软件，配置相关的参数来改进制动性能，易于实现ABS、TCS、ESP、ACC等功能。,6模块式结构更加整体化，装配简单，维修方便。,7利于环保，没有液压制动管路和制动液，不存在液压油泄漏的问题，系统没有不可回收的部件，对环境几乎没有污染。,8,电子机械制动系统有着传统液压制动系统无法比较的诸多优势，在未来最终取代液压制动系统已经成为汽车业界的一个共识。目前开展EMB需要解决的难题主要有以下几个。,1力矩电机的设计。,在制动时，当制动垫块和制动盘接触后，EMB中的力矩电机将工作在“憋死这样的恶劣工作条件下。 EMB不仅要求电机性能优越、反响迅速、可以提供足够大的力矩，而且必须结构紧凑、体积小巧、能够安装在狭小的制动空间内，还需要在冷、热、泥水、电磁干扰等恶劣环境下能够可靠工作。,2动执行机构的设计。,执行机构中的机械零件较多，结构复杂，如何有效地传递转矩，增大转矩，并且保证体积小巧是一个难题。,3本钱的降低。,有效降低EMB中的力矩电机、42V电源、诸多传感器、MCU、集成电路等器件的本钱，将会更快推动EMB的开展和应用。,9,21.4 线控电子楔式制动器EWB,电子楔式制动器EWB的组件包括液压线、刹车缸、刹车增压器或ABS控制单元，降低了整个系统的重量，简化了效劳，提高了可靠性并增加了平安性。EWB摒弃了整个液压系统，整个刹车系统可以更经济地集成到汽车之中。取消液压刹车系统也有助于减少汽车对环境的影响，例如不再采用液压油并提高了燃油效率。,电子楔式制动器EWB可使车辆在冰雪路面上的制动距离缩短15%。在瑞典北部进行的测试中，装备EWB的车辆从时速80公里到停止运行，需要64.5米的制动距离。而装备液压制动器和防抱死系统ABS的车辆在相同运行速度条件下，平均制动距离约为75米。这就意味着，当安装了EWB的车辆已经完全停止的时候，采用液压制动器的车辆仍将以每小时30公里的速度前进。,EWB不仅仅是一种刹车，它还可以担当自动泊车的刹车。标准的手刹控制杆再也不需要了，因为EWB能够防止未来的汽车意外溜走。,刹车踏板和刹车之间的机械退耦可以被用于减少或甚至完全消除传统的ABS功能生效时难以掌握的对刹车踏板的点刹车操作。,利用刹车踏板和刹车机械的退耦，能够在出现事故时保护驾驶员的踏脚免受伤害。,10,