汽车电子安全制动电子保护辅助系统也是一个能够维持整个现代汽车稳定、安全、可靠正常运行的关键安全和关键电子系统。尽管几乎大多数现代汽车系统都配备了汽车电子制动防抱死装置系统（ABS）、驱动轮牵引力控制和防滑横向旋转装置控制系统（ASR）以及车辆安全性和稳定性的主动电子控制系统，如制动力分配装置（EBD）系统，制动辅助配置（EBA）装置和电子车身动力系统的稳定平衡控制系统（VSC）配置，无疑在现代整车整体稳定运行过程中，对有效提高整车整体稳定性的安全性起到了越来越重要的关键控制作用，但同时，近年来，由于人为因素导致的汽车电子和制动系统及其他系统部件的故障和损坏，如路线设计、制造和加工过程中的缺陷，或人车结合使用时的维护和操作方法不当等，导致各种机械故障屡有报道和发生，这种重大机械故障一旦反复、连续发生，往往会成为非常严重和致命的特征，造成大量人员和车辆的破坏，人机的彻底破坏，甚至造成人员伤亡。

1制动系统的工作原理

车轮制动器也是自行车制动控制系统的重要结构部件和组成部分。根据制动结构原理的不同，一般分为以车轮制动鼓盘为主要制动控制元件的车轮鼓式制动器和以车轮制动盘座为车轮制动控制元件的车轮盘式制动器。

（1） 当制动系统已完全或未处于连续工作状态时。当车辆能够在一定距离内保持正常或连续运行时，制动系统蹄片表面之间以及车轮和制动盘鼓侧之间仍有一定的制动系统间隙，车轮仍能以正常速度继续行驶。（2） 当车辆制动系统仍在连续工作时。当踏板踩下一个闸瓦踏板时，总泵活塞将直接与制动分泵活塞连接，系统活塞将立即产生一定高度的制动液压力。制动分泵活塞将同时向上推动另一个制动蹄，使安装在制动鼓蹄片上的摩擦片压紧制动鼓，并产生足够强度的制动蹄吸力，使制动蹄鼓片立即停止或停止向前移动，此时车辆只能制动。（3） 松开制动器。当制动驾驶员强行松开原车前制动蹄踏板时，回位弹簧板施加的弹簧力将明显大于液压管路系统承受的湿液压。将车辆原后制动蹄向后拉，使原前制动蹄一侧与原车制动蹄鼓板之间始终存在有效间隙，制动力突然消失，车辆仍能连续自由行驶。为了尽可能提高车辆在夜间道路上的自动平稳驾驶性能和驾驶安全性，车辆夜间制动系统设计的相关技术要求往往相差很大，制动系统设计的抗制动和过载能力指标一般需要达到或足够，确保车辆防制动系统装置能在法律允许的规定速度范围内连续、及时、稳定地保持平稳行驶或停车或长时间运行；一般来说，汽车转向系统的控制和部件应尽可能牢固、轻便、稳定；车轮方向和操纵方向应相对准确、稳定，以提高正常行驶或夜间行驶时的安全性；一般来说，制动器的滞后作用范围应控制得足够小，以确保车辆的制动效果相对稳定及时，工作安全可靠。

2控制策略分析

2.1汽车制动失效的特点

对于大多数使用电液电子制动的现代车辆，一旦制动系统发生故障，其明显而直观的制动特性是，当驾驶员用一只脚踩下制动踏板或试图精确控制自己速度的方向时，他会感觉到制动踏板逐渐变得非常软。即使驾驶员能够连续十次以上完全踩下制动踏板，车轮中也始终没有制动力，汽车没有明显的减速和制动趋势，制动系统失去了对速度和方向的控制。

2.2汽车制动失效的原因分析

汽车前轮制动机构失效和损坏的根本原因之一应该是汽车车轮制动器完全失去制动力。具体原因如下：制动系统总泵无油缸或严重缺油，制动踏板总泵皮碗被汽车踩踏，制动系统管路结冰融化，或管路中有尖锐异物或堵塞，随车行驶时制动管路接头开裂变形或管路接头脱落，制动系统踏板与制动总泵连接的机械螺栓脱落。

2.3汽车制动失效应急控制策略

当车辆系统的发动机低速进入正常起动紧急制动阶段时，制动机械的防抱死控制装置（ABS）功能失效，驱动轮和防滑制动侧滚起动装置控制系统（ASR）控制失效，制动力平衡分配辅助装置控制系统（EBD）故障制动转向辅助起动装置控制（EBA）系统故障和发动机电控车身动态稳定性和反馈平衡控制程序系统（VSC）系统故障未得到系统和正确的控制，进入正常启动低速正常行驶的车辆故障未得到正确控制，制动故障紧急控制系统模块（bfecs）也是尚未完全进入正常或紧急状态的制动系统状态；如果车辆处于紧急制动系统状态，bfecs制动系统立即进入实时监控的工作状态模式，检测并记录车辆制动系统当前的工作模式以及是否正常工作。如果制动系统状态恢复正常，bfecs系统不会立即主动向制动系统控制和报警系统发出任何命令，不会主动进行制动报警，并自动对该类车辆采取所有其他紧急制动或制动报警措施；如果道路雷达探头检测或记录到现场所有行驶车辆均为无有效制动力的车辆，或制动力不足的车辆行驶异常，Bfecs系统可直接向各制动机构发送控制信号指令，根据无制动驾驶车辆时估计的有效制动力消耗损失的相对值和估计的车轮最小相对滑移率，相应地减少和增加车辆的有效制动力消耗，使事故车辆立即及时停车，进行预制动和紧急停车，然后施加制动，从而合理有效地控制和提高车速，达到紧急制动的目的，保护安全车辆在正常行驶或环境下的正常运行。

3汽车制动失效应急控制建模

系统架构将采用一种新型的汽车主动电子智能制动控制与驱动装置技术，主要以高性能单片机系统的设计为总体设计与开发的核心技术之一。在集成现有电控汽车防抱死制动系统等先进技术的基础上，设计了多种相应技术的有源电子传感器芯片模块和执行器，电子控制器系统核心（ECU）的功能可与整车ABS ECU子系统共享。附加系统的电子传感器系统主要包括汽车电子制动踏板位置传感器系统和汽车电子制动系统的压力传感器。制动踏板位置传感器主要用于在车辆驾驶员脚被踩下时，自动检测车辆电子制动系统踏板位置传感器的相对准确位置。ECU传感器用于自动、准确地判断车辆驾驶员的脚在待驾驶车辆踏板上施加的车辆制动系统最准确的力。制动过程中，主缸压力传感器主要用于在车辆系统制动运行试验过程中，准确、定量的检测主高压缸在车辆系统制动运行过程中能承受何种系统制动工作压力。ECU主要用于在车辆系统的系统制动操作试验中，准确判断系统压力值是否正常。盘式制动装置的主要机械执行器通常设计为电控车辆中的电磁制动装置。该机械装置只能给出并接收其内部ECU系统发送的机械控制命令，以间接控制车辆内部电磁制动装置电磁制动力系统的能量信号的输出和大小。

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

由于系统电路结构中增加或配置了瞬时制动踏板压力传感器和瞬时制动踏板位置传感器，它们还将使控制系统能够快速、自动地实时检测或采集制动系统主缸腔中运行的瞬时制动踏板踏板压力数据信号和瞬时制动系统踏板行程位置信号。在本系统中，ECU单元系统存储并操作系统的制动踏板位置值与系统相关工程技术人员通过台架试验、分析计算，然后通过计算机优化和后处理计算出的系统制动踏板压力值之间实时、准确的对应压力数据，当根据系统制动踏板位置值实时准确计算出的系统实际制动踏板压力阈值应与系统制动踏板压力传感器实时准确检测到的系统实时压力阈值一致时，可直接判断系统制动踏板系统的正常工作压力，当制动系统的实时压力阈值远低于制动系统的实际踏板位置值时，可以观察到制动系统的实际踏板压力阈值，可以直接用来判断实际踏板系统的制动故障或控制故障。

4.2应急制动力的产生

一旦车辆上的车轮制动弹簧发生故障，导致车辆损坏的最直接和最根本的原因可能是车轮制动机构突然断裂并失去对电子制动弹簧力的控制。为了逐步解决汽车电子制动弹簧机构断裂、失效等事故发生时，汽车启动时电磁制动装置无法提供应急电源的问题，拟在系统供电线路中增设一个非电磁制动装置，并且该装置仍应由车辆电池组供电。当电磁制动装置系统启动并正常运行时，可能同时产生较强的感应电磁力。充分利用这些感应电磁力也可作为电磁制动装置系统制动和紧急操作的牵引力。

4.3应急制动力的控制

电磁制动装置产生时，电磁转矩地输出大小一般由其内部工作制动时输入的制动电流决定。制动ECU根据其制动系统压力分布和滑移率查询得到的输出电磁时空比，可以控制和确定其工作时的输出电流。因此，通过控制其真空比，可以控制电磁制动装置上的制动工作电流，相当于控制紧急电磁制动时产生的电制动斥力。

4.4汽车制动失效应急控制程序

当系统长时间连续正常工作时，每个控制信号传感器将采集并发出各种数据信号和数据，并将其连续传输到系统的每个控制器ECU。ECU将及时采集和输入各种控制逻辑信号数据，进行各种操作逻辑控制操作和控制逻辑数据处理，并能根据每次操作的控制逻辑信号自动发出一系列具有相应量化意义的各种操作或控制逻辑指令。基本系统参数当驾驶员在紧急情况下踩下制动器，踩下车辆前制动灯的踏板位置或需要手动打开制动灯时，制动灯开关按钮将打开，ECU系统将立即进入自动工作状态和运行状态，ECU可以根据从后制动灯踏板压力传感器数据采集系统和后制动灯踏板位置传感器数据采集系统获得的反馈数据信号，自动分析和判断整个前制动灯系统在整个工作循环中是否仍在正常运行。当能够准确确定制动系统在工作环境中能够正常工作和行驶时，车辆将受到ABS安全保护功能等一系列相关制动功能的保护；但是，如果驾驶员很难自行确定整个驱动系统中的制动张力有多大，或者力不足，或者辅助制动张力系统几乎完整或没有其他有效的辅助制动张力系统，则车辆需要手动执行bfecs功能。当执行bfecs功能时，ECU系统可以根据实时目标电磁制动系统的踏板位置传感器数据，从ROM中存储的数据库表中自动查询并获取传感器的实时目标电磁制动系统踏板压力，然后根据压差和滑移率的绝对值，分析比较电磁制动系统踏板压力传感器直接采集的目标电磁制动系统主缸内的实时压力信号数据，由ECU驱动的ECU控制器将控制占空比信号发送给车辆上的每种类型的电磁制动装置，以确定车辆上每种类型的电磁制动装置的最大额定工作电流，从而达到确定制动踏板和制动踏板力的设计目的。
5结论

以现代汽车液压和气动紧急制动系统保护系统技术的应用为例，根据国内外各种先进汽车在汽车制动保护系统普遍发生制动失效后的实际应用特点，分析并提出了汽车系统的汽车制动故障控制策略，基于现代汽车单片机系统控制技术，构建了基于现代汽车单片机的汽车制动故障应急保护模型，基于上述模型的理论和技术框架，建议对控制和保护方案进行优化设计，将车辆蓄电池等材料作为现代车辆电磁制动装置，通过铁芯供电，产生大功率瞬时电磁动力源，对每辆车的制动器持续施加各种外力，并对故障车辆自动进行电子液压和电子紧急制动保护和制动，在各种车辆的制动保护系统中，实现了在各种故障车辆发生故障或失效时可采取的制动安全碰撞紧急技术制动保护，避免了因车辆失控或完全失去控制制动措施而导致的各种恶性行车安全和碰撞事故。

作者简介：赵学龙（1985-），男，工程师，主要研究方向：底盘制动系统研究

作者简介：王皓飞 （1987-），男，工程师，主要研究方向：汽车制动性能开发设计

参考文献

[1]王猛，孙泽昌，卓桂荣，等.电动汽车制动能量回收最大化影响因素分析[J].同济大学学报，2012，40（4）：583-588.

[2]仇斌，陈全世，张开斌.北京市区电动轻型客车制动能量回收潜力[J].机械工程学报，2005（12）：87-91.