3.3.5 电子制动系统（EBS）总布置设计

1.EBS控制器硬件定义

对于一个全新开发的车型项目，对EBS硬件进行选型非常重要。首先是新项目车型对EBS装备的定义，目前主要有三个大的类型：

1）仅防抱死制动系统。

2）车身电子稳定系统。

3）带电子驻车制动系统。

在明确车型装备定义后，对EBS系统进行选型，还需要考虑如下四个方向的因素：

1）功能支持性和可升级性。

2）产品性价比。

3）外观尺寸及重量。

4）舒适性（控制器的工作噪声）。

在EBS控制器系统选型时会根据项目的功能定义来选择一款合适的硬件产品，其中会重点考虑产品的功能支持性、产品价格和供应商的产品分配战略。

2.EBS支架设计

EBS支架是连接控制器和底盘的零件，对控制器起到固定的作用，同时还为控制器的正常工作提供了条件，因此对EBS支架的设计要有严格的要求。

ESP传感器是一个为ESP控制提供侧向/纵向/横摆角速度信号的多种传感器组合，传感器因共振引起的信号不可靠会对ESP系统产生致命影响，即误动作或功能失效。ESP传感器有两种形式，即外置分离式的侧向/纵向/横摆角速度组合传感器和内置集成式（集成于ESP电子控制单元）内置PYA传感器。外置分离式传感器支架和ESP控制器支架都要求满足特定车型的振动、强度及空间布置要求。

（1）外置分离式ESP传感器支架设计 随着电子集成电路的发展，带内置集成式ESP多功能传感器的ESP控制器已经成为最新的发展方向，其相对于分离式ESP多功能传感器的设计，有节约车辆布置空间、减少实车线束连接、降低ESP系统的材料成本等优点。随着汽车电子控制技术的发展，车辆其他电子控制器也需要应用ESP多功能传感器的信号，如安全带、安全气囊等。因此有少部分汽车主机厂采用了分离式多功能传感器的技术方案，以供实车多控制器共用。外置分离式ESP传感器支架的设计应满足如下要求：

1）经仿真计算和实车测量确定的支架1阶和2阶固有频率不能落在纵向/侧向/横摆角速度传感器各自要求应避免的共振频率范围内。

2）经台架扫频试验确认的设计强度和刚度满足相应试验规范。

3）空间布置可通过数字样车（DMU）和物理样车的干涉检查及验收。

图3-39所示为市场上已经投产的某款车型分离式ESP传感器支架的实车设计布置、仿真计算、强度和刚度扫频试验台架及实车测量的侧向加速度频谱特性。

随着汽车电子技术的迅速发展和车辆制造成本控制的竞争越来越激烈，内置集成多功能传感器的ESP控制器设计已经用事实证明了其作为ESP的发展方向，关于ESP支架的设计也将重点围绕内置集成式的ESP控制器支架的设计展开。

（2）内置集成式ESP传感器支架设计 对于内置集成式传感器的ESP控制器，在带来集成化优势的同时，也对ESP支架的设计提出了更高的要求，主要有ABS/ESP控制器及支架在整车上的布置设计、ABS/ESP支架的刚度及强度要求、ABS/ESP支架对振动信号的传递要求。

由于ABS控制器在一般情况下无加速度传感器，只有M-ABS系统会带纵向加速度传感器，对于ABS控制器支架的设计只需考虑整车布置及刚度和强度要求。而对于带内置多功能传感器的ESP控制器支架，在设计时要考虑支架对振动信号的传递要求。

1）ABS/ESP控制器及支架在整车上的布置设计。ABS/ESP支架在发动机舱中要尽量布置在一侧，要远离发动机排气管等高温零件，ABS/ESP控制器的工作温度为-40～120℃，如果ABS/ESP工作环境的温度高于120℃，需要增加隔热板来对ABS/ESP进行高温保护，如图3-40所示。

为确定设计完成的ABS/ESP支架及隔热板是否能够保证ABS/ESP控制器在实车上各种工况下均能够处于正常工作的温度范围内，需要在实车上对ABS/ESP控制器的温度进行测量（图3-41），从而保证ABS/ESP在各工况下均在其正常的工作温度区间。ESP控制器的泵电机、ECU及接插件均在ESP控制器最高温度门限120℃以下。

ABS/ESP支架和车身的连接点要避开底盘悬架系统和车身的连接点，因为悬架系统的跳动会对ABS/ESP系统的工作产生不利影响。在设计ABS/ESP支架时，要同时考虑为ABS/ESP线束接插件、制动硬管的安装及更换和固定螺栓拧紧留下足够的操作空间。

2）ABS/ESP支架的刚度要求。在设计ABS/ESP支架时，要充分考虑支架的刚度。车辆运行过程中液压电子控制单元（HECU）不允许有绕垂直轴的扭转运动，支架系统不允许发生弯曲、变形等。支架结构刚度应尽可能大，提高刚度的两种方法为增加板厚、设计加强筋和翻边。

支架结构形状应保证HECU重心高度与连接件之间距离尽量小。支架系统必须安装有减振阻尼元件，且所有振动都应发生在减振阻尼元件上。安装减振垫时应注意以下几点：

① 减振垫的安装位置应确保其能够吸收来自各个自由度的振动。

② 减振垫组成的形状在竖直方向的投影面尽可能大，如图3-42所示。

③ 投影面的中心尽可能与HECU的重心投影重合。

④ 在负载方向，减振垫设计成对称形状。

⑤ 保证轴向和径向有预紧力，限制其运动，推荐使用螺栓连接。

试验条件：

① 正弦激励波形。

② 振动时间为24h。

③ 频率为10Hz—60Hz—10Hz，1倍频程/min。

④ 加速度为15m/s2。

⑤ 振动方向为Z方向。

试验执行：如图3-43所示，ABS/ESP支架固定在振动台上，ESP控制单元作为负载，加速度传感器固定在振动台面上。

试验评价方法：支架不允许出现裂纹或者断裂。

3）ABS/ESP支架对振动信号的传递要求。在ABS/ESP支架本身设计的强度和刚度足够大时，为了减小振动对集成传感器的ESP控制器的影响，在设计支架时要配合橡胶件提供的阻尼，让ESP支架形成一个减振系统。由于小于20Hz的共振由车辆的悬架系统引起，大于100Hz的共振由车身的自由频率引起，一般情况下集成传感器的ESP支架设计的固有频率为20～100Hz，如图3-44所示。

为了验证集成传感器的ESP支架的设计结果，通常需要通过台架试验对ESP支架的样件进行振动试验，在试验过程中不需要连接ESP线束及制动管路，在X、Y和Z方向分别施加如下激励：

① 振幅：9.806m/s2≈1g。

② 振动频率范围：10～500Hz。

③ 正弦波：0.5倍频程/min。

在集成传感器的ESP控制器上固定加速度传感器对输出的加速度信号进行测量，如果测量结果落在图3-45所示的门限值以下，则可以判定ESP支架的设计结构是合格的。

试验台架的搭建如图3-46所示。将加速度传感器分别粘贴于控制器表面及下支架底面，根据试验条件运行三向的振动试验，同时采集加速度传感器数据，根据试验数据和曲线求出CH2在各方向下的支架共振频率和加速度幅值。

以某款车型的带集成传感器的ESP支架振动试验结果为例，如图3-47所示。ESP支架系统在一阶固有频率为39.2Hz时对输入激励的传递放大略微超出支架的设计要求，达到了121.5m/s2，在B和C方向对输入激励的放大均在设计要求内，但考虑到其一阶固有频率大于ESP支架设计要求的30Hz，并且超出幅值范围经过经验评估可以接受，故该ESP的支架设计结构是合格的。

带集成传感器的ESP控制器需要在ESP工作过程中提供传感器信号值，故对ESP控制器在车辆上的安装要求也特别严格，一般情况下带集成传感器的ESP控制器在车辆上的安装精度要求在X、Y、Z方向不超过3°。