奔馳自適應(yīng)制動系統(tǒng)新功能

◆文/北京 胡森永

梅賽德斯·奔馳在W221系列S級中，采用了創(chuàng)新的高性能制動系統(tǒng)。傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)是通過激活制動力增強(qiáng)器來提供制動過程中所需的制動力。現(xiàn)在自適應(yīng)制動系統(tǒng)(ABR)通過智能電動液壓系統(tǒng)使傳統(tǒng)制動技術(shù)得到了改進(jìn)。

一、概述

ABR液壓控制單元與普通ABS液壓控制單元相似，由ABR控制單元、ABR液壓單元、高壓回流泵組成。ABR液壓單元包括車輪制動器壓力傳感器、串聯(lián)式制動主缸壓力傳感器、進(jìn)油閥、出油閥和轉(zhuǎn)換閥等(圖1)。

自適應(yīng)制動系統(tǒng)采用四個(gè)壓力傳感器監(jiān)視每個(gè)車輪的制動壓力，另外一個(gè)壓力傳感器監(jiān)視制動總泵油缸的壓力讀數(shù)。為使制動輪缸的制動壓力得到平穩(wěn)調(diào)節(jié)，液壓單元采用連續(xù)可調(diào)的進(jìn)油閥和轉(zhuǎn)換閥。這些閥不是只有打開或關(guān)閉兩種設(shè)置的簡單電磁閥，而是能夠精細(xì)調(diào)節(jié)的壓力控制閥。進(jìn)油閥和出油閥在未接電時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)。大功率回流泵是一個(gè)能在需要時(shí)建立額外壓力的部件，它包含一個(gè)電動機(jī)和兩個(gè)泵油元件，利用泵油元件能給每個(gè)制動回路提供壓力。

該系統(tǒng)除已知的基本制動功能(ESP及ABS、ASR、BAS、EBV、ETS)外，自適應(yīng)系統(tǒng)控制單元還擁有許多有益的輔助功能。

1.預(yù)啟

該功能始終處于啟動狀態(tài)。只要在駕駛時(shí)駕駛員將腳從加速踏板上突然離開，加速踏板位置傳感器向發(fā)動機(jī)控制單元發(fā)送位置信號，發(fā)動機(jī)控制單元向ABR傳送該信號，該功能就會觸發(fā)。ABR控制單元根據(jù)觸發(fā)界限，同時(shí)也考慮每個(gè)駕駛員的駕駛習(xí)慣，判斷駕駛員腳是否突然從加速踏板上離開。

當(dāng)ABR控制單元從發(fā)動機(jī)控制單元得到系統(tǒng)啟動的信號后，ABR利用高壓回流泵使所有車輪制動器的液壓升高到2bar(1bar=100kPa)，從而使制動片與制動盤接觸。制動間隙提前閉合，為后續(xù)的完全制動縮短制動時(shí)間和制動距離。如果駕駛員沒有踩下制動踏板，制動片會在稍后回到初始位置。

2.減隙

當(dāng)動態(tài)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，ABR控制單元根據(jù)角速度傳感器、橫向加速度傳感器、縱向加速度傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器、輪速傳感器的信號計(jì)算出當(dāng)前的駕駛情況。如果識別出動態(tài)轉(zhuǎn)彎行駛狀態(tài)，ABR控制單元將制動片定位到制動盤總成上；如果要使用ESP干預(yù)，會縮短制動的反應(yīng)時(shí)間。

3.制動器干燥

車輛在行駛中，當(dāng)雨量傳感器探測為潮濕狀態(tài)時(shí)，信號被傳遞給前SAM控制單元，觸發(fā)雨刷功能。同時(shí)，制動器干燥功能工作，利用低于1bar的制動壓力進(jìn)行前輪制動片循環(huán)定位，可消除制動片和制動盤總成之間形成的水膜。

制動距離可以分成以下三個(gè)部分：駕駛員反應(yīng)時(shí)間內(nèi)行駛的距離、制動系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間內(nèi)行駛的距離、制動距離(車輛減速時(shí))。制動器干燥功能縮短的是系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間內(nèi)行駛的距離，使制動系統(tǒng)更有效，并縮短停車距離。

4.牽引車和掛車的穩(wěn)定

這項(xiàng)ESP輔助功能的用意是通過抑制可能出現(xiàn)的蛇形運(yùn)動，來使掛車組合保持行駛穩(wěn)定。

只有車速高于65km/h時(shí)，該功能才會啟用，該功能的主要控制部件為掛車識別控制單元(AAG)。當(dāng)高速變換車道時(shí)，掛車拖掛裝置的慣性力矩會導(dǎo)致車輛不穩(wěn)定。電控車輛穩(wěn)定行駛系統(tǒng)(ESP)檢測到不穩(wěn)定的駕駛狀況，會觸發(fā)校正性制動干預(yù)。如有必要會采取降低發(fā)動機(jī)輸出功率、車輪分別制動、觸發(fā)掛車慣性制動器、制動燈亮起等措施。在直路上以定速巡航狀態(tài)行駛時(shí)，也可以防止由于側(cè)風(fēng)引起的蛇形運(yùn)動。

5.輪胎壓力流失警告

自適應(yīng)制動系統(tǒng)通過四個(gè)車輪的轉(zhuǎn)速傳感器，識別出因輪胎壓力減少而轉(zhuǎn)速增加的車輪，并有一條警告信息(REIFENDRUCKVERLUST WARNUNG-車胎內(nèi)壓消失警告)在儀表盤中閃爍。此功能模塊不會取代車胎內(nèi)壓控制功能。

6.自適應(yīng)制動燈

傳統(tǒng)的制動燈只能指示車輛已施加制動，表示車輛正在減速。然而后車駕駛員很難識別，前車是輕輕制動進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，還是在緊急狀況下進(jìn)行緊急制動。后車駕駛員必須根據(jù)前方車輛的反映和當(dāng)前交通狀況進(jìn)行判斷。

當(dāng)制動時(shí)的減速度大于7.5m/s2時(shí)或制動前的速度超過50km/h，自適應(yīng)制動燈會以5.5Hz的頻率閃爍，以便向后方車輛發(fā)出緊急制動的警告。這樣可大大縮短后車反應(yīng)時(shí)間，降低追尾風(fēng)險(xiǎn)。如果制動前的車速超過70km/h，危險(xiǎn)警告燈會在車輛減速時(shí)啟用。只有再次起步，且車速超過10km/h時(shí)，危險(xiǎn)警告燈才熄滅。

二、電動駐車制動器

電動式駐車制動器取代了機(jī)械式駐車制動系統(tǒng)，取消了駐車制動器踏板，降低了碰撞事故中對駕駛員腳部的傷害。電動駐車制動器制動按鈕位置與之前車型上的駐車制動釋放手柄位置相同(圖2)。行駛中駕駛員按這個(gè)按鈕，自適應(yīng)制動系統(tǒng)可通過高性能液壓泵進(jìn)行常規(guī)的制動，使車速可迅速下降到3km/h以下；如果駕駛員放開按鈕，則制動過程會中斷。

駐車制動器包括位于后輪輞內(nèi)的雙伺服鼓式制動器和駐車制動器控制單元(圖3)。雙伺服鼓式制動器的兩根拉線并未連接到腳踏式制動踏板，而是連接到安裝在后軸上的電動駐車制動器控制單元(圖4)。

電動駐車制動器控制單元包括：電子控制裝置、帶直齒輪電機(jī)、心軸驅(qū)動裝置、拉線力傳感器、緊急釋放拉線。心軸驅(qū)動裝置右側(cè)拉線端連接到驅(qū)動裝置螺桿，左側(cè)拉線連接到附帶的螺套上，螺套可以沿縱向移動，與直齒輪的連接為扭轉(zhuǎn)剛性連接；拉線力傳感器是利用應(yīng)變硅原理測量拉線拉力的；緊急釋放拉線能夠解鎖拉緊機(jī)構(gòu)，使駐車制動器控制單元出現(xiàn)電氣故障時(shí)也能釋放拉力。

電機(jī)通過直齒輪的作用，帶動心軸驅(qū)動螺套，拉線螺桿旋入螺套中，從而拉動拉線?；瑒勇萏椎囊苿樱沟昧硗庖桓€也被拉緊。電子控制裝置使用拉線力傳感器確定拉線拉力，拉線被拉緊，直至達(dá)到預(yù)定拉力，電機(jī)停止工作。電機(jī)關(guān)閉后，齒輪自鎖設(shè)計(jì)確保在控制單元停止工作狀態(tài)下仍能夠保持拉力。釋放駐車制動器時(shí)，需反向接通伺服電機(jī)，卸掉拉線的拉力，直到回位彈簧再次松開駐車制動器的制動蹄。

實(shí)際上電動駐車制動器只在駐車時(shí)才能真正被啟動。在其他情況下，則由新的防溜車功能(HOLD)和坡道起步輔助功能為駕駛員提供制動，這些功能使用行車制動器而不是駐車制動器。

1.防溜車功能

防溜車功能可為駕駛員提供輔助制動，使駕駛員在十字路口或者爬坡時(shí)輕松地制動。車輛停止時(shí)，可通過再次稍微用力踩下制動踏板啟用該功能。如果先用力踩下制動踏板使車輛停止，也可以稍微釋放踏板然后再次短時(shí)間踩下踏板啟動該功能。儀表上會有“HOLD”字樣指示燈亮起，表示防溜車功能已啟動。

啟用防溜車功能后，制動壓力通過促動制動助力器內(nèi)部的電磁閥，建立制動壓力。此壓力一直保持，直到駕駛員踩下加速踏板。踩下加速踏板時(shí)，制動輔助系統(tǒng)電磁閥回到不工作狀態(tài)，從而終止制動，車輛開始起步。防溜車功能也可以通過再次踩下制動踏板停用。

暫時(shí)停車時(shí)，因?yàn)檐囕v可以通過行車制動器進(jìn)行固定，不需要使用駐車制動器。如果已經(jīng)啟用了防溜車功能，當(dāng)拔下點(diǎn)火開關(guān)中的鑰匙，固定車輛的任務(wù)將自動轉(zhuǎn)給駐車制動器。在裝備無鑰匙啟動的車輛上，通過駕駛員開啟左側(cè)車門觸發(fā)。駐車制動器控制單元拉緊駐車制動器拉線后，制動輔助電磁閥斷開，制動助力器兩個(gè)腔中的壓力得到平衡，膜片回到靜止位置，行車制動器壓力降到零。

一旦駕駛員關(guān)閉駕駛員側(cè)車門，并扣緊安全帶，啟動發(fā)動機(jī)，踩下加速踏板，駐車制動器將自動釋放。某些情況下，駐車制動器無法自動釋放。例如其中一個(gè)條件不符合或者信號失效時(shí)，而駕駛員又試圖加速，儀表板上先會出現(xiàn)“釋放駐車制動器”的紅色文字提示。如果駕駛員沒有注意到儀表上的警示顯示，隨著加速踏板的繼續(xù)踩下，車內(nèi)會發(fā)出“嘀嘀”的警示聲音信號，這種情況下，必須通過手動釋放駐車制動器。

還有另外一種情況需要考慮，如果自動變速器駐車鎖無法結(jié)合，變速器控制單元將向電動駐車制動器控制單元內(nèi)的停車協(xié)調(diào)器發(fā)送一條信息，此時(shí)不再結(jié)合駐車鎖，而是啟用駐車制動器以防止溜車。

有些情況是由駕駛員因素引起的，例如小腿抽筋或腳坑中有東西擋住了制動踏板。當(dāng)車輛以高于3.5km/h的時(shí)速行駛時(shí)，按下電動駐車制動器手柄，電動駐車制動器不會接合雙伺服鼓式制動器。此時(shí)系統(tǒng)會認(rèn)為車輛處于緊急制動狀況，命令液壓制動系統(tǒng)對所有車輪以40%的制動力施加制動(相當(dāng)于4m/s2的減速度)。持續(xù)施加制動直到車輛停止或再次松開手柄。如有必要，ABS和ESP會對車輛進(jìn)行校正。

在行車制動器本身出現(xiàn)故障的緊急情況下，按下駐車制動器按鈕，會使駐車制動器本身的雙伺服鼓式制動器起作用。這是唯一一種可能會導(dǎo)致電動駐車制動器對后輪施加不可控制動的情況。

如果電動駐車制動器由于某種原因無法工作，例如一條制動拉線卡住或拉線力傳感器感知拉力為零，駐車制動器控制單元內(nèi)的停車協(xié)調(diào)器將啟用，停車協(xié)調(diào)器會指示自動變速器結(jié)合駐車鎖，防止車輛出現(xiàn)溜車。即使換擋桿之前并未在P擋位置，也會進(jìn)行上述操作。

2.坡道起步輔助系統(tǒng)

坡道起步輔助是自適應(yīng)制動器的一部分，它使得坡道起步更加容易，駕駛員無需借助駐車制動器或防溜車功能。

車輛在施加行車制動的情況下停下來，縱向加速度傳感器會記錄車輛的傾斜角度。如車輛處于上坡路段，換擋桿位于位置D，或者車輛處于下坡路段，換擋桿位于位置R，坡道起步功能進(jìn)入備用狀態(tài)。如果駕駛員此時(shí)松開制動踏板，制動力不會降低；相反會促動液壓單元，使制動壓力保持在適合車輛傾斜度的水平，如有必要壓力甚至可以增加，以固定車輛。這種壓力將繼續(xù)保持，直到踩下加速踏板，使發(fā)動機(jī)產(chǎn)生足夠的牽引力。

坡道起步輔助功能能夠在駕駛員把腳從制動踏板移至加速踏板時(shí)，防止車輛意外溜車。但是制動壓力最多只保持1s，之后壓力會明顯降低，從而使車輛在經(jīng)過短暫的等待后開始移動。

三、限距控制系統(tǒng)增強(qiáng)版

限距控制系統(tǒng)工作時(shí)，如果前方道路沒有車輛，限距控制系統(tǒng)的工作方式與標(biāo)準(zhǔn)的巡航定速控制系統(tǒng)相同。車流量大時(shí)，系統(tǒng)利用雷達(dá)傳感器計(jì)算與前方車輛之間的距離，并保持安全車距。此距離會根據(jù)當(dāng)前車速而變化，系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)和變速器的控制，并合理利用車輛的制動器，達(dá)到合理控制車距的目的。

普通版限距控制系統(tǒng)可在30～180km/h的速度內(nèi)工作，限距控制系統(tǒng)可以通過車輛制動器獲得的最大減速度達(dá)到車輛全部制動力的20%，相當(dāng)于2m/s2的減速度?，F(xiàn)在，限距控制系統(tǒng)經(jīng)過再次開發(fā)，能夠在0～200km/h的車速范圍內(nèi)工作，最大減速度是原來的兩倍。

增強(qiáng)版配備的遠(yuǎn)程雷達(dá)傳感器(圖7)，覆蓋的角度為9°，最遠(yuǎn)距離是150m，可以有效檢測到前方100m內(nèi)的任何車輛。該版本還額外配備了近程雷達(dá)傳感器，傳感器能夠覆蓋車輛前方30m內(nèi)的區(qū)域，每個(gè)傳感器的覆蓋角度為80°。遠(yuǎn)程雷達(dá)傳感器的工作頻率為77GHz，近程雷達(dá)傳感器的工作頻率為24GHz。

假設(shè)本車與前方車輛的距離縮短到低于駕駛員的設(shè)定值，但是仍高于安全距離，相應(yīng)的數(shù)據(jù)將被遠(yuǎn)程雷達(dá)傳感器記錄，并由控制單元(DTR)進(jìn)行分析，傳輸給雷達(dá)傳感器控制單元(RDU)。如果車輛繼續(xù)接近，距離縮小到低于設(shè)定值，讀數(shù)將被近程雷達(dá)傳感器記錄，數(shù)據(jù)將會傳輸給雷達(dá)傳感器控制單元，分析了所有傳感器數(shù)據(jù)后，雷達(dá)傳感器控制單元執(zhí)行調(diào)節(jié)車輛直線速度所需的計(jì)算，隨后傳輸給自適應(yīng)制動器控制單元。

根據(jù)當(dāng)前車輛的狀況，自適應(yīng)制動系統(tǒng)控制單元能夠通過增加或減少發(fā)動機(jī)扭矩、為變速器升降擋位或啟動制動控制進(jìn)行干預(yù)，將距離始終保持在不低于法律規(guī)定的最短距離。如果前方車輛開始制動并停車時(shí)，限距控制系統(tǒng)增強(qiáng)版會跟蹤前方車輛，直到停止，此時(shí)限距控制功能隨后關(guān)閉。如果前方車輛重新起步，限距控制系統(tǒng)增強(qiáng)版不會隨即啟動，除非駕駛員拉動巡航定速控制桿或短暫踩下加速踏板，可重新啟動該功能。

四、制動輔助系統(tǒng)增強(qiáng)版

傳統(tǒng)的制動輔助系統(tǒng)，在需要緊急制動的情況下，許多駕駛員會非常迅速地踩下制動踏板，但常常踩踏板的力度不夠大。膜片行程傳感器會向自適應(yīng)制動器控制單元發(fā)送一個(gè)信號，控制單元如果識別為緊急制動，會接通制動輔助系統(tǒng)電磁閥，使制動壓力增大到防抱死介入的壓力值。松開制動踏板時(shí)或車輛停止之前，制動輔助系統(tǒng)停用。

制動輔助系統(tǒng)增強(qiáng)版是利用限距控制系統(tǒng)增強(qiáng)版的遠(yuǎn)程雷達(dá)和近程雷達(dá)的數(shù)據(jù)分析探測到前方道路的車輛。如果探測到與前方車輛之間的距離縮短至低于設(shè)定距離，控制單元會計(jì)算所需的減速度。再通過施加最高4m/s的減速度進(jìn)行制動干預(yù)。如果需要更高減速度時(shí)，系統(tǒng)通過儀表盤中的警告燈和聲音提示(蜂鳴聲)提醒駕駛員。

警告信號發(fā)出提示后，駕駛員開始參與由限距控制系統(tǒng)增強(qiáng)版發(fā)起的制動操作。自適應(yīng)制動系統(tǒng)利用由制動助力器中的膜片行程傳感器和液壓單元中的壓力傳感器發(fā)送的信號，檢測駕駛員的制動動作。

駕駛員踩下制動踏板后，控制單元對比主缸壓力產(chǎn)生的減速度與計(jì)算出所需的減速度。這些信息傳給ABR控制單元，如果所需的實(shí)際壓力大于駕駛員正在施加的壓力，制動輔助系統(tǒng)增強(qiáng)版將促動制動助力器電磁閥，制動力被盡可能增大到避免碰撞的水平。

關(guān)閉限距控制系統(tǒng)增強(qiáng)版，只會停用保持設(shè)定距離或車速的校正干預(yù)，但是雷達(dá)傳感器和目標(biāo)探測功能仍然起作用，必要時(shí)仍可以為自適應(yīng)制動器控制單元提供所需的信息。如果系統(tǒng)檢測到與前方車輛有發(fā)生碰撞的風(fēng)險(xiǎn)，即使限距控制系統(tǒng)增強(qiáng)版已經(jīng)關(guān)閉，仍然可以通過視聽警報(bào)提醒駕駛員采取制動措施。因此，無論限距控制系統(tǒng)增強(qiáng)版是否關(guān)閉，制動輔助系統(tǒng)增強(qiáng)版始終能夠在制動時(shí)作為駕駛員的輔助工具。

雖然制動輔助系統(tǒng)增強(qiáng)版能使制動壓力增大到防抱死制動系統(tǒng)的介入值，但是也無法保證車輛在與障礙物發(fā)生碰撞前停止，所以駕駛員有責(zé)任根據(jù)行駛條件和交通狀況保持安全車距，并最遲在得到警告提示時(shí)進(jìn)行制動。