谢生伟

（四川职业技术学院,四川遂宁629000）

1.引言

汽车制动系统是维持汽车安全运行的关键系统，尽管现代汽车都配备了制动防抱死（A B S）、驱动轮防滑转（AS R）、制动力分配（E B D）、制动辅助（E B A）和车身动态稳定性控制（V SC）等主动安全电子控制系统，对提高汽车运行的安全性起到了重要的作用，但由于汽车因设计、制造缺陷与使用维护不当等原因造成的汽车制动系统失效的故障屡屡发生，一旦发生此类故障将是致命性的，造成车毁人亡甚至群死群伤的重特大安全事故。

现代汽车作为一种重要的交通运输工具，提高其人机安全性能提高汽车运行的主动安全性，预防恶性交通事故的发生，减少汽车交通安全事故带来的社会危害性。为此，在汽车现有制动系统基础上增设制动失效应急控制系统B FE CS（B r a k i ng f ai l ur e emer gency cont r ol syst em），在汽车常规制动制动失效时对车辆进行辅助制动，确保车辆紧急情况下的行车安全具有重要的现实意义。

本文以现代乘用车液压制动系统失效为研究对象，根据汽车制动失效的特点分析其控制策略，从而构建汽车制动失效保护模型，并为模型设计控制程序。

2 ．控制策略分析

2.1 汽车制动失效的特点

对于采用液压制动的汽车，一旦出现制动失效，显著的特点是驾驶员踩下制动踏板欲对车速进行控制时，感觉制动踏板变得柔软，即使连续几脚将制动踏板踩到底，车轮也无制动力，汽车无任何减速的趋势，制动系统失去对车速的控制。

2.2 汽车制动失效的原因分析

汽车制动失效的根本原因是汽车车轮制动器失去制动动力，具体原因有：制动主缸内无油或缺油，制动主缸皮碗被踏翻，制动管路结冰或有异物堵塞，制动管路在汽车行驶中振裂或接头脱落，制动踏板与主缸机械连接脱落等。

2.3 汽车制动失效应急控制策略

汽车在正常制动时，制动防抱死（A B S）、驱动轮防滑转（AS R）、制动力分配（E B D）、制动辅助（EB A）和车身动态稳定性控制（V SC）等系统对汽车的行驶进行控制，制动失效应急控制系统（B FE CS）未投入应急制动状态；汽车制动时，B FE CS进入实时工作模式，检测车辆制动系统工作是否正常，如果系统正常，B FE CS不发出控制指令，不对车辆制动采取应急制动措施；如果检测到车辆无制动力或制动力不足时，B FE CS根据制动力的大小和制动时的滑移率对其制动器发出增大制动力的控制指令，对车辆进行应急制动，从而控制车辆速度，达到行车安全的目的。[1]

3 ．汽车制动失效应急控制建模

如图1所示，系统采用以单片机为核心的电子控制技术，在现有汽车防抱死制动系统基础上，增加相应的传感器和执行器，电子控制器（ECU）可与A B S E CU共用。增设的传感器主要有制动踏板位置传感器和制动压力传感器。制动踏板位置传感器用来检测驾驶员踩下制动踏板的位置，E CU用以判断驾驶员欲施加制动力的大小。制动压力传感器用以检测汽车制动时制动主缸的工作压力，E CU用以判断汽车制动时系统压力是否正常。增加的执行器为汽车电磁制动装置，此装置受E CU发出的指令控制电磁制动装置电磁制动力的大小。制动失效时，由车用蓄电池通过专用电缆线为电磁制动装置提供大电流而产生制动力施加于车轮制动器，实现对车辆的应急制动。

图1 制动失效应急控制模型图

图2 制动失效应急控制流程图

4 ．汽车制动失效应急控制关键技术的实现

4.1 制动失效故障的判断

系统中由于增设了制动压力传感器和制动踏板位置传感器，它们分别实时采集制动主缸的制动压力和制动踏板的行程位置信号[2]。在E CU内部存储有经过技术人员台架试验并优化处理的制动踏板位置与制动压力的对应数据，当制动踏板位置所对应的制动压力与制动压力传感器实时检测的压力相符时，即可判断系统工作正常，当实时压力低于制动踏板位置所对应的制动压力阈值时，即可判断系统制动失效或失灵。[3]

4.2 应急制动力的产生

汽车制动失效时，最根本的原因是车轮制动器失去制动力。为解决汽车制动失效时无制动动力，系统中增设电磁制动装置，该装置由车用蓄电池供电。电磁制动装置工作时将产生强大的电磁力，利用电磁力作为制动系统应急动力。

4.3 应急制动力的控制

电磁制动装置产生电磁力的大小由其工作时的电流大小决定，其工作电流大小由E CU根据制动压力和滑移率查询得到的占空比大小控制[4]。因此控制占空比大小，就控制了电磁制动装置的工作电流，即控制了应急制动时的制动力。

4.4 汽车制动失效应急控制程序

系统工作时，各传感器采集的信号不断输入E CU，E CU对输入的信号数据通过运算与处理，并根据控制发出相应的控制指令。当驾驶员踩下制动踏板需要制动时，制动灯开关接通，E CU进入工作状态，E CU根据制动压力传感器和制动踏板位置传感器采集的信号判断制动系统工作是否正常，当判定系统工作正常时，则执行A B S等功能；当判定系统制动力不足或无制动力时，则执行B FE CS功能。执行B FE CS功能时，E CU根据制动踏板位置传感器从存储RO M中查询此时的目标制动压力，再与制动压力传感器采集的制动主缸的实时压力进行比较，根据差值的大小及滑移率，由E CU向电磁制动装置发出控制占空比信号，从而控制电磁制动装置的工作电流达到制动制动力大小的目的。

5 ．结论

以现代汽车液压制动系统为例，根据汽车制动失效的特点，分析汽车制动失效控制策略，构建以单片机为核心的汽车制动失效应急保护模型，并在此基础上设计控制程序，以车用蓄电池为电磁制动装置供电产生的电磁力施加于汽车制动器，对车辆进行应急制动，实现对汽车发生制动失效故障时的应急保护，避免汽车出现失去控制而发生恶性安全事故。