第二章 电控制动系统的部分扩展功能
第一节 电子制动力分配系统
一、电子制动力分配系统的功用
1.电子制动力分配系统概述
电子制动力分配的英文全称是“Electronic Control Brake-force Distribution”，简称EBD。其德文缩写为EBV，全称是“Electronische Bremsenkraft Verteiler”（欧洲车一般用EBV表示）。EBD是在ABS的基础上开发出来的，采用电子技术替代传统的比例阀，根据汽车制动时产生轴荷转移的不同，自动调节前、后桥的制动力分配比例，不需要增加任何硬件配置，其功能通过改进ABS软件的控制逻辑即可实现，配置EBD的ABS能较大地减少工作时的震噪感，提高车辆紧急制动时的舒适性，并能在很大程度上提高车辆制动时的安全性和稳定性。
汽车制动时，作用在车轮上的制动力随踏板力的增加而增加，但受到轮胎与路面间附着力的限制，一旦制动力达到附着力，车轮将出现抱死现象。无论左侧车轮抱死或右侧车轮抱死、前轮抱死或后轮抱死，都会严重影响汽车行驶的安全性，并会加剧轮胎的磨损，尤其是后轮先于前轮抱死的危害更大。制动时，要使汽车既保持行驶方向的稳定性，又使汽车能得到尽可能大的制动力，最理想的状态就是使汽车各车轮特别是前后轮同时达到抱死的边缘，即各车轮制动力之比等于附着力之比。在前后轮路面附着系数相同的情况下，汽车前后轮同时达到抱死的边缘的条件是：前后车轮制动力之比等于前后车轮对路面垂直载荷之比。
由于汽车装载量不同和汽车制动时减速度所引起载荷的转移不同，汽车前后车轮的实际垂直载荷比是变化的，同时，各车轮与路面的附着系数也不尽相同。因此，要满足最佳制动状态，汽车前后轮制动力的比例也应是变化的。
理想的前后轮制动管路压力分配特性曲线如图2-1所示。由于汽车满载较空载时质心后移，p2应相应增加，故其曲线较空载曲线上移。又因制动强度的增加（即工作压力p的增加），质心向前转移程度的增加，压力比p2/p1应相应减小（小于1）。故随压力p1的增加，曲线变得平缓。
图2-1 前后轮制动管路压力分配特性
1—满载时理想特性 2—空载时理想特性 3—无调节时实际特性
为满足上述理想特性的要求，在一些车型中采用机械式比例阀（Proportioning valve，P-valve），如图2-2所示。汽车制动时，P-valve能使后轮制动压力比前轮低，以避免因车辆质心前移，后轮负荷减轻，而造成后轮发生先抱死所导致的侧滑、甩尾等现象。除了常采用的双比例阀之外，也有的商用车采用负荷传感式比例阀（Load Sensing Proportioning Valve，LSPV），其除了具有一般比例阀的功能外，还能根据汽车载重量的变化，自动调整作用在后轮的制动力。车辆无负荷时后轮分配制动力小，以免后轮打滑；有负荷时后轮分配制动力大，以缩短制动距离。但不论双比例阀或负荷传感式比例阀，其前后轮的制动力分配，均不如电控制动力分配系统迅速精确，具体比较情况如图2-3与图2-4所示。因此现代汽车公司已开始普遍采用EBD系统，以取代机械式的双比例阀及负荷传感式比例阀。
图2-2 双比例阀的安装位置（福特汽车公司）
图2-3 采用比例阀及EBD系统的比较（现代汽车公司）
a）采用比例阀时 b）采用EBD系统时
2.电子制动力分配系统主要功用
①紧急制动时，能防止因后轮先被抱死而造成汽车滑移及甩尾。
②取代机械式比例阀的功能，比机械式比例阀更能提高后轮制动力，缩短制动距离。
③可分别控制四轮的制动。
④确保ABS工作时的制动安全性。
⑤实现后轮制动压力左右独立控制，以确保转向制动时的安全性。
图2-4 采用比例阀及EBD系统的比较（本田汽车公司）
⑥减少轮胎及制动摩擦片的磨损量及温度的上升，以获得最佳的制动效率。
3.制动力分配理想状况
（1）前后轮制动力分配 当前后轮承载负荷不同时，汽车所需的制动力也不同。在车辆后部无负荷时，可适当增大前轮的制动力，如图2-5a所示，随着车辆后部的负荷重量加大，就要加大后轮的制动力，如图2-5b所示。
图2-5 前后轮制动力分配示意图
a）后轮无负荷时理想制动力分配 b）后轮带负荷时理想制动力分配
（2）左右轮制动力分配 当车辆正在转弯时，如果施加制动，车辆质心会外移，则加在内轮上的载荷减少，加在外轮上的载荷增加。为减少外侧车轮的侧滑，制动时外侧车轮要施加较大的制动力，如图2-6所示。
二、电子制动力分配系统的基本组成及原理
EBD是建立在ABS之上的一个电控系统，并没有增加额外的硬件，其组成部件与ABS相同，是在ABS的基础上通过改进系统软件的控制逻辑，使之具有了新的功能，即EBD功能。因此，具有EBD功能的ABS，也合称为ABS+EBD。其系统组成如图2-7所示。
图2-6 左右轮制动力分配示意图
图2-7 EBD系统组成
1—轮速传感器 2—液压控制单元（即制动压力调节器） 3—制动主缸及真空助力器 4—ABS警告灯 5—自诊断接口 6—电子控制单元
汽车行驶时，如果4只车轮与路面的附着条件（附着系数或垂直载荷）不同，如前轮附着在湿滑路面，而后轮附着在干燥路面，则4个车轮与地面的附着力也不同。汽车制动时若4个车轮的制动力同步增加，就容易造成附着力小的车轮先接近抱死状态。有了EBD后，汽车制动时，EBD电控单元时刻监控4个车轮的运动状态，会快速计算出4个车轮由于附着条件不同而各异的附着力，自动以前轮为基准去比较后轮的滑移率，如发觉此差异程度达到了必须被调整的设定值，而车轮滑移率又没达到ABS的调节值，此时，EBD启动，系统将通过制动压力调节器电磁阀的工作，来调整滑移率较大车轮的制动管路油压，使制动力之比与附着力之比相匹配，4个车轮将得到更平衡且更接近理想化的制动力分配，从而保证车辆的平稳和安全，同时可充分利用路面附着力，使整车制动力达到最大值。
制动管路油压的调节原理与ABS类似，也是在“保压-减压-增压”三个阶段之间不断循环，直至车速很低或各车轮滑移率差值在规定范围之内。
三、电子制动力分配系统的优点
ABS可以防止汽车制动时车轮发生抱死，以提高制动时车辆的稳定性，并缩短汽车制动距离。但是，ABS并不能根据车辆制动时的实际情况，合理分配四个车轮的制动力，使之接近理想分配曲线，它只是被动地在制动抱死现象发生或临界发生时才介入调整。汽车制动时，由于载荷的重新分布，后轮附着力较小而更容易先接近抱死状态。因此，ABS并不能从源头上杜绝这种由于制动力分配不当而使车辆产生种种险情的事件发生，同时，整车的制动力也不能达到最大值。例如，车辆左后轮附着系数较小，紧急制动时，左后轮率先接近抱死状态。由于ABS后轮一般采用按低选原则同时进行控制，所以，ABS将同时对两后轮进行压力调节，从而使右后轮的较大附着力不能得到充分利用。
而EBD则不同，它在ABS动作之前就可主动地介入，平衡调节各个车轮的制动力大小，使各车轮制动力之比尽量接近理想分配曲线。汽车紧急制动时，EBD在ABS动作之前就已经平衡了每一个车轮的制动力，从而可以使前后轮几乎同时接近抱死状态，有效地防止了后轮先出现抱死的趋势，充分利用各车轮附着力，提高了整车的制动力。因此，EBD可更好地防止车辆出现侧滑和甩尾，缩短了汽车制动距离，提高了行车安全性能。
四、EBD与ABS的关系
ABS与EBD都是对作用在车轮上的力矩进行控制，避免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。但EBD只采用滑移率控制，且其门限值比ABS控制得更低一些。EBD实际上是ABS的辅助功能，结构上可以不增加相应的元件，利用现有的ABS元件，通过软件进行功能拓展，在原ABS中仅增加一套监控程序。EBD先于ABS工作，ABS工作后，EBD就停止工作，如图2-8所示。在过度制动情况下，汽车质心前移使后轮有失去附着能力的危险，此时制动器也极易抱死。EBD对四个车轮的速度进行比较，并相应地减小后轮制动力，将施加于前轮的制动力增大。该动作还会延缓ABS的启动，从而获得更短的制动距离，改善和提高ABS的性能。EBD还能根据车内的载荷情况（如1名或多名乘员），自动调整制动力进行补偿。
图2-8 ABS与EBD的工作范围比较
汽车制动时，EBD是在ABS之前工作，以使各车轮制动力分配得更理想。若某车轮已经趋于抱死，其滑移率已经达到了ABS介入调节的范围，EBD将立即退出工作，让位给ABS工作。
EBD建立在ABS之上，但又是相对独立的。若一者出现故障，另一者仍然可以正常工作。因此，装备EBD的车辆，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。
由于装备EBD并不需要太大的投入，目前大部分轿车都将EBD作为标准安全配置，以提高产品性能，如大众奥迪系列Audi A6、帕萨特、桑塔纳2000、POLO，丰田系列雷克萨斯、凯美瑞、威驰、皇冠，本田系列奥德赛以及毕加索、派力奥、马自达、福美来、伊兰特等。