(汽车行业)汽车底盘控制技术的研究
（汽车行业）汽车底盘控制
技术的研究
汽车底盘控制技术的研究
1汽车底盘电子控制的理论基础和特征
汽车底盘最主要的功能就是让汽车按驾驶员的意愿作相应的加速、减速和转向运动。由图1可见，驾驶员是通过汽车里的操纵元件(转向盘、油门和制动踏板)来表达其意向，相应的执行量是前轮的转向角及车轮上的驱动力矩或制动力矩，真正起作用的是轮胎的纵向力和侧向力。汽车轮胎力的主要影响因素是路面的附着系数、车轮的法向力、车轮滑动（转）率和车轮侧偏角。因此，汽车底盘控制的基本思路和原理就是在给定的路面附着系数和车轮法向力的情况下对车轮滑动(转)率和侧偏角进行适当的影响和控制，来间接调控轮胎的纵向力和侧向力，最大限度地利用轮胎和路面之间的附着力，提高汽车的主动安全性、机动性和舒适性。
汽车底盘的电子控制是壹个多系统相互影响，相互作用的复杂系统工程，具有以下特征。
图1驾驶员、轮胎力和汽车运动的相互关系
(1)不同的控制系统经常共用同壹传感器、执行机构、甚至电子控制单元。如轮速传感器的信号几乎被所有。的底盘控制系统所使用。
(2)同壹个控制目标可由不同的控制系统单独或者共同来控制。如汽车在离散型路面上制动时方向稳定性可通过ABS、ESP、AFS和RWS来控制。
(3)同壹个控制系统可能会对多个变量同时进行控制，且且拥有多个执行机构。如TCS的控制变量有车轮的滑转率和车轮的角加速度，其执行机构有发动机节气门开度的调节器和轮缸里制动液压的调节装置。
(4)同壹个控制变量同时受不同的控制系统所控制。如车轮滑动率同时受ABS和ESP的控制。
2汽车底盘常见的电子控制系统
2．1汽车制动和驱动的电子控制系统
2．1．1汽车防抱死制动系统ABS(antilockbrakesystem)
汽车在制动过程中，当车轮滑动率在30％左右时，制动力系数最大(见图2)。此时车轮能获得的地面制动力也最大。当制动力矩进壹步增加，车轮滑动率将快速增大，制动力系数不但不再增大了，反而逐渐减小。显然，车轮滑动率在大于入时，制动力系数处于非稳定区域。因此希望将车轮滑动率控制在稳定区域里。从侧向力系数和滑动率的关系曲线能够见出，滑动率越小，侧向力系数越大。当车轮完全抱死时，其侧向力系数几乎为零，完全失去了承受侧向力的能力。当这种现象发生在前轮时，汽车失去转向能力；如果发生在后轮，汽车将发生后轴侧滑，失去稳定性。把滑动率保持在稳定区域里就是ABS的主要控制目标。
图2制动力系数μB、侧向力系数μS，和滑动率λB的关系曲线
ABS基本上都是由电子控制单元(ECU)、轮速传感器和制动压力调节装置等组成。轮速传感器是ABS十分重要的部件。它要向电子控制单元(ECU)及时地提供可靠、精确的车轮转速。轮速传感器可分为电磁式、霍尔式和磁阻式。其中电磁式传感器是壹种被动式轮速传感器，因为它不需要外部电源就能产生相应的电信号。其结构简单、成本低。可是，当车速很低时，输出信号太弱，ABS无法正常工作。当车速过高时，传感器的频率响应跟不上，容易出现错误信号。另外仍有抗电磁
波干扰能力较差和不能识别车轮的转动方向等缺点。目前，ABS系统越来越多地使用霍尔式或磁阻式主动轮速传感器，从而消除了电磁式轮速传感器的不足。
电子控制单元(ECU)是ABS系统的控制中心。它由硬件和软件俩部分组成。其硬件部分包括输入电路、运算电路、电磁阀及电动液压泵控制电路和安全保护电路等。ECU软件具有运算控制和系统监测俩大功能。当系统的各组成部分都运行正常时，ECU接收传感器的输入信号，然后按壹定的控制策略和运算逻辑进行处理和计算，从而形成相应的控制指令，对制动压力调节装置进行控制。当ECU监测到系统工作不正常时，会自动终止ABS系统工作，同时点亮ABS警示灯。此时传统的制动系统照常工作，不受任何影响。
新型的ABS基本上都使用由2位2通道电磁阀、低压储液室、电动泵组成的压力调节装置(图3)。根据不同工况阶段，压力调节装置可进入4种不同的压力调节模式：普通制动、保压制动、减压制动和增压制动。
图3ABS制动压力调节装置
ABS是在传统的制动系统里串联进去了制动压力调节装置，传统的制动系统不需改动。即使ABS发生故障，传统制动性能照常工作。ABS的另壹特点是不依赖于其他系统。ABS是电子控制在汽车应用中最成功的范例之壹。
2．1．2牵引力控制系统TCS(tractioncontrolsystem)
当汽车驱动轮的驱动力矩过大时，驱动轮会相对地面作滑转运动。壹般希望驱动轮的滑转率不要超过20％，这样不仅能获得最大的地面驱动力，而且驱动轮仍能承受壹定的侧向力。这种对驱动轮滑转率进行控制的系统称为TCS系统。它是在ABS的基础上发展起来的。它不仅要对ABS的制动压力调节装置进行扩展，而且仍需要发动机电子管理系统(EMS)的有机配合。
在绝大多数汽车里，TCS同ABS共用同壹个ECU。只是在软件部分增加了TCS的运算、监测和控制模块。TCS的ECU根据传感器的输入信号，来识别和判断汽车的行驶状况。如发现汽车驱动轮的滑转率超出相应的门限值，TCS系统将对执行机构发出相应的控制调节指令。其执行机构分为发动机节气门调节机构和驱动轮制动压力调节装置俩部分。
发动机节气门调节机构是对汽车的2个驱动轮进行对称式的控制和调节。要求发动机输出转矩减少的控制称为ASR控制；而对发动机输出转矩增大的控制则称为MSR控制。当2个驱动轮的滑转率都超出相应的门限值，这时需要减小发动机的输出转矩。对发动机的节气门进行相应的调节，同步减小2个驱动轮的驱动力矩，获得所期望的驱动轮滑转率。当汽车在低附着路面上作怠速行驶时，发动机的输出力矩为负值，驱动轮在发动机的制动力矩作用下会产生壹定的滑转率。当驱动轮的滑转率过大时，汽车将失去其方向稳定性。此时TCS系统将通过EMS来增大发动机输出转矩，从而减小驱动轮的滑转率。由此可见，TCS的正常工作离不开EMS的有机配合。TCS系统是通过CAN从EMS获得有关信号，且将控制指令通告给EMS。因此TCS系统已实现了最初的汽车动力学控制的电子化、智能化和网络化。
驱动轮制动压力调节装置是对汽车的2个驱动轮进行非对称式的控制和调节。当左右驱动轮的滑转率相差悬殊时，对滑转率较大的驱动轮进行制动力的控制来减小2个驱动轮的轮速差。TCS系统的这种控制模式也叫做BTCS。主要应用于汽车
在μ—Split路面以及汽车在弯路上的加速行驶。在有些情况下TCS需要同时进行ASR和BTCS控制，才能获得最佳的驱动力和汽车的方向稳定性。
TCS制动压力调节装置(图4)是在ABS制动压力调节装置的基础上，对每个制动回路增加2个电磁阀(隔离阀和低压阀)。在进行BTCS控制时，隔离阀断开，低压阀连通，低压油从制动主缸由电动泵输送到驱动轮制动轮缸里，产生所需要的轮制动压力。
图4TCS/ESP制动压力调节装置工作原理图
2．1．3汽车动力学电子稳定控制系统ESP(elec-tronicstabilityprogram) ESP是通过调节车轮纵向力大小及匹配来控制汽车的横摆运动，使汽车具有良好的操纵性和方向稳定性的主动安全控制系统。ESP的基本原理是通过传感器和运算逻辑来识别驾驶员对汽车的期望运动状态，同时测量和估算出汽车的实际运动状态。当俩者之间的差大于给定的门限值时，按壹定的控制逻辑对车轮的纵向力大小进行相应的控制和调节，使作用在汽车上的横摆力矩发生变化。附加的横摆力矩迫使汽车作相应的横摆运动，让汽车的实际运动状态更接近驾驶员对汽车的期望运动状态。
为了识别驾驶员对汽车的期望和得知汽车的实际运动状态，ESP系统需要比ABS 和TCS更多的传感器。它们是转向盘转角传感器、汽车横摆角速度传感器、横向加速度传感器和制动主缸的液压传感器。ESP和TCS系统使用相同的执行机构。当汽车在弯道行驶时，如果汽车行驶轨道和驾驶员所期望的轨道不壹致(图5)，ESP系统会通过制动压力的干预或者发动机输出转矩的调节，来改变汽车的运动。当汽车的实际运动曲线半径小于驾驶员所期望的轨道半径时，汽车有过度转向的特征。此时，ESP在汽车的前外轮施加壹个制动力。壹方面，制动力对汽车产生壹个横摆回正力矩；另壹方面，由于制动力的增加，作用在此车轮上的侧向力会相应减小，从而产生另壹个横摆回正力矩。汽车在这俩个附加回正力矩的作用下会返回到驾驶员所期望的轨道上来。当汽车有不足转向时，ESP有俩种干预方法。其壹是在汽车的后内轮施加壹个制动力，使汽车的横摆运动加剧，让汽车返回到驾驶员所期望的轨道上来；另壹种是减小发动机输出转矩，相应的驱动力也随之减小，汽车将作减速运动。此时，前轴的法向力增大，后轴的法向力减小。相应的前轴侧向力增大，后轴侧向力减小，从而加剧汽车的横摆运动，使汽车的实际运动状态更接近驾驶员的期望值，提高了汽车的方向稳定性。
图5ESP对汽车运动的控制效应
2．2汽车转向系统的电子控制
汽车转向系统的电子控制是通过对车轮转向角的电子控制来实现的。常见的系统有主动前轮助力转向系统(EPS)、主动前轮叠加转向系统(AFS)和主动后轮转向系统(RWS)。
2．2．1主动前轮电动助力转向系统EPS[2](electricpowersteering)
传统的动力转向能使驾驶员操纵轻便，减小路面对转向盘的冲击，同时能让转向盘具有自动回正的能力。EPS能更好地满足之上要求。特别是在使驾驶员操纵轻便方面，电动助力转向系统可根据汽车的行驶速度，灵活地调节助力大小。在低速停车时，所需要的转向力矩最大。此时EPS能相应地加大助力强度，提高汽车驾驶的舒适性。在装有停车辅助系统的汽车里，EPS在停车时能自动回正转向盘。
EPS主要有3种不同的安装方案：(1)安装在转向轴上；(2)安装在转向器的齿条上；(3)安装在转向器的横拉杆上。但EPS的结构和工作原理都大同小异。在此仅对第1种安装方案的EPS作简单介绍。此方案已用于新型的宝马BMWZ4车。EPS由电子控制器、电动机及运动传动机构、电动机转速传感器、转向盘转角传感器和转向盘力矩传感器等部分组成(图6)。由于EPS可按需要给转向盘施加壹个额外力矩，这壹力矩可用于对驾．驶员的提示信号，实现转向建议功能
DSR(driversteeringrecommendation)。让EPS系统和ESP系统相互结合，来识别和判断驾驶员的意向以及汽车的运动状况。壹旦发现汽车过度转向或当汽车在μ—Split路面制动时，DSR可及时地提示和建议驾驶员作出快速和正确的反应，从而提高汽车的安全性。
图6EPS的主要组成部分
2．2．2主动前轮叠加转向系统AFS[3](activefrontsteering)
AFS系统能在驾驶员通过转向盘施加给前轮的转向角的基础上，通过AFS的执行机构给前轮叠加壹个额外的转向角。此额外的转向角由电子控制单元根据转向盘转角和汽车的壹些运动变量计算。AFS的执行机构由电动机、自锁式蜗轮蜗杆机构、行星齿轮机构等组成。AFS壹般串联在转向盘和转向器之间(图7)。转向器的输入角δV由转向盘转角δS和电动机转角δM。
线性叠加而成。为了得知和控制前轮转向角，需要安装壹电机转角传感器。AFS 电子控制单元通过CAN获得转向盘转向角，汽车行驶速度等信息。同时将转向器的输入角δV及转向器的输入角速度传递给CAN网络。由于前轮转向系统增加了壹个运动自由度，通过合适的前轮转向角叠加能实现壹些传统转向系统无法实现的新功能。其中最主要的功能是转向系统的变传动比和对前轮转向角的动态干预和调节，来影响汽车的动态性能，从而使汽车的舒适性、机动性和稳定性得到壹定的改善。AFS转向系统的传动比是根据汽车行驶速度来变化的。当汽车低速行驶时，AFS的执行电动机叠加壹个和转向盘转角δS同向的电机转角δM，使转向盘转角和前轮转向角的比值变小。其转向更直接、快速、舒适。当汽车高速行驶时，AFS叠加壹个和转向盘转角δS反向的电机转角δM，使转向盘转角和前轮转向角的比值变大。其转向变得更为间接，所需要的转向盘转角变大，能提高汽车高速行驶的转向精确度，从而改善汽车的操纵性。同ESP系统相配合，AFS能在壹定范围内进行汽车的横摆角控制。特别是当汽车在μ—Split路面制动时，AFS 能通过主动的前轮转向角来平衡制动力所产生的横摆力矩，使汽车的操纵稳定性得到改进。由于转向盘和汽车前轮仍然保持着机械式连接，其安全自保性能好。当AFS出现故障时，电动机自动锁止，传统的转向系统仍然照常工作。
图7主动前轮叠加转向系统(AFS)结构简图
2．2．3后轮转向系统RWS(rearwheelsteering)
RWS能主动让汽车俩后轮的横拉．杆相对于车身作侧向运动，使俩后轮产生壹转向角。RWS也是由电子控制单元、传感器和执行机构等组成。其执行机构有整体式和分离式俩种。整体式是指汽车俩后轮的横拉杆由同壹个执行机构所调节；而分离式则指汽车俩后轮的横拉杆由俩个不同执行机构来调节。对于整体式RWS执行机构，用壹个横拉杆位移传感器就能确定俩后轮的转向角。但分离式RWS执行机构需要至少俩个位移传感器。由于分离式RWS执行机构的元件多，俩后轮的控制和协调比较复杂，当下研发更多的是整体式RWS执行机构。整体式RWS执行机
构又分液压式和机电式俩种类型。图8所示是机电式RWS执行机构，由电动机、螺母螺杆驱动机构和安全锁止机构等组成。为了提高系统的可靠性，执行机构里安装了壹个电机转角传感器和壹个螺杆位移传感器。当RWS出现故障时，电动机自动锁止，俩后轮的转向角不再发生变化，直到故障排除。
图8整体式主动后轮转向系统(RWS)
当RWS正常工作时，后轮的转向角是转向盘转向角和汽车行驶速度的函数。汽车低速行驶时，当驾驶员转动转向盘，RWS的执行机构给后轮壹个相应的方向相反的转向角。从而使汽车在低速拐弯或停车时，转弯半径变小，使汽车转向和停车更方便、快速、舒适。当汽车高速行驶时，RWS给后轮壹个和前轮转向角方向壹致的转向角。汽车的前后轮同时向同壹个方向转向，可提高汽车的方向稳定性。特别是汽车在高速行驶换车道时，汽车不必要的横摆运动会大大减小，从而增强了汽车的方向稳定性。当汽车在μ—Split路面制动时，RWS同ESP系统相配合，可及时地通过主动后轮转向角来平衡制动力所产生的横摆力矩，既能保持汽车的方向稳定性，又能最大限度地利用前轮的制动力，改进汽车的制动性能。
2．3汽车悬挂系统的电子控制
悬挂系统的控制是通过对汽车悬挂元件特性进行主动干预和调节来实现的汽车
动力学控制。在此仅对2种常见的系统ADC和ARC作简单介绍。
2．3．1主动悬挂阻尼器控制系统ADC[4](activedampingcontr01)
ADC系统(有时也称为连续性阻尼控制系统CDC)由电子控制单元、CAN、4个车轮垂直加速度传感器、4个车身垂直加速度传感器和4个阻尼器比例阀组成。根据汽车的运动状况及传感器的信号，电子控制单元计算出每个车轮悬挂阻尼器的最优阻尼系数，然后对阻尼器比例阀(图9)进行相应的调节，获得所期望的振动性能(图10)，使汽车的悬挂系统能提供更好的汽车舒适性、安全性和稳定性。为此，让汽车车轮的动载振幅和车身垂直加速度尽可能小。
图9CDC减振器结构图图10CDC减振器特性曲线
2．3．2主动横向稳定器ARC(activerollcontrol)
当汽车进行弯道行驶时，离心力会对汽车车身产生壹个侧倾力矩。这个侧倾力矩壹方面引起车身侧倾，另壹方面使车轮的载质量发生由内轮向外轮的转移。对被动横向稳定杆的汽车来说，车轮的载质量在前后轴上转移的分配比例是由前后轴的侧倾刚度决定的。而主动横向稳定杆则能够根据具体情况对每个横向稳定杆施加壹个可连续变化的初始侧倾角或者初始侧倾力矩。主动侧倾稳定杆有2种不同的结构形式。第1种(图11)是将被动侧倾稳定杆从中间分开，通过壹个旋转马达把稳定杆的左右俩部分连接起来。旋转马达能让左右俩部分进行相对转动，旋转马达的转矩能够调节。第2种(图12)是在被动稳定杆其中壹端安装壹个差动液压缸机构。差动液压缸机构壹端和稳定杆连接，另壹端和同车轮的横向摆臂连接。差动液压缸机构俩端的距离是能够调节的。
图11旋转马达式主动横向稳定器
图12差动液压缸式主动横向稳定器
ARC的工作原理是主动地让稳定杆的左右俩端作垂直方向的相对位移，来平衡车身的侧倾力矩，使车身的侧倾角接近零。这样减小了车身侧倾运动，提高了舒适
性。由于汽车前后俩个主动稳定杆可调节车身的侧倾力矩的分配比例，从而可调节汽车的动力特性，提高了汽车安全性和机动性。
新型的宝马BMW7系列轿车装有液压旋转马达式的ARC系统[5]。其执行机构由电动液压泵、电磁调控阀体和液压旋转马达等组成。液压旋转马达的调节和控制主要基于汽车的行驶速度、汽车的横向加速度、转向盘转角和横摆角速度等。
3底盘电子控制网络化和全局协调化的发展趋势
汽车底盘各控制系统之间的相互联系、相互依赖、相互影响越来越大。为了优化控制效果，节约资源，提高控制系统的可靠性，用高速局域网络CAN将俩个或多个底盘电子控制系统结合起来，对底盘实现多层面控制，已成了现代汽车底盘技术的发展趋势。在此基础上出现了第二代ESP系统、GCC系统[6]和AUTOSAR研发工程[7]。
3．1第二代ESP系统(ESPⅡ或者ESPplus)
要获得汽车的转向稳定性，能够通过对车轮制动力的控制，也能够通过主动转向系统的控制，仍能够通过对发动机的输出转矩控制来实现。如果让3个控制系统独立工作，很可能相互约束，相互干扰，事倍功半。第二代ESP系统用网络让这3个控制系统有机地结合起来，相互配合，相互补充，达到最佳的控制效果。ESPII 的主要组成部分如图13所示。为实现这3个控制系统和谐有效地工作，ESPII系统设立了更高壹级的控制层。此控制层的计算软件在ESP电子控制单元上运行，但通过网络拥有AFS、ABS、TCS和ESP的所有信息，且能通过网络向AFS、ABS、TCS和ESP传达控制指令。最基础的控制功能如制动防抱死，驱动防滑转及转向系统的变传动比仍然分别由低层面的ABS、TCS和AFS独立完成。汽车的转向稳定性功能则由ESPII的高级控制层面统壹管理，综合协调，从而使汽车更安全、更机动、更舒适，弯道行驶稳定性更好。通过对ESP、TCS和AFS的网络化，ESPII 扩展和改进了ESP的功能。
图13ESPII的组成部分
3．2全方位底盘控制GCC(globalchassiscontrol)
GCC的基本构思是设立壹个更高层面的底盘控制单元，即GCC控制单元如图14所示。利用CAN网络将驾驶员的操纵指令同汽车动态特征有关的所有传感器的信息都传递给GCC控制单元。同时GCC控制单元同所有的其它汽车底盘子控制系统通过CAN网络联接起来。底盘最高层的控制策略和控制逻辑在GCC控制单元中运行。它要对驾驶员的意向进行识别，对底盘控制子系统进行监督和检测，对汽车的运动状况进行观测。当汽车的运动状况偏离驾驶员的意向时或者汽车出现了危险的运动状况，GCC控制单元将进行综合平衡，全面协调，对汽车底盘各子控制系统进行合理分工，用最佳的方法来完成汽车的动态控制和稳定。壹旦其中某壹个子控制系统发生故障，GCC控制单元会自动地对汽车底盘各子控制系统的分工进行及时调整，以达到最佳的控制效果。
图14汽车底盘全方位控制(GCC)的基本结构
由于GCC控制单元能全面了解驾驶员的意向、汽车的运动状况和汽车底盘各子控制系统的运行状况，因此能合理地分配各控制系统的任务，使他们更和谐、更有效、更及时地相互配合，相互补充。不仅使汽车的主动安全性、舒适性和机动性更好，而且系统的可靠性也得到了提高。
3．3汽车开放性系统构架AUTOSAR(automotiveopensystemsarchitecture)
要实现全方位底盘控制，就必须让GCC控制单元能够快速、可靠和正确地同汽车底盘所有子控制系统交换信息。到目前为止，汽车底盘各个系统和相应的控制单元来自不同的生产厂家。他们有各自的标准体系，有各自的技术保密措施和对外信息封锁措施。要实现GCC，必须要对所有的汽车生产厂家和汽配生产厂家制定统壹的标准体系和系统接口。为此，全球范围内的汽车行业正在研究和探讨建立汽车开放性系统构架。其目的是要对系统和应用软件的接口制定统壹的标准体系，使汽车系统和控制软件具有开放性、标准化、模块化、再用性能好、互换性好、维护性好等特征。全球范围内50多个汽车生产厂家和汽车配件生产厂家参和这壹工程。其中核心成员是宝马、奔驰、大众、欧宝、标致、丰田、福特、博世、大陆和西门子等10家X公司。
4汽车底盘线控技术(X—by—wire)的研发和实践
4．1汽车底盘线控技术的特征
(1)操纵机构和执行机构没有机械联结和机械能量的传递。
(2)驾驶员操纵指令由传感元件感知，以电信号的形式由网络传递给电子控制器及执行机构。
(3)执行机构使用外来能源完成操纵指令及相应的任务，其执行过程和结果受电子控制器的监测和控制。
X-by-wire的关键是线控转向和线控制动系统。图15是线控转向系统和线控制动系统的构架图，它们由俩套控制系统所组成。壹套是对操纵机构的控制，即对转向盘力矩或者制动踏板力的控制。另壹套是对执行机构的控制，即对前轮转向角或者车轮制动力的控制。这俩套控制系统都使用外来能源／电能，他们之间只有不断的信息交换，但没有机械运动和机械能量的传递。
图15线控转向系统和线控制动系统的构架图
4．2线控转向系统(steerbywire)
按欧洲现有的法规，线控转向系统的汽车仍不允许在公共交通道路上使用，所以线控转向系统仍处于研制阶段。系统—般由转向盘和转向盘力矩模拟电机、转向盘转角传感器、控制器单元(ECU)、电能供给系统、电能和信息管理系统以及车轮转向执行机构等部分组成。由于它对汽车驾驶安全的特殊性，因此所有元件都是重复的，包括信息网络电路、能源供给电路、执行电机、转向盘转角传感器和控制器单元。当驾驶员操纵转向盘转向时，壹方面执行电机要根据驾驶员的意向对前轮的转角进行相应的调节和控制；另——方面转向盘力矩模拟电机要根据汽车的运动状况计算出转向盘的回正力矩，为驾驶员模拟相应的路感。
4．3线控制动系统(brakebywire)
汽车线控制动系统根据车轮制动压力系统的不同可分为
EHB(electrichydraulicbrake)和EMB(e-lectro-mechanicbrake)[8]俩大类。电液制动系统(EHB)由电子制动踏板模块、电制单元(ECU)、液压控制单元(HCU)、传感器和信息网络(CAN)等部分组成。EHB是在ESP成功地产品化之后开始研发的，其HCU的结构和原理同ESP有许多相似之处。各车轮的制动力矩仍然靠轮缸里的液压产生，轮缸和EHB的HCU相连通。液压控制单元的能量来源不再是驾驶员，而是由电动液压泵所产生的高压油。为此，HCU有壹个高压储油室。当驾驶员踩制动踏板时，制动踏板力和行程由传感元件所测量，将其结果传递给ECU，然后ECU对HCU中不同的电磁阀门进行相应的控制来调节各轮缸的压力。EHB集成了
ESP、TCS、ABS和EBA的功能，但性能更优越：能优化制动踏板特性，消除ABS 工作时踏板振动。EHB需要ESP所有的传感器。另外，制动踏板模块装有2个独立的角位移传感器和1个压力传感器。HCU中装有5个压力传感器，分别测量4个轮缸和高压储油室的液压。第壹批安装EHB系统的是奔驰E级轿车。
同EHB系统相比，电制动系统(EMB)的执行机构也发生了质的变化。它的车轮制动压力不再由液压产生，而是来源机电壹体式制动器。4个独立的高性能机电壹体式制动器在每个车轮上产生制动力。EMB系统由电子制动踏板模块、中心电子控制单元(ECU)、4个包含电控模块(WCU)的机电壹体式制动器、多种传感器和网络(CAN)等部分组成。刹车时，电子制动踏板模块感知驾驶员的指令，通过网络(CAN)同时向ECU和4个WCU发出信号。中心ECU计算出各个车轮期望制动力，且将执行指令传递给4个WCU。WCU对控制机电壹体式制动器作相应的控制和调节，来完成必要的制动力矩响应。
EMB的关键部件是执行系统。它包含大量的传感器、机电壹体式制动器和电控模块(WCU)。机电壹体式制动器的基本原理是使用同步电机把电能转化成机械能，然后使用传动机构，壹方面将电机的转动转化成制动片的平动，另壹方面作必须的变速和增力，从而使制动器获得壹定的制动压力。通过压力传感器将压力大小反馈给WCU，然后WCU对电机的电压或者电流强度进行相应控制和调节，使制动器的制动压力同ECU的指令保持壹致。
机电壹体式制动器[8](图16)壹般使用行星齿轮变速器进行减速和增大转矩，然后应用螺母螺杆机构将转动转化成平动，且推动制动器压板，挤压制动摩擦片，制动摩擦片又挤压制动盘从而产生制动力矩。这种制动器的优点是制动力矩同电机的转矩和摩擦片的摩擦因数成正比，比较容易控制，其缺点是要求电机的功率较大。
图16EMB制动器
目前，仍出现了壹种楔式的机电壹体式制动器[9](图17)。它应用螺母螺杆机构将转动转化成平动，来推动壹个带制动摩擦片的楔块。由于楔块斜面的增力放大作用，制动器的效能因数很大。因此，这种楔式制动器要求电机的功率相对小。其缺点是制动力矩的控制难度大。
图17楔式制动器
EMB系统具有ESP和EHB系统的所有功能。除此以外仍能够方便地把电子驻车制动EPB集成壹体。EMB产品化的主要障碍是系统的价格和可靠性能。
5总结和展望
电子技术在汽车技术中广泛应用，使汽车底盘的控制正在快速地向电子化、智能化和网络化方向发展，从而出现了许多汽车底盘电子控制系统。特别是像ABS、TCS和ESP这些技术十分成熟，功效显赫，成本低廉的电子控制系统在汽车中的安装率逐年上升。各种电子转向控制系统如AFS、EPS和RWS也在不断地安装到中高档轿车里。汽车电子转向控制能在必要时向驾驶员提出合理的建议或者对驾驶员的指令进行必要的修正。在壹些豪华型轿车里也开始应用电子悬挂控制系统，如ARC和CDC等。为了让各种汽车底盘电子控制系统更和谐、更有效地工作，汽车工业界正在研究和制定汽车开放性系统构架AUTOSAR。使汽车系统和控制软件具有开放性和标准化接口，加速汽车底盘电子控制系统的网络化，从而加快
ESPII和GCC的产品化和系列化进程。为了最终实现汽车驾驶的全自动化，人们正在从事汽车线控系统的研发和试制。
随着电子传感器技术的进壹步发展和完善，通过网络化将这些新的信息同汽车底盘电子控制系统结合，将会出现更多的新功能和新系统，如ACC、Stop&go、前向车辆碰撞警告和自动紧急制动系统、车道偏离警告和车线维持系统等。