電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)摘要摘 要：21世紀(jì)電子系統(tǒng)是發(fā)展最快、影響范圍最廣的技術(shù)之一, 生產(chǎn)、生活、軍事、管理等各個(gè)領(lǐng)域, 都離不開電子技術(shù)。在汽車制動(dòng)方面, 電子機(jī)械技術(shù)有較好的發(fā)展前景, 其中電子機(jī)摘 要：21世紀(jì)電子系統(tǒng)是發(fā)展最快、影響范圍最廣的技術(shù)之一, 生產(chǎn)、生活、軍事、管理等各個(gè)領(lǐng)域, 都離不開電子技術(shù)。在汽車制動(dòng)方面, 電子機(jī)械技術(shù)有較好的發(fā)展前景, 其中電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)將取代手動(dòng)控制, 更加人性化。科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展大大推動(dòng)了我國(guó)各行各業(yè)的發(fā)展, 其中傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)逐漸被電子機(jī)械控制技術(shù)所取代, 電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)是一種以電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)控制鉗塊, 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛制動(dòng)的控制, 尤其是該制動(dòng)系統(tǒng)具有響應(yīng)時(shí)間短、系統(tǒng)硬件體積小和質(zhì)量輕等特點(diǎn), 在現(xiàn)代工業(yè)中廣泛運(yùn)用。1 研究目的和意義我國(guó)的汽車工業(yè)制造水平, 在一定程度上反應(yīng)出了我國(guó)電子機(jī)械技術(shù)水平。汽車電子技術(shù)水平發(fā)展越高, 汽車的操作性與安全性越有保障, 因此汽車的制動(dòng)系統(tǒng)決定了汽車的安全性1。現(xiàn)階段, 汽車的制動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展, 已經(jīng)進(jìn)入到了電子機(jī)械制動(dòng)技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的階段, 對(duì)此技術(shù)的深入研究具有十分重要的意義。2 研究現(xiàn)狀汽車的制動(dòng)性直接關(guān)系到人們生命財(cái)產(chǎn)安全。汽車自誕生以來, 制動(dòng)系統(tǒng)一直朝著響應(yīng)時(shí)間短、速度快、制動(dòng)距離短的方向發(fā)展。汽車制動(dòng)技術(shù)從電子控制防抱死系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在的電子機(jī)械制動(dòng)技術(shù), 完成了質(zhì)的變革2。在國(guó)內(nèi), 電子機(jī)械制動(dòng)的研究起步較晚, 部分高校在國(guó)外的理論基礎(chǔ)上, 對(duì)EMB展開了深入研究。從總體上看, 國(guó)內(nèi)對(duì)電子制動(dòng)系統(tǒng)的研究處于起步階段和理論階段, 離實(shí)車實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用還有一定的距離。3 電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的概念、特點(diǎn)與內(nèi)涵電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng), 簡(jiǎn)稱為EMB, 它是一種全新的制動(dòng)理念。該系統(tǒng)以電能作為能量提供來源, 由電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)制動(dòng)墊塊壓迫制動(dòng)盤, 實(shí)現(xiàn)車輪制動(dòng)功能。整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)去除液壓管路與制動(dòng)液體, 改由電線傳遞動(dòng)能, 數(shù)據(jù)線傳遞各種信號(hào), 機(jī)械連接減少, 這是線控制動(dòng)系統(tǒng)的一種形式3。電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由四部分組成:制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、中央控制模塊、各種傳感器和電源。與一般機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)或電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)相比, 電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)有其自身的特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、可靠性高、能源供應(yīng)要求寬松等。4 電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)不同, EMB完全不需要制動(dòng)液和相關(guān)的液壓系統(tǒng)。EMB系統(tǒng)主要由以下3個(gè)部分構(gòu)成:EMB執(zhí)行機(jī)構(gòu)、中央控制器 (以電子控制單元為核心) 和制動(dòng)踏板模塊 (由制動(dòng)踏板處的踏板位移傳感器和踏板力模擬器構(gòu)成) 4。汽車在運(yùn)行過程中, 駕駛員要通過踏動(dòng)制動(dòng)實(shí)施制動(dòng);整個(gè)過程中踏板位移傳感器感知踏板位置和變化速度等信息, 并迅速將所獲得的信號(hào)傳遞給制動(dòng)控制器, 控制器根據(jù)此信號(hào)判斷出駕駛員的制動(dòng)意圖, 同時(shí)綜合其他傳感器獲得的外界和汽車當(dāng)前所處狀態(tài), 實(shí)時(shí)的計(jì)算各個(gè)車輪所需的最優(yōu)制動(dòng)力, 來驅(qū)動(dòng)電機(jī)做出正確動(dòng)作。EMB執(zhí)行機(jī)構(gòu)是將電機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為制動(dòng)墊塊與制動(dòng)盤間的夾緊力, 從而實(shí)現(xiàn)各車輪的制動(dòng)。5 汽車制動(dòng)系統(tǒng)的基本理論汽車在行駛時(shí), 能夠在較短的距離內(nèi)把車停住且維持行駛原方向的穩(wěn)定性, 同時(shí)在下坡時(shí)能夠維持一定的車速能力, 稱為汽車的制動(dòng)性能, 車輛的制動(dòng)性能是衡量車輛的重要性能之一, 一般主要從以下2方面評(píng)價(jià):1) 制動(dòng)效能。即制動(dòng)減速度與制動(dòng)距離, 它是指在良好的路面上, 汽車以一定的初速度制動(dòng)到停車時(shí)的制動(dòng)距離, 它是制動(dòng)性最基本的評(píng)價(jià)指標(biāo)。2) 制動(dòng)效能的恒定性。即抗熱衰退性能, 汽車高速行駛下或下坡連續(xù)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)效能的保持程度, 因?yàn)橹苿?dòng)的過程實(shí)際上就是把汽車行駛過程中的動(dòng)能通過制動(dòng)器吸收后再轉(zhuǎn)為熱能, 因此制動(dòng)器溫度升高后能否保持初始狀態(tài)時(shí)的制動(dòng)效能, 也成為了設(shè)計(jì)制動(dòng)器時(shí)需要考慮的重要問題。6 EMB控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案汽車制動(dòng)時(shí), 往往存在制動(dòng)滯后的問題。為了解決這個(gè)主要問題, 就要求踏板位移傳感器必須在制動(dòng)過程中根據(jù)駕駛員踩下踏板時(shí)的踏板行程軌跡, 快速來識(shí)別車輪的制動(dòng)狀態(tài), 進(jìn)而提高制動(dòng)的響應(yīng)速度。安裝在汽車四個(gè)輪子上的制動(dòng)器是互相獨(dú)立控制的, 它必須由高速度的數(shù)據(jù)傳送車載網(wǎng)絡(luò)來集中處理控制, 同時(shí)該系統(tǒng)還必須具備很好的穩(wěn)定性和可靠性。根據(jù)設(shè)計(jì)要求綜合考慮, 本研究預(yù)采用CAN總線為本系統(tǒng)的總線網(wǎng)絡(luò), CAN是一種串行通信網(wǎng)絡(luò), 它具有通信效率高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、容錯(cuò)性強(qiáng)、糾錯(cuò)能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、支持差分收發(fā)、適應(yīng)高干擾環(huán)境等特點(diǎn)。7 電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的展望本研究主要圍繞電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)開展研究工作, 同時(shí)對(duì)電機(jī)控制方法及傳感器選擇進(jìn)行了初步的研究, 多數(shù)工作都是探索性、基礎(chǔ)性的, 旨在為今后電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)控制器開發(fā)及多種汽車主動(dòng)安全功能的實(shí)現(xiàn)提供一個(gè)試驗(yàn)平臺(tái)以及一些有益的經(jīng)驗(yàn)。電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)是一種全新的制動(dòng)理念, 雖然現(xiàn)階段受到電機(jī)性能、車載電力系統(tǒng)負(fù)荷、成本、可靠性等方面的制約未能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化, 但憑借響應(yīng)速度、節(jié)能、環(huán)保等方面的優(yōu)勢(shì), 成為車輛制動(dòng)系統(tǒng)未來的發(fā)展方向之一。參考文獻(xiàn)1左斌.汽車電子機(jī)械制動(dòng) (EMB) 控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究D.杭州:浙江大學(xué), 2014.2王奎洋, 唐金花, 劉成曄, 等.線控制動(dòng)系統(tǒng)踏板感覺模擬器的分析與設(shè)計(jì)J.機(jī)床與液壓, 2011 (21) :108-111.3苗政, 李莽, 張超, 等.淺談?shì)喪杰囕v線控制動(dòng)系統(tǒng)J.農(nóng)業(yè)與技術(shù), 2009 (1) :176-178.4蔡峰, 吳昂鍵, 畢大寧, 等.電動(dòng)機(jī)械制動(dòng) (EMB) 系統(tǒng)J.汽車技術(shù), 2010 (11) :38-40.