CN107406063A - 防抱死制动控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种防抱死制动控制装置,其中,可快速而正确地判断车轮处于滑移倾向,且可缩短车辆的制动距离。包括:车轮运动推算机构(13),该机构推算车轮(2)的角度、角速度与角加速度中的任意一者以上;滑动推算机构(14),该机构采用该推算结果推算车轮的滑动状态。包括防抱死控制机构(15),该机构提供对应于该已推算的车轮的滑动状态,提供降低制动装置(1)的制动力的指令。上述滑动推算机构(14)包括1个或多个滤波器等的延迟补偿器(17a、17b),其进行对车轮运动推算机构(13)的推算结果的延迟补偿。防抱死控制机构(15)根据规定的判断的结果,提供降低上述制动力的指令,该规定的判断的结果包括从滑动推算结果(14)所输出的多个推算结果的比较。

Description

防抱死制动控制装置
相关申请
本发明要求申请日为2015年3月26日、申请号为JP特愿2015—64209号申请的优先权,通过参照其整体,将其作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。
技术领域
本发明涉及控制汽车等的车辆的制动器的防抱死制动控制装置。
背景技术
在过去,作为制动器中的ABS(防抱死制动系统)的控制方法,人们提出有下述的发明。
1.对应于下踏力的变化量,变更ABS动作开始的阈值的ABS控制(专利文献1);
2.对应于下踏力的变化量,调整车轮的减速度的上限值的ABS控制(专利文献2)。
已有技术文献
专利文献
专利文献1:JP特开昭64—63448号公报
专利文献2:JP特开平4—293654号公报
发明内容
发明要解决的课题
在防抱死控制装置中,为了缩短车辆的制动距离,人们要求快速而正确地判断车轮是否处于滑移倾向。比如通过推算滑移率,将其与阈值进行比较,通过该比较判断上述滑移率的倾向,在此场合,为了防止误动作,在上述滑移率的阈值中,考虑路面状态的推算误差、车轮速度传感器的推算误差·噪音等的影响,以滑移倾向十分强的状态判断处于滑移状态。另外,关于上述噪音,虽然可通过比如低通滤波器而去除,但是,上述低通滤波器的延迟会成为检测延迟的1个因素。
在对应于专利文献1,2这样的下踏力的变化调整滑移倾向的判断的严格性的场合,比如,在轮胎从高负荷时起,因缓慢的制动器下踏力上升而转到滑移倾向时,或从在制器下踏力中的变化小的场合起,因路面变动转为滑移倾向时,具有通过上述的处理,开始防抱死制动动作的时刻延迟的可能性。另外,还具有即使在车辆操纵者不是有意的情况下,仍因车辆的振动、操作踏板的脚的振动等,制动器下踏力产生大的变化的情况,为了防止误检测,其结果是,具有不得不保守地设计防抱死制动器动作的开始的时刻的可能性。
本发明的目的在于提供一种防抱死制动控制装置,其中,可快速而正确地判断车轮处于滑移倾向,可缩短车辆的制动距离。
用于解决课题的技术方案
在下面,为了容易理解,从方便角度说,参照实施方式的标号进行说明。
本发明的防抱死制动控制装置12控制制动装置1,该制动装置1包括:制动盘3,该制动盘3与车轮2同轴地设置;摩擦部件4,该摩擦部件4与该制动盘3接触;摩擦部件驱动机构5,该摩擦部件驱动机构5使该摩擦部件4动作,
该防抱死制动控制装置12包括:
车轮运动推算机构13,该车轮运动推算机构13推算上述车轮2的角度、角速度与角加速度中的任意一者以上;
滑动推算机构14,该滑动推算机构14采用该车轮运动推算机构13的推算结果,推算上述车轮相对触地面的滑动状态;
防抱死控制机构15,该防抱死控制机构15对应于通过上述滑动推算机构14所推算的上述车轮的滑动状态,将降低制动力的指令提供给上述摩擦部件驱动机构;
上述滑动推算机构14包括1个以上的延迟补偿器17a、17b,该延迟补偿器17a、17b进行对上述车轮运动推算机构的推算结果的延迟补偿,输出进行了延迟补偿的相互不同的多个推算结果作为上述车轮的滑动状态的推算结果,
上述防抱死控制机构15根据规定的判断的结果,提供降低上述制动力的指令,该规定的判断的结果包括从上述滑动推算机构14所输出的上述多个推算结果的比较。
另外,对于上述“(包括多个推算结果的比较的)规定的判断”,如果基于多个推算结果的比较,既可指比较结果的单独判断,也可包括其它的要件,比如适当确定的判断。
按照该方案,上述滑动推算机构14包括1个以上的延迟补偿器17a、17b,该延迟补偿器17a、17b进行相对上述车轮运动推算机构13的推算结果的延迟补偿,输出进行了延迟补偿的相互不同的多个推算结果作为车轮2的滑动状态的推算结果。上述防抱死控制机构15根据规定的判断的结果,提供降低上述制动力的指令,该规定的判断的结果包括该已输出的上述多个推算结果的比较。由于像这样而比较进行了延迟补偿的相互不同的多个推算结果,故在进行比如噪音去除、滑移倾向的强度的抽取等后,可正确地判断车轮2处于滑移倾向,即使在阈值小的情况下,仍没有误判断,由此可快速地判断。其结果是,可缩短车辆的制动距离。
在本发明中,上述滑动推算机构14也可包括频率特性相互不同的2个以上的延迟补偿器17a、17b作为上述延迟补偿器17a、17b,上述防抱死控制机构15根据经由上述不同的延迟补偿器17a、17b的推算结果的差分、或该差分的累积计算值中的任意一者进行上述多个推算结果的比较。通过像这样设置频率特性不同的2个以上的延迟补偿器17a、17b,采用该2个以上的延迟补偿器17a、17b的推算结果的差分,可更进一步快速而正确地判断车轮处于滑移倾向。由于滑移判断快,可保持在车轮速度相对车身速度的乖离度小,更加希望的滑移状态,即最大地获得制动力的滑移状态。上述差分也可原样地比较,但是,如果求出累积计算值,比较该累积计算值,则可更加正确地判断车轮处于滑移倾向。
在本发明中,上述防抱死控制机构15还可根据经由上述延迟补偿器17a、17b的上述推算结果与不经由上述延迟补偿器17a、17b的上述推算结果的差分、或该差分的累积计算值中的任意一者来进行上述多个推算结果的比较。像这样,即使根据经由延迟补偿器17a、17b的滑移推算结果、与不经由延迟补偿器17a、17b的滑移推算结果的差,与通过不经由延迟补偿器17a、17b的推算结果和阈值的比较而进行判断的场合相比较,可快速而正确地判断车轮处于滑移倾向。
在本发明中,上述延迟补偿器17a、17b也可为状态推算器,该状态推算器包括经由运动方程式的推算输出和来自上述延迟补偿器的输出的误差补偿反馈元件。在形成这样的状态推算器的场合,可更进一步快速而正确地判断处于滑移倾向。
在本发明中,上述延迟补偿器17a、17b还可为低通滤波器,该低通滤波器使超过规定频率的频率进行衰减。通过采用低通滤波器,可使延迟补偿器17a、17b为简单的结构。
在本发明中,上述防抱死控制机构15还可在从上述滑动推算机构14所输出的上述多个推算结果比较的判断之前,同样在没有进行从上述滑动推算机构14所输出的延迟补偿的输出在阈值以上的场合,提供降低上述制动力的指令。由此,在显然处于滑移倾向时,没有伴随延迟补偿的运算时间,可更加快速地进行防抱死控制。
在本发明中,上述制动装置也可为电动制动装置。由于在电动制动器中,以电动机为驱动源,故更加有效地发挥响应性良好,可快速而正确地判断处于防抱死制动控制装置的滑移倾向的效果。
权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少2个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是,权利要求书中的各项权利要求的2个以上的任意的组合也包含在本发明中。
附图说明
根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明,会更清楚地理解本发明。但是,实施形式和附图用于单纯的图示和说明,不应用于限制本发明的范围。本发明的范围由权利要求书确定。在附图中,多个附图中的同一部件标号表示同一或相应部分。
图1为表示本发明的一个实施方式的防抱死制动控制装置的构思方案的方框图;
图2为表示该防抱死制动控制装置的作用的说明图;
图3A为表示该防抱死制动控制装置的防抱死控制波形的例子的曲线图;
图3B为表示包括该防抱死制动控制装置的普通防抱死制动控制装置的防抱死控制波形的比较例子的曲线图;
图4为该防抱死制动控制装置中的防抱死控制机构的动作例子的流程图;
图5为表示作为该防抱死制动控制装置的延迟补偿器的滤波器的结构例子的方框图;
图6为表示作为该防抱死制动控制装置的延迟补偿器的滤波器的另一结构例子的方框图;
图7为表示该滤波器的频率特性的例子的说明图;
图8为表示构成该防抱死制动控制装置的控制对像的制动装置的一个例子的说明图。
具体实施方式
根据附图,对本发明的一个实施方式进行说明。图1表示汽车等的车辆的制动系统的整体。制动装置1分别设置于车辆的全部车轮,即构成前轮的左右2轮和构成后轮的左右2轮上。该制动装置1包括:制动盘3,该制动盘3与车轮2同轴地设置,与其一体地旋转;摩擦部件4,该摩擦部件4与该制动盘3接触;摩擦部件驱动机构5,该摩擦部件驱动机构5使该摩擦部件4动作。制动盘3既可为盘型,也可为筒型。摩擦部件4为制动垫或制动蹄等。摩擦部件驱动机构5既可为电动式,也可为液压式,但是图示的例子为电动制动装置,其主要由电动机6与直线运动机构7构成,该直线运动机构7为将该电动机6的转矩变换为摩擦部件4的往复直线动作的滚珠丝杠装置、行星滚柱丝杠机构等。图8表示制动装置1的具体例子。制动装置1的摩擦部件驱动机构5也可像图8所示的那样,将电动机6的转矩经由齿轮排等的减速机构5a,传递给直线运动机构7。
在图1中,相对各制动装置1,分别设置制动控制装置8。从制动踏板等的制动操作机构9而输入的控制指令从制动指令分配机构10a分配给各制动控制装置8,该制动指令分配机构10a设置于控制车辆的整体的ECU(电子控制单元)10中,通过制动控制装置8控制相应的制动装置1。
各制动控制装置8包括制动动作基本控制机构11,该制动动作基本控制机构11通过设置于ECU10中的制动指令分配机构10a而提供的制动指令,控制上述摩擦部件驱动机构5;防抱死制动控制装置12。防抱死制动控制装置12还可设置于ECU10等中,但是,在本实施方式中,其也可设置于相应的制动控制装置8中。
防抱死制动控制装置12包括:车轮运动推算机构13、滑动推算机构14与防抱死控制机构15。另外,在上述滑动推算机构14中设置滑动推算运算部16、分别作为延迟补偿器的第1滤波器17a与第2滤波器17b。另外,在下面的说明中,具有将第1滤波器17a称为滤波器1,将第2滤波器17b称为滤波器2的情况。
上述车轮运动推算机构13为推算车轮2的旋转的角度、角速度与角加速度中的任何一者以上的机构。车轮运动推算机构13比如接收来自车轮旋转检测机构18的检测值的输入,该车轮旋转检测机构18相对车轮2的车轮用轴承(在图中未示出)、车轴等而设置,具体来说,通过采用接纳于通过软件、硬件而实现的LUT(Look Up Table)或软件的库(Library)中的规定的变换函数、与其等效的硬件等(在下面称为“具体化模型”),可推算而输出上述角度、角速度或与角加速度等的硬件电路或处理器(在图中未示出)上的软件函数构成。如果针对车轮而换算,上述角速度为车轮速度。关于车轮速度的检测方法,一般为测定针对市场上销售的车辆,针对每圈30~50的脉冲输出的边缘间隔的方法,但是也可将比如普通的旋转编码器、分解器等用作上述车轮旋转检测机构18。
上述滑动推算机构14为采用上述车轮运动推算机构13的推算结果,推算上述车轮2相对触地面的滑动状态的机构,基本上,通过滑动推算运算部16推算作为车身速度ωv与车轮速度ω的比率的滑移率S1。滑动推算运算部16具体来说,由采用上述具体化模型,接收上述车轮运动推算机构13的推算结果的输入,可进行上述车轮2的滑动状态的推算,在这里可进行滑移率S1的运算而将其输出的硬件电路或处理器(在图中未示出)上的软件函数构成。车身速度ωv可根据车速检测机构19而获得。车速检测机构19不限于直接地检测车身速度ωv的传感器,也可为根据从动轮的旋转速度检测车身速度ωv的类型。
作为上述滑移率S1的具体的导出式,比如也可使非滑移状态为0,使车轮锁定的完全滑移状态为1,像下述那样而导出。
S1=(ωv-ω)·ωv -1
作为滤波器延迟补偿器的上述各滤波器1、2为进行相对上述车轮运动推算机构13的推算结果的延迟补偿的机构,在本实施方式的场合,对上述滑移推算运算部16的推算结果S1进行延迟补偿。上述各滤波器1、2由比如状态推算器构成,该状态推算器包括后述经由结合图5而描述的运动方程式的推算输出、与实际的输出,即来自上述延迟补偿器的输出的误差补偿反馈元件,或者像图6那样,上述各滤波器1、2由低通滤波器构成。上述低通滤波器为使超过规定的频率衰减的滤波器。对于上述2个滤波器1、2,除了频率特性相互不同的方面,其它的方面为相同的结构。第1滤波器1具有高于第2滤波器2的频率特性。像这样,本实施方式的滑动推算机构14具有2个滤波器1、2,作为上述车轮2的滑动状态的推算结果,输出进行了延迟补偿的相互不同的多个推算结果。
上述防抱死控制机构15对应于通过滑移推算机构14所推算的上述车轮2的滑移状态,通过比如包括从上述滑移推算机构14所输出的上述多个推算结果的比较的规定的判断结果,将降低上述制动力的指令提供给摩擦部件驱动机构5。防抱死控制机构15具体来说,由可采用上述具体化模型,接收上述规定的判断的结果的输入,产生降低上述制动力的指令,将其输出给摩擦部件驱动机构5的硬件电路或处理器(在图中未示出)上的软件函数构成。在此场合,防抱死控制机构15进行上述多个滤波器1、2的推算结果的比较,但是,该比较通过下述方式进行,该方式为:将经由上述不同的滤波器1、2的推算结果的差分、或该差分的累积计算值中的任意一者与阈值进行比较。防抱死控制机构15的具体的处理例子在后面结合图4而进行说明。在防抱死控制机构15中,降低上述制动力的指令既可经由上述制动动作基本控制机构11,提供给摩擦部件驱动机构5,也可不经由制动动作基本控制机构11,而直接地提供给摩擦部件驱动机构5。
对上述方案的动作进行说明。图2表示上述滑动推算运算部16的上述滑移率的运算值、与对该滑移率经由滤波器1、2而处理的波形。在这里,作为滤波器1、2的响应性,滤波器1为其速度高于滤波器2的滤波器。另外,在该图中示出上述滤波器1和上述滤波器2的差分。由于在这里,上述滑移率的时间变化率的上升倾向越强,滤波器1相对滤波器2向上侧离开的乖离度越大,故可通过上述差分而判断滑移倾向。另外,关于该滑移倾向的判断,不但可采用上述差分,也可采用滤波器1和滤波器2所输出的滑移率的比率、差分的累积计算值等。
在图2的下部的放大图中示出判断车轮的过滑移状态的例子。比如,在直接比较已导出的滑移率与阈值的场合,由考虑了噪音的影响、路面状态等的各种推算误差的阈值而确定,在图2中的a的时刻,判断为过滑移。另外,在对滤波器1的输出值与阈值进行比较的场合,与a的判断相比较,噪音的影响缓和,在b的时刻,判断为过滑移。相对这些情况,比如在不但采用滤波器1的阈值,而且还将上述滤波器1、滤波器2的差分的阈值用作AND条件的场合,由于仅仅通过借助该差分而判断上述那样的滑移倾向的强度,阈值可严密地相对上述a、b而设定,故可在图中c的时刻进行检测。另外,像这样的阈值可根据实验、模拟结果等适当地确定。
另外,在本例子的场合,进行2条线(line)的倾向判断,但是,还可以3条线以上的响应速度的不同信号的比较,进行倾向判断。在此场合,因各条线的上下关系等的多个图案(pattern),倾向判断的自由度提高。
图3A和图3B表示防抱死控制波形的一个例子。图3A表示采用本实施方式,在图2中的c的时刻进行过滑移判断时的例子。图3B表示图2中的a或b那样的单纯的阈值比较的例子。与图3B相比较,在图3A中,因过滑移判断快,车轮速度相对车身速度的乖离度小,可在特别希望的滑移状态,即获得最大的制动力的滑移状态保持。
图4表示上述防抱死控制机构15所进行的动作的例子。另外,在该图4中,滑移率和滤波器运算为图1的滑移推算运算部所进行的处理。在步骤S1,滑移推算运算部16(图1)导出滑移率S1。将该已导出的滑移率S1与阈值S1LIMR进行比较(步骤S2),如果滑移率S1在阈值S1LIMR以上(在步骤S2,是),则判定为过滑移(步骤S8)。在判定为过滑移的场合,将使制动装置1的制动力降低的指令提供给摩擦部件驱动机构5。像这样,防抱死控制机构15在于从后述的滑移判断机构14所输出的多个推算结果的比较的判断之前,没有进行从滑移推算机构14所输出的延迟补偿的输出,即,滑移率S1在阈值S1LIMR以上的场合,也提供降低制动力的指令。由此,在明显地处于滑移倾向时,没有伴随延迟补偿的运算时间,可更加快速地进行防抱死控制。
在于步骤S2,滑移率S1不在阈值S1LIMR以上的场合(在步骤S2,否),进行滤波器1的滑移率S1LPFI的导出(步骤S3)、与滤波器2的滑移率S1LPF2的导出(步骤S4),对其差分ΔS1进行运算(步骤S5)。将该差分ΔS1与第1阈值S1th1进行比较(步骤S6)。在差分ΔS1不在第1阈值S1th1以上的场合(在步骤S6,否),返回,反复进行图4的处理。
在差分ΔS1在第1阈值S1th1以上的场合(在步骤S6,是),将该滑移率S1LPFI与第2阈值S1th2进行比较(步骤S7),在该滑移率S1LPFI不在第2阈值S1th2以上的场合(在步骤S7,否),返回,反复进行图4的处理。在该滑移率S1LPFI在第2阈值S1th2以上的场合(在步骤S7,是),判定为过滑移(步骤S8),将使制动装置1的制动力降低的指令提供给摩擦部件驱动机构5。
由于像这样,比较针对滑移率进行相互不同的多个延迟补偿的推算结果,故可正确地判断车轮2处于滑移倾向,即使在减小阈值的情况下,仍没有误判断,由此,可快速地进行判断。其结果是,可缩短车辆的制动距离。
图5表示上述滤波器(1)17a、滤波器(2)17b的结构例子。在第1和第2滤波器1、2中,除了常数相互不同的方面,其它的方面相同,故仅仅对其中一个滤波器1进行说明。该图的滤波器1为构成状态推算观察器的例子。
在图5中,A、B、C表示基于车轮的运动方程式的状态转移矩阵,u(k)表示制动力,y(k)表示车轮速度。x(k)表示滤波器状态量。Z-1表示取样量的延迟,具体来说,通过存储元件等而实现。L表示观察器增益,通过(A-LC)的固有值,确定误差收敛条件。如果观察器的推算误差按照e=‘推算值Cx’-‘实测值y’而计算,进行式展开,则e(k+1)=(A-LC)e(k),(A-LC)的固有值原样地等于收敛特性。
每当构成上述滤波器1、2时,比如可调整状态转移行列中的与惯性有关的参数。另外,还可通过观察器增益L而调整,也可并用它们。
此外,如果列举一个例子,则基于上述车轮的运动方程式的状态转移行列A、B、C为下述式。下述式可用作最简单的线性状态观察器。
(数学公式)
表示推算车轮速度,表示推算状态量。
ts表示取样时间,J表示惯性。Y表示已检测的车轮速度,L表示观察器增益,通过改变L的值,观察器的收敛特性变化。ω表示车轮速度,τx表示前后力矩的推算值。u表示推算制动力,可采用比如制动转矩、制动摩擦部件按压力与摩擦部件的μ和制动器有效直径相乘的值。
上述滤波器1、2的结构除了上述以外,还可比如像图6所示的那样,通过普通的低通滤波器而安装,也可通过取样数量不同的移动平均线而安装。
图7表示上述滤波器1、2的特性的一个例子。还可针对高速的滤波器1,进行高频取样的增益高于滤波器2的调整。
另外,在上述实施方式中,于上述滑动推算机构14中设置多个滤波器1、2,但是,也可使设置于上述滑动推算机构14中的延迟处理器(滤波器)为1个,上述防抱死控制机构15通过经由上述延迟处理器的上述推算结果和不经由上述延迟补偿器的上述推算结果的差分、或该差分的累积计算值中的任意一者而进行上述多个推算结果的比较。同样在此场合,可采用结构与前述的滤波器1相同的延迟补偿器。
以上参照附图,根据实施方式,对用于实施本发明的优选形式进行了说明,但是,本次公开的实施方式在全部的方面是列举性的,不是限定性的。本发明的范围不由上述的说明,而由权利要求书表示。如果是本领域的技术人员,在阅读本说明书后会在显然的范围内,容易想到各种变更和修正方式。于是,这样的变更和修正方式应被解释为,属于根据权利要求书确定的本发明的范围内的方式。
标号的说明:
标号1表示制动装置;
标号2表示车轮;
标号3表示制动盘;
标号4表示摩擦部件;
标号5表示摩擦部件驱动机构;
标号8表示制动控制装置;
标号12表示防抱死制动控制装置;
标号13表示车轮运动推算机构;
标号14表示滑动推算机构;
标号15表示防抱死控制机构;
标号16表示滑动推算运算部;
标号17a、17b表示滤波器(延迟补偿器)。

Claims (7)

1.一种防抱死制动控制装置,该防抱死制动控制装置控制制动装置,该制动装置包括:制动盘,该制动盘与车轮同轴地设置;摩擦部件,该摩擦部件与该制动盘接触;摩擦部件驱动机构,该摩擦部件驱动机构使该摩擦部件动作,
该防抱死制动控制装置包括:
车轮运动推算机构,该车轮运动推算机构推算上述车轮的角度、角速度与角加速度中的任意一者以上;
滑动推算机构,该滑动推算机构采用该车轮运动推算机构的推算结果,推算上述车轮相对触地面的滑动状态;
防抱死控制机构,该防抱死控制机构对应于上述滑动推算机构所推算的上述车轮的滑动状态,将降低制动力的指令提供给上述摩擦部件驱动机构,
上述滑动推算机构包括1个以上的延迟补偿器,该延迟补偿器进行对上述车轮运动推算机构的推算结果的延迟补偿,输出进行了延迟补偿的相互不同的多个推算结果作为上述车轮的滑动状态的推算结果,
上述防抱死控制机构根据规定的判断的结果,提供降低上述制动力的指令,该规定的判断的结果包括从上述滑动推算机构所输出的上述多个推算结果的比较。
2.根据权利要求1所述的防抱死制动控制装置,其中,上述滑动推算机构包括频率特性相互不同的2个以上的延迟补偿器作为上述延迟补偿器,上述防抱死控制机构根据经由上述不同的延迟补偿器的推算结果的差分、或该差分的累积计算值中的任意一者来进行上述多个推算结果的比较。
3.根据权利要求1所述的防抱死制动控制装置,其中,上述防抱死控制机构根据经由上述延迟补偿器的上述推算结果与不经由上述延迟补偿器的上述推算结果的差分、或该差分的累积计算值中的任意一者来进行上述多个推算结果的比较。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的防抱死制动控制装置,其中,上述延迟补偿器为状态推算器,该状态推算器包括经由运动方程式的推算输出和来自上述延迟补偿器的输出的误差补偿反馈元件。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的防抱死制动控制装置,其中,上述延迟补偿器为使超过规定频率的频率进行衰减的低通滤波器。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的防抱死制动控制装置,其中,上述防抱死控制机构在从上述滑动推算机构所输出的上述多个推算结果比较的判断之前,同样在没有进行从上述滑动推算机构所输出的延迟补偿的输出在阈值以上的场合,提供降低上述制动力的指令。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的防抱死制动控制装置,其中,上述制动装置为电动制动装置。
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