第五节 电子感应制动控制系统

汽车电子感应制动控制（SBC，Sensotronic Brake Control）系统是在ABS、ASR（汽车驱动轮防滑转控制系统）、ESP（汽车电子稳定系统）、BAS（辅助制动系统）的基础上得以发展和应用的，SBC系统采用电子控制功能取代了传统制动系统中制动踏板与轮边制动器之间的机械及液压连接，即使用电子脉冲，将驾驶人的制动命令传递到一个微处理器中，由它同步处理各种不同的传感器信号，并根据特定行驶状态计算每一个车轮的最优制动力。驾驶人将脚从加速踏板移到制动踏板上时，SBC系统就可以捕捉到紧急情况时的早期信号，借助高压蓄能器，系统自动提高管路的压力，立即将制动片贴紧制动盘，这样便能在驾驶人踩下制动踏板时，使制动器以最大的制动力制动。如果汽车的制动系统在时速为120km/h的情况下紧急制动时，使用SBC系统可减少高达3%的制动距离。

一、电子感应制动控制系统的特点

1.电子感应制动控制系统的优点

1）SBC系统具有常规制动系统的功能，如减速到驻车、驻车，并同时具有制动力控制、制动力分配及故障自诊断功能。

2）紧急制动时，SBC系统借助电子部件感应和传递制动信号，其反应速度比传统制动系统要快得多，由于采用高压蓄能器，制动压力也比传统制动系统高，缩短了制动时间。研究表明，装备SBC系统的汽车在120km/h的速度下制动时，其制动距离比传统制动系统减少约3%。

3）SBC系统与ESP等系统配合工作，提高了汽车的行驶稳定性。例如在突然转向时，SBC系统与ESP系统相互作用，通过向各个车轮发出精确的制动脉冲，减小发动机转速，保证车辆在突然转向过程中的安全性和稳定性。

4）汽车在弯道上制动时，SBC系统能根据实际情况分配制动力，通过增加外侧车轮的制动力来提高制动效果，同时减少内侧车轮的制动力，以提高横向牵引力，增强转弯能力。可见，SBC系统使车辆具有良好的弯道制动性能。

5）SBC系统制动踏板采用分离式设计和机电一体化的均衡压力控制，提高了制动舒适性，尤其在紧急制动或ABS工作时，感觉不到制动踏板的脉冲。

6）SBC系统的附加功能明显地提高了汽车的安全性和舒适性，其主要附加功能包括：

①扩大辅助制动功能。松开加速踏板，借助自动、定量地建立制动压力，可以使摩擦制动衬片轻靠在制动盘或制动鼓上。当驾驶人慌乱制动时，该措施可使汽车快速停下来，并缩短制动距离。若系统识别出驾驶人慌乱制动，则可在短时间内将制动压力提高到附着系数允许的最佳制动压力，在驾驶人延迟制动时仍可明显缩短制动距离。

②起步辅助制动。在激活起步辅助制动后，制动力将明显增加，汽车保持在静止状态而不需马上踩制动踏板制动。当驾驶人踩下加速踏板，发动机正常运转，则系统退出起步辅助制动功能。若汽车在山区没有操纵驻车制动时仍可起步，对于其他情况，如汽车在静止状态没有制动而车轮滚动时，在激活起步辅助制动后驾驶人不需要持续制动汽车。

③“软”驻车。在驻车前短暂的时间内，借助SBC系统的制动压力自动减小功能，可以在驾驶人和乘员没有前冲时驻车，提高制动时的舒适性。在较高的汽车减速度下，不会激活“软”驻车功能，因为SBC系统的制动控制缩短了制动距离。

④交通拥堵附加功能。激活交通拥堵附加功能后，利用SBC系统进行制动控制，驾驶人在松开加速踏板时可得到较大的发动机倒拖转矩。这样，在交通拥堵时驾驶人可以避免在加速踏板和制动踏板之间不断地转换，SBC系统在需要时可对汽车自动制动直至停车并将汽车保持在静止状态。交通拥堵附加功能只在汽车速度低于50～60km/h时才被激活。

⑤擦拭（干）制动器附加功能。在制动器潮湿时，擦拭制动器附加功能可以擦掉制动盘上的水膜，以缩短在制动器潮湿时的汽车制动距离。激活擦拭制动器附加功能的信号来自风窗玻璃刮水器信号。

⑥温度补偿功能。紧急和连续制动后，制动器温度增加，此时隔离电磁阀开启，一部分制动液回流，实现温度补偿。

2.电子感应制动控制系统的不足

尽管SBC系统具有诸多优点，但目前尚存在一些技术问题有待解决。如实现制动的关键部件——电动机技术目前还不成熟，在功率、质量和成本方面与传统的液压系统还有差距；SBC系统要求采用42/36V的汽车电源，与目前14/12V的汽车电源有很大不同。

二、电子感应制动控制系统的组成

SBC系统主要由传感器、ECU、液压调节器和操纵单元等组成，各部件在车上的布置如图2-28所示。操纵单元安装在与制动踏板相接的位置，主要由双腔制动主缸、制动液储液器、制动踏板位置模拟器等组成。制动踏板位置模拟器连接在主缸上，用弹簧力和液压力推动制动踏板运动，其集成的行程传感器及压力传感器检测驾驶人施加在制动踏板上的力的速度和强度，以识别驾驶人的制动意图，将信号送给SBC ECU。制动踏板位置模拟器可以有效地模拟制动踏板作用力——位移的制动过程和制动踏板的一定缓冲作用。

图2-28 SBC系统部件在车上的布置

1—轮速传感器 2—发动机ECU 3—SBC ECU 4—转向角传感器 5—汽车偏航率和横向加速度传感器 6—带制动踏板位置传感器的操纵单元 7—SBC、ABS、ASR、ESP用的液压调节器

轮速传感器、偏航率传感器、转向角传感器和横向加速度传感器将车速、车轮运动状态以及在弯道行驶时的汽车状态数据传给SBC ECU，并与ABS、ASR和ESP共用。同时还采用4个压力传感器分别检测每个车轮液压制动回路中的制动液压力。一个压力传感器检测高压蓄能器的制动液压力。利用安装在操纵单元上的制动踏板上的制动压力传感器判定驾驶人的制动状况。制动踏板位置传感器为两个冗余的、独立的角度传感器。制动踏板位置传感器和检测驾驶人施加在制动踏板上的制动压力传感器一起，检测驾驶人的制动意向，若传感器中有一个出现故障，则整个系统仍可继续工作。

液压调节器位于发动机前端，由分离阀、压力调节器、高压蓄能器、液压泵、电动机等组成，用于连接操纵单元和制动轮缸，并与SBC ECU通信。SBC系统的制动力由SBC ECU控制电动机实现，电动机驱动液压柱塞泵，使高压蓄能器中的制动液压力增高到9～13MPa，并由高压蓄能器上的压力传感器监控。高压蓄能器中的制动液输入到4个独立的车轮制动压力调节器中，分别控制各车轮所需的制动液压力。车轮制动压力调节器由两个比例调节特性的分离阀和一个压力传感器组成。

三、电子感应制动控制系统的工作原理

电子感应制动控制系统的工作原理如图2-29所示。

图2-29 SBC系统工作原理图

1.正常制动

正常制动时，两个分离阀通电，处于分离状态，切断轮缸与操纵单元的连接，SBC系统处于线控制动（Brake-by-Wire）方式。当驾驶人踩下制动踏板时，制动踏板位置模拟器检测驾驶人施加在制动踏板上的力的速度及强度，将信号送给SBC ECU，SBC ECU根据该信号以及其他电子辅助系统（如ABS、ESP等）的传感器（如轮速、转向角、偏航率、横向加速度等）信号和车辆行驶状态精确计算出各车轮所需的制动力，对制动压力调节器发出控制指令，控制电动机通过高压蓄能器分别向各车轮施加制动力，使车辆快速、稳定地制动或减速。系统中每个车轮可以得到独立的控制，都能平稳减速，以达到最好的行驶稳定性和最优的减速度。SBC系统随时监测驾驶人的驾驶过程，一旦驾驶人的脚离开加速踏板，SBC系统则做好制动准备，驾驶人如果施加制动，SBC系统可在最短的时间内达到最佳的制动效果，以缩短制动距离。

当汽车直线行驶紧急制动时，汽车的质心前移，导致驾驶人和乘客的身体及头部向前运动，造成不舒适感。SBC系统将作用在前、后轴上的制动力合理分配为70%和30%，以降低汽车后轴的制动力。

当汽车转弯行驶制动时，SBC系统与ESP系统相互作用，通过向各个车轮发出精确的制动脉冲，确保汽车转向过程中的安全性。汽车左转弯行驶进行制动，如图2-30所示。对于常规制动系统，汽车内外侧车轮具有相同的制动力，制动开始0.4s后，汽车保持原方向行驶，但1.3s以后，汽车行驶方向发生了改变。带有SBC的制动系统，能根据当前汽车的行驶状态，精确控制每个车轮上的制动力。增大右前轮制动力，减少左后轮的制动力，汽车受到的侧向力也有所降低，提高了汽车转向能力和操纵稳定性。

图2-30 转弯制动时制动力的变化情况

a）常规制动系统 b）带SBC的制动系统

与传统制动系统相比，SBC系统可在短时间内给制动系统提供持续稳定的车轮制动力，使制动更迅速。SBC系统的传输速度比传统的机械与液压传输速度快0.2s，可缩短5～6m以上的制动距离。

2.系统故障时制动

当SBC系统出现故障（如供电故障）时，两个分离阀断电，处于接通状态，轮缸与操纵单元直接连接，从操纵单元到轮缸直接通过制动液进行制动。

为了在系统出现故障时也有最好的制动性能，SBC系统的主动制动回路和常规的前轮制动回路之间装配了用于制动液分离器的柱塞式活塞，这样可以防止从高压蓄能器排出的气体进入前轮制动器的制动回路中，避免系统出现故障时因气体进入前轮制动器制动回路而减小制动效率。