分析電子機(jī)械式制動(dòng)器(EMB)的原理及控制方法

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1、分析電子機(jī)械式制動(dòng)器(EMB)的原理及控制方法 1.EMB的概述 1.1 概述的組成及原理。在現(xiàn)今廣泛使用的電子機(jī)械 式制動(dòng)器，主要由EMB控制器、EMB電機(jī)控制器、減速裝置、電機(jī)、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置、電子制動(dòng)踏板以及通信 網(wǎng)絡(luò)組成。其原理為：信號(hào)由電子制動(dòng)踏板及ABS、ESP等系統(tǒng)傳入到EMB控制器中，然后由控制器根據(jù)相應(yīng)算法做出運(yùn)算，發(fā)出目標(biāo)制動(dòng)力信號(hào)，傳入EMB電機(jī)制動(dòng)器，之后，由電機(jī)制動(dòng)器改變電機(jī)輸出力矩的方向和大小，進(jìn)而使制動(dòng)力大小達(dá)到理想狀態(tài)；具有減速增扭作用的減速裝置，和將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的電機(jī)，以及用來(lái)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，共同構(gòu)成EMB執(zhí)行器；電

2、子制動(dòng)踏板的用途是將踏板的位移和速度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；而通信網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)EMB內(nèi)部控制信號(hào)以及其他控制系統(tǒng)與EMB之間的信號(hào)傳遞。當(dāng)EMB進(jìn)行工作時(shí)，EMB根據(jù)各種控制系統(tǒng)輸入的信號(hào)，與預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，來(lái)做出是否需要進(jìn)行制動(dòng)及制動(dòng)力大小的判斷，再把相應(yīng)的制動(dòng)力大小信號(hào)傳輸給EMB控制器，然后再輸送到電機(jī)控制器中，從而使得EMB執(zhí)行器產(chǎn)生相應(yīng)大小的制動(dòng)力。 1.2 EMB特點(diǎn)分析。與之前歷代制動(dòng)系統(tǒng)相比，電子機(jī)械式制動(dòng)器有著無(wú)可比擬的顯著優(yōu)勢(shì)。從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，EMB相對(duì)于傳統(tǒng)控制系統(tǒng)少了很多部件，如液壓管路和制動(dòng)主缸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于裝配和維修；從可靠性來(lái)看，EMB的結(jié)構(gòu)采用模塊化的形式，

3、接口更加牢固，大大提高了制動(dòng)可靠性；從精確性來(lái)看，EMB的電信號(hào)傳輸快速精確，大大優(yōu)于傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)，而時(shí)間的縮短，還可使得制動(dòng)距離減??；從整體性能來(lái)看，EMB能輕易的與其他控制系統(tǒng)相配合，如ABS、ESP、EBD等，從而提高整體性能；從適應(yīng)性來(lái)看，EMB能更容易更新升級(jí)，從而適應(yīng)不同車(chē)型、環(huán)境 等，簡(jiǎn)單快捷；從舒適性來(lái)看，采用EMB的汽車(chē)噪聲更小，振動(dòng)也較小，更為舒適。 當(dāng)然，目前EMB也存在著很多不足之處，有很多問(wèn)題需要解決。首先是該系統(tǒng)的電子電路的可靠性很差，從而使其易出現(xiàn)故障，電子元件的大量使用，既能使速度與效率提升，也會(huì)造成損壞時(shí)故障不易排除的問(wèn)題；其次，從安全性方面來(lái)看，EMB

4、能否適應(yīng)真實(shí)行車(chē)環(huán)境下惡劣的內(nèi)部工作環(huán)境，在高溫環(huán)境中仍能正常運(yùn)行，還需大量的模擬檢驗(yàn)；而其抗電磁干擾能力的強(qiáng)弱也是一個(gè)重要的指標(biāo)，因?yàn)樵谡鎸?shí)的行車(chē)過(guò)程中，電子電路需在復(fù)雜的條件下仍保持較高的可靠性是非常重要的；從經(jīng)濟(jì)上考慮，EMB由于采用大量先進(jìn)的技術(shù)，使得其成本不可避免的遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)；最后，從車(chē)輛設(shè)計(jì)來(lái)看，EMB的執(zhí)行機(jī)構(gòu)會(huì)使得其他結(jié)構(gòu)布置困難，從而影響車(chē)輛的整體性能。 2.控制方法分析 2.1 ABS+EBD綜合控制分析。ABS與EBD在不同的汽車(chē)制動(dòng)環(huán)境中發(fā)揮作用，ABS防抱死系統(tǒng)是在汽車(chē)車(chē)輪即將發(fā)生抱死時(shí)進(jìn)行作用，從而大大提高行車(chē)安全，而EBD是在汽車(chē)制動(dòng)時(shí)就立即開(kāi)

5、始對(duì)制動(dòng)力進(jìn)行控制，將二者的工作巧妙地結(jié)合將極大地提髙汽車(chē)的制動(dòng)性能。 對(duì)于EBD控制子程序，主要有兩種：（1)以前后輪的滑移率作為參考因素進(jìn)行比較，如果前輪的滑移率大于后輪滑移率時(shí)，在某一值附近，可以找到一個(gè)最佳的分配關(guān)系。可以先對(duì)兩個(gè)后輪進(jìn)行制動(dòng)力的調(diào)節(jié)，然后再對(duì)前輪進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)，或者單獨(dú)對(duì)后輪進(jìn)行調(diào)節(jié)也能達(dá)到效果。該種方法對(duì)車(chē)輪滑移率有較高的精度要求，因?yàn)橹挥性诘突坡蕰r(shí)才能很好的實(shí)現(xiàn)EBD的控制，才能更好地利用滑移率控制制動(dòng)力的分配。（2)以前后輪的輪速作為參考因素進(jìn)行比較，此種方法更加實(shí)用，原因是對(duì)輪速的信號(hào)做出反應(yīng)可以使控制更加具有實(shí)時(shí)性。在汽車(chē)行駛時(shí)，為讓后輪的制動(dòng)力增大，

6、可以調(diào)節(jié)前后輪轉(zhuǎn)速，使得后輪轉(zhuǎn)速低于前輪，而轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，可以通過(guò)調(diào)節(jié)制動(dòng)壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)，并以速度較慢的后輪與速度較快的前輪的差值來(lái)作為參考因素。 對(duì)于ABS控制子程序，主要有兩種：（1)通過(guò)對(duì)輪速信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，ABS作出判斷，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)，對(duì)車(chē)輪制動(dòng)裝置發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào)，并給出具體調(diào)節(jié)大小，從而實(shí)現(xiàn)其作用。（2)通過(guò)對(duì)滑移率測(cè)定裝置發(fā)出的信號(hào)做出反應(yīng)，進(jìn)而輸出對(duì)車(chē)輪控制力的調(diào)節(jié)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力的調(diào)節(jié)。 ABS的控制方法對(duì)于其制動(dòng)性能的好壞起著重要作用，當(dāng)制動(dòng)過(guò)程中的非線性因素較高時(shí)，是無(wú)法僅僅通過(guò)數(shù)學(xué) 模型的建立來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而同樣的，以經(jīng)驗(yàn)為根據(jù)的控制方法則需要大量實(shí)驗(yàn)才能準(zhǔn)確測(cè)定控制

7、參數(shù)大致范圍，是不可取的方法。而目前廣泛應(yīng)用的仿.真技術(shù)則很好的解決了上述問(wèn)題，達(dá)到了理想的效果。 2.2 硬件在環(huán)技術(shù)分析。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，大多數(shù)汽車(chē)廠商也在不斷將仿真模擬等技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)的設(shè)計(jì)制造上，硬件在環(huán)仿真技術(shù)成為了汽車(chē)工程 師們的主要選擇。該技術(shù)屬于在線實(shí)時(shí)仿真的應(yīng)用，用高速運(yùn)行的實(shí)時(shí)仿真模型來(lái)代替真實(shí)環(huán)境下的汽車(chē)進(jìn)行試驗(yàn)，并使其在真實(shí)模擬環(huán)境中運(yùn)行，來(lái)盡可能的接近真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境下汽車(chē)運(yùn)行狀態(tài)。這種方法可以將真實(shí)環(huán)境的種種細(xì)節(jié)及其帶來(lái)的對(duì)汽車(chē)行駛的影響體現(xiàn)到實(shí)驗(yàn)中，同時(shí)，模擬車(chē)輛也會(huì)相應(yīng)作出反應(yīng)，使得實(shí)驗(yàn)與真實(shí)相差無(wú)幾，但卻大大節(jié)省了時(shí)間和人工成本，提升了效率。因此，

8、可將其應(yīng)用于EMB系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和完善等有很大的作用。EMB硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)臺(tái)主要由電子制動(dòng)踏、EMB控制執(zhí)行系統(tǒng)、工控機(jī)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等組成，而汽車(chē)及道路情況則可用仿真軟件 通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型來(lái)代替，大大降低了實(shí)驗(yàn)的硬件要求。 3.結(jié)論 在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天，EMB成為大多數(shù)汽車(chē)廠商的選擇，顯示了其在汽車(chē)制動(dòng)方面所表現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)越性。本文通過(guò)對(duì)它的原理進(jìn)行詳細(xì)介紹，對(duì)其控制方法的種類(lèi)及特點(diǎn)進(jìn)行一一闡述，來(lái)系統(tǒng)的說(shuō)明其在真實(shí)環(huán)境中如何作用?？偠灾?，EMB對(duì)車(chē)內(nèi)人員的人身安全起到很好的保障作用，也將是未來(lái)汽車(chē)制造廠商的主要選擇。不過(guò)，由于本文在分析角度上比較單一，故關(guān)于更多電子機(jī)械式制動(dòng)器的特點(diǎn)等還需進(jìn)一步探討，而目前的電子機(jī)械式制動(dòng)器還有很多需要改進(jìn)和開(kāi)發(fā)的地方，希望本文對(duì)該系統(tǒng)的研究人員有所幫助。