Системы экстренного торможения: зачем нужна, как работает?

Brake assist система помощи при экстренном торможении

На сегодняшний день большинство автомобилей премиум-класса получают в базовом наборе оснащения Brake assist, BAS или EBA – система помощи при экстренном торможении. Для тех, кто не силен в английском языке, буквальный перевод Brake assist – «помощь в торможении». Ее основная функция – уменьшить тормозной путь при непредвиденном торможении. Исследования показывают, что данная система позволяет в среднем сократить его на пятую часть. Этого, порой, достаточно, чтобы спасти жизнь.

Существует две основных разновидности системы Brake Assist – помощь при экстренном торможении, и более современный вариант – автоматическое экстренное торможение. Первая буквально дотормаживает за водителя, выпуская в контур тормозов максимальное давление (с учетом «антиблокировки»). Вторая выполняет схожую операцию, но уже практически без участия самого водителя. Рассмотрим каждую более детально.

Система экстренного торможения Brake Assist

Обычно системы подобного рода принято разделять на гидравлические и пневматические. В основе данной классификации лежит принцип создания максимального давления в тормозных контурах.Пневматический Brake Assist позволяет достичь максимальной эффективности для вакуумного усилителя.

К данным системам относятся:

• BA (собственно сам Brake Assist),
• BAS (практически то же название Brake Assist System),
• EBA (Emergency Brake Assist) ставится в автомобилях Мерседес, Вольво, Тойота, БМВ,
• AFU (l’aide au freinage d’urgence), ставится на «французах», на Ситроен, Рено, Пежо.

С конструктивной точки зрения они объединяют в себе специальный датчик, электромагнитный привод штока, а также блок управления всей системой. Практически в 100% случаев пневматическая вариация любого Brake Assist устанавливается на авто, оборудованные ABS. «Помощник» начинает работать только в момент резкого (экстренного) нажатия на педаль. Специальный датчик считывает скорость нажатия на педаль тормоза, а затем эта информация попадает в вышеупомянутый блок управления. Тот, в свою очередь, включает электромагнит, а вакуумный усилитель «дожимает» до упора педаль. Все это происходит еще до срабатывания ABS.

Гидравлическая разновидность рассматриваемой системы позволяет создать максимальное давление жидкости в контуре тормозов, используя конструктивные элементы ESP (система курсовой устойчивости). Она также имеет множество исполнений: HBA, SBC, HBB, BA Plus, DBC. Принципы работы данных систем схожи, но лучше рассмотреть их более детально.

• HBA (Hydraulic Braking Assistance) ставится на автомобилях Ауди, Фольксваген,
• HBB (Hydraulic Brake Booster) также на Ауди, Фольксваген,
• SBC (Sensotronic Brake Control) ставится на автомобилях Мерседес,
• BA Plus (Brake Assist Plus) также на машинах марки Мерседес,
• DBC (Dynamic Brake Control) своя аббревиатура для БМВ.

HBA также как и пневматический «коллега» распознает экстренную ситуацию по быстроте нажатия педали. Система использует датчик угловой скорости, выключатель лампочки «стопов» и манометр тормозного контура. Проанализировав данные, блок управления принимает решение о включении обратного насоса, который максимально повышает давление тормозной жидкости. Весь процесс происходит до включения ABS.

HBB иногда буквально дублирует работу обыкновенного вакуумного усилителя тормозов, например, при прогреве машины зимой. Система использует данные, поступающие с манометра тормозной системы, выключателя сигналов «стоп» и датчика разрежения в вышеупомянутом вакуумном усилителе. Если разрежения в нем недостаточно, то подается сигнал о включении насоса обратной подачи, который существенно повышает давление в тормозах.

BA Plus – нечто промежуточное между автоматическими и «ручными» помощниками. Программа считывает расстояния до встречных предметов (спасибо радарам Distronic), включая машины на дороге, сигнализирует водителю об опасности и требует сбросить скорость. Если торможение покажется ей недостаточным, BA Plus самостоятельно увеличит давление в контурах.

Анализ

В ходе изучения установлено, что в аварийной обстановке, когда водителю нужно срочно остановить машину, тот зажимает стопор тормоза достаточно быстро, но не всегда этого оказывается достаточно. В этом случае на выручку придет система БАС. В ее функции входит постоянная слежка за давлением в педали, а пульт регулировки механизма без перерывов анализирует полученные данные.

Если нажатие рычага стопора превышает нормальный показатель, пульт регулировки дает сигнал электромагнитному поршню в вакуумном усилителе стопора, который объединяет одну из частей усилителя с атмосферами. Как следствие, вакуумный усилитель производит самое высокое напряжение и, таким образом, сила давления в стопорном механизме тоже поднимается до самого максимального уровня.

Законодательное регулирование

В Евросоюзе применение системы автономного экстренного торможения (AEB) является обязательных для новых грузовиков и автобусов начиная с 1 ноября 2015 года. Комиссия по транспорту Европарламента призвала сделать то же самое для легковых автомобилей всех типов, рекомендуя не позднее первого квартала 2018 года внести соответствующие изменения в законодательные требования по безопасности.

Автопроизводители США совместно с Национальным управлением по безопасности движения и Страховым институтом дорожной безопасности договорились о том, что все новые легковые автомобили и лёгкие грузовики (пикапы) будут оборудованы системой автоматического экстренного торможения начиная с 1 сентября 2022 года. Более тяжёлые автомобили, грузовики всех видов, получат такую систему с 1 сентября 2024 года.

Неправительственные организации, такие как Страховой институт дорожной безопасности США (IIHS) начиная с 2013 года и Европейский независимый комитет по оценке безопасности автомобилей (Euro NCAP) начиная с 2014 года, добавили тестирование AEB в свои методы оценки безопасности автомобилей.

Будущее Brake Assist

Уже сейчас разрабатываются более новые и эффективные системы на основе Brake Assist. Так, Мерседес уже представили публике Active Brake Assist – систему, влияющую на клапаны давления тормозной системы. Она может предотвратить ДТП, даже если до него осталось всего одна секунда. Технология позволяет в считанные мгновения полностью остановить автомобиль. Многие считают, что появление Active Brake Assist – настоящая революция в мире автомобильных систем безопасности.

Также большинство новых систем сочетают в себе работу нескольких датчиков безопасности. Predictive Brake Assist работает вместе с круиз-контролем. Кроме того, что тормоза срабатывают в экстренных ситуациях, система постоянно следит за ближайшими (спереди и сзади) автомобилями. «Чувствуя» опасность и предвещая возможность ДТП, система в автономном режиме управляет тормозными колодками, в нужные моменты снижая скорость автомобиля и провоцируя плавное торможение. То есть, с такой системой ваша машина может не только спасти вам жизнь в экстренной ситуации, но даже предвидеть ее на основе данных об объектах на дороге, которые находятся рядом с вами.

О работе BAS

Фактически, BAS – усилитель скорости срабатывания тормозов. Их работа будет максимально эффективной, когда педаль полностью нажата. Однако для разных водителей может потребоваться разное время, чтобы полностью ее утопить. Если педаль нажата не до конца или недостаточно быстро, то время остановки увеличивается. Вот именно скорость срабатывания, особенно в условиях экстренного торможения, BAS и улучшает.Таким образом, что на автомобилях Nissan, что Тойота, Шевроле или другом современном автомобиле, наиболее эффективного результата помогает добиться одновременная работа:

• EBD, распределяющая тормозное усилие между колесами, величина которого зависит от условий движения каждого из них;
• АБС, позволяющая избежать заносов на любом покрытии;
• BAS, работающая как усилитель скорости срабатывания тормозов.

Управляется brake assist по сигналам от датчика, расположенного в вакуумном усилителе. Он замеряет скорость, с которой движется шток вакуумного усилителя. Если он перемещается быстро, что соответствует резкому нажатию на педаль, т.е. реакции на неожиданное возникновение препятствия на пути, срабатывает электромагнит, что вызывает увеличение воздействия на шток и ускорение срабатывания тормозов.

Их эффективность в результате использования brake assist улучшается до сорока процентов (снижается тормозной путь), а кроме этого, обеспечиваются наилучшие условия использования АБС. Поддержка аварийного торможения (brake assist) особенно полезна для начинающих водителей, которым порой не хватает умения правильно провести торможение, особенно при движении с высокой скоростью.

Brake assist, установленная на тяжёлых внедорожниках, например Nissan, Тойота или аналогичных, а также на новых современных машинах, позволяет управлять ими женщинам или физически слабым людям, обеспечивая эффективное торможение. Надо иметь в виду, что brake assist имеется только на автомобили с АБС.

Какие тормозные колодки популярнее — FRICTION MASTER или G-brake?

В августе 2020 года на PartReview тормозные колодки FRICTION MASTER в целом оказались популярнее чем G-brake.

По соотношению голосов тормозные колодки FRICTION MASTER превзошли G-brake:

• У FRICTION MASTER соотношение положительных голосов (227) к отрицательным (36) составило 191 голоса.
• У G-brake соотношение позитивных голосов (123) к негативным (55) составило 68 голосов.

По количеству отзывов тормозные колодки FRICTION MASTER превзошли G-brake:

• На тормозные колодки FRICTION MASTER написано 82 отзыва: 68 положительных, 6 нейтральных, 7 отрицательных.
• На тормозные колодки G-brake написано 54 отзыва: 33 положительных, 10 нейтральных, 11 отрицательных.

Принцип действия и конструкция EBD

Величина тормозного пути с EBD и без нее

При экстренном торможении центр тяжести автомобиля смещается в переднюю часть, уменьшая нагрузку на заднюю ось. Если в этот момент тормозные усилия на все колеса будут одинаковыми (что происходит в автомобилях, на которых не используются системы, регулирующие тормозное усилие), задние колеса могут быть полностью заблокированы. Это приводит к потере под воздействием боковых сил, а также к заносам и потере управляемости. Также регулировка тормозных сил необходима при загрузке автомобиля пассажирами или багажом. В случае, когда торможение выполняется в повороте (при этом центр тяжести переносится на колеса, идущие по внешнему радиусу) или произвольные колеса попадают на поверхности с различным сцеплением (например, на лед), действия одной системы ABS может быть недостаточно. Решить эту проблему позволяет система распределения тормозных усилий, которая взаимодействует с каждым колесом в отдельности. На практике это включает следующие задачи:

• Определение степени проскальзывания на дорожном покрытии для каждого колеса.
• Изменение давления рабочей жидкости в и распределение тормозных усилий в зависимости от сцепления колес с дорогой.
• Сохранение курсовой устойчивости при воздействии боковых сил.
• Снижение вероятности заноса автомобиля в процессе торможения и поворота.

Основные элементы системы

Схема расположения элементов EBD (АВS) в конструкции автомобиля

Конструктивно система распределения тормозных усилий реализована на базе системы ABS и состоит из трех элементов:

• Датчики. Они фиксируют данные о текущей частоте вращения каждого колеса. При этом EBD использует датчики ABS.
• Электронный блок управления (общий для обеих систем управляющий модуль). Получает и обрабатывает информацию о скорости, анализирует условия торможения и приводит в действие соответствующие клапаны тормозной системы.
• Гидравлический блок системы ABS. Выполняет регулировку давления в системе, изменяя тормозные усилия на всех колесах в соответствии с сигналами, подаваемыми блоком управления.

Процесс распределения тормозных усилий

Распределение тормозных усилий по осям автомобиля

На практике работа электронной системы распределения тормозных усилий EBD представляет собой цикл, схожий с работой системы АБС и состоящий из следующих этапов:

• Анализ и сравнение тормозных усилий. Выполняется блоком управления ABS для задних и передних колес. В случае превышения заданной величины в работу включается алгоритм действий, предустановленный в памяти блока управления ЕБД.
• Закрытие клапанов для удержания заданной величины давления в контуре колеса. Система определяет момент начала блокировки колеса и фиксирует давление на текущем уровне.
• Открытие выпускных клапанов и уменьшение давления. Если риск блокировки колес сохраняется, блок управления открывает клапан и уменьшает давление в контурах рабочих тормозных цилиндров.
• Повышение давления. Когда угловая скорость колеса не превышает пороговое значение блокировки, программа открывает впускные клапана и таким образом повышает давление в контуре, создаваемое водителем при нажатии на педаль тормоза.
• В момент начала блокировки передних колес система распределения тормозных усилий выключается, и в работу включается ABS.

Таким образом, система непрерывно контролирует и наиболее эффективно распределяет тормозные усилия на каждом колесе. При этом если в автомобиле перевозится багаж или пассажиры на задних сидениях, распределение усилий будет осуществляться более равномерно, нежели при сильном смещении центра тяжести в переднюю часть автомобиля.

Разновидности вспомогательных систем экстренного торможения

Существуют две группы вспомогательных систем экстренного торможения:

• помощь при экстренном торможении;
• автоматическое экстренное торможение.

Первая создает максимальное тормозное давление, образующееся в результате нажатия водителем на педаль тормоза. По сути, она «дотормаживает» за водителя. Вторая – выполняет ту же функцию, но уже без участия водителя. Этот процесс происходит автоматически.

Система помощи при экстренном торможении

Исходя из принципа создания максимального тормозного давления, система этого типа делится на пневматическую и гидравлическую.

Пневматическая система помощи при экстренном торможении

Пневматическая система позволяет обеспечить максимальный КПД работы вакуумного усилителя тормозов. Она состоит из следующих элементов:

1. датчика, расположенного внутри вакуумного усилителя и замеряющего скорость перемещения штока усилителя;
2. электромагнитного привода штока;
3. электронного блока управления (ЭБУ).

Пневматический вариант устанавливается, в основном, на автомобили, оборудованные антиблокировочной системой тормозов (ABS).

В основе принципа работы системы – распознавание характера экстренного торможения по скорости нажатия водителем на педаль тормоза. Эту скорость фиксирует датчик, передающий результат в электронную систему управления. Если сигнал больше установленного значения, ЭБУ активирует электромагнит привода штока. Вакуумный усилитель тормозов дожимает до упора педаль тормозов. Еще до срабатывания ABS происходит экстренное торможение.

К системам помощи при экстренном торможении пневматического типа относятся:

• BA (Brake Assist);
• BAS (Brake Assist System);
• EBA (Emergency Brake Assist) – устанавливается на автомобили Вольво, Тойота, Мерседес, БМВ;
• AFU – ставится на Ситроен, Рено, Пежо.

Гидравлическая система помощи при экстренном торможении

Гидравлический вариант системы «брейк ассист» создает максимальное давление жидкости в тормозной системе за счет элементов ESC (системы курсовой устойчивости).

Схема устройства и работы системы экстренного торможения

Конструктивно система состоит из:

1. датчика давления в тормозах;
2. датчика частоты вращения колес или датчика разряжения в вакуумном усилителе;
3. выключателя стоп-сигнала;
4. ЭБУ.

Система также имеет несколько типов:

• HBA (Hydraulic Braking Assistance) устанавливается на Фольксваген, Ауди;
• HBB (Hydraulic Brake Booster) ставят также на Ауди и Фольксваген;
• SBC (Sensotronic Brake Control) – предназначен для Мерседеса;
• DBC (Dynamic Brake Control) – ставят на БМВ;
• BA Plus (Brake Assist Plus) – Мерседес.

На основании сигналов датчиков ЭБУ включает гидравлический насос системы ESC и увеличивает давление в тормозной системе до максимального значения.

Помимо скорости нажатия на педаль тормоза система SBC учитывает силу нажатия на педаль, дорожное покрытие, направление движения и другие факторы. В зависимости от конкретных условии ЭБУ формирует оптимальное тормозное усиление на каждое колесо.

Вариация BA Plus учитывает расстояние до впереди движущегося транспорта. В случае опасности она предупреждает водителя, либо дотормаживает за него.

Система автоматического экстренного торможения

Система экстренного торможения этого типа более совершенна. Она распознает движущееся впереди транспортное средство либо препятствие с помощью радара и видеокамеры. Комплекс самостоятельно вычисляет расстояние до транспортного средства и в случае вероятной аварии снижает скорость. Даже при возможном столкновении последствия будут не такими серьезными.

Помимо автоматического экстренного торможения, устройство оснащено и другими функциями. Такими, как: предупреждение водителя об опасности столкновения посредством звуко-световой сигнализации. Также активируются некоторые устройства пассивной безопасности, за счет чего комплекс имеет другое название – «превентивная система безопасности».

Конструктивно этот тип системы экстренного торможения базируется на других системах активной безопасности:

• адаптивного круиз-контроля (контроль за расстоянием);
• курсовой устойчивости (автоматическое торможение).

Известны следующие виды систем экстренного автоматического торможения:

• Pre-Safe Brake — для Мерседес;
• Collision Mitigation Braking System, CMBS применимы для автомобиля Хонда;
• City Brake Control — Фиат;
• Active City Stopи Forward Alert — устанавливается на Форд;
• Forward Collision Mitigation, FCM- Митсубиси;
• City Emergency Brake — Фолксваген;
• City Safety применимы на Вольво.

Что такое EBD

Дальнейшее развитие ABS привело к появлению на современных автомобилях системы электронного распределения тормозных усилий EBD (Electronic Brake Force Distribution). Система распределения тормозных усилий представляет собой программное расширение антиблокировочной системы тормозов. Эти системы всегда работают в паре, поэтому чаще всего в каталогах можно увидеть аббревиатуру ABS+EBD. Идея EBD выросла из того факта, что при резком торможении на неоднородном покрытии автомобиль начинает разворачивать. Это происходит оттого, что степень сцепления колес с дорогой разная, а тормозное усилие, передаваемое на колеса, одинаковое. Система EBD, используя датчики ABS, анализирует положение каждого колеса при торможении и строго индивидуально дозирует тормозное усилие на нем. Система EBD позволяет эффективно тормозить в разных дорожных условиях, учитывая участки дороги с разнородным покрытием, загруженность автомобиля и техническое состояние покрышек. EBD распределяет тормозные усилия на каждое колесо в отдельности, чтобы обеспечить оптимальное сцепление с дорогой. Особенно заметна польза EBD при торможении в повороте. Думаю, многие из водителей не раз сталкивались с ситуацией, когда в закрытом повороте перед ними оказывался автомобиль очередного нерадивого автолюбителя, вздумавшего отдохнуть на обочине. Именно EBD позволяет в такой ситуации тормозить, не теряя контроля над автомобилем. Без этой системы торможение в лучшем случае закончится сносом с траектории. В худшем случае все может закончиться довольно плачевно. Принципиально отличие EBD и других систем от базовой ABS в том, что они помогают водителю управлять автомобилем постоянно, а не только при экстренном торможении.

Принцип работы системы распределения тормозных усилийРабота системы EBD, также как и система ABS, носит цикличный характер. Цикл работы включает три фазы:удержание давлениясброс давленияувеличение давленияПо данным датчиков угловой скорости колес блок управления ABS сравнивает тормозные усилия передних и задних колёс. Когда разница между ними превышает заданную величину, включается алгоритм системы распределения тормозных усилий.На основании разности сигналов датчиков блок управления определяет начало блокирования задних колес. Он закрывает впускные клапаны в контурах тормозных цилиндров задних колес. Давление в контуре задних колес удерживается на текущем уровне. Впускные клапаны передних колёс остаются открытыми. Давление в контурах тормозных цилиндров передних колес продолжает увеличиваться до начала блокирования передних колес. Если колеса задней оси продолжают блокироваться, открываются соответствующие выпускные клапаны и давление в контурах тормозных цилиндров задних колес уменьшается. При превышении угловой скорости задних колес заданного значения, давление в контурах увеличивается. Происходит торможение задних колес.Работа системы распределения тормозных усилий заканчивается с началом блокирования передних (ведущих) колес. При этом в работу включается система ABS.

Еще работа EBD поможет распределить тормозную силу в случае резкого торможения в повороте противостояв заносу и сносу автомобиля, потери траектории пути. При поворотах сильнее нагружаются внешние колеса относительно поворота, а нагрузка на внутренние колеса уменьшена, тем самым автомобиль подвержен риску заноса или потери траектории и вылета с поворота. В этом случае EBD уменьшит тормозное усилие на внешние колеса тем самым не дав им заблокироваться. Автомобиль становится управляемым, значительно повышается уровень безопасности движения. С системой EBD можно смело тормозить в повороте и на смешанном покрытии. Электроника по разности частот вращения «поймет», что колеса попали на участки с разнородным покрытием, и уменьшит тормозные силы на колесах, которые имеют лучшее сцепление с дорогой. Кстати, интенсивность замедления в этом случае снизится и будет определяться силой трения колеса (колес), имеющего наихудшее сцепление с дорогой.Также система EBD при торможении учитывает загрузку автомобиля.

Система EBD (Electronic brake distribution) является закономерным продолжением антиблокировочной системы тормозов, увеличивающей диапазон коррекции торможения и корректирующей недостатки более архаичной ABS.

Разработка системы велась еще в 80-х годах прошлого века, однако массовое распространение механизм получил только в наши дни. Чтобы понять, что такое EBD, необходимо вспомнить об основах работы антиблокировочной системы.

Пример работы системы экстренного торможения Toyota

В настоящее время 95 % автомобилей Toyota и Lexus оснащаются установками Pre-Collision Corp., которые по праву могут считаться образцами систем автоматического торможения.

Система предаварийной безопасности имеет маленький радар, который располагается на передней решетке за логотипом бренда и контролирует расстояние между капотом авто и движущимся впереди объектом. Камера, в свою очередь, определяет вид этого объекта.

Работая в тандеме, эти устройства могут отличить машину от пешехода, а также определить особенности траектории сближения.

Если скорость приближения объекта признается высокой, активируется первая фаза работы системы. На первом этапе водитель получает аудио и визуальное сообщение о вероятности столкновения. Если он игнорирует эти предупреждения, технология переходит во вторую фазу работы, оказывая давление на антиблокировочную тормозную систему.

Отсутствие действий со стороны водителя является сигналом к активации третьей фазы, которая заключается в полной остановке транспортного средства.

Система работает очень быстро и буквально за несколько секунд доходит до третьей фазы. Если мы говорим про автомобили Toyota, устройство предаварийной безопасности в них срабатывает, когда авто движется со скоростью не менее 10 км/ч и достигает максимальной скорости в случае столкновений с другими автомобилями или до 80 км/ч – с пешеходами.

Устройство предаварийной безопасности помогает скоординировать действия водителя и избежать тяжелых последствий возможного столкновения, что обуславливает необходимость наличия подобной технологии, как на легковых, так и на грузовых автомобилях.

Про работу тормозов

На первый, не посвященный взгляд, это один из простых элементов управления авто. Увидел препятствие – затормозил, что-то непонятное происходит впереди – затормозил, плохая видимость – затормозил. Но выполнять подобное можно по-разному. Если к АБС все привыкли, и она буквально на слуху у каждого, то система brake assist (BAS) порой вызывает некоторое недоумение.

Что происходит при нажатии на педаль тормоза? Не рассматривая в деталях работу тормозной системы в целом, надо просто отметить – возникающее на педали усилие передается на тормозные колодки, что заставляет их срабатывать, снижая скорость автомобиля. Так это выглядит в самом простом виде, но в современных автомобилях – Мерседес, Nissan, Тойота и прочих, подобный процесс происходит гораздо сложнее.

В его работе принимают участие такие узлы как АБС, исключающая занос машины, и EBD, оптимально определяющая величину тормозного усилия на разных колесах, определяемую условиями движения. Но этого, как оказалось, недостаточно для своевременного экстренного торможения. Все весьма просто – с целью обеспечения наибольшей эффективности срабатывания тормозов, на педаль нужно нажать быстро и полностью. При возникновении ситуации, требующей срочного уменьшения скорости, зачастую этого выполняется с запаздыванием, особенно неопытными водителями. Во избежание подобного используется система brake assist (bas)