電子機械制動控制系統(tǒng)研究

舒希勇+王宇航

摘要：隨著機械電子技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)逐漸被電子機械制動技術(shù)所取代。電子機械制動控制系統(tǒng)采用先進的電子機械制動技術(shù)，并結(jié)合防抱死制動系統(tǒng)一起應用于汽車制動控制系統(tǒng)中。文章對電子機械控制系統(tǒng)的特點及構(gòu)成進行了分析，對防抱死制動系統(tǒng)的特點及應用進行研究，在此基礎上建立了基于防抱死制動系統(tǒng)的電子機械制動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架，并對基于防抱死制動系統(tǒng)的電子機械制動控制系統(tǒng)框架的設計進行了分析和研究。

關(guān)鍵詞：電子機械制動；防抱死制動系統(tǒng)；制動性能指標；控制系統(tǒng)

1 研究目的和意義

隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，我國的汽車制造量和銷售量迅猛增長。我國的汽車工業(yè)體現(xiàn)了我國整體工業(yè)的制造水平，隨著電子機械技術(shù)的發(fā)展及應用，我國的汽車電子化技術(shù)水平越來越高，汽車工業(yè)中對汽車的安全性和操作性的要求也越來越高。汽車的制動系統(tǒng)決定著汽車的安全性的好壞，汽車的制動控制技術(shù)的發(fā)展己經(jīng)進入到了電子機械制動技術(shù)發(fā)展及應用的階段。

1.1 電子機械制動控制系統(tǒng)

電子機械制動控制（ElectronicMechanicalBrake，EMB）系統(tǒng)是汽車線控技術(shù)中的一種，汽車線控技術(shù)是比較先進的機電一體化的系統(tǒng)，汽車線控技術(shù)的制動理念是以電作為主要的傳導介質(zhì)。電子機械制動控制系統(tǒng)比電子液壓制動系統(tǒng)先進，主要是體現(xiàn)在取消了液壓油路，對踏板可以更好地進行控制，更好地分配制動力，電子機械制動控制系統(tǒng)在汽車工業(yè)中具有很大的應用前景。電子機械制動控制系統(tǒng)中傳導介質(zhì)以電為導體，傳輸效率高，反應速度快；取消了沉重的液壓元器件；對電機的控制精度更高，制動力的輸出穩(wěn)定性更好；制動系統(tǒng)在對故障的診斷能力方面也得到了加強，故障診斷更加容易；電子機械制動控制系統(tǒng)零件小，不會占用大的空間，而且質(zhì)量也輕，這樣可以為其他零件的安裝提供空間；電子機械制動控制系統(tǒng)與防抱死制動控制系統(tǒng)的兼容性好，可以通過軟件進行集成，通過軟件進行操作，非常方面。在電子機械制動控制系統(tǒng)中，車載電源是電子機械制動控制系統(tǒng)的主要能源，主要為電機和傳感器提供工作的能量的；電子制動踏板是一個傳感器裝置，負責向電子控制單元來傳導制動意圖；制動力分配單元主要負責把傳感器采集到的信息進行收集和處理，為分配合理的制動力制定決策，控制最小的制動距離。

1.2 防抱死制動系統(tǒng)

防抱死制動技術(shù)是對制動力進行調(diào)節(jié)的一種技術(shù)，防抱死制動技術(shù)可以為輪胎提供最佳的制動效果，縮短汽車的制動距離。傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)在汽車發(fā)生制動的過程中，車輪發(fā)生抱死并與地面進行滑動摩擦，受附著系數(shù)的影響，這樣車輛不能進行轉(zhuǎn)向，從而不能進行避讓，車輛還容易發(fā)生側(cè)滑等現(xiàn)象，傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)造成汽車的制動距離變大，很容易發(fā)生追尾的情況，而且輪胎與地面的滑動摩擦還會減少輪胎的使用壽命，所以為了提高汽車的安全性，在汽車的電子機械制動控制系統(tǒng)中引入了防抱死制動系統(tǒng)（Anti-lockBrakingSystem，ABS）。防抱死制云力系統(tǒng)的工作原理如圖1所示。

在圖1中我們可以看出，車輪的轉(zhuǎn)速是通過傳感器進行實時監(jiān)控的，傳感器收集到的數(shù)據(jù)傳給電子控制單元，電子控制單元對車輪轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)進行處理，對車輪的速度和滑移率等參數(shù)進行計算，并對計算出來的參數(shù)進行比對，把調(diào)節(jié)壓力的指令發(fā)送給壓力調(diào)節(jié)器，壓力調(diào)節(jié)器對制動系統(tǒng)的制動力的輸出進行控制，這樣可以保證汽車車輪運行的最佳狀態(tài)，從而為汽車提供最佳的制動效果。

2 電子機械制動控制系統(tǒng)總體框架設計

2.1 系統(tǒng)設計需求分析

防抱死制動系統(tǒng)的安裝和使用可以保障車輛安全性，本文根據(jù)制動系統(tǒng)的需要設計了電子機械制動控制系統(tǒng)的執(zhí)行器結(jié)構(gòu)的整套制動控制系統(tǒng)，在設計中把防抱死制動系統(tǒng)和制動間隙的調(diào)整的功能加入進來，對電子機械制動控制系統(tǒng)的設計要符合國家制動性能指標，在生產(chǎn)中要盡量降低成本?；诜辣乐苿酉到y(tǒng)的電子機械制動控制系統(tǒng)主要組成包括電子機械制動控制系統(tǒng)執(zhí)行器和控制系統(tǒng)兩部分。制動控制系統(tǒng)硬件成本主要是傳感器的使用，節(jié)省傳感器的使用可以減少系統(tǒng)的硬件成本，并且可以節(jié)省系統(tǒng)的空間，在車的結(jié)構(gòu)中可以更好地把電子機械制動控制系統(tǒng)融合進來。系統(tǒng)調(diào)試的成本由系統(tǒng)模塊算法決定，所以在制動控制系統(tǒng)正常運行的前提下，對算法的復雜度要簡化，在軟件編寫中提高算法的可實現(xiàn)性，從而降低系統(tǒng)的設計成本。

2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設計

電子機械制動控制系統(tǒng)工作原理圖如圖2所示。在電子機械制動控制原理圖中我們可以看出，車輛在制動的過程中，制動踏板被踩踏之后，信號通過制動踏板的傳感器發(fā)送給中央控制器，中央控制器在接到信號之后對其進行制動分析，根據(jù)車輛的實時速度等參數(shù)信息作出正確的制動輸出。

當中央控制器把制動的命令信息發(fā)送到每個車輪的控制器之后，制動控制器對執(zhí)行器電機進行相應的控制，這樣就可以完成車輛的制動過程。

2.3 基于防抱死制動系統(tǒng)的電子機械制動控制系統(tǒng)功能分析基于防抱死制動系統(tǒng)的電子機械制動控制系統(tǒng)把防抱死制動技術(shù)和電子機械制動控制技術(shù)綜合在一起，比傳統(tǒng)的制動控制系統(tǒng)具有更好的安全性。基于防抱死制動系統(tǒng)的電子機械制動控制系統(tǒng)反應速度快，制動效率更高。汽車的制動距離主要由制動器反應的時間和輪胎與地面的附著系數(shù)決定，電子機械制動控制系統(tǒng)的傳導介質(zhì)主要是電信號，縮短了踩下制動踏板到制動器進入工作之間的時間，在制動系統(tǒng)發(fā)生緊急制動的時候，防抱死制動系統(tǒng)給輪胎最大的附著系數(shù)，讓汽車在最短的時間內(nèi)進行減速，在最短的距離內(nèi)停止運行。電子機械制動控制系統(tǒng)的應用，減少了汽車的質(zhì)量，這樣可以減少汽車的油耗，而且提高了汽車的安全性，汽車整體質(zhì)量變輕可以減少汽車發(fā)生制動時候的能量損耗。電子機械制動控制系統(tǒng)擴展性強，同時也提高了制動控制系統(tǒng)的故障診斷能力，在電子機械制動控制系統(tǒng)中，可以很容易地把輔助控制系統(tǒng)集合到整體的控制系統(tǒng)中，計算機網(wǎng)絡在車輛中的應用可以提高對車輛各個部分系統(tǒng)的故障檢測能力。

3 結(jié)語

電子機械制動控制系統(tǒng)的開發(fā)和應用，有利于汽車工業(yè)的發(fā)展?；诜辣乐苿酉到y(tǒng)的電子機械制動控制系統(tǒng)研究可以保證汽車制動的安全性，具有一定的研究意義和應用價值。

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