試論汽車制動系統(tǒng)中機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用

王健 王嘉興

摘要：機(jī)電一體化技術(shù)在當(dāng)前的汽車行業(yè)發(fā)展中占據(jù)著重要地位，為汽車的設(shè)計(jì)制造效率提升和功能豐富完善帶來了積極效果。本文以汽車的制動系統(tǒng)為例，對機(jī)電一體化技術(shù)在其中應(yīng)用內(nèi)涵、特點(diǎn)以及具體應(yīng)用進(jìn)行了闡述和分析，希望對促進(jìn)相關(guān)工作的發(fā)展能夠產(chǎn)生一些有意義的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：汽車;制動系統(tǒng);機(jī)電一體化技術(shù);應(yīng)用分析

1引言

現(xiàn)代化的產(chǎn)品及其制造加工過程普遍離不開機(jī)械電子技術(shù)，尤其是隨著機(jī)電一體化技術(shù)的不斷完善及其與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的集成應(yīng)用，機(jī)電技術(shù)在社會生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用更是越發(fā)廣泛，汽車領(lǐng)域自然也不例外。事實(shí)上，現(xiàn)代化汽車產(chǎn)品在使用性能和功能上的要求日益提高，越來越體現(xiàn)出了機(jī)電一體化產(chǎn)品的特性，這也促使機(jī)電一體化技術(shù)在汽車制造和產(chǎn)品內(nèi)置功能的設(shè)計(jì)上變得更加成熟，進(jìn)而也在很大程度上提升了整個(gè)汽車行業(yè)的技術(shù)水平與智能化程度。因此，機(jī)電一體化技術(shù)在當(dāng)前的汽車行業(yè)發(fā)展中占據(jù)著重要地位，為汽車的設(shè)計(jì)制造效率提升和功能豐富完善帶來了積極效果，對其深化研究并加強(qiáng)應(yīng)用意義重大。本文以汽車的制動系統(tǒng)為例，對機(jī)電一體化技術(shù)在其中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述和分析，希望對促進(jìn)機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用水平的提高能夠產(chǎn)生一些有意義的參考和借鑒。

2汽車領(lǐng)域中的機(jī)電一體化技術(shù)內(nèi)涵及其應(yīng)用特點(diǎn)

所謂機(jī)電一體化就是將機(jī)械和電子進(jìn)行有效結(jié)合，從而促使工程問題得到更加高質(zhì)量和效率的解決。當(dāng)然，采用機(jī)電一體化技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品往往也具有更加豐富的功能，給用戶帶來更好的體驗(yàn)。機(jī)電一體化的應(yīng)用基礎(chǔ)是機(jī)電工程系統(tǒng)，它可以被視作為一個(gè)統(tǒng)一整體，但在汽車工程領(lǐng)域中體現(xiàn)出來的具體技術(shù)類型可以概括為以下幾個(gè)方面：第一，機(jī)械技術(shù)。機(jī)械技術(shù)是機(jī)電一體化的重要基礎(chǔ)性技術(shù)。它主要反映在機(jī)械的工作性能方面，要求對車輛涉及的機(jī)械裝置的誤差進(jìn)行嚴(yán)格控制，同時(shí)還要求各個(gè)機(jī)械裝置之間的裝配質(zhì)量和性能滿足要求，在實(shí)際應(yīng)用過程中，系統(tǒng)的各個(gè)機(jī)械裝置能夠?qū)崿F(xiàn)良好銜接，發(fā)揮出應(yīng)有功能。第二，信息處理技術(shù)。對于機(jī)電工程系統(tǒng)，電子信息技術(shù)也是關(guān)鍵核心技術(shù)之一，它是構(gòu)建中央控制模塊的主要技術(shù)。通過正確應(yīng)用電子信息技術(shù)，可以對需要掌握的信息參數(shù)進(jìn)行及時(shí)地傳輸和處理，從而實(shí)現(xiàn)對具體工作情況的有效分析與可靠掌握。第三，傳感器技術(shù)。機(jī)電一體化涉及到電子信息領(lǐng)域，需要對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的傳輸和分析，而信息數(shù)據(jù)的產(chǎn)生就離不開各種傳感器。傳感器技術(shù)可以根據(jù)設(shè)計(jì)需求實(shí)現(xiàn)對各種狀態(tài)信息的檢測采集，尤其是多傳感器技術(shù)集成應(yīng)用時(shí)，更是可以從多個(gè)角度、不同側(cè)面對當(dāng)前系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行全方位監(jiān)測。以汽車產(chǎn)品為例，現(xiàn)代汽車中就應(yīng)用了多種傳感器，可以實(shí)現(xiàn)對胎壓、水溫、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速等參數(shù)的傳感監(jiān)測，進(jìn)而為駕駛員控制汽車以及車輛自動調(diào)節(jié)提供參考依據(jù)。第四，自動化技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)的提出目的之一就是為了實(shí)現(xiàn)自動化，這同時(shí)也是汽車行業(yè)追求應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的初衷，更是汽車發(fā)展的必然趨勢?，F(xiàn)代化汽車是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，其各個(gè)子系統(tǒng)在工作時(shí)需要相互協(xié)調(diào)甚至實(shí)現(xiàn)自動控制，而這也就決定了自動化技術(shù)必然會在汽車產(chǎn)品的內(nèi)部功能調(diào)節(jié)方面發(fā)揮關(guān)鍵作用?，F(xiàn)代汽車領(lǐng)域一個(gè)融合應(yīng)用自動化控制、傳感器以及電子信息技術(shù)的典型應(yīng)用案例就是自動頭燈。依據(jù)電子信息和自動化技術(shù)構(gòu)建中央控制模塊，實(shí)現(xiàn)對當(dāng)前光照亮度信息的傳輸、處理和控制響應(yīng)。如果光線傳感器監(jiān)測到光線變暗，那么頭燈就會自動點(diǎn)亮;反之，則自動熄滅。最后，驅(qū)動技術(shù)。驅(qū)動技術(shù)的主要作用就是執(zhí)行控制指令，控制指令發(fā)出后需要經(jīng)驅(qū)動模塊才能變?yōu)閷?shí)際狀態(tài)，這也是對汽車制動系統(tǒng)影響最大的技術(shù)之一，在汽車制動系統(tǒng)中具有不可替代的重要作用。

通過以上對機(jī)電一體化技術(shù)的內(nèi)涵分析不難看出，機(jī)電一體化技術(shù)在汽車中的應(yīng)用具有如下特點(diǎn)：第一，安全性較高。機(jī)電一體化技術(shù)可以對汽車各子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動監(jiān)測和調(diào)節(jié)，尤其是在遇到一些突發(fā)狀況時(shí)，通過及時(shí)開啟保護(hù)模式，能有效預(yù)防事故發(fā)生。第二，數(shù)字化特點(diǎn)顯著。機(jī)電一體化技術(shù)的數(shù)字化特性比較明顯，可以對車輛的行駛狀態(tài)進(jìn)行信息采集、分析和處理，并能夠借助數(shù)字終端進(jìn)行有效展示。第三，使用性能高。機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用無疑使汽車的功能更加完善豐富，在帶來更好駕乘體驗(yàn)的同時(shí)也提升了車輛使用性能。最后，應(yīng)用范圍廣。汽車產(chǎn)品還在不斷發(fā)展進(jìn)步，而這也正是機(jī)電一體化技術(shù)在汽車中的應(yīng)用日益廣泛和深化的結(jié)果。

3具體應(yīng)用分析

對于汽車制動系統(tǒng)（如圖1所示），機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用主要可以分為以下三個(gè)模塊：

1.車輪控制模塊

汽車制動系統(tǒng)的車輪控制模塊主要包括制動執(zhí)行器和其控制部分，而在車輪控制模塊在實(shí)際工作中，主要依靠轉(zhuǎn)角的電信號進(jìn)行驅(qū)動控制。制動就需要對輪子進(jìn)行夾緊，而夾緊力的大小正是根據(jù)電流轉(zhuǎn)角或電子轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角來進(jìn)行計(jì)算并加以調(diào)控。這里需要注意的一點(diǎn)是，外界的溫度和車輪的磨損狀況會對夾緊力的計(jì)算產(chǎn)生影響，所以最終施加的夾緊力還必須根據(jù)這些外部因素進(jìn)行修正，以確保最終計(jì)算的準(zhǔn)確性，這樣也才能促使制動過程更加安全可靠。

圖1 某汽車電子駐車制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

2.中央電子控制模塊

利用機(jī)電一體化技術(shù)構(gòu)建汽車制動系統(tǒng)的中央電子模塊。當(dāng)中央電子模塊接收到自動踏板的控制信號后，能夠?qū)χ苿涌刂破靼l(fā)出相應(yīng)的制動信號。而制動器則在該信號的驅(qū)動下實(shí)現(xiàn)車輛制動。實(shí)際中，為了防止制動系統(tǒng)出現(xiàn)抱死或者打滑現(xiàn)象，就需要對中央電子控制模塊進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和有效應(yīng)用，這樣才能充分發(fā)揮好車輛的制動效果。

3.電子踏板模塊

隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展完善及其在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用日漸深化，自動系統(tǒng)已經(jīng)開始對傳統(tǒng)的液壓制動模式進(jìn)行取代，電子踏板制動模擬器正是在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生并發(fā)展迅速。通過應(yīng)用電子踏板模塊，可以將駕駛員踩踏制動踏板的力信號轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電信號并傳輸至中央電子控制模塊，這樣就可以讓車輛制動系統(tǒng)更好地掌握駕駛員對踏板踩踏用力情況和相應(yīng)制動意圖，進(jìn)而也就能更好地實(shí)現(xiàn)對制動系統(tǒng)的控制。在設(shè)計(jì)和應(yīng)用電子踏板模塊時(shí)，需要對當(dāng)前汽車駕駛員的制動習(xí)慣進(jìn)行分析，并根據(jù)人機(jī)工程學(xué)的相關(guān)原理進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)，這樣才能在確保電子踏板制動應(yīng)用的舒適性和安全性的同時(shí)，強(qiáng)化制動響應(yīng)的效率及其對駕駛員制動意圖的契合性，最終實(shí)現(xiàn)更好的車輛制動。

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作者簡介：王健（1985.5-），男，漢族，浙江杭州人，杭州漢騰汽車研發(fā)有限公司，大學(xué)本科，研究方向：汽車制動系統(tǒng)