汽车电子机械制动系统的设计

汽车电子机械制动系统的设计

王健

(精诚工科汽车系统有限公司河北省保定市071000)

摘要：随着社会经济的迅速发展与生活品质的不断提升，人们对汽车提出了越来越大的要求。安全、绿色、节能已成为未来汽车发展的总体趋势。机械制动系统是汽车结构中一个主要构成，关系到汽车的安全性能。现阶段，在汽车盛行的时代，提升汽车制动的安全性显得异常重要。可以有效地避免交通事故的发生。随着计算机技术与电子控制技术的不断发展，带动了汽车制动技术的进一步发展，研发了更为先进的机械制动技术。

关键词：汽车电子机械；制动系统；设计

1电子机械系统简述

电子机械系统，是一种新型的机械制动设备，它的产生和应用，可以使得液压制动系统发挥出更大的作用。可以克服液压系统在结构繁琐、安装难度高和维修成本高等方面的弱点，从而促进工业的发展。也就是说，电子机械系统是将以往的制动中液压、压缩空气驱动等用电动的机械驱动来代替，从而提升了制动系统的反应速度和效率，加强了制动效能。随着经济的发展、生活水平的提高和环保意识的增强，人们对于制动性能的要求也越来越高，再加上电子机械的结构较为简单，功能集成可靠，因此运用前景十分广泛。它将会取代传统的液压、空气制动器，成为未来新能源汽车的制动系统的主要发展趋势。

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结束语

现代汽车的发展方向是模块化、集成化、机电一体化，电子机械制动系统正是这一发展趋势的体现，它将取代以液压或气压为主的传统制动控制系统。同时.随着其它汽车电子技术特别是超大规模集成电路的发展，电子元件的成本及尺寸不断下降，汽车电子机械制动控制系统将与其他汽车电子系统，如汽车电子悬架系统、汽车主动式方向稳定系统、电子导航系统、无人驾驶系统等融合在一起成为综合的汽车电子控制系统，各种控制单元集中在一个ECU中，并将逐渐代替常规的控制系统，汽车底盘系统进一步电控化，实现车辆控制的智能化。

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