◆文/山東 房宏威 賈燕紅 李臣華 胡克曉

當前，新能源汽車發(fā)展迅猛，在其諸多先進技術中，再生制動相關技術也不斷取得突破。本文對北京現代汽車當前先進的AHB主動油壓控制系統(tǒng)的工作原理進行分析，對其相關重要部件進行了介紹，詳細總結了AHB系統(tǒng)的維護保養(yǎng)過程。

一、再生制動簡介

再生制動表示制動能量回收或反饋制動，指純電動汽車或混合動力汽車在制動或減速時，使用牽引電機把動能轉變成電能，以此給高壓蓄電池充電。通過動能到電能的轉換，使得新能源汽車能量損失最小化，增加續(xù)航里程。并且在經常需要停車的城市道路上行駛時，燃油效率特別高。圖1、圖2展示了純電動汽車和混合動力汽車在制動過程中的能量流動示意圖。

圖1 純電動汽車能量回收路徑

圖2 混合動力汽車能量回收路徑

再生制動的能量取決于車速和蓄電池的電量。如圖3所示，制動過程中，駕駛員的需求由液壓制動和再生制動兩部分組成。車輛從行駛到停止可以分為五個階段。具體為：

圖3 能量回收過程中液壓和再生制動分配圖

1.第一階段：制動初始，車速最高，汽車動能最大，此時進行汽車制動能量回收最有效。所以此時制動完全由再生制動起作用，駕駛員的需求也就等于再生制動。

2.第二階段：此時，液壓制動力不斷增加，再生制動略有增加。駕駛員的需求也就等于再生制動和液壓制動之和。

3.第三階段：液壓制動開始減少，再生制動增速加快。駕駛員的需求仍等于再生制動和液壓制動之和。

4.第四階段：汽車動能轉換為電能的速度大幅度減慢，液壓制動快速增加。駕駛員的需求還是等于再生制動和液壓制動之和。

5.第五階段：制動終了，車速很低，能量回收意義不大。此時制動完全由液壓制動起作用。駕駛員的需求也就等于液壓制動。

二、AHB系統(tǒng)組成

當前，各大車企對于制動能量回收的相關技術，不斷取得突破。北京現代汽車有限公司旗下的第九代索納塔、領動混動等部分車型采用主動油壓控制系統(tǒng)，又稱“AHB”，其技術非常先進。下面，我們對該技術做一下深度解析。

北京現代的AHB系統(tǒng)主要由制動踏板、2個制動踏板行程傳感器、組合制動啟動模塊(又稱iBAU)、2個橫擺加速度傳感器、壓力源模塊(又稱PSU)、4個輪速傳感器、制動鉗和制動盤等組成。如圖4所示，系統(tǒng)總質量7.9kg，位置還是在發(fā)動機艙左后方，其將液壓制動、再生制動和ESC功能集成在一起。PSU模塊由低壓蓄電池供電，能產生180bar(1bar=100kPa)的高壓制動力，并能在儲能器進行存儲。iBAU模塊集壓力控制、踏板感覺模擬器、再生制動控制及制動時車輛具有的ABS、TCS、ESC或AVH等功能于一體，結構簡單，性能穩(wěn)定可靠。

圖4 AHB系統(tǒng)結構示意圖

1.iBAU模塊

iBAU位于汽車駕駛席座椅前方，在發(fā)動機前艙內。它主要由ECU、電磁閥、4個壓力傳感器、踏板模擬器、制動主缸、2個放氣螺釘、2個單向閥及殼體等組成，如圖5、圖6所示。iBAU模塊是參與能量回收控制的重要模塊，其通過多個閥體和傳感器，對車輪進行壓力控制，并集成了ABS/ESC等制動輔助功能。并完全顛覆了傳統(tǒng)制動踏板的功能，踩下制動踏板，踏板模擬器給駕駛員提供踩踏感覺，通過電腦對相關信號的處理，判斷出駕駛員的駕駛意圖，從而為之后的能量回收做準備。

圖5 iBAU位置示意圖

圖6 iBAU結構簡圖

2.PSU模塊

PSU和iBAU是一體的，位于汽車駕駛席座椅前方，在發(fā)動機前艙內。它主要由活塞泵、電機、蓄能器、濾清器、放氣螺釘和殼體等部件組成，如圖7、圖8所示。其電機為直流永磁同步電機，直接由低壓蓄電池供電，所以其啟動時便產生并持續(xù)維持180bar的壓力，即使點火開關OFF時也能持續(xù)產生高壓，并由蓄能器進行壓力維持。在維修與保養(yǎng)放氣過程中，需要將其與蓄電池負極連接線斷開，以便能夠及時釋放高壓，防止因壓力過大而造成危險。

圖7 PSU位置示意圖

圖8 PSU結構簡圖

3.踏板行程傳感器(PTS)

北京現代配備AHB系統(tǒng)工作的車型，均采用雙路霍爾傳感器作為踏板行程傳感器，其位于制動踏板右側，如圖9所示。傳感器采用5V供電電壓，信號電壓呈二倍數值關系。PTS是用來反映駕駛員制動意圖的重要信號，在更換PTS和iBAU時，需要使用北京現代GDS專用診斷儀進行零點校準，如果沒有進行校準，車輛在行駛時系統(tǒng)會產生故障碼。

圖9 踏板行程傳感器位置圖

三、AHB系統(tǒng)工作原理

北京現代汽車AHB系統(tǒng)的工作主要受到電機控制器MCU的控制，MCU通過接收到踏板模擬器的相關信號，做出駕駛員行車制動的判斷，通過與iBAU的通訊，對制動油路中的閥體進行控制，以實現能量回收的目的。其中，踏板模擬器中產生踩踏感覺的SIM閥體屬于常閉類型，配備1個壓力傳感器。其在制動時打開，并配備安裝2級彈簧，根據彈簧力產生踏板感覺，大大區(qū)別與傳統(tǒng)制動踩踏原理。系統(tǒng)中所具備的閥體很多，包括2個輸入閥和2個輸出閥，屬于常閉閥，2個切斷閥屬于常開閥及用于ABS/ESC控制的8個電磁閥，如圖10所示。其工作過程可以分為三種狀態(tài)：初始狀態(tài)、制動器工作狀態(tài)和應急制動狀態(tài)。

圖10 AHB系統(tǒng)原理圖

1.初始狀態(tài)

在這一階段，駕駛員踩下制動踏板，車輛車速相對較快，由于只有2個切斷閥打開，液壓制動基本不起作用，車輛主要進行再生制動，進行能量回收。此時，輸入閥1、2和輸出閥1、2處于關閉狀態(tài)，踏板模擬器SIM閥處于關閉狀態(tài)，2個切斷閥處于打開狀態(tài)，蓄能器將系統(tǒng)壓力穩(wěn)定維持在180bar的狀態(tài)。

2.制動器工作狀態(tài)

制動過程中，液壓制動起作用后，制動器的工作狀態(tài)如圖11所示，紅色線路表示高壓線路，藍色線路表示低壓線路。液壓制動時，2個輸入閥(IN)打開，2個輸出閥(OUT)關閉，2個切斷閥(CUT)關閉，高壓制動液由PSU模塊經iBAU模塊控制后流向四輪的制動分泵，產生制動力；踏板模擬器SIM閥打開，低壓制動液經低壓制動線路與制動主缸形成回路。釋放液壓制動時，2個輸入閥(IN)關閉，2個輸出閥(OUT)打開，2個切斷閥(CUT)關閉，制動輪缸與制動主缸形成回路，將制動高壓釋放。踏板模擬器SIM閥依舊打開。

圖11 AHB正常工作狀態(tài)原理圖

3.應急制動狀態(tài)

配備AHB系統(tǒng)的車型都會具備應急制動功能。當液壓制動功能失效后，系統(tǒng)將立即進入應急制動狀態(tài)。如圖12所示，此時，2個輸入閥(IN)關閉，2個輸出閥(OUT)關閉，2個切斷閥(CUT)打開，制動液直接由制動主缸經ABS/ESC電磁閥與制動輪缸形成回路。踏板模擬器SIM閥關閉，車輛液壓制動力完全由駕駛員腳踩制動踏板產生，制動力不足以完成緊急制動。此時駕駛員應該小心緩慢駕駛車輛，盡早維修。

圖12 AHB應急工作狀態(tài)原理圖

四、AHB的維護與保養(yǎng)

1.所需工具

北京現代汽車具備AHB系統(tǒng)的車型，在對系統(tǒng)進行維護和保養(yǎng)時，最重要的一項工作就是對系統(tǒng)進行放氣操作。這就需要用到專用制動器放氣工具和GDS診斷儀，如圖13、14所示。

圖13 制動器專用放氣工具

2.具體操作

在更換系統(tǒng)部件，如PSU、iBAU或更換制動液后，需要對AHB系統(tǒng)進行放氣操作。具體需要使用GDS診斷儀中車輛軟件管理菜單按步驟執(zhí)行4步操作(圖15)。

圖15 GDS診斷儀

(1)填充步驟1(iBAU ECU OFF)

圖14 GDS診斷儀

①分離蓄電池(12V)負極連接線，使iBAU ECU停止工作。通過此操作可以將系統(tǒng)中高油壓卸掉。

②正確安裝制動器專用放氣工具，并對儲油箱加壓到3～5bar。

③打開放氣螺釘排出制動油，直到沒有空氣。放氣螺釘作業(yè)順序從PSU（1處）開始，接著對iBAU (2處)進行排氣，最后對車輪（4處）排氣，排氣口的位置如圖16所示，排氣時長各15min，完成作業(yè)之后關閉放氣螺釘。

圖16 AHB系統(tǒng)排氣口位置圖

④踩下制動踏板的狀態(tài)下打開iBAU(2處)放氣螺釘，并排出制動油，然后關閉放氣螺釘，之后釋放制動踏板。此過程重復進行10次。如果10次之后制動油還帶有空氣時，則繼續(xù)進行放氣操作，直到沒有空氣為止。

(2)進入放氣模式

①連接蓄電池(12V)負極連接線。

②車輛準備就緒狀態(tài)下，變速桿掛到P擋，調整方向盤至正中位置。

③按住ESC OFF開關3s后(2級控制裝置完全OFF)，制動踏板ON/OFF進行10次，然后IGN OFF。過程中，踩下踏板時要充分踩下40mm以上，釋放踏板時要完全釋放10mm以下。

④重新進入車輛準備就緒狀態(tài)之后，按住ESC OFF開關3s以上時(2階段姿勢控制狀態(tài)完全OFF)。如圖17所示，3種警告燈全部亮起，并進入放氣模式。過程中，必須在30s內完成上述③、④步驟的全部操作，才可能進入正常的放氣模式。

圖17 三種警告燈同時亮起

(3)填充步驟2

①在放氣模式下使用制動器放氣工具對儲油箱加壓到3～5bar的壓力。

②踩下制動踏板一半左右的狀態(tài)下，打開車輪側的放氣螺釘3s，然后關閉3s。重復此操作5次之后釋放制動踏板。對全部輪胎進行此作業(yè)。

③IGN OFF或按下ESC OFF開關來解除放氣模式。作業(yè)過程中，如果排油不順暢時，釋放制動踏板之后重新踩下。即便充分排出制動油,也持續(xù)有空氣時重復此過程,直到沒有空氣為止。此過程要區(qū)別傳統(tǒng)汽車選擇管路最長的右后輪最先放氣，選擇管長度最短的前左車輪最好。

(4)油循環(huán)模式

①拆卸制動器放氣工具，加注制動油至儲油箱最高線之后，蓋好儲油箱蓋。

②P擋狀態(tài)下,車輛進入READY狀態(tài)，連接診斷儀。在GDS診斷儀附加功能上執(zhí)行油循環(huán)模式。

③結束油循環(huán)模式之后試駕車輛,檢查制動踏板感覺、工作性能，及是否有異響。如果踩下制動踏板時有踩下海綿的感覺或制動響應性明顯慢時，重新確認放氣全過程。

如果性能及踏板感覺良好，但有異響時連接診斷儀之后重新執(zhí)行油循環(huán)模式。

五、總結

當前，新能源汽車再生制動不斷取得突破，汽車市場上各種技術日新月異。研究不同車企的最新技術有利于我們掌握再生制動系統(tǒng)的維護與維修。本文通過對北京現代AHB系統(tǒng)功能原理的研究，總結了系統(tǒng)維護與保養(yǎng)的過程，為以后對再生制動系統(tǒng)的維修奠定基礎。