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1、電子機械制動系統(tǒng)研究與設(shè)計摘要摘 要：21世紀電子系統(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、管理等各個領(lǐng)域, 都離不開電子技術(shù)。在汽車制動方面, 電子機械技術(shù)有較好的發(fā)展前景, 其中電子機摘 要：21世紀電子系統(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、管理等各個領(lǐng)域, 都離不開電子技術(shù)。在汽車制動方面, 電子機械技術(shù)有較好的發(fā)展前景, 其中電子機械制動系統(tǒng)將取代手動控制, 更加人性化?？茖W技術(shù)的迅猛發(fā)展大大推動了我國各行各業(yè)的發(fā)展, 其中傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)逐漸被電子機械控制技術(shù)所取代, 電子機械制動系統(tǒng)是一種以電動機來驅(qū)動控制鉗塊, 從而實現(xiàn)對車輛制動的控制,
2、 尤其是該制動系統(tǒng)具有響應(yīng)時間短、系統(tǒng)硬件體積小和質(zhì)量輕等特點, 在現(xiàn)代工業(yè)中廣泛運用。1 研究目的和意義我國的汽車工業(yè)制造水平, 在一定程度上反應(yīng)出了我國電子機械技術(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, 因此汽車的制動系統(tǒng)決定了汽車的安全性1?，F(xiàn)階段, 汽車的制動控制技術(shù)的發(fā)展, 已經(jīng)進入到了電子機械制動技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的階段, 對此技術(shù)的深入研究具有十分重要的意義。2 研究現(xiàn)狀汽車的制動性直接關(guān)系到人們生命財產(chǎn)安全。汽車自誕生以來, 制動系統(tǒng)一直朝著響應(yīng)時間短、速度快、制動距離短的方向發(fā)展。汽車制動技術(shù)從電子控制防抱死系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在的電子機械制動技術(shù), 完成了質(zhì)的變
3、革2。在國內(nèi), 電子機械制動的研究起步較晚, 部分高校在國外的理論基礎(chǔ)上, 對EMB展開了深入研究。從總體上看, 國內(nèi)對電子制動系統(tǒng)的研究處于起步階段和理論階段, 離實車實驗和應(yīng)用還有一定的距離。3 電子機械制動系統(tǒng)的概念、特點與內(nèi)涵電子機械制動系統(tǒng), 簡稱為EMB, 它是一種全新的制動理念。該系統(tǒng)以電能作為能量提供來源, 由電動執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動制動墊塊壓迫制動盤, 實現(xiàn)車輪制動功能。整個系統(tǒng)內(nèi)去除液壓管路與制動液體, 改由電線傳遞動能, 數(shù)據(jù)線傳遞各種信號, 機械連接減少, 這是線控制動系統(tǒng)的一種形式3。電子機械制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由四部分組成:制動執(zhí)行機構(gòu)、中央控制模塊、各種傳感器和電源。與一般機械制
4、動系統(tǒng)或電子液壓制動系統(tǒng)相比, 電子機械制動系統(tǒng)有其自身的特點:結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、可靠性高、能源供應(yīng)要求寬松等。4 電子機械制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理電子機械制動系統(tǒng)與傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)不同, EMB完全不需要制動液和相關(guān)的液壓系統(tǒng)。EMB系統(tǒng)主要由以下3個部分構(gòu)成:EMB執(zhí)行機構(gòu)、中央控制器 (以電子控制單元為核心) 和制動踏板模塊 (由制動踏板處的踏板位移傳感器和踏板力模擬器構(gòu)成) 4。汽車在運行過程中, 駕駛員要通過踏動制動實施制動;整個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傳遞給制動控制器, 控制器根據(jù)此信號判斷出駕駛員的制動意圖, 同時綜合其他傳感器獲
5、得的外界和汽車當前所處狀態(tài), 實時的計算各個車輪所需的最優(yōu)制動力, 來驅(qū)動電機做出正確動作。EMB執(zhí)行機構(gòu)是將電機的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為制動墊塊與制動盤間的夾緊力, 從而實現(xiàn)各車輪的制動。5 汽車制動系統(tǒng)的基本理論汽車在行駛時, 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, 同時在下坡時能夠維持一定的車速能力, 稱為汽車的制動性能, 車輛的制動性能是衡量車輛的重要性能之一, 一般主要從以下2方面評價:1) 制動效能。即制動減速度與制動距離, 它是指在良好的路面上, 汽車以一定的初速度制動到停車時的制動距離, 它是制動性最基本的評價指標。2) 制動效能的恒定性。即抗熱衰退性能, 汽車高速行駛下或下
6、坡連續(xù)制動時制動效能的保持程度, 因為制動的過程實際上就是把汽車行駛過程中的動能通過制動器吸收后再轉(zhuǎn)為熱能, 因此制動器溫度升高后能否保持初始狀態(tài)時的制動效能, 也成為了設(shè)計制動器時需要考慮的重要問題。6 EMB控制系統(tǒng)設(shè)計方案汽車制動時, 往往存在制動滯后的問題。為了解決這個主要問題, 就要求踏板位移傳感器必須在制動過程中根據(jù)駕駛員踩下踏板時的踏板行程軌跡, 快速來識別車輪的制動狀態(tài), 進而提高制動的響應(yīng)速度。安裝在汽車四個輪子上的制動器是互相獨立控制的, 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)計要求綜合考慮, 本研究預采用CAN總
7、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、實時性強、容錯性強、糾錯能力強、傳輸距離遠、支持差分收發(fā)、適應(yīng)高干擾環(huán)境等特點。7 電子機械制動系統(tǒng)發(fā)展的展望本研究主要圍繞電子機械制動系統(tǒng)開展研究工作, 同時對電機控制方法及傳感器選擇進行了初步的研究, 多數(shù)工作都是探索性、基礎(chǔ)性的, 旨在為今后電子機械制動系統(tǒng)控制器開發(fā)及多種汽車主動安全功能的實現(xiàn)提供一個試驗平臺以及一些有益的經(jīng)驗。電子機械制動系統(tǒng)是一種全新的制動理念, 雖然現(xiàn)階段受到電機性能、車載電力系統(tǒng)負荷、成本、可靠性等方面的制約未能實現(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, 成為車輛制動系統(tǒng)未來的發(fā)展方向之一。參考文獻1左斌.汽車電子機械制動 (EMB) 控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究D.杭州:浙江大學, 2014.2王奎洋, 唐金花, 劉成曄, 等.線控制動系統(tǒng)踏板感覺模擬器的分析與設(shè)計J.機床與液壓, 2011 (21) :108-111.3苗政, 李莽, 張超, 等.淺談輪式車輛線控制動系統(tǒng)J.農(nóng)業(yè)與技術(shù), 2009 (1) :176-178.4蔡峰, 吳昂鍵, 畢大寧, 等.電動機械制動 (EMB) 系統(tǒng)J.汽車技術(shù), 2010 (11) :38-40.
電子機械制動系統(tǒng)研究與設(shè)計
