關(guān)于汽車電子機械制動技術(shù)的發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)研究

王航

大慶油田第二采油廠特車大隊

關(guān)于汽車電子機械制動技術(shù)的發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)研究

王航

大慶油田第二采油廠特車大隊

汽車和網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)都代表了現(xiàn)在的科技水平，21世紀(jì)是一個互相合作的時代，如果將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)加到汽車中，可以形成一個全新的理念。汽車電子制動在這方面已經(jīng)發(fā)展起來了。它的特點是能有效控制并且能很快的反應(yīng)過來，很適合汽車的制動，在汽車制動上有著很大的潛能。我們在這里根據(jù)目前汽車制動方面的實際情況和汽車制動的基本原理對于汽車制動的發(fā)展前景進行了闡述。

汽車制動；前景；制動技術(shù)

一、發(fā)展現(xiàn)狀

汽車制動的技術(shù)要從汽車發(fā)明起講，20世紀(jì)初，電子液壓制動系統(tǒng)在法蘭克福車展上由Bosch公司第一次被公開展出。之后這項技術(shù)一直用于商業(yè)，現(xiàn)在這項技術(shù)已經(jīng)被廣泛用于汽車的大批量制造中，比如奔馳CLK敞篷版、SLS00。20世紀(jì)末，技術(shù)的發(fā)展使得人們開始對這項技術(shù)進行改進，做的比較成功的是Conti?nentalTeves公司，這家公司先后出產(chǎn)了好幾代電子機械式制動執(zhí)行器。Bosch、Siemens這兩家公司也做的不錯，在這方面也有自己的發(fā)明并申請了專利。而TRW研究的是電子機械制動系統(tǒng)(線控制動系統(tǒng))。這是國外的，國內(nèi)的也開始了這方面的研究。目前這項技術(shù)的弊端還未明確，不能貿(mào)然投入生產(chǎn)，當(dāng)前還是試驗觀察階段。

二、工作原理及結(jié)構(gòu)

2.1 工作原理

技術(shù)的創(chuàng)新需要裝備的相匹配，新技術(shù)和傳統(tǒng)的技術(shù)相比，不再用液壓源而使用電源，不再用機電作動器代替了液壓作動裝置而使用機電作動器，不再用液壓系統(tǒng)而使用電子機械系統(tǒng),不再用液壓盤和鼓式制動器而使用電機驅(qū)動(制動執(zhí)行器),由電極提供制動力，通過電子控制器調(diào)節(jié)大小[1]。該系統(tǒng)首先感應(yīng)出電子踏板模塊傳感器的速率，加上汽車的轉(zhuǎn)速表等信號，由中央電子控制單元發(fā)送信號給車輪制動模塊的電機，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子角度和電流的大小，汽車會自動算出需要的制動力，從而安全并迅速的制動。汽車電子機械制動系統(tǒng)的可依賴性的保障是因為機械或液壓系統(tǒng)只有一個，沒有備用，但是電源和通訊鏈路都要有備用的。汽車電子機械制動系統(tǒng)內(nèi)置總線協(xié)議，該系統(tǒng)通過總線協(xié)議達到安全，高效的目的。

2.2 結(jié)構(gòu)組成

汽車電子機械制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下表

（1）車輪制動模塊

作為汽車電子機械制動系統(tǒng)中的核心部件，它同時在執(zhí)行上也很重要，具體包括制動執(zhí)行器ECU和制動執(zhí)行器。車輪制動模塊在制動上有兩種方式，分別是電力制動和電子控制，由此而生了兩個輸出，它們是電信號輸入和供能電流輸入?？刂菩盘柺紫葌鹘o制動執(zhí)行器ECU，制動執(zhí)行器ECU控制電機的力矩和輸出方向，達到制動效果。主要有兩種方法：第一個方法是根據(jù)力矩傳感器直接對參數(shù)進行計算達到目的，這樣一來就跳過了計算制動力或制動力矩的過程，這樣的算法簡單可靠成本低。第二種方法是因為外部環(huán)境的溫度變化和轉(zhuǎn)子角度的不同，集合前者和電機轉(zhuǎn)子角度的計算算出制動力的大小達到制動效果。

（2）中央電子控制單元(ECU)

該元件的主要工作是根據(jù)一系列的信號判斷出車輪是否處于抱死或者打滑等狀態(tài)，通過控制制動力防止車輪抱死。這一系列的信號包括車輪傳感器信號，駐車制動信號等等。這個元件還能通過電源調(diào)節(jié)電流的大小?，F(xiàn)代汽車已經(jīng)普及了懸架系統(tǒng)，衛(wèi)星定位，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，導(dǎo)航系統(tǒng)等等，這些系統(tǒng)結(jié)合制動控制系統(tǒng)是汽車電子機械制動系統(tǒng)的最大好處。

（3）電子踏板模塊

汽車電子機械制動系統(tǒng)跟傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比，不再具有真空助力器和機械式傳力機構(gòu)而采用足踏板模擬器。這個元件會產(chǎn)生一個跟踏板轉(zhuǎn)角成一定角度的制動力并轉(zhuǎn)化成信號傳送至中央電子控制單元，然后產(chǎn)生電流輸送到制動執(zhí)行器達到制動效果。根據(jù)不同的司機的習(xí)慣制定不同的輸入輸出特性曲線，結(jié)合人體工程學(xué)設(shè)計出安全舒適的制動力。這個元件體現(xiàn)出了汽車電子機械制動系統(tǒng)相比如傳統(tǒng)的優(yōu)點：制動上的快速響應(yīng)[2]。

（4）電源

電源的作用就是為整個汽車電子機械制動系統(tǒng)提供能源。在實踐生產(chǎn)中每輛汽車還配有備用電源，保障在主電源能源不足或損壞的時候整個汽車電子機械制動系統(tǒng)還能順利完成制動。

（5）車輪輪速傳感器

車輪輪速傳感器是整個汽車電子機械制動系統(tǒng)中最基本的元件，車輪的轉(zhuǎn)速和輪速都是整個汽車電子機械制動系統(tǒng)計算制動力的基礎(chǔ)和前提。

（6）線束

線束是整個汽車電子機械制動系統(tǒng)中起傳遞信號作用的元件，就像電線一樣，沒有了線束，整個汽車電子機械制動系統(tǒng)就癱瘓了。

三、關(guān)鍵技術(shù)

3.1 執(zhí)行器的能量需求

整個汽車電子機械制動系統(tǒng)在執(zhí)行過程中是以高功率在運行，這樣來說一個高電壓系統(tǒng)就顯得十分重要了，汽車電子機械制動系統(tǒng)中采用的是42伏電壓系統(tǒng)。

3.2 對容錯的要求

由于汽車電子機械制動系統(tǒng)不再有液壓元件而缺乏獨立的后備執(zhí)行系統(tǒng)，容錯系統(tǒng)的安全性就不能在忽略了。最根本的方案是配備一個后備系統(tǒng)，當(dāng)然也可以通過其他技術(shù)來代替它。如果配有后備系統(tǒng)，在節(jié)點或電子控制單元不能工作的情況下，后備系統(tǒng)自動啟用?，F(xiàn)在能取代這一方案的技術(shù)還在試驗階段。

3.3 制動執(zhí)行器的要求

制動執(zhí)行器中配有電機，在運行中常常會產(chǎn)生高溫，這就要求制動執(zhí)行器要用耐高溫的半導(dǎo)體材料制備。除此之外還要考慮質(zhì)量，成本和尺寸方面的要求[3]。

四、結(jié)束語

汽車電子機械制動系統(tǒng)取代傳統(tǒng)系統(tǒng)成為汽車制動系統(tǒng)的主流。汽車和網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)都代表了現(xiàn)在的科技水平，如果將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)加到汽車中，可以形成一個全新的理念。汽車電子制動在這方面已經(jīng)發(fā)展起來了。它的特點是能有效控制并且能很快的反應(yīng)過來，很適合汽車的制動，在汽車制動上有著很大的潛能。科技的發(fā)展使得這項技術(shù)正在不斷完善。汽車電子機械制動系統(tǒng)結(jié)合其他系統(tǒng)組成一個比較成熟的汽車電子控制系統(tǒng)，逐步實現(xiàn)汽車的智能化控制。

[1]Yang Kun,李靜,Guo Lishu等.汽車電子機械制動系統(tǒng)設(shè)計與仿真[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報,2013.

[2]湯鍇杰,栗燦.客車制動系統(tǒng)基于EMB的優(yōu)化與仿真分析[J].制造業(yè)自動化,2014.

[3]吳小川,李鼎,焦志浩等.汽車電子機械制動系統(tǒng)的設(shè)計[J].汽車零部件,2012.