汽車電子機械制動系統(tǒng)的分析

摘要：隨著世界范圍內的能源問題、環(huán)境污染問題影響力不斷擴大，近年來國內外學界在新能源電動汽車領域開展了大量研究，汽車電子機械制動系統(tǒng)便是這類研究所關注的重要領域，基于此，本文就汽車電子機械制動系統(tǒng)的主要發(fā)展條件和要求展開分析，并對汽車電子機械制動系統(tǒng)的設計、汽車電子機械制動系統(tǒng)的優(yōu)化分析進行了詳細論述，希望由此能夠為相關業(yè)內人士帶來一定啟發(fā)。

關鍵詞：汽車電子機械制動系統(tǒng)；電動汽車；動力學模型

引言

雖然近年來德國Bosch公司、清華大學搭建的電子機械制動試驗臺均收獲了一定關于汽車電子機械制動系統(tǒng)的研究成果，但該系統(tǒng)本身仍存在的技術不足卻使得其很難在短時間內真正進入市場，而為了加快汽車電子機械制動系統(tǒng)的研發(fā)速度與產業(yè)化應用步伐，正是本文就汽車電子機械制動系統(tǒng)展開具體研究原因所在[1]。

一、汽車電子機械制動系統(tǒng)的設計

（一）總體設計思路

當汽車電子機械制動系統(tǒng)檢測到點火開關信號時，其就會自動開展靜態(tài)自檢并啟動車輛，而行車過程中通過控制策略算法統(tǒng)合踏板位移、電子駐車開關、集電制動踏板開關等信號，即可在運算與判斷下得出輸出控制的目標值，而將這一目標值與控制量MCY單元實現(xiàn)結合，便能夠完成高質量的電磁離合器、驅動電路等單元的控制，由此實現(xiàn)的轉動到移動的轉換便為活塞缸的剎車片提供了動力，汽車的高質量制動由此就得以實現(xiàn)[2]。

（二）機械設計

機械設計屬于汽車電子機械制動系統(tǒng)設計的重要組成，這一設計在運行中主要負責轉動到移動的轉化、活塞的推進，剎車片由此才能夠真正在作用力作用下服務于車輛制動。

（三）系統(tǒng)硬件設計

汽車電子機械制動系統(tǒng)硬件設計主要圍繞驅動電路與控制電路兩部分開展，其中前者可以細分為電磁離合器驅動控制電路與電機驅動控制電路，后者則由監(jiān)控MCU與主MCU組成，控制電路由此才得以實現(xiàn)輪速信號、駐車中斷信號、電機反饋電流信號等一系列輸入信號的采集[3]。

（四）系統(tǒng)軟件設計

汽車電子機械制動系統(tǒng)的軟件設計需要得到三種算法的支持，即系統(tǒng)冗余控制算法、駐車制動控制算法以及常規(guī)制動控制算法，三種算法也可以稱得上是其軟件設計的核心[4]。

二、汽車電子機械制動系統(tǒng)的優(yōu)化分析

本文基于simulink軟件與上文研究對電子機械制動系統(tǒng)開展了仿真分析，這一分析便能夠為設計的優(yōu)化提供支持。

（一）車況信息選擇

仿真分析開展前首先需要確定具體的車況信息選擇，因此本文選擇了BJ1041貨車作為研究對象，這一貨車的主要參數(shù)為總質量為3074kg、質心高度為0.95hg/m、質心到前軸距離為1.947a/m、質心到后軸線距離為1.253b/m、前后軸的制動力分配比為為0.38。

（二）動力學模型建立

在汽車電子機械制動系統(tǒng)的仿真分析中，這一分析首先需要建立整車動力學模型、輪胎模型以及制動系統(tǒng)模型。

1.整車動力學模型

考慮到研究重點整車動力學模型的建立忽視了空氣阻力、側向風、輪胎彈性阻尼等方面的影響，本文將汽車視作一個剛體，圖1為研究建立的1/2整車受力模型，該模型假設車輛行駛在無風路面上。結合圖1可得出制動微分方程，即：

上述模型包含了汽車質量、車速、時間、車輪地面制動力與附著系數(shù)等內容，結合該模型便能夠求出力矩及旋轉運動微分方程、汽車在車輪抱死拖滑時的運動方程，圖2為由此得出的整車動力學模型。

2.輪胎模型

輪胎模型的建立需要得到魔術公式的支持，這一公式在三角函數(shù)公式支持下能夠實現(xiàn)輪胎實驗數(shù)據(jù)的擬合，縱向摩擦系數(shù)、曲率因子、曲線形狀因子等均屬于魔術公式 的重要組成，由此即可建立輪胎模型。

3.制動系統(tǒng)模型

制定系統(tǒng)模型的建立需要結合制動器的制動力矩， 便可用于制動力矩的計算，這一計算需要應用制動效能因數(shù)、制動氣室膜片面積以及制動器的工作效率，其中的效率取0.85，由此即可確定傳遞函數(shù) ，最終可得 ，結合該函數(shù)便可以開展制動系統(tǒng)模型的建立。

（三）仿真分析

結合仿真分析得出以下幾點結果：（1）車輪抱死導致減速度不變。在對車速與前、后輪變化展開的分析中不難發(fā)現(xiàn)，無論是前輪還是后輪，二者均在短時間內降為0，前輪與后輪的輪速則在其后勻降至0，由此可見本文研究電子機械制動系統(tǒng)的可靠性與實用性。（2）制動所需時間與距離。結合制動距離變化可得出電子機械制動系統(tǒng)的完全制動需要耗時3.5s，移動的距離則為42.16m，由此可見該制動系統(tǒng)的性能。（3）穩(wěn)定性分析。通過分析電子機械制動系統(tǒng)在應用中的縱向附著系數(shù)與滑移率變化，可以發(fā)現(xiàn)其利用附著系數(shù)最大為0.9，且該系數(shù)受滑移率影響，0.9的附著系數(shù)正對應0.72的滑移率?？偟膩碚f，仿真分析證明了本文研究的電子機械制動系統(tǒng)的實用性、可靠性以及穩(wěn)定性。

三、結論

綜上所述，汽車電子機械制動系統(tǒng)在我國未來汽車工業(yè)發(fā)展中將占據(jù)重要地位。而在此基礎上，本文涉及的總體設計思路、系統(tǒng)硬件設計、系統(tǒng)軟件設計、動力學模型建立、仿真分析等具體內容，則證明了研究的實踐價值。

參考文獻：

[1]武文娟，陳俊武.汽車電子機械制動系統(tǒng)執(zhí)行機構的優(yōu)化設計[J/OL].中國設備工程，2016，15（11）：238+245.

[2]陳東強，溫佐禮.汽車電子機械制動系統(tǒng)的研究[J].科技創(chuàng)新導報，2017，14（11）：129+131.

[3]張柯.電動汽車電子機械制動系統(tǒng)的研究與設計[J].橡塑技術與裝備，2016，42（02）：98-100.

[4]荊志遠.汽車電子機械制動系統(tǒng)設計與仿真[J].科技風，2015，（18）：37.

作者簡介：何薇（1990-），女，漢，四川遂寧市人，助教，學士，主要研究方向為汽車制動系統(tǒng)。