电子机械制动控制系统研究

    舒希勇+王宇航

    

    

    摘要：随着机械电子技术的发展，传统的液压制动系统逐渐被电子机械制动技术所取代。电子机械制动控制系统采用先进的电子机械制动技术，并结合防抱死制动系统一起应用于汽车制动控制系统中。文章对电子机械控制系统的特点及构成进行了分析，对防抱死制动系统的特点及应用进行研究，在此基础上建立了基于防抱死制动系统的电子机械制动控制系统的结构框架，并对基于防抱死制动系统的电子机械制动控制系统框架的设计进行了分析和研究。

    关键词：电子机械制动；防抱死制动系统；制动性能指标；控制系统

    1 研究目的和意义

    随着我国汽车工业的发展，我国的汽车制造量和销售量迅猛增长。我国的汽车工业体现了我国整体工业的制造水平，随着电子机械技术的发展及应用，我国的汽车电子化技术水平越来越高，汽车工业中对汽车的安全性和操作性的要求也越来越高。汽车的制动系统决定着汽车的安全性的好坏，汽车的制动控制技术的发展己经进入到了电子机械制动技术发展及应用的阶段。

    1.1 电子机械制动控制系统

    电子机械制动控制（ElectronicMechanicalBrake，EMB）系统是汽车线控技术中的一种，汽车线控技术是比较先进的机电一体化的系统，汽车线控技术的制动理念是以电作为主要的传导介质。电子机械制动控制系统比电子液压制动系统先进，主要是体现在取消了液压油路，对踏板可以更好地进行控制，更好地分配制动力，电子机械制动控制系统在汽车工业中具有很大的应用前景。电子机械制动控制系统中传导介质以电为导体，传输效率高，反应速度快；取消了沉重的液压元器件；对电机的控制精度更高，制动力的输出稳定性更好；制动系统在对故障的诊断能力方面也得到了加强，故障诊断更加容易；电子机械制动控制系统零件小，不会占用大的空间，而且质量也轻，这样可以为其他零件的安装提供空间；电子机械制动控制系统与防抱死制动控制系统的兼容性好，可以通过软件进行集成，通过软件进行操作，非常方面。在电子机械制动控制系统中，车载电源是电子机械制动控制系统的主要能源，主要为电机和传感器提供工作的能量的；电子制动踏板是一个传感器装置，负责向电子控制单元来传导制动意图；制动力分配单元主要负责把传感器采集到的信息进行收集和处理，為分配合理的制动力制定决策，控制最小的制动距离。

    1.2 防抱死制动系统

    防抱死制动技术是对制动力进行调节的一种技术，防抱死制动技术可以为轮胎提供最佳的制动效果，缩短汽车的制动距离。传统的制动系统在汽车发生制动的过程中，车轮发生抱死并与地面进行滑动摩擦，受附着系数的影响，这样车辆不能进行转向，从而不能进行避让，车辆还容易发生侧滑等现象，传统的制动系统造成汽车的制动距离变大，很容易发生追尾的情况，而且轮胎与地面的滑动摩擦还会减少轮胎的使用寿命，所以为了提高汽车的安全性，在汽车的电子机械制动控制系统中引入了防抱死制动系统（Anti-lockBrakingSystem，ABS）。防抱死制云力系统的工作原理如图1所示。

    在图1中我们可以看出，车轮的转速是通过传感器进行实时监控的，传感器收集到的数据传给电子控制单元，电子控制单元对车轮转速的数据进行处理，对车轮的速度和滑移率等参数进行计算，并对计算出来的参数进行比对，把调节压力的指令发送给压力调节器，压力调节器对制动系统的制动力的输出进行控制，这样可以保证汽车车轮运行的最佳状态，从而为汽车提供最佳的制动效果。

    2 电子机械制动控制系统总体框架设计

    2.1 系统设计需求分析

    防抱死制动系统的安装和使用可以保障车辆安全性，本文根据制动系统的需要设计了电子机械制动控制系统的执行器结构的整套制动控制系统，在设计中把防抱死制动系统和制动间隙的调整的功能加入进来，对电子机械制动控制系统的设计要符合国家制动性能指标，在生产中要尽量降低成本。基于防抱死制动系统的电子机械制动控制系统主要组成包括电子机械制动控制系统执行器和控制系统两部分。制动控制系统硬件成本主要是传感器的使用，节省传感器的使用可以减少系统的硬件成本，并且可以节省系统的空间，在车的结构中可以更好地把电子机械制动控制系统融合进来。系统调试的成本由系统模块算法决定，所以在制动控制系统正常运行的前提下，对算法的复杂度要简化，在软件编写中提高算法的可实现性，从而降低系统的设计成本。

    2.2 系统总体结构设计

    电子机械制动控制系统工作原理图如图2所示。在电子机械制动控制原理图中我们可以看出，车辆在制动的过程中，制动踏板被踩踏之后，信号通过制动踏板的传感器发送给中央控制器，中央控制器在接到信号之后对其进行制动分析，根据车辆的实时速度等参数信息作出正确的制动输出。

    当中央控制器把制动的命令信息发送到每个车轮的控制器之后，制动控制器对执行器电机进行相应的控制，这样就可以完成车辆的制动过程。

    2.3 基于防抱死制动系统的电子机械制动控制系统功能分析基于防抱死制动系统的电子机械制动控制系统把防抱死制动技术和电子机械制动控制技术综合在一起，比传统的制动控制系统具有更好的安全性。基于防抱死制动系统的电子机械制动控制系统反应速度快，制动效率更高。汽车的制动距离主要由制动器反应的时间和轮胎与地面的附着系数决定，电子机械制动控制系统的传导介质主要是电信号，缩短了踩下制动踏板到制动器进入工作之间的时间，在制动系统发生紧急制动的时候，防抱死制动系统给轮胎最大的附着系数，让汽车在最短的时间内进行减速，在最短的距离内停止运行。电子机械制动控制系统的应用，减少了汽车的质量，这样可以减少汽车的油耗，而且提高了汽车的安全性，汽车整体质量变轻可以减少汽车发生制动时候的能量损耗。电子机械制动控制系统扩展性强，同时也提高了制动控制系统的故障诊断能力，在电子机械制动控制系统中，可以很容易地把辅助控制系统集合到整体的控制系统中，计算机网络在车辆中的应用可以提高对车辆各个部分系统的故障检测能力。

    3 结语

    电子机械制动控制系统的开发和应用，有利于汽车工业的发展。基于防抱死制动系统的电子机械制动控制系统研究可以保证汽车制动的安全性，具有一定的研究意义和应用价值。

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