汽車電子制動(dòng)器關(guān)鍵技術(shù)的研究及應(yīng)用

郭云川，吳延霞

（德州學(xué)院，山東 德州 253023）

汽車電子制動(dòng)器關(guān)鍵技術(shù)的研究及應(yīng)用

郭云川，吳延霞

（德州學(xué)院，山東 德州 253023）

以某輕型家用轎車為研究對(duì)象，對(duì)基于汽車液壓制動(dòng)系統(tǒng)的汽車結(jié)構(gòu)原理研究。針對(duì)目標(biāo)研制電子制動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行器控制器，研究適合的結(jié)構(gòu)原理及機(jī)械器件，使系統(tǒng)更加簡(jiǎn)潔，通過(guò)對(duì)ECU數(shù)據(jù)添加實(shí)現(xiàn)其他電子控制系統(tǒng)，使制動(dòng)系統(tǒng)更加方便簡(jiǎn)潔，形成大的控制框架，添加數(shù)據(jù)就可實(shí)現(xiàn)各種功能。文章就汽車電子制動(dòng)器（Electromechanical Brake，EMB）關(guān)鍵技術(shù)的具體內(nèi)容做研究探討。

電子制動(dòng)系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)原理；關(guān)鍵技術(shù)

20世紀(jì)80年代以來(lái)，汽車領(lǐng)域就已經(jīng)研究成果并應(yīng)用了ABS技術(shù)，又稱為防抱死制動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是通過(guò)液壓制動(dòng)器、ECU、傳感器等精加工器件連接起來(lái)進(jìn)一步融為一體，大大改善了汽車的操作性及穩(wěn)定性，已經(jīng)在汽車上廣泛應(yīng)用。但是隨著社會(huì)進(jìn)步，ABS系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足人們需求與社會(huì)環(huán)保等諸多要求。要求改善技術(shù)或者在該技術(shù)上進(jìn)一步改善，能夠增加控制度且精確與伺服控制進(jìn)一步提升。大規(guī)模集成電路研究引入EHB系統(tǒng)，使研究方向向電子信號(hào)方向發(fā)展，這樣可以取代多余的液壓或氣壓泵、液壓軟管及連接件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單宜化，質(zhì)量大大減輕，設(shè)計(jì)思路完全改善，制造設(shè)計(jì)成本大大下降，整車質(zhì)量、油耗等都大大降低。電路的布置將改變車內(nèi)布置規(guī)劃，減小空間占量比，為乘客提供更多自由空間，提高舒適性。

1 汽車電子制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及原理

汽車電子制動(dòng)的制動(dòng)踏板與制動(dòng)器之間非機(jī)械連接，而是采用電線連接。制動(dòng)器沒(méi)有采用液壓元件而采用電器件，省去沉重的液壓閥大大減輕了整車質(zhì)量。電子控制都采用程序數(shù)據(jù)控制，只要數(shù)據(jù)都輸入ECU，就可以根據(jù)傳感器，同時(shí)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)制動(dòng)器的ABS和ASR等系統(tǒng)功能（圖1所示）。因?yàn)楸葌鹘y(tǒng)傳感器省去了液壓閥、液壓管和密封件，采用電線電子元件，使安裝較為輕便，節(jié)省安裝空間。電子制動(dòng)系統(tǒng)還有很強(qiáng)的整合特性，將原來(lái)多個(gè)系統(tǒng)整合到一起，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)多個(gè)獨(dú)立元件（如：ABS、制動(dòng)力輔助系統(tǒng)、巡航控制、穩(wěn)定性控制等）的所有功能特性。只需要在電子制動(dòng)器的整體程序中編寫它們的所有程序并輸入測(cè)得的標(biāo)定數(shù)據(jù)就可以實(shí)現(xiàn)該功能，也可以稱它們?yōu)樽映绦颉?/p>

圖1 傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)與EMB系統(tǒng)的對(duì)比

電子制動(dòng)的結(jié)構(gòu)主要包括：①執(zhí)行部分，電動(dòng)制動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)制動(dòng)鉗對(duì)制動(dòng)盤的加緊放松都是通過(guò)電動(dòng)機(jī)減速器以及運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而電動(dòng)機(jī)是通過(guò)EMB控制的，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)效果。②控制部分，ECU（電子控制單元）通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)信息辨認(rèn)，確認(rèn)制動(dòng)踏板制動(dòng)器的狀態(tài)。當(dāng)踏板被踩下時(shí)，收到信號(hào)控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。接到車輪信息確認(rèn)是否抱死、打滑等，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)與防抱死功能。ECU是整個(gè)車輛的控制單位還有別的控制權(quán)。在此不做介紹。③檢測(cè)部分，即輪速傳感器。精確快速報(bào)告車輪信息。④傳遞部分，電束。實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳遞。⑤動(dòng)力部分，電源。自勵(lì)和它勵(lì)兩種。

2 汽車電子制動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

EMB系統(tǒng)包括：每個(gè)車輪上的EMB執(zhí)行器及控制器、車速、橫擺角速度等傳感器、集合和ABS、ASR、VSC等中心控制單元ECU、電子踏板、蓄電池或發(fā)電機(jī)。駕駛室員制動(dòng)時(shí)踩下電子踏板，將停車信號(hào)及整個(gè)踩下時(shí)間信號(hào)傳遞給ECU，ECU根據(jù)車來(lái)自傳感器的車速、輪速橫擺角等信號(hào)確定車的運(yùn)行工況。ECU綜合來(lái)自傳感器的信息并分析與設(shè)定的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，然后對(duì)汽車的每個(gè)車輪EMB控制器發(fā)出信號(hào)來(lái)操作EMB執(zhí)行器，同時(shí)ECU對(duì)車輪制動(dòng)力車速的變化進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，對(duì)EMB執(zhí)行數(shù)據(jù)不斷調(diào)整達(dá)到最佳制動(dòng)狀態(tài)。車輪EMB系統(tǒng)主要包括執(zhí)行器和控制器。如圖2所示其中最主要最難實(shí)現(xiàn)的是EMB執(zhí)行器，實(shí)際上它就是一個(gè)電子制動(dòng)器，它不僅要完成縱向制動(dòng)還要完成橫向制動(dòng)。所以就要求制動(dòng)卡鉗要求首先要將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，還要求制動(dòng)卡鉗上橫向力的變化。EMB現(xiàn)在按照它們動(dòng)力傳輸裝置的不同有齒輪轉(zhuǎn)換形式的聯(lián)眾類型齒輪機(jī)構(gòu)和自增力杠桿傳遞能量自增力式執(zhí)行器，但都需要專門減速增扭器件。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)可以使用渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)力的方向改變及減速增扭，方便容易布置，只需尺寸及傳動(dòng)。電動(dòng)機(jī)完全按照電子制動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)行控制，實(shí)際間接由ECU進(jìn)行下達(dá)指令。控制器對(duì)數(shù)據(jù)分析，每個(gè)車輪對(duì)各自數(shù)據(jù)公式進(jìn)行計(jì)算，對(duì)執(zhí)行器下達(dá)指令，影響制動(dòng)效果。主要進(jìn)行各輪數(shù)據(jù)研究統(tǒng)計(jì)，研究力學(xué)公式，進(jìn)行ECU傳達(dá)數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)化控制。

Research and Application of Key Technology of Automobile Electronic Brake

GUO Yun-chuan，WU Yan-xia
（Dezhou College，Dezhou，Shandong 253023，China）

This paper takes a light-duty family car as the research object，and makes a research on the automobile structure principle based on the automotive hydraulic brake system.The paper research actuator controller of electronic braking system according to target and suitable structure principle and machinery parts to make the system more convenient and concise.It realizes other electronic control system by adding ECU data to make the braking system more continent and forms a big control framework and Formation control framework as well as realizes various function by adding data.The paper makes a discussion on key technology in automobile electronic brake（Electromechanical Brake，EMB）.

electronic braking system；structure principle；key technology

U463.5

A

2095-980X（2016）10-0018-01

2016-09-15

郭云川（1991-），大學(xué)本科，主要研究方向：汽車交通運(yùn)輸工程。