图1  EBS系统零部件

威伯科公司提供的新一代电子制动控制系统EBS在全球已经受到了众多用户的青睐。新一代电子制动控制系统EBS可将ABS/ASR/DTC/BM等功能集成于一体，同时在该系统上还可以扩展许多先进的电子控制功能。

近年来，随着车辆技术的进步和汽车行驶速度的提高，车辆制动系统在车辆的安全方面的重要性表现得越来越明显。电子制动控制系统EBS(Electronically Controlled Brake System) 是威伯科公司新一代独立控制的电子制动系统产品。该系统将ABS/ASR/DTC/BM（制动管理）等功能和常规制动系统集成于一体，正常工作过程中通过电子信号控制相关的作动元件建立前桥、后桥和第三桥或者挂车桥需要的制动压力；在EBS电控回路失效的情况下，EBS的气压控制回路作备用控制回路工作，保证制动系统的制动性能。在EBS电子控制系统上还可以拓展许多全球先进的电子控制功能，如ESC（电子稳定性控制功能）、ACC（自适应巡航控制）、CWS（防撞警告控制系统）及AEB（自动紧急制动控制系统）。

EBS的工作原理

EBS电子制动控制系统由中央ECU、桥控模块、ABS电磁阀、电控挂车控制阀、制动信号传输器、比例继动阀、后桥备压阀等零部件组成。对于没有辅助制动系统的车辆，当驾驶员促动制动踏板时，制动信号传输器的行程传感器将获得驾驶员的制动请求，并将请求的制动减速度输入中央ECU，中央ECU根据计算出的整车重量以及相应的每根轴的载荷和输入的制动器单位压力下的制动扭矩计算出此减速度对应的每个制动气室需要的制动压力。中央ECU直接控制内置有压力传感器的前桥比例，继动阀输出相应的制动压力实施制动，并通过EBS内部CAN总线控制后桥控制模块，从而后桥控制模块的ECU控制相应作动元件输出相应的制动压力，实现了制动控制。对于有辅助制动系统的车辆，EBS的中央ECU能够通过CAN总线自动识别车辆是否带有辅助制动系统及其形式。如果带有辅助制动系统，在正常制动过程中EBS首先控制辅助制动系统提供制动扭矩达到要求的车辆制动减速度。当辅助制动系统提供的制动扭矩达不到要求时，EBS将控制行车制动系统获得额外的制动扭矩以达到驾驶员的要求。当EBS制动系统的电控回路出现故障时，EBS的备压制动回路正常工作。EBS电子制动控制系统满足ECE R13和GB12676的法规要求。

图2  EBS制动系统管路布置

同时，EBS中央ECU接收轮速信号和摩擦片磨损状态信号，通过EBS所特有的制动管理功能实现摩擦片的均衡磨损、制动力分配等功能，提高车辆的制动舒适性及车辆的经济性。另外，当车轮趋于抱死时以及在起步的过程中，中央ECU通过调节制动气室压力开始循环控制，实现防抱死控制和驱动防滑控制功能。EBS的零部件组成及装有EBS制动系统的管路布置见图1、图2。

EBS的技术特性及优点

EBS控制系统为电子控制并集成ABS/ASR/DTC/制动管理等功能，在制动过程中减少了制动系统的响应时间并解决了车辆的制动跑偏等问题，从而缩短了制动距离使车辆更加安全。在成本方面，通过系统零部件标准化和高度集成化，降低了生产及安装成本；在车辆安全性及制动舒适性方面，相应的制动管理功能提高了车辆的制动舒适性；其中制动管理功能是EBS制动系统最强大的功能，具体体现在以下几个方面：

1．提高了制动踏板的舒适性（类似轿车的感觉）。

2．车辆所有辅助制动系统的自动控制。在装有CAN总线的车辆上，EBS能够通过CAN总线报文自动识别车辆辅助制动系统（如发动机制动、排气制动和缓速器等）以及其能够提供的最大制动力矩，然后根据驾驶员的要求合理地分配相应的制动力矩，延长了摩擦片、制动盘或制动鼓等部件的寿命，同时可使制动车轮尽可能保持冷态，增加了车辆的安全性。

3．摩擦片磨损控制。系统可以通过磨损传感器获得摩擦片的磨损情况，监控和平衡不同车桥间的摩擦片磨损状态。正常的制动过程中，EBS会通过不同车桥间制动压力的调节来实现摩擦片的均衡磨损，从而实现车辆的所有摩擦片同时更换。

4．制动力分配控制。在EBS控制过程中，通过控制前后桥之间滑移差异接近零来实现最优的制动力分配，并同时考虑车轮间摩擦片的均衡磨损。

5．制动帮助功能。当EBS系统预判出驾驶员需要紧急制动时，制动帮助功能将控制相应的作动元件输出最大制动压力进行全制动，直到驾驶员释放踏板结束制动帮助功能。

6. 坡道起步功能（自动变速器）。坡道起步控制通过阻止车辆在坡道上的倒滑来保证驾驶员在坡道上舒适地启动车辆，EBS系统将控制车辆在坡道上所需的制动压力。

7. 外部控制功能。基于EBS的基础上可以增加相应的外部控制功能， 例如ESC电子稳定性控制系统、ACC自适应巡航控制系统、CWS防撞警告控制系统和AEB自动紧急制动系统。

图3   ESC零部件的安装布置

ESC的工作原理

ESC是基于EBS控制系统的全球最先进的商用车辆电子稳定性控制系统。ESC实时监控车辆的行驶状态，包括车辆转向轮的转向角度、车辆横摆角速度及横向加速度。在紧急闪避障碍物时，车辆会发生侧翻；在弯道行驶时出现转向不足或过度转向时，ESC控制系统能够避免车辆的侧翻(防侧翻控制功能)，同时帮助车辆克服偏离理想行驶轨迹的倾向，保证车辆按照驾驶员的要求行驶（方向控制）。ESC是通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析，进而向EBS发出控制指令，来帮助车辆维持动态平衡。其中最重要的信息由横摆角速度传感器提供，它负责测定汽车围绕纵轴的旋转运动（横摆角度）及横摆角速度，其他传感器监测并记录车辆的横向加速度及转向车轮的转向角度，所以在安装过程中必须符合产品要求的技术条件。ESC控制模块必须安装在以重心为中心的1m3内，转向角度传感器必须安装在驾驶室内（见图3）。

ESC的功能

1.防侧翻功能

防止车辆在行驶过程中的侧翻是ESC的主要功能之一，车辆在紧急避障或转弯的过程中其横向加速度非常大，当超过物理极限后，会造成车辆的侧翻，对装有ESC的车辆，ESC控制模块实时检测车辆当前的运行状态，当相应的控制参数超过设定的极限时，ESC控制模块会通过CAN总线控制EBS的控制单元对车辆自动实施减速或制动控制，避免车辆的侧翻。

图4   行驶状态比较

2. 方向控制

控制车辆在转弯行驶过程中的转向不足或转向过度， 对相应转向车轮实施制动，帮助车辆克服偏离理想行驶轨迹的倾向，保证车辆按照驾驶员的要求行驶。图4所示为车辆从高附着路面转向低附着路面过程中ESC工作时和不工作时车辆行驶状态的比较。

WABCO车辆主动安全性的发展方向

随着汽车工业的发展，车辆保有量的迅速增长，汽车安全问题越来越引起汽车生产企业、消费者和政府的高度的重视。应该说ABS/ASR控制系统是车辆安全性的“昨天”，而EBS/ESC等控制系统是车辆安全性的“今天”， 那么ACC/CWS/AEB/CAS（避撞控制系统）/BSD（盲区监测控制）等控制系统是车辆安全性的“明天” （见图5）。下面就相关的几个安全系统进行简要的介绍。

图5   WABCO车辆主动安全性的发展方向

ACC自适应巡航控制系统

ACC是基于车辆定速巡航控制系统基础上，在车辆前方增加直接向前方投射光束的雷达传感器的电子控制系统，通过雷达传感器的输入信号帮助驾驶员与同一个车道同向行驶的前方车辆保持设定的安全车距，或者当车辆的行驶前方无车速较慢的车辆时，帮助驾驶员调整车辆的行驶速度，达到驾驶员最初的设定值。雷达传感器安装在保险杠外罩后散热孔上方正中位置，为雷达光束提供清晰的前方探测视野。ACC功能仅在条件许可时才使用，即在主干道交通状况良好时。

ACC在工作过程中，在输入跟随模式并设置安全距离和行驶速度后，ACC控制系统进入“跟随模式”，同时指示灯将亮起，仪表盘将显示出前方车辆的行驶速度、设定的安全距离及与前方车辆的距离变化。此时驾驶员可以松开加速踏板，车辆将保持设置速度行驶，此时没有驾驶员的干预，车辆将不会自动减速停车，也不会迅速减速避免碰撞。只有当前方车辆进入相同车道或相同车道内前方车速较慢时，ACC通过控制车辆的发动机、辅助制动系统及行车制动系统等施加制动减速，自动调节直至与前车的距离达到设定的安全车距，同时保持新的巡航速度。仪表台则显示新的巡航速度。采用了这种装置，在高速公路上长时间行车时，减轻了驾驶员的疲劳，同时减少了不必要的车速变化，可以节省燃料。

另外，ACC系统所施加的最大制动减速度有限，如果需要，驾驶员可以随时施加制动来取代该系统的制动。图6所示为ACC雷达的探测范围及需要的零件。

图6  雷达探测范围

CWS 防撞警告控制系统

CWS是在ACC自适应巡航控制系统的基础上增加的碰撞警告功能。系统运用ACC的传感器控制技术和相同的控制界面，区别在于当车辆在“跟随模式”下行驶过程中ACC控制功能正常工作，但当前方车辆进入相同车道或相同车道内前方车辆速度减慢时，在ACC控制系统以最大的制动强度制动时，还有可能出现车辆碰撞事故，此时CWS控制系统能够以声音和灯光的形式提醒驾驶员采取相应的控制措施避免碰撞。 同时，随着车辆的继续行驶以及与前方车辆的距离继续变小，CWS控制系统会以大于ACC控制系统提供的制动减速度制动，进一步减少了车辆的碰撞损失及驾驶员的死亡率，大大提高了车辆的安全性。

AEB 自动紧急制动控制系统

WABCO的AEB自动紧急制动控制系统是基于ACC或CWS的雷达传感器的基础上增加了安装在挡风玻璃中央位置的视频摄像仪。在这两种信号的输入基础上AEB可以完全辨别出车辆前方的具体物体，是一辆行驶的汽车还是静止的物体，然后将雷达传感器输入的信号与摄像仪输入的图象进行精确处理，首先采用声音和灯光报警，然后自动实施发动机控制或制动控制，此时若驾驶员还未采取相应的措施，AEB控制系统如计算并确认按照当前的状况碰撞已经无法避免，将自动进行紧急制动直至车辆停止（见图7）。

图7  增加了视频摄像仪的碰撞警告范围

车辆的追尾和连环碰撞在商用车事故中几乎占有一半的比例，但是ACC/CWS控制能系统采用一系列的警告信号，有助于防止或减轻这种碰撞事故，但是由于系统无法验证车辆的前方是一辆车或是一个物体，所以无法避免车辆的碰撞。

结语

从车辆制动系统及车辆主动安全性的发展趋势看，EBS/ESC/ACC/AEB将是未来市场的主导者。从1996年WABCO与德国奔驰公司在ACTROS系列车型开始的EBS第一次应用起，到2005年，WABCO在全球已经销售了70多万套EBS。在欧洲，从2006年起，商用车已批量安装使用ACC控制系统。中国国内的商用车生产企业也已经开始EBS样车阶段，对此，我们将拭目以待。

Electronically Controlled Brake System and Its Expanded Functions

In recent years, with the advances of the vehicle technology and the improvement in the vehicle speed, the vehicle brake system is obviously becoming more and more important in vehicle’s safety traveling. EBS (Electronically Controlled Brake System) is the Wabco’s new generation of independently controlled product for electronically controlled system. This system has integrated the functions and conventional braking systems of ABS/ASR/DTC/BM etc. (brake management) into one body, and set up the braking pressure needed for the front and rear axles or the third trailing axle through electronic signals to control the related actuating components in normal working process, taking EBS gas-pressure control loop as the standby control loop to work in case of the failure of the EBS electronic control circuit so as to ensure the braking performance of the brake system.

A lot of the world's advanced electronic control functions such as ESC, ACC, CWS and AEB can also be further expanded on the EBS electronically controlled system. ESC system can prevent the vehicle from side rollover during traveling, and at the same time it can also control the vehicle’s understeering or oversteering when in turning so as to ensure the vehicle to travel in accordance with the requirements of the driver. ACC can make braking deceleration and automatic adjustment by controlling the engine, auxiliary braking system and car traveling brake system until reaching to the pre-setup safety distance from the front vehicle, and at the same time keeping it a new cruising speed. CWS is an additional system with the collision warning function increased on the base of ACC self-adaptive cruise control system. When it is impossible to avoid vehicle’s collision accident, AEB can automatically make the emergency braking get started until the vehicle stops.