EBS电子制动系统的功能及原理介绍

GB7258-2017《机动车运行安全技术条件》明确要求总质量大于12000kg的危险货物运输货车装备EBS系统。EBS电子制动系统与传统气压制动系统不同，它基于制动踏板传感器信号对制动气压进行闭环控制，有效缩短了制动响应时间，对提高整车运行安全性意义重大。

EBS系统传感器包括制动踏板位置传感器、轮速传感器、压力传感器等。执行器有后备阀、进气阀、排气阀三个电磁阀，它们与继动阀、电控单元集成在一起，称为电子压力模块EPM。EPM内置电控单元通过CAN与中央控制单元通信。基于安全性考虑，系统保留了传动制动系统中的双回路制动控制阀作为后备控制元件，当电控制动功能因故障关闭时，系统自动切换至传统制动控制方式。

1、系统控制原理

（1）电控模式

EBS系统正常工作时，集成在脚阀模块FBM中的制动踏板位置传感器将踏板位置信号传递给中央控制单元ECU。依据踏板位置信号，同时参考其它相关条件，ECU计算出每一个气压回路目标压力值，然后通过CAN报文将其发送到电子压力控制模块EPM。

如果驾驶员踩下制动踏板，EPM接收到压力请求信号后，首先为后备阀通电；后备阀是个常开阀（断电打开、通电关闭），通电后关闭，将后备回路与继动阀分隔开来。接下来EPM通过控制进气阀和排气阀，完成对制动气压闭环控制。EPM根据目标制动压力和当前实际压力比较结果，确定进气阀和排气阀状态（见下表）。

（2）后备工作模式

EBS电控系统因故障关闭时，后备阀、进气阀、排气阀一直保持断电状态，后备阀打开，进气阀和排气阀均关闭。此时双腔制动阀输出的控制气压直接作用于继动阀控制接口，整个制动控制过程按着传统方式进行，制动控制气压和制动踏板深度成正比。

2、EBS系统部件

（1）脚阀模块FBM 脚阀模块组成如图所示，它由传统的双回路制动阀和位移传感器组合而成。电控模式工作时，只有输出的制动踏板位置传感器信号起作用，双腔制动阀输出由于被隔离，对制动气压不产生影响。后备模式工作时，踏板信号被忽略，制动气压由双腔制动阀直接控制。

（2）电子压力控制模块EPM 电子压力控制模块组成如图所示，包括继动阀、后备电磁阀、进气电磁阀、排气电磁阀、压力传感器、电控单元及气路电路接口等元件。EPM接收轮速传感器和蹄片磨损传感器信号，通过Brake-CAN传递给EBS-ECU。

EPM有两种不同类型，即单通道执行器和双通道执行器。单通道执行器用于左右车轮一同控制（实现ABS功能必须匹配PCV阀）；双通道执行器用于左右车轮独立控制（实现ABS功能不需再匹配PCV阀）。

（3）挂车控制模块TCM TCM即挂车制动控制单元，它包括继动阀、后备电磁阀、进气阀、排气阀、压力传感器及气路电路接口等元件。

挂车制动有电控模式、备用模式、驻车模式三种控制方式。

（4）ABS电磁阀当前桥使用单通道执行器时，左右车轮各配置一个ABS电磁阀，才能实现左右车轮制动压力独立控制。电磁阀结构和常规制动系统ABS电磁阀相同，其内部有两个电磁阀，一个进气阀，为常开阀；一个排气阀，为常闭阀。

（5）压力传感器在空气悬架车辆上，配备压力传感器来检测轴荷。压力传感器信号电压与气囊压力成正比，信号电压变化范围为0.4V~4.64V。

（6）高度传感器在板簧悬架的车辆上，配备高度传感器来检测轴荷。

（7）转向角度传感器转向角度传感器安装于转向柱上，它是非接触式转角传感器，用于测量方向盘转角；它为数字传感器，通过CAN线输出信号，信号用于实现ESP功能。

（8）横摆率及侧向加速度传感器该传感器用于测量横摆率及侧向加速度。横摆率信号主要用于ESP功能的转向不足、转向过度控制；侧向加速度信号则主要用于防侧翻控制。该传感器为数字传感器，通过CAN线输出信号。

（9）中央控制单元ECU 它负责系统制动控制运算，及系统自诊断。

3、克诺尔4×2牵引车EBS系统（具备ESP功能）构成如下图所示。

1空气压缩机

2空气处理单元

3驻车气压报警开关

4前制动储气筒

5后制动储气筒

6复合储气筒

7放水阀

8脚制动阀

9后桥模块

10继动阀

11检测接头

12ABS电磁阀

13手制动阀

14气压传感器

15复合制动气室

16制动气室

17挂车手阀

18挂车阀

19供气接头

20控制接头

21前桥模块

4、EBS系统电路

EBS系统接线图如下图所示。

5、EBS系统功能

（1）电子制动力控制

制动压力计算依据是制动踏板位置传感器信号。制动压力在各轴分配，还要参考轴荷来完成。

（2）ABS防抱死功能

系统通过轮速信号，监测判断车轮趋于抱死时，对制动力进行干预。为实现ABS功能，配装单通道执行器的车轴，需要配备ABS电磁阀（PCV压力调节阀）；而对于配备有双通道执行器的车轴，无需再配备ABS电磁阀，即可实现单侧车轮独立控制。

（3）ASR功能

当驱动轮因输出扭矩过大而打滑时，系统通过对驱动轮单独实施制动，或采取限制发动机扭矩等措施，抑制驱动轮滑转。

（4）ESP功能

电子车身稳定控制功能包括控制车行轨迹和防侧翻控制。

在低附着路面，车辆急拐、紧急避让、高速过弯时，容易发生转向不足（前轮打滑）或转向过度（后轮打滑、甩尾）。当系统发现车辆有转向不足或转向过度倾向时，通过单轮制动干预，来校正车行轨迹。转向不足发生时，通过制动转向一侧的后轮来校正轨迹；转向过度发生时，通过制动转向相对一侧的前轮来校正轨迹，如果是牵引车还会实施挂车制动（即拖拽制动）。

在高附着路面，车辆高速过弯、倾翻倾向出现时，系统实施防侧翻控制：降低发动机扭矩，同时对左右后轮实施制动，如果是牵引车还会实施挂车制动，来抑制倾翻。

（5）坡起功能

坡道起步时，驾驶员踩下刹车踏板，然后松开，ECU控制使制动气压仍然保持，直到变速箱和离合器均准备就绪，制动气压才释放，以防止车辆溜坡。

如果是手动变速箱，ECU依据发动机转速和实际扭矩百分比来判断制动解除点；如果是自动变速箱准备就绪后，变速器控制单元TCU会向EBS电脑发出退出坡起（解除制动）指令。无论自动档车辆还是手动挡车辆，坡起退出、制动解除时，都会使仪表上的坡起指示灯闪烁，提示驾驶员跟进油门、完成起步过程。

（6）制动辅助功能

EPM输出的制动压力，不单单取决于制动踏板深度，还会考虑踏板被踩下的速率。当驾驶员快速踩下制动踏板时，说明情况紧急，系统会适当提高输出的制动压力。制动踏板速率不同，采用不同的压力输出曲线，这在传统的制动系统中是无法实现的。

（7）辅助制动联动

EBS系统实现了行车制动与辅助制动间联动。系统根据制动踏板等相关信息判定驾驶员制动需求，辅助制动自动介入工作。

共用模式：行车制动和缓速器一起使用，根据踏板信号，分配行车制动与缓速器制动力矩。