汽车电子机械制动系统的设计研究

汽车电子机械制动系统的设计研究

马英超

(保定市格瑞机械有限公司河北省保定市071051)

摘要：电子机械制动是以线控技术为核心，通过中心控制单元展开电子制动踏板与传感器信号搜集，是基于控制算法得到的目标制动力。随后，借助总线展开信号输送让制动执行机构运动。现如今，电子机械制动已经成为汽车制动业发展主流方向。本文对汽车电子机械制动系统的设计进行了研究分析。

关键词：汽车电子；机械制动系统；设计研究

1电子机械制动系统的意义

近年来，我国的汽车行业发展迅猛。据相关资料的统计显示，12年国家汽车销量创历史新高，稳居世界第一位。随之而来的是我国的汽车制造业的发展，汽车企业的经济效益得到显著提升。然而，随着环境的污染越来越严重、全球变暖以及能源匮乏等问题的产生，国家大力提倡节能环保、绿色生产的理念。所以，探索以电动汽车为主的新能源汽车成为今后相关行业发展的必由之路。世界能源署的领导人也表示，以纯电动的汽车与插电型的混合动力汽车为主导的新能源汽车会得到迅速发展，并预计到2050年的新能源汽车在全球的年均销量可以过亿。绿色节能的汽车具有良好的安全、节能、环保的性能，一定会获得较快的发展。而今后的电动汽车将会以线控制动系统来代替液压的制动系统，特别是电子机械的制动系统。另外，尽管中国汽车行业的发展较快，然而对于新产品的研发方面依然有待于提升。尤其是开发自主知识产权的制动器对于推动汽车产业升级有着深刻的意义。电子机械的制动设备能够发挥良好的性能，如响应迅速，控制的精确度高等，这样可以更好地降低制动的距离，进而降低交通事故的发生机率，极大的提升了汽车行驶的安全性能，可见，积极发展线控的制动技术在当前具有重要的社会、经济效益。07年5月，相关的汽车生产厂家对宝马汽车展开在结冰河面上的制动性能测试，装有线控制动系统比装有ABS的液压制动系统的制动距离缩短了15%。不管是从安全性能、生态环保性能以及汽车产业的转型升级等方面，设计开发线控的制动系统，对于促进汽车企业的发展、提升企业的市场竞争为皆具有重大作用。

2电子机械制动系统的关键技术

2.1准确控制

在制动系统中融入电子机械方面的技术，主要就是在于传感器以及相应反应装置的运用。在高科技的时代背景下，传感器的感应功能已经得到了很好的提升也被运用到了更多的行业中。所以在电子机械制动中关键的技术之一就是能够准确的控制汽车的制动系统，即汽车驾驶员在检测到前方即将发生或者已经发生的危险时，车内的机械设备马上做出相应反应使车辆停下等安全应对措施。

2.2设备的相容性

一个团队完成任务时需要队员之间的相互配合，每一位队员之间也要相处融洽，这是人们在日常生活中就能体会到的一个简单道理。在汽车的运行过程中也不例外，我们可以将汽车的行驶过程视为一项任务，汽车的各个部件视为团队中的每个队员，所以在组装一辆汽车的过程中，各个零件的相容性也是设计师需要考虑的问题。而在加入了电子机械制动系统之后，难免又会更换一些线路设施。在有限的汽车空间中，安装哪种功能和尺寸的零件对制动系统的正常工作都非常的重要，同時也不能影响到正常的行驶。所以研究人员需要将汽车的电子机械制动系统所需要的车身部件以及其他电控系统与当前车辆里的是被进行匹配，确保整辆车的有效运行。

2.3系统的容错率

在人们的日常生活中，处理事务时都会同时准备两到三个计划以备不时之需，在汽车上我们也能见到，比如安全气囊。这种保护措施会在汽车发生剧烈碰撞的一瞬间弹出，保护前座人员的生命安全，所以在电子机械制动系统中也必须要考虑到发生错误的情况。因为目前的科技发展中，许多的仪器零件都十分的精密，极其容易受到损害，而汽车在行驶过程中，很有可能因为司机的大意或者行驶路段的颠簸而导致汽车大幅度的摇晃从而影响设备的准确性。当电子机械制动系统的任意一个零件受到损伤时，就很有可能会引起制动系统不能正常运行。因此，研究人员应该在设计过程中考虑这一因素，并设定一些相应的容错机制，确保即使发生了故障，驾驶人员也能有时间对车辆进行掌握。

3汽车电子机械制动系统设计

3.1工作原理

工作原理为：若汽车在行驶过程中，遭遇紧急突发情况需要及时有效刹车，那么驾驶员就会将脚踩踏板，将脚部力量传送至制动踏板，也就是俗称的踩刹车。此时的力量的调控方式是信号调控，对途经电子机械制动系统，再由三环调速系统的信号实现有效传输。与此同时，输出电压的作用，应当保证无刷直流力矩电机可以直接接收，之后将电机轴转动而输出的转速信号由传动机构来接收。实质上，制动力的来源是丝杠位移的效应，也就是转速信号在减速增距下起的变化。整体运行工况非常迅速，只要0.1秒。

3.2执行系统

执行系统通常包括无刷直流电机模块、制动模块和传动模块三个部分。如果想在汽车动力学基础上完成汽车电子机械制动系统的仿真着手研究，前提需要建立相应的数学模型，并熟悉其工作原理。具体为：挑选减速装置，与无刷直流电动机进行驱动行星齿轮相匹配，并采用滚珠丝杠，使旋转运动具有可变性，转化为直线运动，产生制动力矩，完成制动指令。另外，我们需要对制动盘的制动压力实时监测，随时接收信号反馈，确保可控。因此压力传感器也十分必要。汽车电子机械制动系统执行系统的具体设计流程为：确定参数，初步试验。目标车辆前轮轮缸活塞直径为48mm，制动压强的最大值为15MPa，那么试验过程中，为确保制动钳制动盘两者完全脱离，可选取0.3mm作为制动间隙初步确定为，选取0.1S作为消除时间间隔，选取前轮制动器为目标车型的设计对象，需要先行确保基本参数无偏差，这样才能确保设计汽车电子机械制动系统执行系统的数据具有可行性。

3.3控制系统

控制系统具有准确、快速调节制动力的作用。控制系统越完善，制动间隙的消除工况就会越快。控制系统由压力环、电流环和转速环组成，互相配合，共同完成反馈控制的功能。其中内环主要将本环控制量，维持在可控幅度，以此对电动机产生保护作用。若具体设计，其方法为：由内而外，不断扩展，可表现为电流控制环——转速控制环——压力控制环。前者是后者的设计基础，然后层层深入，直至最后压力控制环设计。在此设计过程中，对控制环的要求不能忽视：针对压力控制环，制动压力的超调不能小于百分之五；消除制动间隙的时间不能超过0.1S：针对转速控制环，启动时要保证电流饱和，从而加快消除制动间隙的工况：针对电流控制环，超调不小于百分之二。另外，汽车电子机械制动系统控制系统的设计试验中，保证电流控制环的积分系数和比例系数有一定要求，分别为610、0.945；转速控制环的参数为8.6、1.9；压力控制环的参数为6、8.6。

4结语

总之，随着科学技术的发展，社会的各行各业必定会做出相应的改变。对于汽车行业来说，电子机械制动系统已经成为行业中的研究重点，它不仅能够使汽车的制动效果大幅度的提高，还能够对汽车的其他属性做出相应的改善，为汽车提供更大的安全性。所以目前的研究人员可以对此技术进行探究，完善其的不足，促进我国汽车行业的发展。

参考文献：

[1]荆志远.汽车电子机械制动系统设计与仿真[J].科技风,2015(18):37.

[2]傅云峰.汽车电子机械制动系统设计及其关键技术研究[D].浙江大学,2013.

[3]赵春花.汽车电子机械制动系统执行机构的设计研究[D].南京理工大学,2009.