汽车电控液压制动系统探究

汽车电控液压制动系统探究

吕腾

比亚迪丰田电动车科技有限公司，广东深圳，518000

摘要：电控液压制动（Electro hydraulic brake）系统是一种新型的汽车制动系统。它使用高压油来提供制动能量，以取代传统液压制动所依靠的人力供能方式。电控液压制动系统有集成度高、响应快、控制精度高、节能等优点，近年来成为了汽车主动安全领域的研究热点。因此，本文重点对汽车的电控液压制动系统进行了分析和探讨。

关键词：汽车；电控；液压；制动系统

1、汽车电控液压制动系统的基本原理

1.1电控液压制动系统的组成架构

电控液压制动系统主要由三部分构成，分别为踏板感觉模拟器（Pedal feeling emulator，简称PFE），液压控制单元（Hydraulic control unit，简称HCU）和电控单元（Electro control unit，简称ECU）。其中，PFE负责捕捉驾驶员的制动意图，并提供稳定的制动踏板反馈力和行程感受；它包括踏板、制动主缸和踏板行程传感器等部分。而ECU主要负责信号的收集与传送、故障诊断、车辆状态分析、系统指令处理等任务。HCU由电机、液压泵、蓄能器、单向阀、电磁阀等部分组成，作为ECU处理后指令的执行器，确保整个系统的稳定性和安全性。

1.2电控液压制动系统的工作原理

电控液压制动系统的制动过程和传统液压制动系统一样分为增压、保压和减压三个过程，但实现方式不同。该系统采用电磁阀控制方式代替了传统液压制动系统中的人力增压、保压和减压方式。

在增压过程中，驾驶员踩下制动踏板后，制动踏板的传感器及时将信号传递给ECU。根据踏板的踩入深度和速度，ECU计算出需要的压力，然后输出控制信号，打开进油电磁阀，高压制动液经进油电磁阀流入轮缸，从而使轮缸压力快速升高。在保压过程中，当ECU判断需要保持压力不变时，进/出油电磁阀均处于关闭状态，从而维持制动轮缸内的压力。在减压过程中，当驾驶员松开制动踏板或ECU判断需要减压时，ECU控制出油电磁阀打开，进油电磁阀关闭，制动轮缸内的制动液经过出油电磁阀流入油杯中，压力下降。

当电控液压制动系统失效时，进出油电磁阀均失电，处于关闭状态。此时，系统切换阀是常开式电磁阀，处于打开状态。驾驶员踩下制动踏板后，制动主缸内的制动液经油管、切换阀进入制动轮缸，从而实现制动。系统具有高安全性。

2、电控液压制动系统的优势和设计的要求

2.1电控液压制动系统的优势

与传统的液压制动系统相比，电控液压制动系统在结构和性能方面都有了巨大的改进。首先，该系统集成了真空助力器、ABS（防抱死制动系统）和ESC（车身电子稳定性控制系统），从而减小了安装所需空间，且不受发动机转速、负荷和真空度等因素影响；其次，该系统提升了响应速度和短距离制动、保持行驶的稳定性，同时具有四轮制动力的独立控制；第三，该系统针对摩擦片热衰退等原因导致制动力不足的问题，通过控制算法进行补偿，以确保良好的制动效果；第四，该系统操作起来较为舒适，可以根据驾驶人员的操作习惯更改控制算法和踏板感觉模拟器，给驾驶人员提供不同的踏板感觉；第五，该系统具有更高的安全性，即使失效时仍可通过驾驶员踩下制动踏板来推动制动主缸内的制动液进入制动轮缸；最后，该系统易于实现制动能量回收，可降低能耗，对于电动车可以有效增加续航里程。

2.2电控液压制动系统的设计要求

根据电控液压制动系统的原理，在设计系统的结构时，应考虑以下的要求：首先，可靠性是系统最基本的要求。在短距离内进行制动停车，需要传感器及时采集信号并传递给ECU，ECU判断制动有效同时计算出制动所需压力，控制制动液进入制动轮缸产生相应的制动力。其次，稳定性也很重要。除了对各车轮进行独立控制的工况外，车辆在行驶时产生的制动大多数情况下应保持同轴两侧的车轮平衡，以保证车辆制动时直线行驶的稳定性。再者，实用性也需要充分考虑。系统结构应尽量简化，避免影响整车通过性、成本和维修等方面。同时，要兼容传统ABS等系统。最后，精确性也是非常重要的。为了确保良好的制动效果，设计应选用精度较高的电磁阀来控制制动液的流量，选用计算能力高且处理速度快的电子控制单元等，以达到精准、快速的控制。

3、汽车电控液压制动系统故障诊断及安全性能评价

3.1汽车电控液压制动系统故障诊断及处理方法

引起汽车电控液压制动系统故障的原因有很多，需要根据具体情况具体分析。目前，得益于汽车故障诊断工具和设备的进步，我们可以借助这些工具快速高效地找到其故障的原因并进行及时的处理。其中主要有以下几点内容：

（1）供电异常：这可能是因为电池电量不足或者线路短路等问题导致，需要检查电池和线路状况，若有问题，则及时更换故障部件，确保电源供应正常。

（2）管路系统泄露或有空气：主要是液压管路内部有空气或管接头松动，导致液压管路漏气；管接头密封圈损坏、漏气等，这会影响到制动效果，需要尽快检查管路系统，排除漏气或有空气的问题，并进行相应的处理。比如液压油中若混入空气，首先应检查液压油管的接头是否松动或损坏，如果没有问题，则应将油液排除干净；如仍有空气，则需将油管接头拧紧或更换。

（3）系统内部的传感器未完成标定：电控液压制动系统中的传感器需要完成标定才能正常工作，如果标定未完成，则会导致制动失效，需要按照操作手册进行传感器标定。

（4）系统内部硬件故障：这可能是由于泵或电磁阀损坏、堵塞等原因导致，需要检查泵和电磁阀状况，更换损坏的部件。

（5）摩擦片衰退或者磨损到极限：如果摩擦片已经磨损到了极限，或者已经过度衰退，也会导致制动失效，需要及时更换摩擦片。

（6）踏板行程传感器信号异常：踏板行程传感器的信号异常可能会导致制动失灵，需要检查传感器状况，如踩下踏板，拔下传感器插头，踏板处于下降状态，说明传感器损坏，则需要进行维护或更换传感器。

（7）整车CAN网络通信异常：这可能是由于整车CAN通信网络出现了故障，如车辆行驶过程中，整车CAN网络处于空闲状态，但在车辆制动时，整车CAN网络处于发送状态。这时就需要通过汽车故障诊断仪进行数据采集，确定故障原因，并进行相应的修复。

3.2电控液压制动系统的安全性能评价

电控液压制动系统的安全性能评价主要考虑以下几个方面：制动性能、舒适性、系统稳定性、安全性能、可靠性以及故障率和维修成本。在制动性能方面，主要通过实车测试和模拟仿真验证制动效率、刹车距离和制动稳定性等指标。在舒适性方面，主要通过主观评价法、客观评价法和模糊综合评判法等手段，进行准确、全面、合理的评价。系统稳定性方面，包括系统自诊断能力、故障处理的可靠性和准确性，还有系统的抗干扰能力等方面。而安全性能则主要考虑刹车系统的响应速度、刹车稳定性和减震性等方面，并通过人车协同试验等方法进行评估和验证。可靠性方面，需要通过多样化的可靠性检测手段，如环境测试、寿命试验、可靠性分析和风险评估等，进行全面的可靠性评估。最后，通过大量实车使用数据和维修记录，分析和评估系统的故障率和维修成本情况。通过以上方面的评价，可以全面评估电控液压制动系统的安全性能，发现并解决潜在的问题，进一步提高车辆的安全性能和可靠性。

结束语：

电控液压制动系统是目前最有前景的汽车制动安全性研究方向之一。相比传统制动系统，它提高了安全性能，使制动反应更快。本文详细介绍了电控液压制动系统的结构和工作原理，并分析了其优势、设计要求以及故障处理方法，使我们对整个制动系统的安全性能有了更深入的了解。当然，在实际应用过程中，电控液压制动系统还存在着各种问题，因此需要我们在后续研究中加以深入探讨。

参考文献：

[1]宋森.汽车电控液压制动系统的分析[J].内燃机与配件，2021.

[2]林少伟.汽车电控液压制动系统动态性能分析及试验研究[J].内燃机与配件，2020.

[3]张鸿生.汽车电控液压制动系统性能分析与控制[D].南京航空航天大学，2013.