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1、摘要随着汽车工业的飞速发展和高速公路的迅速延伸, 汽车的行驶速度越来越 快, 对汽车行驶安全性的要求也愈来愈高,改善汽车的制动性能始终是汽车设计、 制造部门的重要任务。汽车的安全性能分为主动安全性能和被动安全性能。汽车电子制动力分配控 制系统ebd属于汽车主动安全控制系统的一种。它是在汽车防抱死制动系统abs 的基础上发展起来的。配合abs很好地提高了汽车的安全性能。因此本文首先从汽车主动安全控制系统着手，对主动安全性能和被动安全性 能的区别，主要的主动安全控制系统进行简述。然后对ebd进行详细的介绍。从 研究ebd的意义，至到ebd与abs的关系，再到ebd的组成和工作原理。最后， 在此基础
2、上总结了 ebd的发展过程和研究现状，对ebd 目前最新的研究有了一 定的认识。关键词：主动安全控制系统 EBD 电子控制器 分级控制目录第一章 汽车主动安全控制系统概述1.1 汽车主动安全控制系统定义1.2 主动安全与被动安全的区别1.3 主要有哪些汽车主动安全控制系统1.4 研究主动安全控制系统的意义第二章EBD概述2.1研究EBD的目的2.2 EBD与ABS的关系2.3 EBD的组成及工作原理2.3.1 EBD的组成2.3.2 EBD电子控制器的硬件和软件2.3.3 EBD的软件控制及控制执行第三章EBD的发展及研究现状3.1 EBD的发展3.2 EBD的研究现状参考文献汽车主动安全控制
3、系统之电子制动力分配系统总述 一，汽车主动安全控制系统概述1. 汽车主动安全控制系统的涵义：汽车主动安全控制系统指以提高汽车的主动安全性能为主要目标的控制系 统。可理解为“防患于未然”。重点是将车轮悬架、制动和转向的性能达到最好 的程度,尽量提高汽车行驶的稳定性和舒服性, 减少行车时所产生的偏差。比如为 了避免汽车紧急制动时车轮抱死发生危险事故而设计的ABS防抱死控制系统。我 们要和被动安全控制系统区别开来。2. 主动安全控制系统与被动安全控制系统的区别：汽车的安全性能分为主动安全性能和被动安全性能。主动安全性能是指车辆 防止事故发生的能力，主要依靠车辆底盘性能和相应避免事故发生的装置，例如
4、制动、防滑、防燃、防撞、限速、报警、照明等。被动安全性能是指车辆在事故 发生时大幅减低碰撞强度的功能，以最大程度保护乘客，尽可能避免重大伤亡事 故。其主要依靠车身的抗变形和相应的安全措施，如车身强度、吸能结构、座椅 强度、内部设施强度、安全带、逃逸出口、阻燃防毒内饰、消防设施等。被动安 全控制系统提高了汽车的被动安全性能。比如当汽车发生交通事故后安全气囊的 自动开启就属于被动安全控制。3. 常见的主要主动安全控制系统简介：汽车电子技术和计算机技术的深入发展促使主动安全系统越来越多。 既有 防抱死制动系统ABS、制动辅助系统BAS、驱动防滑装置ASR、电子制动辅助系 统EBA、电子稳定程序ESP
5、等传统主动安全系统，也有车辆偏离警告系统、驾 驶辅助系统、碰撞规避系统、监测系统、自动驾驶公路系统等智能交通主动安全 系统。这些主动安全系统主要采用先进的传感器技术、机器视觉技术、雷达技术、 GPS 导航与电子地图技术、计算机综合控制技术、车载通信技术等关键性技术。 汽车主动安全对策主要涉及汽车的制动性、动力性、操纵稳定性、驾驶舒适性、 信息性等方面。4. 研究汽车主动安全控制系统的意义随着人们物质生活水平的提高,汽车保用量以惊人的速度增长,但交通事故发 生量也随之增加。汽车碰撞安全已经引起人们的高度重视,如何改进技术,减少汽 车的损耗和驾乘人员的伤亡,已经引起了汽车行业内的关注。汽车主动安全
6、控制 系统不仅能够积极主动避免安全事故发生的性能，提高了预防安全事故发生的能 力。而且可以帮助驾驶者在轻松和舒适的驾驶条件下避免事故的发生。因此，各 大公司和研究机构加大了对汽车主动安全控制系统的研究。二，汽车电子制动力分配系统EBD概述对于汽车的安全性能方面，最主要的属于制动性能方面，制动性能的好坏在 很大程度上决定了汽车安全性能的高低。最初的关于主动安全控制系统的研究就 是从提高制动性能开始的。因此，制动安全控制系统已经得到了很大程度的发展。 关于制动性方面的主动安全控制系统主要有有防抱死制动系统ABS,电子液压制 动系统EHB，电子制动力分配系统EBD，驱动防滑转控制系统ASR等。1.研
7、究EBD的目的汽车制动稳定性直接影响到汽车安全，而制动稳定性与制动时车轮是否抱死 以及前后车轮的抱死顺序密切相关。前轮抱死车辆将失去转向能力，后轮抱死则 会发生侧滑甚至甩尾，后果更严重。理想的前后桥制动力分配曲线（简称I线）如图 2-1所示，它只与汽车的总重及质心位置有关，因此空载和满载时的I曲线是不同 的。实际上前后桥上的制动力分配是由前后制动器的大小决定的，因此它只能是 一条直线即B线。图2-1汽车前后桥制动力分配曲线传统的汽车制动系统通常都通过在前后轴制动管路间增加一个比例阀来限制后轴的制动力，以避免制动时后轮先发生抱死侧滑，从而获得如下图所示的制动力分配曲线，但后桥的附着利用率仍然不是
8、最好，其附着损失见图 2-2 中阴影部分I线前桥制动力图2-2带比例阀的前后桥制动力分配曲线EBD 采用电子技术替代传统的比例阀来控制汽车液压制动系统的前后桥制 动力分配，其基本思想:尽可能增大后轮制动力，由传感器监测车轮的运动情况， 一旦发现后轮有抱死趋势，电子控制器控制液压制动器降低制动压力。由于 EBD 调节频率高、调节幅度小、控制精确，可使B线始终位于I线下方且无限接近 于 I 线(图 2-3 所示)。因此 EBD 在保证制动稳定性的同时，使后轮获得了最 大制动力，从而提高了整车的制动效能。图2-3带EBD的前后桥制动力分配曲线2.EBD与ABS的关系及优点：随着汽车工业的飞速发展和高
9、速公路的迅速延伸, 汽车的行驶速度越来越 快, 对汽车行驶安全性的要求也愈来愈高, 改善汽车的制动性能始终是汽车设计 制造部门的重要任务。汽车制动防抱死系统(ABS )和电子制动力分配系统(EBD) 在汽车上的开发成功，使汽车的制动性能得到质的飞跃。ABS解决了汽车紧急制 动时附着系数的利用，并可获得较好的制动方向稳定性及较短的制动距离，然而 它不能解决制动系统中的所有缺陷。在车轮滑移率还没有达到ABS的控制范围时, 作用在四个车轮上的制动压力同时一致增大，然而前后车轮上的垂直载荷发生了 转移，前后车轮达到最佳滑移的时间并不一致，这时ABS系统对地面附着力的利 用并没有达到最大。因此ABS就进
10、一步发展衍生出了电子制动力分配系统(EBD)。EBD是ABS的一种辅助系统，在ABS系统的基础上增加了功能。装载有EBD的 汽车性能要远高于只有ABS的汽车，见图2-4。 SAGS + EBD图2-4有无EBD时车辆制动性能对比图EBD 相对于 ABS 并没有任何硬件上的附加，而只是控制程序、功能上的 优化与增强，甚至可以说 EBD 是 ABS 衍生出的辅助功能，通过改进，增强 ABS 电脑软件控制逻辑，使运算功能更复杂，在一些汽车的产品说明书上就是 以“ABS+EBD”来标明。汽车工程师们除了在编著电脑运算程序时需增加一定 的控制程序之外，并没有过多的硬件投入。 EBD 在制动时能根据车辆各
11、个车轮 的运动状态，智能分配各个车轮制动力大小，以维持车辆在制动状态下的平稳与 方向。而且，即使 ABS 失效， EBD 也能保证车辆不会出现因甩尾而导致翻车 等恶性事件的发生。EBD 在汽车制动时即开始控制制动力，而 ABS 则是在车轮有抱死倾向时 开始工作。 ABS 与 EBD 都是对作用在车轮上的力矩进行控制，能防止车轮相 对于路面发生滑动，以充分利用路面的附着系数，防止因左右道路附着系数不同 而造成附加转向力矩引起车辆方向失控。虽然 ABS 能够保证后轮的稳定性，但 是ABS作用时的舒适性差。而EBD只采用滑移率，相对ABS来说EBD的 滑移率门槛值更低一些（如图 2-5 所示），制动
12、压力调节的升压及降压梯度明显 低一些，且优先考虑持压。其结果是制动液消耗少，且由于电磁阀工作少，液压 泵不工作，因而噪声小，制动舒适性好，故有“高舒适性的后桥ABS”之称。 EBD 的优点还在于在不同的路面上都可以获得最佳制动效果，缩短制动距离， 提高制动灵敏度和协调性。 EBD 另外一个特性就是它的随动性。当车辆的载重 或乘员数发生变化时， EBD 仍能根据各个车轮车速传感器采集的信号，主动、 适时、合理地进行制动力的“智能”分配，从而保证制动过程中车辆的直线行驶 状态和车身的稳定性，让危险夭折于萌芽状态。EBDABS二臺屋二誅图 2-5 纵向力及侧向力与滑移率关系曲线图2. EBD的组成及
13、工作原理2.1 EBD的组成EBD 系统由转速传感器、电子控制器和液压执行器三部分组成。转速传感 器安装在 4 个车轮上，检测车轮转速。液压执行器主要由控制后桥压力的常开 阀，常闭阀和低压蓄能器组成，低压蓄能器的作用是暂存降压时所排出的制动液。 电子控制器接收转速信号，根据这些信号计算车辆的参考速度及滑移率，当识别 出后轮有抱死趋势即滑移率大于某一个值时，控制器向液压执行器中的电磁阀发 信号，使后轮制动力降低，以保证后轮不会抱死。EBD 压力调节过程分为升压、保压和降压三个阶段。制动时通过助力器制 动主缸建立制动压力，此时常开阀打开、常闭阀关闭，制动压力进入车轮制动器， 车轮转速迅速降低，直到
14、电子控制器识别出车轮有抱死趋势为止。当电子控制器 识别出车轮有抱死趋势时，电子控制器即关闭常开阀，此时常闭阀亦处于关闭状 态，系统进入低压阶段，若此时后轮仍有抱死趋势，则进入降压状态，此时常开 阀关闭，常闭阀打开，车轮压力降低。降压所排出的制动液暂存在低压蓄能器中。 制动结束后，制动踏板松开，制动主缸内的制动压力为零。此时再次打开常闭阀， 低压蓄能器中的制动液经常闭阀、常开阀中的中单向阀返回制动主缸，低压蓄能 器排空，为下一次电子制动力分配调节做好准备。2.2 电子控制器的硬件和软件图2-6 EBD电子控制器硬件组成框图图2-6中电源变压器把汽车电源电压12V变为处理器用的5V电压。转速传感
15、器信号经滤波后由触发器把正弦波模拟信号变为一系列的矩形波脉冲信号。在本 设计中采用了两个微处理器（处理器I和处理器II）,这是考虑到汽车制动系统为主 动安全件,因而采用了冗余设计。两个处理器以相同的控制逻辑进行控制运算,仅 当两处理器的输出结果完全一致时才会向电磁阀驱动电路送控制信号 ,同时电磁 阀的监控信号通过电磁阀信号反馈电路送回处理器,以确保电磁阀工作在有效状 态。两个处理器互相间有数据交换以实现相互监控。两个看门狗结构完全相同 , 但彼此独立运行,全过程监控处理器中的程序运行、控制处理器的初始化、识别 过压及欠压故障,并在发现功能故障时通过电源驱动电路断开电源负极。一旦发 现故障情况,警告灯驱动电路就会点亮警告灯。2.3 EBD的软件控制及控制执行图2-7 EBD软件控制逻辑框图参考车速：电子制动力分配系统的输入信号为车轮速度信号 ,而控制输入为滑移率。为此须根据轮速信号计算出车辆的参考速度和滑移率。图中圆圈中的数字分别代表：1Sd km /h时，进入控制；7S1 km /h时，进入控制;2退出控制；8S2 km /h时，进入控制;3SV km /h 时，进入控制；9S2km /h时，进入控制；4S2 km /h 时，进入控制；10退出控制;5S3 km /h 时，进入控制；11
