大眾電動(dòng)機(jī)械式制動(dòng)助力器

田振芳

(山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030619)

車輛內(nèi)燃機(jī)被電機(jī)替代后，即使在純電動(dòng)行駛時(shí)，如果司機(jī)踩了制動(dòng)踏板，也必須要增大制動(dòng)力的。這時(shí)，利用內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣歧管壓力來增大制動(dòng)力，就無法實(shí)現(xiàn)了，因?yàn)檫@個(gè)真空助力只能在普通的行駛模式上才會(huì)有。因此，就采用了電動(dòng)機(jī)械式制動(dòng)助力器，這也就省去了需要另加的真空泵以及氣動(dòng)制動(dòng)助力器了。

電動(dòng)機(jī)械式制動(dòng)助力器與傳統(tǒng)的氣動(dòng)制動(dòng)助力器相比，電動(dòng)機(jī)械式制動(dòng)助力器有如下主要的優(yōu)點(diǎn)：

1) 不依賴于真空就能進(jìn)行制動(dòng)助力；

2) 壓力建立快而猛；

3) 壓力設(shè)置的準(zhǔn)確性高；

4) 制動(dòng)踏板特性/踏板力保持不變。

1 電動(dòng)機(jī)械式制動(dòng)助力器結(jié)構(gòu)

電動(dòng)機(jī)械式制動(dòng)助力器由制動(dòng)助力控制單元，制動(dòng)系統(tǒng)蓄壓器，串聯(lián)制動(dòng)總泵，電機(jī)變速機(jī)，制動(dòng)液罐等組成，如圖1、圖2所示。

圖1 電動(dòng)機(jī)械式制動(dòng)助力器結(jié)構(gòu)

圖2 電動(dòng)機(jī)械式制動(dòng)助力器外形

2 制動(dòng)系統(tǒng)蓄壓器

制動(dòng)蓄壓器的結(jié)構(gòu)如圖3所示。電驅(qū)動(dòng)裝置/三相交流電機(jī)在超速減速(慣性滑行)工況時(shí)，如果需要的話，它可以作為發(fā)電機(jī)使用來為高壓蓄電池充電(能量回收)，這時(shí)電機(jī)是“被驅(qū)動(dòng)的”。因此，這時(shí)電機(jī)就形成了一個(gè)阻力了，這也就在驅(qū)動(dòng)輪上另增加了一個(gè)制動(dòng)力矩。如果司機(jī)踩下了制動(dòng)踏板，那么這個(gè)另增加的力矩會(huì)再次自動(dòng)增大對車輛的制動(dòng)作用。由于這個(gè)制動(dòng)作用與司機(jī)意愿無關(guān)，因此司機(jī)要想實(shí)現(xiàn)預(yù)先定好的車輛制動(dòng)狀況，那還是比較難的了。因此，任何時(shí)候要想實(shí)現(xiàn)司機(jī)給定的制動(dòng)力矩，司機(jī)應(yīng)能評估出其效果才行。

由于在技術(shù)上好實(shí)現(xiàn)(花費(fèi)少)，就在能量回收時(shí)降低液壓制動(dòng)壓力。降低液壓制動(dòng)壓力的目的在于:將“液壓”制動(dòng)和“電動(dòng)”制動(dòng)的綜合效應(yīng)調(diào)節(jié)到與實(shí)際的司機(jī)意愿相符的程度。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，就使用了制動(dòng)系統(tǒng)蓄壓器。制動(dòng)系統(tǒng)蓄壓器可在需要時(shí)存儲(chǔ)制動(dòng)液，并可將其導(dǎo)回制動(dòng)系統(tǒng)中。其目的在于降低制動(dòng)壓力。

圖3 制動(dòng)系統(tǒng)蓄壓器結(jié)構(gòu)

制動(dòng)系統(tǒng)蓄壓器直接連接至串聯(lián)式制動(dòng)主缸。如果車輛通過三相電流驅(qū)動(dòng)裝置減速(交流發(fā)電機(jī)模式)，則多余的制動(dòng)液將被存儲(chǔ)至制動(dòng)系統(tǒng)蓄壓器中。要想降低司機(jī)所施加的制動(dòng)壓力(在能量回收時(shí)取決于電驅(qū)動(dòng)裝置另加的制動(dòng)力矩)，制動(dòng)助力控制單元必須去操控蓄壓器電機(jī)來工作。缸內(nèi)的螺桿驅(qū)動(dòng)裝置使得活塞產(chǎn)生一個(gè)提升運(yùn)動(dòng)(直線往復(fù)運(yùn)動(dòng))，這使得缸容積增大了，于是就從制動(dòng)管路中吸進(jìn)了制動(dòng)液。因此系統(tǒng)內(nèi)的制動(dòng)壓力就降低了(作用到制動(dòng)器上的力矩自然也就降低了)。與此同時(shí)，制動(dòng)助力作用通過電動(dòng)機(jī)械式制動(dòng)助力器就降低了，因此制動(dòng)踏板不會(huì)松弛(下沉)。

如果在司機(jī)主動(dòng)實(shí)施制動(dòng)過程中，電驅(qū)動(dòng)裝置另加的制動(dòng)力矩變小了或者電驅(qū)動(dòng)裝置的發(fā)電機(jī)模式徹底停止工作了(關(guān)閉了)，那么就必須使得先前已經(jīng)降低了的制動(dòng)壓力再次增大。控制單元會(huì)再次操控蓄壓器電機(jī)來工作，活塞的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致缸容積減小，缸內(nèi)的制動(dòng)液再次被送回制動(dòng)管路于是制動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)的壓力也就相應(yīng)地升高了。

3 制動(dòng)助力控制單元制動(dòng)過程

從電力驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)力和控制電子設(shè)備接收到三相電流驅(qū)動(dòng)裝置能夠支持液壓制動(dòng)系統(tǒng)的信息。當(dāng)車輛高速行駛時(shí)，可用的交流發(fā)電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，制動(dòng)壓力不會(huì)增加或者會(huì)降低。隨著車速降低，交流發(fā)電機(jī)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大。然后車輪上的制動(dòng)壓力會(huì)根據(jù)可用的交流發(fā)電機(jī)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩而降低。為此，制動(dòng)系統(tǒng)蓄壓器吸入制動(dòng)液，使液壓制動(dòng)系統(tǒng)中的壓力降低。這意味著在特定時(shí)間段內(nèi)可僅利用交流發(fā)電機(jī)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行減速。

如果在減速過程中交流發(fā)電機(jī)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低，則制動(dòng)助力控制單元會(huì)向制動(dòng)系統(tǒng)蓄壓器的控制單元發(fā)送一個(gè)信號(hào)。然后蓄壓器將存儲(chǔ)的制動(dòng)液返回制動(dòng)系統(tǒng)，使液壓制動(dòng)系統(tǒng)中的壓力增加。當(dāng)車輛制動(dòng)并且完全停止時(shí)，出現(xiàn)此情況。當(dāng)車速低于10 km/h時(shí)，交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩會(huì)降低。此時(shí)，車輛通過液壓進(jìn)行制動(dòng)。

4 電動(dòng)機(jī)械式制動(dòng)助力器工作過程

對司機(jī)施加的制動(dòng)力進(jìn)行助力，是由電機(jī)-變速機(jī)構(gòu)總成來進(jìn)行的，具體說就是由一個(gè)同步電機(jī)通過相應(yīng)的傳動(dòng)比來驅(qū)動(dòng)兩個(gè)主動(dòng)齒輪軸，如圖4。主動(dòng)齒輪軸的齒部與加強(qiáng)殼上的齒部嚙合，主動(dòng)齒輪軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)于是就被轉(zhuǎn)換成了加強(qiáng)殼的縱向運(yùn)動(dòng)了。為了給制動(dòng)力增力，就要使得加強(qiáng)殼朝串聯(lián)制動(dòng)總泵方向運(yùn)動(dòng)(在圖中就是向左運(yùn)動(dòng)了)。在經(jīng)過了一定的空行程后，加強(qiáng)殼就與推桿接觸了，并會(huì)在電機(jī)繼續(xù)工作時(shí)給加強(qiáng)殼施加一個(gè)力(這個(gè)力是司機(jī)腳踏力之外的一個(gè)力)。電機(jī)的繼續(xù)工作是由制動(dòng)助力控制單元來控制著的，該控制單元從集成著的踏板位置傳感器處來獲知制動(dòng)踏板和推桿的位置信息。

圖4 電動(dòng)機(jī)械式制動(dòng)助力器工作過程

電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，也就是加強(qiáng)殼的間接位置信息，由電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子位置傳感器(霍爾傳感器)來偵測。通過推桿上的滑動(dòng)軸承以及由該軸承實(shí)現(xiàn)的兩部件的分離，就可以保證:即使在助力功能失效時(shí)，司機(jī)也能控制制動(dòng)壓力。控制單元會(huì)接通電源繼續(xù)工作;當(dāng)車輛停止且司機(jī)沒有踏下腳制動(dòng)器時(shí)，這個(gè)繼續(xù)工作可長達(dá)約1分鐘。如果在切斷了電源時(shí)司機(jī)主動(dòng)實(shí)施了制動(dòng)，那么制動(dòng)助力功能最多還能保持約6分鐘。在3分鐘和6分鐘后，會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的提示，警示司機(jī)要防止溜車;或者是提醒制動(dòng)助力功能馬上就要被關(guān)閉了。操控制動(dòng)燈要用到電動(dòng)機(jī)械式制動(dòng)助力器的制動(dòng)踏板位置傳感器的信號(hào)。

在維修服務(wù)中，這些部件只能整體更換(如果需要更換的話)。更換了電動(dòng)機(jī)械式制動(dòng)助力器包括制動(dòng)助力控制單元后，需要在線對控制單元進(jìn)行編碼。為此有個(gè)前提條件:制動(dòng)系統(tǒng)需正確放氣(排空氣體)。隨后進(jìn)行基本設(shè)定，就可獲知在沒踏下制動(dòng)踏板和已踏下制動(dòng)踏板時(shí)相應(yīng)的傳感器測量值了。

另外，通過讓電機(jī)工作可以建立起制動(dòng)壓力并確定出壓力一容積特性曲線。這樣也就確定出部件公差了，在隨后的調(diào)節(jié)中會(huì)考慮到這公差的。同樣，也需要對蓄壓器進(jìn)行基本設(shè)定。即使是在更換了蓄壓器后，也需要做這兩種基本設(shè)定。要想對電動(dòng)機(jī)械式制動(dòng)助力器和蓄壓器進(jìn)行功能檢查的話，請執(zhí)行元件診斷。