關于EBS制動系統(tǒng)在重型商用車應用的研究

張倍源，劉暢，郭江，夏軍安，鐘小康

關于EBS制動系統(tǒng)在重型商用車應用的研究

張倍源，劉暢，郭江，夏軍安，鐘小康

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

EBS制動系統(tǒng)為電控系統(tǒng)，包含原有ABS和ASR的相關功能的同時，增加了制動管理功能。文章主要介紹EBS制動系統(tǒng)的主要組成部分、控制原理及在重型商用上的應用。

EBS制動系統(tǒng)；控制原理；應用

前言

自汽車誕生之日起，制動系統(tǒng)在汽車的行車安全方面扮演著重要的角色。近些年來，隨著汽車行駛速度的提升以及交通狀況的復雜化，人們對汽車安全性的要求也在逐年提高，故發(fā)展新型制動系統(tǒng)，尤其在制動距離、制動時間及制動舒適性等方面有明顯優(yōu)勢的制動系統(tǒng)顯得尤為重要。EBS制動系統(tǒng)便應用而生。EBS將傳統(tǒng)技術與電子控制結合在一起，利用電控氣執(zhí)行制動，既縮短了制動響應時間，又提升了制動效果及舒適性，大大提升了汽車的安全性能。

1 EBS前瞻

EBS的全稱為電子控制制動系統(tǒng)（Electronically Contr -olled Brake System），集成了ABS系統(tǒng)、ARS等功能，還增加一套電子控制系統(tǒng)去代替原來的機械系統(tǒng)控制剎車，概括成三個字就是“電控氣”。許多先進的輔助制動功能，如ESP(或ESC)電子穩(wěn)定控制功能。AEBS主動緊急制動功能、ACC自適應巡航控制功能等均在EBS系統(tǒng)的基礎上應用而生。

目前EBS已在歐洲廣泛應用于各知名卡客車，并成為制定系統(tǒng)主流的發(fā)展方向，國內(nèi)商用車廠家均已開始匹配EBS制動系統(tǒng)的樣車試制，部分廠家的部分車型甚至已經(jīng)完成樣車試驗并標配EBS制動系統(tǒng)。由此可見，匹配EBS在國內(nèi)必將成為主流，具有廣闊的發(fā)展前景。

2 EBS組成部分

EBS制動系統(tǒng)主要包括以下部分：中央控制器、制動信號輸出器、前橋模塊（比例繼動閥+ABS電磁閥）、后橋模塊、掛車控制模塊、轉向角度傳感器（見圖1）。

2.1 中央控制器

中央控制器是EBS系統(tǒng)的ECU，屬于系統(tǒng)的領導者，能完成駕駛員駕駛意圖的識別、制動力分配和綜合持續(xù)制動控制、直接控制EBS的各個組成部分、讓掛車與駐車通過相關協(xié)議進行數(shù)據(jù)通訊、并通過數(shù)據(jù)通訊完成整車CAN的診斷通訊等功能。

圖1 EBS系統(tǒng)組成部分簡圖

2.2 制動信號輸出器

制動信號輸出器傳輸踏板行程信號給中央控制器，具有兩條電回路、兩條氣回路，當電回路失效時，制動原理與常規(guī)腳閥相似。

2.3 前橋模塊

前橋模塊由比例繼動閥和ABS電磁閥組成，兩者在中央控制器的統(tǒng)一管控下調控前橋制動壓力、產(chǎn)生前橋備壓。

2.4 后橋模塊

后橋模塊采用了雙回路控制和獨立的ECU控制。能獨立的完成壓力的調節(jié)控制，輪速和壓力等傳感器的獨立監(jiān)控等，減少了與駕駛室之間的線束對接。

2.5 掛車控制模塊

掛車控制模塊內(nèi)含比例電磁閥、繼動閥和壓力傳感器，能及時對掛車執(zhí)行制動，且保留備壓控制。

2.6 轉動角度傳感器

用來檢測汽車方向盤的轉動方向、轉向角度，當方向盤向左或者向右轉動時，其轉動的方向和角度大小都會被轉動角度傳感器檢測到，并將檢測到的數(shù)據(jù)發(fā)送ECU，ECU根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)發(fā)出相應的指令。轉動角傳感器是汽車ESC（或ESP）的不可或缺的一部分，一般安裝在方向盤下方的方向柱內(nèi)。

3 EBS工作原理

圖2 EBS(4S4M)系統(tǒng)工作原理圖

①制動信號傳輸器 ②：中央電子控制單元 ③：內(nèi)置ECU單通道前橋(轉向橋)控制模塊 ④：內(nèi)置ECU雙通道后橋(驅動橋)控制模塊 ⑤：掛車控制模塊 ⑥：ESC控制模塊 ⑦：ABS電磁閥 ⑧：輪速傳感器 ⑨：磨損傳感器 ⑩：轉向角度傳感器

EBS對汽車的制動系統(tǒng)實行電子化控制。駕駛員對制動踏板作用結果通過電子信號的形式傳遞給汽車的控制單元ECU，同時ECU結合輪速信息、摩擦片磨損狀態(tài)等信息，并通過計算，然后輸出一定的制動指標壓力值，最終通過前軸模塊、后軸模塊及掛車模塊對汽車的前后橋及掛車車輪執(zhí)行制動。其中用于前橋的指標壓力值與實際壓力值相比較，其差值通過比例繼動閥完成平衡。此外，對于ABS、ASR等功能，當車輪趨于抱死時，中央控制器通過調節(jié)氣室壓力開始循環(huán)控制，直至滑移率保持最佳值。同時，中央控制器開始與橋控調節(jié)器進行數(shù)據(jù)交換，并且通過CAN總線與其他電子系統(tǒng)（如發(fā)動機控制系統(tǒng)等）進行通訊（見圖2）。

4 EBS制動效果研究

4.1 試驗樣車參數(shù)

樣車選用某重型卡車6×4牽引車進行制動性能測試，測試時均為空載狀態(tài)，且在同一路段，樣車主要參數(shù)見表1，其他配置參數(shù)一致。

表1 樣車信息

4.2 響應時間對比

采用壓縮空氣進行制動的車輛其響應時間的測量方法依據(jù)GB 12676-2014，即促動時間為0.2s，從開始促動制動控制裝置開始到氣室的壓力達到要求最大壓力值的75%時，總消耗時間不應超過0.6s。按此方法，對兩試驗樣車制動的響應時間進行測量，兩樣車測量數(shù)據(jù)的平均值見表2。

表2 樣車響應時間對照表

從以上數(shù)據(jù)可以看出，EBS作用下，響應時間為0.47s，比ABS作用下完全釋放時間0.51s減少了0.04s，縮短約7.84%，EBS優(yōu)勢較大。

4.3 完全釋放時間對比

完全釋放時間依據(jù)GB 7258-2017中7.1.6進行，即從松開制動踏板到制動消除所需要的時間，對三軸及三軸以上汽車應小于或者等于1.2s。兩樣車測量數(shù)據(jù)的平均值見表3。

表3 樣車完全釋放時間對照表

從以下數(shù)據(jù)可以看出，EBS作用下，完全釋放時間為0.81s，比ABS作用下完全釋放時間0.97s減少了0.16s，縮短約16.5%，EBS優(yōu)勢較大。

4.4 制動距離對比

制動距離的測試方式依據(jù)GB 12676-2014，即在兩樣車在規(guī)定的初始速度下，采用急踩制動的方式，從腳接觸到制動踏板開始至汽車完全停止時駛過的距離。兩樣車測量數(shù)據(jù)的平均值見表4。

表4 樣車制動距離對照表

從以上數(shù)據(jù)可以看出，初始速度30km/h，EBS作用下，制動距離為5.67m，比ABS作用下制動距離7.38減少了1.71m，縮短約23%，EBS優(yōu)勢較大。

5 結論

從試驗數(shù)據(jù)對比及分析可以看出，對于采用壓縮空氣制動的汽車，匹配EBS能明顯的減小制動距離，提高制動響應時間，極大的提升整車制動的安全性。重型商用汽車作為重要的生產(chǎn)資料和物流運輸工具，對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著至關重要的作用，其制動系統(tǒng)的安全性顯得尤為重要，因此重型商用車配置EBS將成為必然趨勢。

[1] 李彪.EBS軸模塊和工作原理研究[D].北京:清華大學汽車系,2010.

[2] 劉佩佩.EBS壓力控制模塊的初步分析[D].北京:清華大學汽車系, 2012.

[3] 中華人民共和國國家標準.GB 7258-2017《機動車運行安全技術條件》.

[4] 中華人民共和國國家標準.GB 12676-2014《商用車輛和掛車制動系統(tǒng)技術要求及試驗方法》.

Research on Application of EBS Brake System in Heavy Commercial Vehicles

Zhang Beiyuan, Liu Chang, Guo Jiang, Xia Junan, Zhong Xiaokang

( Shaanxi heavy truck Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200 )

EBS brake system is an electronic control system,including the related functiongs of the ABS and ASR,the brake management function is added. This paper mainly introduces the main components of EBS brake system、control principle and application in heavy commercial vehicles.

EBS brake system; control principle; application

U463.5

A

1671-7988(2019)13-189-03

U463.5

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1671-7988(2019)13-189-03

張倍源（1986-），男，助理工程師，就職于陜西重型汽車有限公司汽車工程研究院，從事產(chǎn)品設計工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.13.062