電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)與運(yùn)用

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1、電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)與運(yùn)用1.電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)要求電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)電一體化 領(lǐng)域中技術(shù)較為復(fù)雜的產(chǎn)品之一,在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須全面兼顧產(chǎn)品的功能性和安全性。由于國家尚未出臺相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),所以電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)可參照國際標(biāo)準(zhǔn)ISO26262中的相關(guān)等級要求進(jìn)行設(shè)計(jì),為了保證電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行,還應(yīng)當(dāng)對系統(tǒng)進(jìn)行冗余設(shè)計(jì),優(yōu)化系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié),改善系統(tǒng)性能。在制動(dòng)性能設(shè)計(jì)方面,可以參照國家GB7258-2004的相關(guān)要求,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能的優(yōu)化,并對制動(dòng)性能的優(yōu)劣程度作出合理評價(jià)。在此基礎(chǔ)上,引入模塊化設(shè)計(jì)思想,構(gòu)建無冗余的系統(tǒng)功能模型。隨著車載智能 輔助駕駛系統(tǒng)的應(yīng)用

2、,車輛上的電子組件逐步增多,進(jìn)而提升了電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的復(fù)雜性,經(jīng)常出現(xiàn)組件相互干擾、系統(tǒng)故障、硬件失效等問題,不僅對車輛制造企業(yè)的信譽(yù)造成了不良影響,而且還會削弱用戶對電子智能系統(tǒng)的信任程度。為了解決上述問題,必須做好車載電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作,保證系統(tǒng)的使用功能。2.電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)與應(yīng)用電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)核心功能模塊要重點(diǎn)完成各控制節(jié)點(diǎn)和車載計(jì)算機(jī) 網(wǎng)絡(luò) 設(shè)計(jì),形成具備可行性的設(shè)計(jì)方案,進(jìn)一步完善各核心模塊的實(shí)用功能,具體包括以下方面:2.1 識別模塊電子機(jī)械制動(dòng)識別模塊是最為重要的模塊之一,該模塊可接收駕駛員輸入的制動(dòng)意圖,即接收制動(dòng)信號。所以,識別模塊的關(guān)鍵工作就是

3、將駕駛員的制動(dòng)意圖準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換為可識別的制動(dòng)信號,不允許出現(xiàn)差錯(cuò),也不允許出現(xiàn)轉(zhuǎn)變延遲。一旦發(fā)生制動(dòng)意圖傳達(dá)失誤,就有可能導(dǎo)致整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)處于失控狀態(tài),進(jìn)而釀成嚴(yán)重后果。傳感器是制動(dòng)識別模塊的關(guān)鍵元器件,可采用異構(gòu)靜態(tài)冗余設(shè)計(jì)方案,引入不同種類的多功能傳感器,如位移傳感器、和角度傳感器、力傳感器等,對制動(dòng)意圖進(jìn)行準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換,避免因使用單一傳感器而易造成的意圖傳達(dá)失誤,提高意圖轉(zhuǎn)換的精確性。通過濾波算法將這三組傳感器的信號進(jìn)行轉(zhuǎn)化,而后將其輸入仲裁模塊,對信息進(jìn)行權(quán)重分配與仲裁,并通過安全性評估模塊對信號進(jìn)行評估后,再將其輸出。輸出信號主要包括以下六路:一是可信制動(dòng)信號,經(jīng)過最終仲裁輸出;二是緊急制動(dòng)

4、信號,在緊急模式下輸出;三是故障信號,通過制動(dòng)意圖識別后輸出;其他三路均為傳感器信號,通過通信 模塊進(jìn)行收集信號,并向外界傳出信號。2.2 分配模塊該模塊中所接收的輸入信號主要來自于外部制動(dòng)命令、踏板制動(dòng)命令,前者源于對外通信模塊,后者源于制動(dòng)意圖識別模塊。分配模塊接收的信號以踏板制動(dòng)命令為先,以便對駕駛員制動(dòng)意圖作出快速響應(yīng),在沒有該類型信號的情況下,再接收外部制動(dòng)信號。通過車載計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),將已經(jīng)分配的各輪制動(dòng)力傳遞到相應(yīng)的控制模塊,實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力在四個(gè)車輪間的最優(yōu)化分配。根據(jù)預(yù)先制定的制動(dòng)力分配方案,將與制動(dòng)力相關(guān)的信息傳輸?shù)街苿?dòng)力控制模塊中。同時(shí),該控制模塊還具備獲取信息的能力,能夠在各模塊

5、中搜集系統(tǒng)操作的相關(guān)信息,并以此為依據(jù)對各輪制動(dòng)力進(jìn)行分配。2.3 通信模塊該模塊主要功能是與外界通信,并將制動(dòng)意圖信息、失效模式、安全策略調(diào)度、制動(dòng)力分配、故障診斷等相關(guān)狀態(tài)的記錄信息進(jìn)行備份,提供信息查詢服務(wù),為測試實(shí)驗(yàn)和故障維修提供可靠數(shù)據(jù)支持。此外,通信模塊還具備總線監(jiān)聽功能,可以實(shí)時(shí)獲取相關(guān)數(shù)據(jù),一方面搜集基本制動(dòng)信息,另一方面實(shí)現(xiàn)傳感器信息共享。通信模塊可越級接收制動(dòng)命令,配合別的車載智能駕駛模塊,提供高層次的通信服務(wù),使駕駛員獲取更加舒適的體驗(yàn)。2.4 故障診斷模塊該模塊的作用是保障制動(dòng)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行,主要針對制動(dòng)系統(tǒng)的殘余風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行監(jiān)督。故障診斷模塊要結(jié)合具體的故障診斷信息,自動(dòng)

6、從車載計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中剔除不具備自修復(fù)和自靜默功能的診斷模塊,保證該模塊運(yùn)行的有效性。此外,故障診斷模塊還擁有在線故障診斷功能,及時(shí)為駕駛員提供預(yù)警信息,根據(jù)診斷故障類型的不同,提供不同的預(yù)警模式。故障診斷模塊具備自定義功能,可按照實(shí)際操作需求激活多種操作模式,具體包括完全功能操作、基本功能操作、緊急操作等模式,使其更加符合駕駛員的操作需求。2.5 控制模塊該模塊主要負(fù)責(zé)將制動(dòng)力控制數(shù)值進(jìn)行精確分配,在配合故障診斷模塊的情況下,可判斷識別所輸入的制動(dòng)力分配信息,并對周邊各傳感器和功率驅(qū)動(dòng)電路的穩(wěn)定運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測,判斷其是否存在運(yùn)行故障。一旦發(fā)現(xiàn)故障信息,則立即將故障執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)功能予以關(guān)閉,并

7、立即將故障信息進(jìn)行上報(bào)。在控制模塊運(yùn)行過程中,需詳細(xì)記錄制動(dòng)力分配的相關(guān)數(shù)據(jù),以及相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的性能參數(shù),為日后類似故障的發(fā)生提供診斷依據(jù)。2.6 電源模塊該模塊是能量來源模塊,對電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行起著決定性的作用。為此,必須保證電源管理 模塊運(yùn)行的安全性。通常情況下,電源失效問題較為罕見,常見的問題是因剎車頻繁、下長破等操作造成電源消耗過大,進(jìn)而出現(xiàn)耗盡電能的情況。所以,應(yīng)在該模塊中設(shè)計(jì)電源電量檢測系統(tǒng),安置備份電源,并改進(jìn)充放電管理,便于駕駛員合理使用電源。3.結(jié)論綜上所述,本文在簡要闡述電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上,對系統(tǒng)關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述。本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)現(xiàn)已在某品牌的車輛中進(jìn)行了應(yīng)用,由于該系統(tǒng)采用的是當(dāng)前最為先進(jìn)的模塊化設(shè)計(jì)思路,從而確保了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性,它的應(yīng)用使車輛的制動(dòng)性能獲得了顯著提升,具有一定的推廣使用價(jià)值。

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