第五節 電子感應制動控制系統

汽車電子感應制動控制（SBC，Sensotronic Brake Control）系統是在ABS、ASR（汽車驅動輪防滑轉控制系統）、ESP（汽車電子穩定系統）、BAS（輔助制動系統）的基礎上得以發展和應用的，SBC系統采用電子控制功能取代了傳統制動系統中制動踏板與輪邊制動器之間的機械及液壓連接，即使用電子脈沖，將駕駛人的制動命令傳遞到一個微處理器中，由它同步處理各種不同的傳感器信號，并根據特定行駛狀態計算每一個車輪的最優制動力。駕駛人將腳從加速踏板移到制動踏板上時，SBC系統就可以捕捉到緊急情況時的早期信號，借助高壓蓄能器，系統自動提高管路的壓力，立即將制動片貼緊制動盤，這樣便能在駕駛人踩下制動踏板時，使制動器以最大的制動力制動。如果汽車的制動系統在時速為120km/h的情況下緊急制動時，使用SBC系統可減少高達3%的制動距離。

一、電子感應制動控制系統的特點

1.電子感應制動控制系統的優點

1）SBC系統具有常規制動系統的功能，如減速到駐車、駐車，并同時具有制動力控制、制動力分配及故障自診斷功能。

2）緊急制動時，SBC系統借助電子部件感應和傳遞制動信號，其反應速度比傳統制動系統要快得多，由于采用高壓蓄能器，制動壓力也比傳統制動系統高，縮短了制動時間。研究表明，裝備SBC系統的汽車在120km/h的速度下制動時，其制動距離比傳統制動系統減少約3%。

3）SBC系統與ESP等系統配合工作，提高了汽車的行駛穩定性。例如在突然轉向時，SBC系統與ESP系統相互作用，通過向各個車輪發出精確的制動脈沖，減小發動機轉速，保證車輛在突然轉向過程中的安全性和穩定性。

4）汽車在彎道上制動時，SBC系統能根據實際情況分配制動力，通過增加外側車輪的制動力來提高制動效果，同時減少內側車輪的制動力，以提高橫向牽引力，增強轉彎能力。可見，SBC系統使車輛具有良好的彎道制動性能。

5）SBC系統制動踏板采用分離式設計和機電一體化的均衡壓力控制，提高了制動舒適性，尤其在緊急制動或ABS工作時，感覺不到制動踏板的脈沖。

6）SBC系統的附加功能明顯地提高了汽車的安全性和舒適性，其主要附加功能包括：

①擴大輔助制動功能。松開加速踏板，借助自動、定量地建立制動壓力，可以使摩擦制動襯片輕靠在制動盤或制動鼓上。當駕駛人慌亂制動時，該措施可使汽車快速停下來，并縮短制動距離。若系統識別出駕駛人慌亂制動，則可在短時間內將制動壓力提高到附著系數允許的最佳制動壓力，在駕駛人延遲制動時仍可明顯縮短制動距離。

②起步輔助制動。在激活起步輔助制動后，制動力將明顯增加，汽車保持在靜止狀態而不需馬上踩制動踏板制動。當駕駛人踩下加速踏板，發動機正常運轉，則系統退出起步輔助制動功能。若汽車在山區沒有操縱駐車制動時仍可起步，對于其他情況，如汽車在靜止狀態沒有制動而車輪滾動時，在激活起步輔助制動后駕駛人不需要持續制動汽車。

③“軟”駐車。在駐車前短暫的時間內，借助SBC系統的制動壓力自動減小功能，可以在駕駛人和乘員沒有前沖時駐車，提高制動時的舒適性。在較高的汽車減速度下，不會激活“軟”駐車功能，因為SBC系統的制動控制縮短了制動距離。

④交通擁堵附加功能。激活交通擁堵附加功能后，利用SBC系統進行制動控制，駕駛人在松開加速踏板時可得到較大的發動機倒拖轉矩。這樣，在交通擁堵時駕駛人可以避免在加速踏板和制動踏板之間不斷地轉換，SBC系統在需要時可對汽車自動制動直至停車并將汽車保持在靜止狀態。交通擁堵附加功能只在汽車速度低于50～60km/h時才被激活。

⑤擦拭（干）制動器附加功能。在制動器潮濕時，擦拭制動器附加功能可以擦掉制動盤上的水膜，以縮短在制動器潮濕時的汽車制動距離。激活擦拭制動器附加功能的信號來自風窗玻璃刮水器信號。

⑥溫度補償功能。緊急和連續制動后，制動器溫度增加，此時隔離電磁閥開啟，一部分制動液回流，實現溫度補償。

2.電子感應制動控制系統的不足

盡管SBC系統具有諸多優點，但目前尚存在一些技術問題有待解決。如實現制動的關鍵部件——電動機技術目前還不成熟，在功率、質量和成本方面與傳統的液壓系統還有差距；SBC系統要求采用42/36V的汽車電源，與目前14/12V的汽車電源有很大不同。

二、電子感應制動控制系統的組成

SBC系統主要由傳感器、ECU、液壓調節器和操縱單元等組成，各部件在車上的布置如圖2-28所示。操縱單元安裝在與制動踏板相接的位置，主要由雙腔制動主缸、制動液儲液器、制動踏板位置模擬器等組成。制動踏板位置模擬器連接在主缸上，用彈簧力和液壓力推動制動踏板運動，其集成的行程傳感器及壓力傳感器檢測駕駛人施加在制動踏板上的力的速度和強度，以識別駕駛人的制動意圖，將信號送給SBC ECU。制動踏板位置模擬器可以有效地模擬制動踏板作用力——位移的制動過程和制動踏板的一定緩沖作用。

圖2-28 SBC系統部件在車上的布置

1—輪速傳感器 2—發動機ECU 3—SBC ECU 4—轉向角傳感器 5—汽車偏航率和橫向加速度傳感器 6—帶制動踏板位置傳感器的操縱單元 7—SBC、ABS、ASR、ESP用的液壓調節器

輪速傳感器、偏航率傳感器、轉向角傳感器和橫向加速度傳感器將車速、車輪運動狀態以及在彎道行駛時的汽車狀態數據傳給SBC ECU，并與ABS、ASR和ESP共用。同時還采用4個壓力傳感器分別檢測每個車輪液壓制動回路中的制動液壓力。一個壓力傳感器檢測高壓蓄能器的制動液壓力。利用安裝在操縱單元上的制動踏板上的制動壓力傳感器判定駕駛人的制動狀況。制動踏板位置傳感器為兩個冗余的、獨立的角度傳感器。制動踏板位置傳感器和檢測駕駛人施加在制動踏板上的制動壓力傳感器一起，檢測駕駛人的制動意向，若傳感器中有一個出現故障，則整個系統仍可繼續工作。

液壓調節器位于發動機前端，由分離閥、壓力調節器、高壓蓄能器、液壓泵、電動機等組成，用于連接操縱單元和制動輪缸，并與SBC ECU通信。SBC系統的制動力由SBC ECU控制電動機實現，電動機驅動液壓柱塞泵，使高壓蓄能器中的制動液壓力增高到9～13MPa，并由高壓蓄能器上的壓力傳感器監控。高壓蓄能器中的制動液輸入到4個獨立的車輪制動壓力調節器中，分別控制各車輪所需的制動液壓力。車輪制動壓力調節器由兩個比例調節特性的分離閥和一個壓力傳感器組成。

三、電子感應制動控制系統的工作原理

電子感應制動控制系統的工作原理如圖2-29所示。

圖2-29 SBC系統工作原理圖

1.正常制動

正常制動時，兩個分離閥通電，處于分離狀態，切斷輪缸與操縱單元的連接，SBC系統處于線控制動（Brake-by-Wire）方式。當駕駛人踩下制動踏板時，制動踏板位置模擬器檢測駕駛人施加在制動踏板上的力的速度及強度，將信號送給SBC ECU，SBC ECU根據該信號以及其他電子輔助系統（如ABS、ESP等）的傳感器（如輪速、轉向角、偏航率、橫向加速度等）信號和車輛行駛狀態精確計算出各車輪所需的制動力，對制動壓力調節器發出控制指令，控制電動機通過高壓蓄能器分別向各車輪施加制動力，使車輛快速、穩定地制動或減速。系統中每個車輪可以得到獨立的控制，都能平穩減速，以達到最好的行駛穩定性和最優的減速度。SBC系統隨時監測駕駛人的駕駛過程，一旦駕駛人的腳離開加速踏板，SBC系統則做好制動準備，駕駛人如果施加制動，SBC系統可在最短的時間內達到最佳的制動效果，以縮短制動距離。

當汽車直線行駛緊急制動時，汽車的質心前移，導致駕駛人和乘客的身體及頭部向前運動，造成不舒適感。SBC系統將作用在前、后軸上的制動力合理分配為70%和30%，以降低汽車后軸的制動力。

當汽車轉彎行駛制動時，SBC系統與ESP系統相互作用，通過向各個車輪發出精確的制動脈沖，確保汽車轉向過程中的安全性。汽車左轉彎行駛進行制動，如圖2-30所示。對于常規制動系統，汽車內外側車輪具有相同的制動力，制動開始0.4s后，汽車保持原方向行駛，但1.3s以后，汽車行駛方向發生了改變。帶有SBC的制動系統，能根據當前汽車的行駛狀態，精確控制每個車輪上的制動力。增大右前輪制動力，減少左后輪的制動力，汽車受到的側向力也有所降低，提高了汽車轉向能力和操縱穩定性。

圖2-30 轉彎制動時制動力的變化情況

a）常規制動系統 b）帶SBC的制動系統

與傳統制動系統相比，SBC系統可在短時間內給制動系統提供持續穩定的車輪制動力，使制動更迅速。SBC系統的傳輸速度比傳統的機械與液壓傳輸速度快0.2s，可縮短5～6m以上的制動距離。

2.系統故障時制動

當SBC系統出現故障（如供電故障）時，兩個分離閥斷電，處于接通狀態，輪缸與操縱單元直接連接，從操縱單元到輪缸直接通過制動液進行制動。

為了在系統出現故障時也有最好的制動性能，SBC系統的主動制動回路和常規的前輪制動回路之間裝配了用于制動液分離器的柱塞式活塞，這樣可以防止從高壓蓄能器排出的氣體進入前輪制動器的制動回路中，避免系統出現故障時因氣體進入前輪制動器制動回路而減小制動效率。