电子制动

电子制动（精选九篇）

电子制动 篇1

关键词：电子机械制动,EMB,制动性能,硬件在环,仿真

1 引言

电子机械制动系统(Electro Mechanical Braking System,EMB)属于汽车线控制动系统(Brake-by-Wire,BBW)的一种实现形式。其以电信号传输制动意图,以电机提供制动能源,具有一系列的优点,符合汽车发展的安全、节能、环保三大主题,是未来制动系统的发展方向[1]。

2 电子机械制动系统简介

电子机械制动系统取消了传统的液压/气压制动机构,其原理如图1[2]所示。当汽车制动时,驾驶员踩下电子制动踏板,电子制动踏板带有踏板感觉模拟器,踏板行程信号通过线束传送至控制器。控制器同时接收车速轮速、电机电流和转子位置信号,通过综合计算分析,控制器发出控制信号。功率驱动电路根据控制器的控制信号向电机提供相应大小和方向的电流,从而控制电机的转速、输出力矩、转动方向。电机再带动机械执行机构,产生制动力传输给车轮而实施制动。

3 电子机械制动系统硬件在环仿真平台的搭建

基于电子机械制动执行机构的原理机、DSP控制系统、d SPACE与Matlab/Simulink硬件在环仿真平台及其他外围部件,搭建了电子机械制动系统硬件在环仿真平台,图2为仿真平台的示意图,图3为仿真平台的实物图。

从图2和图3中可以看出,在所构建的硬件在环仿真平台中,由图3中的电机控制器(6)、电子机械制动执行机构(7)、压力传感器(8)构成电子机械制动执行机构的原理机,进行制动地执行及力地反馈,其中(7)中包括了电机、减速机构、滚珠丝杠。DSP控制系统(3)为电子机械制动系统的控制部分,下载有制动力的控制策略以实现对制动力的精确控制。(4)为电子制动踏板模块,(5)为信号调理板。这些都是硬件在环仿真平台的硬件部分。

仿真部分包括了1/4车辆制动模型、ABS控制器与控制策略、轮速传感器、车速的估算算法等,如图4所示,这些都是通过在Matlab/Simulink建立起制动模型后下载到d SPACE系统(2)中运行,对制动性能进行仿真反馈。

4 电子机械制动系统制动性能的硬件在环仿真研究

通过硬件在环仿真平台,把电子机械制动系统的制动性能与国标要求的制动性能对比进行研究。

4.1 国标中对乘用车行车制动器的性能要求[3]

根据国家标准《机动车运行安全技术条件》(GB7258-2004)规定,乘用车在平坦、硬实、清洁、干燥且轮胎与地面间的附着系数不小于0.7的水泥或沥青路面上进行制动器性能检验,以50km/h的初速度进行紧急制动,相应的制动距离、制动时充分发出的平均减速度、制动协调时间有以下要求:

(1)制动距离在满载时小于等于20m,空载时小于等于19m;

(2)充分发出的平均减速度在满载时大于等于5.9m/s2,空载时大于等于6.2m/s2;

(3)液压制动的汽车的制动协调时间不应大于0.35s,气压制动的汽车的制动协调时间不应大于0.60s。

4.2 无ABS控制策略时电子机械制动系统的制动性能

在汽车满载及在水平良好路面(峰值附着系数为0.92,滑动附着系数为0.7327)的条件下,以13.9m/s(50km/h)的初速度进行紧急踩踏板硬件在环仿真制动,仿真结果如图5所示。

根据图5可以求出,汽车的制动距离为16.15m,满足国标规定的制动距离在满载时小于等于20m的要求;充分发出的平均减速度=7.25m/s2,满足国标规定的在满载时大于等于5.9m/s2的要求;制动协调时间为0.277s,在国标规定的液压制动的协调时间不大于0.35s以内。制动时间为2.132s。从硬件在环仿真结果来看,在无ABS控制策略的情况下,电子机械制动系统能很好地满足国标对制动距离、制动充分发出的平均减速度、制动协调时间等的要求。

4.3 带有ABS控制策略时电子机械制动系统的制动性能

给制动系统加上ABS控制策略(以滑移率为控制目标的PID控制)进行紧急踩踏板硬件在环仿真制动,仿真结果如图6所示。

从图6中可以求出,汽车的制动距离为13.76m,满足国标规定的制动距离在满载时小于等于20m的要求,并且比没有采用ABS控制策略时的16.15m缩短2.39m;充分发出的平均减速度=8.83m/s2,满足国标规定的在满载时大于等于5.9m/s2的要求,并且比没有采用ABS控制策略时的7.25m/s2增大1.58m/s2;制动协调时间为0.195s,比没有采用ABS控制策略时的0.277s缩短0.082s。制动时间为1.811s,比没有采用ABS控制策略的2.132s缩短了0.321s。从硬件在环仿真结果来看,在带有ABS控制策略的情况下,电子机械制动系统能更好地满足国标的要求,制动性能有了进一步的提高。

5 结论

电子机械制动系统制动性能的硬件在环仿真结果显示,电子机械制动系统的制动性能在各方面均能满足国标对制动器制定性能的要求,其中带有ABS控制策略时的制动性能更大大优于国标要求,具有继续深入研究的价值。

参考文献

[1]林逸,沈沉,王军.线控制动系统防抱死特性模糊控制方法的仿真研究[J].公路交通科技,2006,23(10):124-127.

[2]汪洋.车辆电控机械制动系统的设计与分析[D].南京:南京航空航天大学,2005.

电子机械制动系统发展现状论文 篇2

历史上，丽B首先应用在飞机上，现在正在处于向汽车领域应用的研宄和改进阶段。EMB与常规的液压制动系统截然不同，它的供能，执行和控制机构全部需要重新设计，特别是执行机构，由电机驱动，要实现转动转化为平动，减速增矩等功能，是EMB中机械零件集中的部分。从20世纪90年代起一些著名的汽车电子零部件厂商陆续开始了与EMB相关的研宄从发表的专利来看，现在BoschSiemens和ContinentalTeves公司己经取得了部分研宄成果，但仍然只是处于研制试验阶段，并无批量装车产品进入市场，只有部分研宄人员做过一些系统仿真，装车试验等工作，申请的专利也比较零散，而在国内此项研宄至今仍属空白。

汽车电子制动系统的研究初探 篇3

关键词：模块化设计；开发；制动系统原理

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2012） 16-0013-01

一、制动系统的结构与主要特点

电子制动系统由电制动器、轮速传感器、电子制动控制单元、线束、电源组成。如图1所示。

（1）电制动器：通常分为鼓式与盘式，其系统组成和液压制动器相同，并用电动机作为作动器。（2）轮速传感器：实时的获取车辆的车轮速度信号，并反馈给ECU。（3）制动控制单元，即ECU。它的主要任务是采集轮速仪表传感器的数字信号，判断车轮是正常运行状态还是其它不良的状态（如抱死或打滑）；采集车辆刹车制动时的数字信号，对其刹车进行实时的监控；采集制动踏板的数字信号，进行制动器制动的控制。（4）线束。其功能是为系统传递电控信号以及动力能源。（5）电源：电力能源装置，多数是交直流电源。同时也涵盖一些再生的能源。

采用电子制动系统，减少了大量的机械连接和阀的控制，并用自控系统的程序，来控制各轴的制动力配置以及制动力大小。可达到传统制动要求的ABS功能。同时因为电线替代了机械管路，为安装方便和维护都打下了良好的基础。并且该系统具备以往的传统制动系统不能对比的稳定性和减小制动距离的性能。

二、系统开发的核心问题

（1）执行器构成的半导体应有最佳的高温物理性能，防止制动执行器周围的高温破坏其使用性能。同时车辆制动器的设计要考虑到廉价和重量两个重要因素。另外基于轮毂尺寸的限制，尺寸应符合开发设计时的要求。（2）容错能力：选择这种容错的系统可适用在液压元件被整体撤销的系统（无独立的后备执行系统）。截至目前，增强容错系统稳定性的方法和技术很多，但是彻底的方案依旧是采用后备系统。若电子控制单元发生问题，在不影响当前的系统完整性的前提下，选择后备装置进行启动。随着使用场合的差异，容错程度也不一致。不过，对于重要的控制器与传感器均要进行备份。同时，节点间的通信应支持容错，但容错应有对应的通信协议。能完成制动控制的核心技术，即系统失效时的信息交流协议，当系统发生问题，快速输出信息，以保证信息的传递与法规一致。（3）防干扰处理：系统的难题还有怎样减弱和去除车辆运行中的干扰信号。怎样完成底盘的部件化，系统软硬件怎样完成不同车型的需要。在算法中实现部件化，并开发一套数据总线的系统，才会在低成本下拥有最佳的控制系统。上述问题，随着科技水平的提高，问题会迎刃而解。而电子制动系统因其良好的性能，终会取代以往传统的液压控制系统。

三、电子制动系统原理样机的模块化设计

（1）中央电子控制单元。ECU作为制动系统的中枢，它可以实现多个部件的控制，比如通过采集车轮传感器的信号，判断车轮的状态，以便控制其制动力，实现安全保护和正常工作。也可以采集制动踏板本身发出的数字信号，来实现制动器的制动。目前各车辆厂家设计的各种控制系统，例如无级转向、导航和卫星定位、自动变速控制系统和制动控制系统是高度集成，ECU必须考虑上述系统控制的兼顾性。（2）电子踏板模块。此模块具有感知驾驶意愿，且配置踏板感觉模拟器的仪表传感器。该系统采用先进的踏板模拟器。它的功能就是把作用在踏板上的力、速度转换为可以传输的电信号，最后传递到中央ECU。这种模拟器，其特性曲线（输入、输出）必须适应司机的驾驶习惯，然后依靠人体的工程学设计来增强稳定性和舒适度。（3）车轮制动模块。ECU、制动执行器都是车轮制动模块组成的部分。该执行器其主要特点就是模块化，并且配置电机内置结构。全部的机构主要由三部分组成：行星齿轮的减速模块、变螺旋式的机械转动为丝杠机械运动的行星滚子螺旋传动模块和驱动电机模块。

滚珠丝杠副：它可以实现电机输出的螺旋传输运动转化为丝杠的直线式传动方式，同时给制动钳施加一定的压力，从而产生匹配的制动力。

传感器：仪表传感器为了满足工作需要，分为角位移传感器、压力传感器和轮速传感器

制动器：目前主要分为鼓式制动器和盘式制动器。

减速机构选择：这种行星齿轮减速机构，可以减小电机的实际转速，从而增大输出的转矩，并有适当的轴向承受能力。

伺服电机选择：基于永磁无刷型的直流力矩电机的性能优越、稳定，多数的生产厂家都指定它作系统的制动电机。在车轮的轮毂内配置电动机，不但增强了其车体本身空间的利用又摒弃了原来的离合器、传动桥和减速器一系列的传动部件，减小了车体整个的重量，使其机械损耗减小到极点，同时兼有非常灵活的行使驱动的性能。执行器长期工作在堵转的恶劣环境下，所以要求电机的堵转性能非常卓越，并要求其空载转速很高，并在工作时，利用调节电机的电流大小，完成电机输出转矩的相应变化。

综上所述，目前汽车的电子制动系统具有原有液压、机械系统无法比拟的性能特点，在车辆设计时，应广泛地使用，并对汽车的电子制动系统的性能提高和完善进一步展开讨论和研究。

参考文献：

[1]宋桂秋，陆方，郭立新.汽车智能制动系统自寻优控制与仿真[J].东北大学学报（自然科学版），2006，1.

电子控制制动系统的应用技术 篇4

1 基本原理

电子控制制动系统是比ABS防抱死系统更加先进的下一代制动产品, 该制动系统之中同样集成了ABS防抱死系统所具有的全部功能以及常规制动系统之中所存在的相关功能, 并且利用电子控制的方式, 来达到制动的目的, 从传统意义上来说, 这也被称之为是防抱死、防侧滑功能的综合实现。此外, 在有需求的情况下, 还能够直接在该系统上进行相应的电子功能拓展, 如此以来, 便能够直接在系统上进行电子稳定性控制、巡航控制等方面功能实现。

2 拓展技术

现目前, 以EBS作为基础来形成的拓展技术, 主要有自适应巡航控制系统、电子化稳定系统、缓解系统、智能预警系统、紧急制动系统等多个方面的尖端科技技术。

2.1 电子稳定性控制系统 (ESC)

ESC属于一种功能丰富的电子稳定控制系统, 这类系统能够针对路面高低系数, 进行不同的滑移、侧翻、偏航等控制, 并且利用CAN网络总线、转轮速感器、转向角传感器、横摆角速度测量仪、加速测量仪等方面传感器所获得各方面数据, 在经过动态性的处理之后, 其分析的最终结果, 便是对侧翻稳定性进行控制的重要参数, 在大量实际数据的分析基础上, 来达到了对于汽车动力、制动等系统的控制目的。

2.2 自适应巡航控制系统 (ACC)

ACC系统主要是将电子控制制动系统相应原理, 来组作为了ACC主动安全性的核心构成部分, 这一系统在全天候的条件因素下, 对于汽车本身的防撞起到了至关重要的作用。ACC系统本身主要是通过ECU以及雷达传感器等设备所构成, 也就是在以往的电子控制制动系统基础上, 来增加相应的ACC模块, 便可以达到自适应循环控制系统运行的功能。

2.3 自动紧急制动系统 (AEB)

AEB系统, 是车辆运行过程中极为重要的自动紧急制动系统, 该系统本身主要是利用电子控制制动系统以及对发动机扭矩进行控制的方式, 来进行制动处理, 也就是在驾驶员本身还没有意识到碰撞现象快要发生的时候, 系统便自动的进行干预, 从而达到缓解碰撞甚至是避免碰撞的目的。

3 应用技术

3.1 系统的方案设计

EBS根据应用车辆的不同, 主要方案为4S4M (4通道) 和6S6M (6通道) 。6S6M相对于4S4M为增加了1个第三桥的桥控模块和2个轮速传感器。一般4×2的车型采用4S4M, 6×2和6×4的车型推荐采用6S6M。

3.2 系统零部件的应用设计

系统包括气路、电路和轮速传感器等几个部分的应用。

3.2.1 齿圈的应用

当齿圈在轮毂上进行安装之后, 能够和轮毂达到过盈配合的目的。通常情况下, 科学合理的配合公差值应当是H8/s7。其齿圈在实际安装操作过程中所应用的方式有两种:加热安装法, 也就是将齿圈加热到180-200℃之后, 对其进行保温5-8分钟, 如此以来, 安装过程中也就无需较大外力的施加;压装法, 通过专用工装压床的方式, 来对于整个齿圈进行较为均匀的压力施加。但是在施加力量的过程中, 禁止通过硬物敲打的方式, 防止齿圈形状以及表面受到影响。安装完成后, 其轴向偏差应当要维持在<0.2mm, 相邻齿圈高度差异范围则要维持在<0.04mm的规范参数下。

3.2.2 传感器的应用

一般情况下, 其前轴传感器是直接紧套在安装孔位之上的转向节、制动底板, 而车辆的后轴在进行安装的过程中则是需要一个固定传感器的夹持体来进行相应的固定, 并且该夹持体本身务必要直接安装在一个静止的轴部分, 同时使其能够具有足够的稳定性, 以此来最大限度的避免振动所可能产生的影响。传感器本身的轴向务必要直接垂直于齿圈的径向位置上, 其中的最大偏差数值, 应当要维持在±2.5°。并且在进行安装的过程中直接把其中衬套涂抹想相应的润滑脂, 并且在其中装入相应的夹紧套, 要保证凸缘与夹紧套相接处, 之后再直接把传感器推入到相应的接触齿圈之中, 在轮子本身进行转动之后, 齿圈能够和传感器形成一个相应的间隙。

3.2.3 传感器与齿圈的配合

在进行设计、布置、初次安装完毕之后, 其齿圈以及传感器所呈现出来的状态, 应当要完全保持相应的垂直对中, 并且不能够出现任何间隙现象。传感器以及齿圈在进行配合良好之后, 会由于齿圈之中的端跳以及车轴之间所存在的间隙现象, 其传感器被直接推开一个不超出0.7mm间隙。

3.2.4 其他零部件的应用

前桥之上所存在的电磁阀, 以及制动气室之间所存在的连接管应当要最大限度的保持在一个较短的长度上, 最长数值不能够超出1.5m, 其气管的直径则应当要>9mm。相应的电磁阀排气口应当要朝下进行安装, 偏差的范围值应当要在±30°之间。在安装完成之后, 务必要对其进行电磁阀测试。

制动信号传输器在进行安装的过程中, 其传输器周围不能够有任何强磁物质的存在, 否者在传输器运行的过程中, 就极有可能会导致制动传输器的运行状态受到影响。相应的中央控制模块、备压阀等几个应用部分, 都应当要和常规的ABS产品完全保持一致。

4 结语

综上所述, 本篇文章主要对系统运行过程中的各方面基本原理, 以及通过EBS技术来进行相应拓展的技术发展进程, 深入的阐述了系统运行过程中的相关方案设计问题, 零部件在实际应用设计、试验等方面所得出的经验, 都帮助汽车工程师在对整车进行设计的过程中提供更加完善的设计思路以及设计措施。

参考文献

[1]贺大松, 门延会.一种基于激光测距的汽车安全报警装置研究[J].光机电信息, 2010 (07) .

[2]刘拥军, 郑威, 徐文, 齐刚.制动系统刹停噪声分析和解决方法[J].上海汽车, 2011 (09) .

汽车电子机械制动系统容错控制研究 篇5

1 系统的结构及其工作原理介绍

汽车电子机械制动系统(EMB)是指汽车进行正常行驶中,在制动踏板和制动器之间没有机械连接,而是利用传感器,电线、通信数据线等组成的系统。因具有机械连接较少、结构紧凑、制动性能良好等优点,它在汽车制动系统的应用前景较好

1.1结构组成

EMB主要是由电子制动中央控制器(ECU)、4个EMB执行器、制动踏板、电源和数据传输总线等组成:中央控制器用于接收制动踏板发出的信号,执行器结构包括电机控制器、直流电机和执行机构等。其系统结构框图如图1所示。

1.2 工作原理过程

在进行制动时,电子制动踏板在驾驶员制动力的作用下,将制动力大小、制动速度等转换为中央控制器可识别的电信号。在中央控制器中处理输出目标制动力信号,并分配到各自独立的EMB执行器中进行处理,进而输送到相应的控制器中,将制动力信号转换为电机的电压制电压控制量大小,使得驱动电机运转,推动制动压盘加紧制动盘,从而完成整个制动过程

2 系统的执行系统及容错控制

2.1 执行系统的组成

执行系统是与最终制动结果直接相关的部分,因此,执行系统的性能将直接决定着汽车制动效果在上述中提到,执行系统主要是由制动控制器、直流电机、减速齿轮、制动钳和其附属传感器、摩擦衬片等共同作用,完成制动过程。

2.2 容错控制

执行系统在工作过程中,不可避免地会出现故障,可能会影响甚至中断汽车的制动过程,造成事故。因此,需引入容错控制,以保证制动过程的正常运行。所谓“容错”,即在使用设备发生故障时,能够采取相应的措施,以保障系统在故障干扰下仍能正常工作或是略低于正常标准状态工作,从而实现基本功能。

容错控制(FTC)的基本出发点是充分利用系统中已有的冗余资源对故障进行容错当制动执行系统的某个零部件出现异常时,可利用其他冗余信息对故障零部件进行重构,以保证制动过程继续执行。其主要有被动容错和主动容错之分:被动容错方式即在刚进行设计时,对可能会发生的故障加以屏蔽,这样便可保证在出现故障时系统仍能继续工作;而主动容错方式则是在出现故障后,系统通过对控制器参数及结构的调整应对当前情况,其可操行具有灵活性。

3 系统的容错控制研究

3.1 故障类别

电机械制动执行系统主要是由制动控制部分和执行机构组成,所以,故障也多出于这些部分。常见的故障问题有执行器出错、传感器故障和执行机构失效等方式。由于执行器受程序保护,其故障发生率低于后两种方式,因此对执行系统的故障讨论主是从传感器故障问题及执行机构失效出发。

3.2 容错控制研究

针对传感器故障问题的分析,一般常用硬件冗余和解析冗余的方式对故障问题进行判断和隔离。硬件冗余的方式即利用冗余传感器装置对同一物理量进行测量,与结果比较得到残差。通过比较残差与阈值,从而对故障问题进行分析和定位,可实现对故障问题的快速诊断,并有效地隔离故障源,同时,需利用很大的空间对传感器数据进行备份,并且还需克服一些技术和成本较高高的问题。解析冗余方式则填补了硬件冗余的不足,即可通过对物理系统进行数学建模,减少阈值的检测,其将逐步取代硬件冗余方式对传感器进行故障诊断及自适成重构。可通过神经网络系统建立EMB系统辨识模型,将模型所得的输出与系统本身的输出结结果进行比对,进而对故障问题加以判断和隔离并重构。

执行机构的故障问题,可可通过各自的控制器装置将接收到其他车轮节点的制动信号采用同一种计算方式进行计算,将得到的目标值动力通过CAN (控制器区域网络)总线传递到中央控制单元进行比对处理,进而我出故障源并对其进行隔离

4 结束语

电子机械制动系统作为一个高度集成化的机电一体化装置,其制动效果的可靠性,将直接关系到汽车的安全性,快速并有效地检测出制动执行系统上的故障源问题,并进行有效容错,对提高电子机械制动系统的可靠性,切实保护驾驶员的人身安全具重大的实际意义然而,现有的容错控制技术还不完善,仍存在很多不足,还需进一步努力加以突破。

参考文献

汽车电子制动系统的研究与发展 篇6

现行汽车电子技术发展背景下, 汽车制动系统设计中更侧重于使环保问题、能源问题得到解决。从国外电子制动研究现状看, 如ABS系统的出现、压力分配技术的使用, 很大程度使制动系统性能得到提高。相比之下, 国内在研究与开发中多集中在动力源电动化改造方面, 滞后性较为明显。因此, 本文对电子制动系统进行研究, 具有十分重要的意义。

1 汽车电子制动系统发展情况

自上世纪80 年代以来, 汽车领域中广泛应用的制动系统主要以ABS为主, 其又称之为防抱制动系统。该系统本身将液压控制、精密加工以及微电子等先进技术融于一体, 且在安装中也可使汽车操纵性、安全性等得到提高。在科学技不断发展下, 原有的制动系统适用性逐渐下降, 要求将控制技术引入其中, 确保控制功能得到增加且高精度、伺服等控制得到加强。从现行制动系统发展形式看, 因大规模集成电路不断发展, 使制动系统操作机理发生明显变化, 如EHB系统的安装。近年来, 汽车电子系统设计中强调对原有有形连接利用电子信号取代, 这样汽车设计时无需引入制动总泵、软管以及其他连接件, 整体重量得到减轻, 且制造成本与汽车油耗问题都可得到控制。综合来看, 汽车中的操作部件以及电线布置都将更具灵活性, 使设计自由空间得到扩大。

2 电子制动系统结构与特征研究

关于电子制动, 可将其理解为系统运行中, 无需利用机械构件将制动器、制动踏板进行连接, 而直接将制动管路与电线引入其中。同时, 制动力大小与分配完全由电控元件进行控制, 这样传统ASR与ABS系统功能都可得到发挥。从现代电子制动系统构成上看, 其主要包括:1制动控制单元。该单元可叫做ECU, 能够根据来自制动踏板的信号, 对制动器制动进行控制, 并在车轮传感器向其发送信号后, ECU会自动判断是否有打滑、抱死等问题存在, 在此基础上达到驱动防滑、防抱死的目标。且ECU运行中能够集成所有制动、控制系统, 如悬架系统、变速系统、导航与定位系统等;2制动器。该构件接近于液压制动器, 在结构上表现为鼓式制动器、盘式制动器两种;3线速。其作用在于将电控制、能源信号向系统传送;4车轮速度传感器。对于车轮速度, 传感器能够及时、可靠的对其获取;5电源。其主要将能源向电制动系统输送。

从这些制动系统结构看, 其在优势上较为明显, 具体体现在:1制动距离得以缩短, 系统稳定性较强;2利用数据线对制动踏板、执行器进行连接;3运行中无需引入制动液, 环保效果较为明显;3制动踏板灵活性较强, 可根据需要进行调整, 安全性与舒适度较高;4稳定、制动功能较为明显, 常见的ACC、 TCS与ABS都可发挥相应的功能;5直接联网交通管理系统, 并将较多附加功能集成其中, 常见的驻车制动便为附加功能。

3 电子制动系统关键问题与模块化设计

以BBW系统为例, 由于其在设计中未将液压设备、机械后备等未设置其中, 要求系统应保证能够容错且具有较高的可靠性。对此在设计中便需考虑到其中较多关键性问题, 具体为:第一, 驱动能源问题。通常盘式、鼓式两种制动在功率要求上分别为1k W、 100W, 这种情况下电气系统将无法保证电气制动运行, 要求进行42V电压系统的构建, 使高电压情况下系统安全问题得到解决。第二, 容错问题。为使容错系统安全性得到提高, 较多制动系统设计中多采取设置后备系统方式, 若系统中控制单元发生异常, 需进行后背装置的启用。即使将CAN等通信系统引入车辆中, 容错要求也将难以得到满足。对此问题, 可考虑将TDMA引入, 其能够使预测信息过于滞后的问题得以解决。第三, 执行器问题。在执行器选择中, 主要需保证其能够在高温环境下可靠运行。除此之外, 制动系统设计中的关键问题也表现在抗干扰处理方面, 需注意综合考虑导航、悬架以及转向等问题, 进行数据总线系统的构建, 在此基础上解决干扰信号问题。

另外, 在模块化设计过程中, 主要需从车轮制动模块、中央电子控制单元以及踏板模块等方面着手。以其中中央控制单元为例, 应保证控制单元能够高度集成所有制动系统与控制系统, 能够解决车轮打滑或抱死等问题。再如车轮方面, 其需保证在合理选择驱动电机的基础上, 使减速机构、滚珠丝杠副以及传感器等性能充分发挥, 以此满足制动系统运行要求。

4 结论

电子制动系统的设计与研究是未来汽车行业发展需考虑的重要问题。实际进行制动系统设计中, 应正视当前制动系统发展现状, 根据其结构与特征, 做好关键性设计工作, 并保证各模块合理设计, 这样才促进制动系统性能的进一步提高。

参考文献

[1]文天光.实时汽车电子辅助制动控制系统的关键技术研究与实现[D].哈尔滨工程大学, 2013.

[2]傅云峰.汽车电子机械制动系统设计及其关键技术研究[D].浙江大学, 2013.

电子技术在汽车制动系统中的运用 篇7

一电子技术在汽车系统建设中的发展状况分析

随着信息技术的飞速发展, 以电子化、网络化和智能化为典型特征的信息技术在各个领域中得到广泛的应用。同样, 在汽车系统建设中的应用也得到极大的发展, 特别是电子技术的应用, 淘汰了早期那种充满安全隐患的机械式制动系统, 为汽车的整体功能提升和系统性能改善注入了强大动力, 已经成为衡量现代汽车发展重要指标之一, 与此同时, 电子技术在汽车系统建设中的应用正处于前所未有的良好发展机遇。据初步统计, 在国外的汽车产业中, 电子技术在汽车系统中的应用已经占据了整个汽车成本的30%以上, 而在一些较高高级的轿车中, 其占据的比例更高。在我们国内, 电子技术在国产汽车中的应用也日益增多, 特别是在某些高级轿车中, 其配置水平已经开始接近部分发达国家, 但相对来说, 目前还处于较为落后的水平, 特别是在促进汽车的安全性、稳定性、经济性和舒适性方面的应用, 还有较大的差距, 电子技术在汽车系统建设中还有很多工作可以做, 以适应人们日益增涨的物质需求和安全需求。

二电子技术在汽车制动系统中的应用探讨

由于早期机械式汽车制动系统不能很好适应时代的需求, 存在诸多安全隐患, 近年来为了提高汽车的安全性能, 电子技术在汽车制动系统中的应用得到较为快速的发展, 特别是新型的汽车的制动系统基本上都依托于电子技术基础之上, 不断通过扩大汽车制动系统的控制范围来加强系统的控制功能, 不断通过优化控制系统的精度和伺服功能提升汽车制动系统性能。下面基于几种电子技术在制动系统中的实际应用出发, 探讨电子技术在汽车制动系统中的实际运用。

1. 电子技术在汽车防抱死制动系统中的应用

随着电子技术的广泛应用, 其在汽车制造领域的应用得到不断深化, 当前, 在较为普通的汽车中都具有防抱死功能, 而在汽车防抱死系统中, 电子技术的应用已经较为成熟并得到有力普及。早在1936年, 德国博世公司就开始对汽车的防抱死制动系统开始展开研究, 当时, 采用的是通过电液控制的方式来达到防抱死制动目的, 并被认为具有划时代意义的一项发明, 且其原是一直被沿用至今。早期的防抱死制动系统结构相对简单, 而且其控制部分主要由机械模式加以实现, 此外, 该制动系统的功能效果并不理想, 当汽车工况发生变化时, 经常会出现防抱死失效的现象。然而, 随着20世纪80年代电子技术的出现, 以及在汽车的防抱死系统中的应用, 防抱死制动系统性能得到极大的改善, 其稳定性也得到极大的提高。目前, 随着电子技术在防抱死制动系统中的深入应用和更新升级, 防抱死制动系统性能得到进一步提升, 更趋于智能化、经济化和人性化。

2. 电子技术在汽车动力传动系统中的应用

对汽车动力传动装置实施控制可以达到有效的制动效果, 当前动力传动电子控制系统在系统制动系统中的应用非常常见, 依据制动动力的不同, 动力传动电子控制系统可分为动力传动综合电子控制、发动机电子控制和自动变速器控制三类。其中发动机电子控制又可分为汽油机和柴油机两种。动力传动电子控制系统的系统组成相对简单, 主要由传感器、电控单元和执行机构三部分组成。采用动力传动电子控制系统的制动系统, 可以使得汽车的制动性能处于较为稳定的状态, 此外, 驾驶员在实际车辆驾驶过程中, 对制动系统的操作也相对比较简单。

3. 电子技术在汽车电子控制制动系统中的应用

汽车电子控制制动系统实际上是从防滑系统和防抱死制动系统基础上演变生成的, 由于防滑系统和防抱死制动系统仅对紧急制动, 因此它们在制动性能上还不完善, 于是电子控制制动系统由此而生, 它主要由气压制动系统和电子控制系统两部分组成。相对于防滑系统和防抱死制动系统, 电子控制制动系统具有更强的独立性, 电子控制制动系统可以针对单个位置进行控制。通过快速反应来缩短制动时间, 达到制动的最佳效果。

三总结

从汽车在制动系统发展趋势来看, 电子技术在汽车制动系统中的运用必将普及化, 并得到不断优化、更新和提升, 电子控制必将最初的单一化逐渐走向电控综合化, 不断改善汽车的制动性能, 提升汽车制动的安全性和可靠性。

参考文献

[1]李小江.浅析汽车制动系统发展趋势[J].中国新技术新产品, 2012 (2)

电子制动 篇8

1.1 EMB的组成及原理。在现今广泛使用的电子机械式制动器, 主要由EMB控制器、EMB电机控制器、减速装置、电机、运动转换装置、电子制动踏板以及通信网络组成。其原理为:信号由电子制动踏板及ABS、ESP等系统传入到EMB控制器中, 然后由控制器根据相应算法做出运算, 发出目标制动力信号, 传入EMB电机制动器, 之后, 由电机制动器改变电机输出力矩的方向和大小, 进而使制动力大小达到理想状态;具有减速增扭作用的减速装置, 和将电能转变成机械能的电机, 以及用来将电机的旋转运动转换为直线运动的运动转换装置, 共同构成EMB执行器;电子制动踏板的用途是将踏板的位移和速度转化为电信号;而通信网络可以实现EMB内部控制信号以及其他控制系统与EMB之间的信号传递。当EMB进行工作时, EMB根据各种控制系统输入的信号, 与预先设置的数据进行对比, 来做出是否需要进行制动及制动力大小的判断, 再把相应的制动力大小信号传输给EMB控制器, 然后再输送到电机控制器中, 从而使得EMB执行器产生相应大小的制动力。

1.2 EMB特点分析。与之前历代制动系统相比, 电子机械式制动器有着无可比拟的显著优势。从结构上来看, EMB相对于传统控制系统少了很多部件, 如液压管路和制动主缸, 结构简单, 便于装配和维修;从可靠性来看, EMB的结构采用模块化的形式, 接口更加牢固, 大大提高了制动可靠性;从精确性来看, EMB的电信号传输快速精确, 大大优于传统机械系统, 而时间的缩短, 还可使得制动距离减小;从整体性能来看, EMB能轻易的与其他控制系统相配合, 如ABS、ESP、EBD等, 从而提高整体性能;从适应性来看, EMB能更容易更新升级, 从而适应不同车型、环境等, 简单快捷;从舒适性来看, 采用EMB的汽车噪声更小, 振动也较小, 更为舒适。

当然, 目前EMB也存在着很多不足之处, 有很多问题需要解决。首先是该系统的电子电路的可靠性很差, 从而使其易出现故障, 电子元件的大量使用, 既能使速度与效率提升, 也会造成损坏时故障不易排除的问题;其次, 从安全性方面来看, EMB能否适应真实行车环境下恶劣的内部工作环境, 在高温环境中仍能正常运行, 还需大量的模拟检验;而其抗电磁干扰能力的强弱也是一个重要的指标, 因为在真实的行车过程中, 电子电路需在复杂的条件下仍保持较高的可靠性是非常重要的;从经济上考虑, EMB由于采用大量先进的技术, 使得其成本不可避免的远大于传统制动系统;最后, 从车辆设计来看, EMB的执行机构会使得其他结构布置困难, 从而影响车辆的整体性能。

2 控制方法分析

2.1 ABS+EBD综合控制分析。ABS与EBD在不同的汽车制动环境中发挥作用, ABS防抱死系统是在汽车车轮即将发生抱死时进行作用, 从而大大提高行车安全, 而EBD是在汽车制动时就立即开始对制动力进行控制, 将二者的工作巧妙地结合将极大地提高汽车的制动性能。

对于EBD控制子程序, 主要有两种: (1) 以前后轮的滑移率作为参考因素进行比较, 如果前轮的滑移率大于后轮滑移率时, 在某一值附近, 可以找到一个最佳的分配关系。可以先对两个后轮进行制动力的调节, 然后再对前轮进行相应调节, 或者单独对后轮进行调节也能达到效果。该种方法对车轮滑移率有较高的精度要求, 因为只有在低滑移率时才能很好的实现EBD的控制, 才能更好地利用滑移率控制制动力的分配。 (2) 以前后轮的轮速作为参考因素进行比较, 此种方法更加实用, 原因是对轮速的信号做出反应可以使控制更加具有实时性。在汽车行驶时, 为让后轮的制动力增大, 可以调节前后轮转速, 使得后轮转速低于前轮, 而转速的调节, 可以通过调节制动压力来实现, 并以速度较慢的后轮与速度较快的前轮的差值来作为参考因素。

对于ABS控制子程序, 主要有两种: (1) 通过对轮速信号进行检测, ABS作出判断, 根据预先设定的数据, 对车轮制动装置发出调节信号, 并给出具体调节大小, 从而实现其作用。 (2) 通过对滑移率测定装置发出的信号做出反应, 进而输出对车轮控制力的调节信号, 实现制动力的调节。

ABS的控制方法对于其制动性能的好坏起着重要作用, 当制动过程中的非线性因素较高时, 是无法仅仅通过数学模型的建立来实现的, 而同样的, 以经验为根据的控制方法则需要大量实验才能准确测定控制参数大致范围, 是不可取的方法。而目前广泛应用的仿真技术则很好的解决了上述问题, 达到了理想的效果。

2.2 EMB硬件在环技术分析。随着计算机技术的不断发展, 大多数汽车厂商也在不断将仿真模拟等技术应用于汽车的设计制造上, 硬件在环仿真技术成为了汽车工程师们的主要选择。该技术属于在线实时仿真的应用, 用高速运行的实时仿真模型来代替真实环境下的汽车进行试验, 并使其在真实模拟环境中运行, 来尽可能的接近真实实验环境下汽车运行状态。这种方法可以将真实环境的种种细节及其带来的对汽车行驶的影响体现到实验中, 同时, 模拟车辆也会相应作出反应, 使得实验与真实相差无几, 但却大大节省了时间和人工成本, 提升了效率。因此, 可将其应用于EMB系统的开发和完善等有很大的作用。EMB硬件在环仿真试验台主要由电子制动踏、EMB控制执行系统、工控机、数据采集系统等组成, 而汽车及道路情况则可用仿真软件通过建立数学模型来代替, 大大降低了实验的硬件要求。

3 结论

在市场经济快速发展的今天, EMB成为大多数汽车厂商的选择, 显示了其在汽车制动方面所表现出来的优越性。本文通过对它的原理进行详细介绍, 对其控制方法的种类及特点进行一一阐述, 来系统的说明其在真实环境中如何作用。总而言之, EMB对车内人员的人身安全起到很好的保障作用, 也将是未来汽车制造厂商的主要选择。不过, 由于本文在分析角度上比较单一, 故关于更多电子机械式制动器的特点等还需进一步探讨, 而目前的电子机械式制动器还有很多需要改进和开发的地方, 希望本文对该系统的研究人员有所帮助。

摘要：随着汽车行业的不断发展, 车辆的各种性能也在不断提升。由于近年来交通事故频发带来了大量困扰, 使得越来越多的人们将安全性能作为购车时的首要考量因素。而汽车制动安全性是最重要也是最基本的汽车性能, 是与车内人员人身安全紧密相连的一项性能。从目前的趋势来看, 越来越多的汽车厂商将电子机械式制动系统作为主要选择, 这也说明了该项系统的可靠。本文将对其进行详细介绍, 分析原理及控制方法, 并适当提出一些建议, 希望对该系统的完善和发展有所帮助。

关键词：电子机械式制动器,原理,控制方法

参考文献

[1]唐亮.轻型汽车电子机械制动执行器及硬件在环试验台研究[D].长春:吉林大学汽车工程学院, 2013.

[2]陈家瑞.汽车构造[M].北京:机械工业出版社, 2009.

[3]张猛.电子机械制动系统 (EMB) 试验台的开发[M].北京:机械工业出版社, 2012 (7) .

[4]崔淑兰.奔驰电子制动助力系统[J].世界汽车, 2013 (12) :83.

[5]彭为.轻型客车制动过程仿真及试验研究[D].合肥:合肥工业大学机械与汽车工程学院, 2012.

电子制动 篇9

现今, 越来越多的车辆均开始配备了电子手刹的功能。

EPB概述

EPB (Electric Parking Brake) 即电子驻车或称电子手刹制动系统[3]。电子手刹制动系统 (以下简称EPB) 是指将行车过程中的临时制动和停车后的长时间制动功能融合在一起, 并且由电子控制方式实现停车制动的技术。

EPB这类由电子控制方式实现手刹制动的技术, 其工作原理与机械式手刹相同, 均是通过刹车盘与鼓式或卡钳式手刹之间的摩擦力达到控制手刹制动, 只不过控制方式从原先的机械式手刹拉杆变成了电子按钮。

图1 为EPB控制装置按钮, 符号 (P) , 位于档棒后方, 面积大, 操作起来很顺手。

EPB从基本的手刹功能延展到电子手刹功能技术的运用, 让驾驶员在车辆停下时无需长时间刹车。在启动电子手刹制动的情况下车辆不会溜后。

此外, EPB系统也能提供一个低速牵引制动力, 阻止车辆在斜坡上倒溜。系统信号可与远程传感器系统相连, 即便在很紧张的停车场地, 车辆也能安全停靠。EPB集成在防盗系统中, 能够实现最可靠的数字芯片防盗功能。

EPB通过坡度传感器由控制器给出准确的制动力, 在起步时, ECU通过车辆制动压力传感器, 坡度传感器, 加速踏板位置传感器等提供的信息, 通过计算, 在驱动力大于阻力时自动释放手刹制动, 从而使车辆能够平稳起步。

EPB可令车辆在等红灯或上下坡停车时自动启动手刹制动, 即便变速箱在D或是N, 也无需一直脚踩刹车或使用手刹, 车辆始终处于静止状态。在需要释放静止状态时, 也只需轻踩油门即可解除制动。这一配置对于那些经常在城里走走停停的驾驶员来说相对实用一些, 同时也减少了由于疏忽大意造成的不必要的风险事故。

2 EPB系统控制策略的设计研究

2.1 EPB制动控制策略设计

EPB系统是在驾驶员采取制动措施后, 对其状态进行分析:是否处于正常执行EPB制动的要求, 当车辆处在正常的情况下, ECU一旦接收到驾驶员的制动开关信号, 便依控制策略执行命令, 通过CAN总线传输至两侧车轮制动单元, 控制电机依据需要进行相应工作。

EPB系统还需要有防止干扰或误操作等不安全因素的功能, 各传感器要采集EPB开关信号、车速信号、坡度信号、EPB制动压力信号、通过CAN总线发至ECU。

EPB系统制动时控制策略设计如图2 所示。ECU在驾驶员发出拉起EPB控制开关信号时, 会启动EPB控制开启程序, 其依据总线中采集到的参数, 确定车辆是否处于手刹制动状态。在车速不超过速度临界值且满足该状态时, ECU通过CAN总线发给EPB的收紧制动拉线信号从而控制电机, 完成手刹制动。若ECU检测出EPB制动压力满足压力临界值时, 手刹制动锁止, 仪表盘EPB灯变红。电机转速在大于12000rpm时, 制动耗时小于等于2 秒, 加上减速齿轮的减速增扭作用, 手刹制动瞬间稳定。

在坡道上时, EPB系统依据坡度传感器的检测结果自动产生所需制动力, 同时ECU也会对制动压力进行检测, 构成闭环控制。当最后的制动力满足坡道需求, 在无需电机工作的情况下, EPB系统通过锁定螺丝的自锁功能确保车辆处于手刹制动状态。

2.2 解除手刹制动

对于EPB系统来说, 按下控制按钮后, ECU的解除指令便通过CAN总线传送到电机控制启动电机工作。此时与手刹制动过程相反, 传感器要采集EPB制动按钮信号 (开关信号) 、极限解锁位置信号以及制动踏板位置信号。

解除制动的流程为ECU收到驾驶员按下EPB控制开关的信号, 来启动制动中断服务程序, 依据总线中传送采集到的数据, 判断此时是否达到解除手刹制动的状态。在制动踏板踩下提供制动力时, 手刹制动就能解除了, 通常耗时在2 秒内, 控制策略如图3 所示。

2.3 坡道起步控制策略设计

完成坡道起步控制, 需要EPB控制系统依据采集到的车辆参数进行判断, 执行对应的坡道起步程序的情况是在车辆起步时, 驾驶员为实行坡道起步按下了手刹按钮。要实现此过程的电子控制, 须解决何时解除手刹制动的问题, 即引擎驱动力矩大于或等于其起步阻力矩。

在车辆起步时, ECU计算出的起步阻力在2 维控制表中找到对应的行, 再结合加速踏板位置找到对应的列, 从而能确定释放手刹制动的时间, 如图4 所示。

2.4 紧急制动控制策略设计

行车时, 若制动系统突遭失效, 或不能工作, 此时驾驶员可拉起EPB按钮, 令EPB系统参与完成车辆的紧急制动, 尽可能保障行车的安全。由于此类情况是非正常的, 会对EPB系统的使用性能造成损伤, 因此, 在正常情况下, 禁用此类功能。鉴于此类功能的特殊性, 在启动EPB时, 需要ECU能够准确的分析出当前情况驾驶员所要采取的动作, 再控制电机、减速齿轮等执行机构工作, 提供最大限度的制动力, 以实现车辆的稳定制动。ECU需要获取EPB按钮、刹车踏板位置、加速踏板位置和车速等信号。

紧急制动的控制策略为在驾驶员拉起EPB按钮, ECU接收到信号后, 启动相应的中断程序, 程序对车速和加速踏板位置进行监测, 此类功能应用的首先要求有一定的车速并且加速踏板处于完全释放状态, 若监测到制动踏板没移动或是较轻的移动, ECU就判定为正常行车状态, 此时就锁止此功能以便正常行车。若监测到制动踏板被极速踩到底, 即制动力最大时, ECU认定为发生了紧急情况, 从而发出控制信号, 启动执行机构开始制动。紧急制动情况下, 能提供最大限度的制动力, 获得最大的制动扭矩, 图5 为紧急制动控制策略流程。

2.5 EPB智能制动控制策略设计

对于粗心大意的驾驶员, 可能会犯的失误就是停车后忘记拉手刹制动。针对此类情况, 相应的EPB系统需要具备智能制动能力, ECU要准确的判断此类情况, 在驾驶员离开后控制车辆手刹制动。此工况没有驾驶员控制信号的发出, 所以要ECU进行检测, 并准确判断。ECU要获取的信号包括:车速、发动机转速、加速踏板位置 (节气门开度) 、驾驶员侧车门开关信号、是否使用座椅的信号等。若驾驶员座椅处在占空状态, 驾驶员侧车门有开关动作, ECU可利用车门开关信号触发启动EPB智能制动的中断程序, 此程序通过检测相关状态参量均为空就可确信驾驶员已离开, 若此时EPB按钮未被拉起, 表明驾驶员忘记拉紧手刹制动, ECU就会控制电机工作, 完成手刹制动。EPB智能制动控制策略设计如图6 所示。

2.6 智能解锁控制策略

在驾驶员的误操作中, 有类情况是在车辆起步后忘记释放手刹。这类情况对于EPB系统来说, 若不能进行智能调节, 会给减速齿轮及电机带来相当大的损伤。为此, EPB系统需要通过自动检测, 当判明是此类情况时, 能进行自动解锁。此过程的控制策略设计与EPB智能制动控制策略类似。

3 结论

1. 论文完成了车用电子手刹EPB控制策略的研究与分析;2. 着重介绍EPB系统设计及其控制策略的研究;3. 论文是我在工作中遇到的汽车EPB的原理与控制策略问题研究的相关描述, 对实际情况有一定的指导意义, 应在实际的汽车EPB系统使用时得到应用。

摘要：电子手刹可在行车前自动释放或在熄火后自动拉紧, 省去了忘记解除手刹或“坡起”溜车等情况的困扰与风险;由于电子手刹系统即EPB系统的结构较为复杂, 需要对其控制策略进行分析, 文章主要针对EPB控制原理与控制策略进行设计, 解析与描述:包括:手刹制动控制策略, 手刹制动解除控制策略, 坡道起步控制策略, 应急制动控制策略, EPB智能制动控制策略等。

关键词：电子手刹EPB,控制策略

参考文献

[1]Electric Hydraulic Brake System-The First Approach to Brake-by-Wire Technology.SAE 1996.96.1.1

[2]Renault Koleos:premier de la classe?Ingenieurs de l'Automobile.08, (794)