機電一體化技術在汽車制動系統(tǒng)中的應用

楊衛(wèi)國

摘 要：自我國改革開放之后，社會經濟得到迅速發(fā)展，在各行各業(yè)中都廣泛應用到了機電一體化技術，使企業(yè)實現(xiàn)蓬勃發(fā)展，促進社會經濟的進一步發(fā)展。在汽車制動系統(tǒng)中有效利用到機電一體化技術，在很大程度上推動汽車設計深化發(fā)展。下文分析了機電一體化的含義和特點，以及機電一體化技術在汽車制動系統(tǒng)中的應用背景和應用優(yōu)勢，探究了機電一體化技術在汽車制動系統(tǒng)中的應用。

關鍵詞：機電一體化;汽車制動系統(tǒng);應用分析

1 引言

社會經濟迅速發(fā)展背景下帶動了電子信息技術的發(fā)展，同時還使機電一體化技術得到提升進步，并且應用于各行各業(yè)中，使企業(yè)發(fā)展實現(xiàn)智能化和自動化，在很大程度上提升了生產效率和生產質量，確保經濟效益和社會效益。在汽車制造業(yè)中的汽車制動系統(tǒng)也應用到機電一體化技術，使汽車內部的制動謝勇實現(xiàn)智能控制和智能操作，推動汽車制動系統(tǒng)智能化發(fā)展。下文將針對機電一體化技術在汽車制動系統(tǒng)中的應用展開分析探究。

2 機電一體化的含義和特點

2.1 機電一體化含義

機電一體化技術的綜合性較強，有著廣泛涉及內容，其中包括了信息技術、機械技術、傳感測試技術、微電子技術、接口技術、電子電力技術和軟件編程等技術。隨著社會的發(fā)展，機電一體化技術得到了推廣和應用，各行各業(yè)應用機電一體化技術使企業(yè)發(fā)展得到有效推動，增加了企業(yè)經濟效益，使企業(yè)在激烈的市場環(huán)境中占據一定競爭力，還使機電產品的智能化程度得到提高[1]。

2.2 機電一體化特點

機電一體化技術有較高安全性，通過保護、檢測還有報警程序的設計，在出現(xiàn)突發(fā)狀況的時候可以迅速啟動保護模式，避免以外事故出現(xiàn)。機電一體化技術還有明顯數(shù)字化特性，生產性能的提高離不開高數(shù)字化的作用，使機械加工的精準度得到提升。同時還有很強的實用性，通過程序的快速編輯，然后利用數(shù)字化加工技術可以使機械加工效率得到提升，操作方便便捷有效[2]。此外，機電一體化技術有廣泛應用范圍，功能具有多樣性，市場前景廣闊。

3 機電一體化技術在汽車制動系統(tǒng)中的應用背景和應用優(yōu)勢

3.1 機電一體化技術在機電制動系統(tǒng)中的應用背景

汽車設計過程中必須具備制動系統(tǒng)，在早期研制汽車時，制動系統(tǒng)發(fā)展尚未成熟，而當時汽車設計也沒有制動能力。雖然在后期發(fā)展過程中優(yōu)化了汽車結構，使汽車具有制動能力，但是制動方式還是通過手動操作來實現(xiàn)，沒有實現(xiàn)智能化，也沒有便捷性，同時還沒有完善的制動機制，缺乏制動系統(tǒng)有效性。隨著時代發(fā)展，汽車種類和重量也不斷增多，手動制動的汽車已經不能滿足社會發(fā)展要求，從而研發(fā)出汽車制動系統(tǒng)，使汽車有緊急制動能力。隨著對原有系統(tǒng)的不斷改造和優(yōu)化，液壓制動系統(tǒng)被研發(fā)出來，并未在制造汽車和汽車發(fā)展中占有重要位置[3]。但是，液壓制動系統(tǒng)不具兼容性和靈活性，不能有效與汽車自動化中樞控制系統(tǒng)進行同和，所以在汽車職工系統(tǒng)中應用到了機電一體化技術。

3.2 機電一體化技術在汽車制動系統(tǒng)中的應用優(yōu)勢

機電一體化制動系統(tǒng)主要通過電路來進行控制，在很大程度上使制動系統(tǒng)基本穩(wěn)定性得到提高。在制動系統(tǒng)中，機制的控制不使用油液線，主要控制中心為中樞控制系統(tǒng)，從而為其提供制動指令。該系統(tǒng)的全面為Brake-By-Wier，簡稱為BBW。

機電一體化技術在汽車制動系統(tǒng)中的應用使系統(tǒng)有更快反應速度，可在第一時間執(zhí)行使用者發(fā)出的指令，從而使制動距離得到縮短，進而提高系統(tǒng)使用安全性。維護系統(tǒng)也更加便捷，安裝流程來說也相對簡單，但是由于中樞系統(tǒng)控制機電一體化，所以要連接位數(shù)不多的電線路，繁瑣的油路系統(tǒng)不需要加入。車體重量的減輕離不開設計影響，不僅延長使用壽命，還是汽車基本動能得到提高[4]。

此外，系統(tǒng)布局的靈活性也在應用機電一體化技術之后得到有效提高，因為不需要使用增壓器輸出壓力，使得汽車運行系統(tǒng)刨除了增壓系統(tǒng)，增加了汽車內部的布局空間。同時，制動踏板與人體力學設計更加符合，因為傳統(tǒng)液壓制動系統(tǒng)的制動他爸強度過高，生硬的踏板導致在實際使用過程中效果較高人體動力指數(shù)，要是長期使用還會使制動踏板出現(xiàn)松懈的問題，導致制動效果不佳，而機電一體化設計可以按照人體操作力度來針對制動踏板力度進行調節(jié)，進而將制動系統(tǒng)使用壽命延長[5]。同時，還提高了ABS系統(tǒng)兼容性，在踩下踏板之后不會有不必要的回彈振動產生，降低噪音。

4 機電一體化技術在汽車制動系統(tǒng)中的應用

4.1 BBW系統(tǒng)工作原理

汽車發(fā)出駐車制動信號的時候，通過踩踏制動腳踏板，在中央電控單元輸入制動信號，然后電控機械制動控制單元會開啟電機。旋轉絲桿螺母沿著絲桿螺紋方向轉動，緊密觸碰著制動器活塞，使加速制動摩擦片出現(xiàn)擠壓，并且擠壓到制動盤上，這一系列反應主要是電機通過皮帶驅動絲桿和斜盤齒輪來實現(xiàn)。當上述流程完成之后，密封圈變形問題會在擠壓作用下產生，進而提高了電機電流，因此整個制動過程對電機電流的動態(tài)監(jiān)測需要通過制動控制單元來實現(xiàn)，要是電路電流高于額定額度，那么電機的供給電流會被制動控制單元自動斷開[6]。結束制動操作之后，要順著絲桿放線將旋轉螺母旋轉回原來的地方，使活塞壓力得到迅速釋放，以及降低制動盤失衡度，促使活塞恢復原本狀態(tài)，分開制動盤和摩擦片。

4.2 BBW系統(tǒng)結構

汽車全電路制動BBW系統(tǒng)可以分為車輪制動單位元、中央電子控制模塊還有電子踏板單元著3個部分。

車輪制動單元：車輪制動部分主要有2個部分構成，制動執(zhí)行器和制動執(zhí)行器ECU。該單量單元進行制動和電子控制主要是通過電路的電力能量，功能電流信號和點電信號是由系統(tǒng)進行輸出。預估系統(tǒng)制動夾緊力要利用電子轉子的轉角或者電流來進行，要是在預算系統(tǒng)夾緊力的時候，器件出現(xiàn)破損或者受到外界因素影響，除了此估算指標之外，還需要利用集成力和力矩傳感器針對制動力矩或者系統(tǒng)制動力進行實時估算，才能使系統(tǒng)制動準確性得到提升[7]。

中央電子控制模塊：BBW系統(tǒng)的主要控制部門就是中央電子控制模塊，通過反應自制動踏板傳達出的汽車制動信號，然后汽車制動的調節(jié)要利用制動器來進行，通過反應駐車信號以完成駐車制動。判定車輪的狀況要通過分辨車輪傳感器信號來進行，判斷是否有打滑、抱死的問題出現(xiàn)，才好及時采取解決措施，控制車輪制動力采用制動來加以控制，才能有效預防驅動打滑和汽車抱死的問題。

電子踏板單元：BBW系統(tǒng)由全電路制動控制，傳統(tǒng)液壓制動系統(tǒng)的液壓油、機械式傳力結構、真空助力器都被摒棄，利用踏板模擬器轉變踏板上力和速度，并以電信號的方式傳輸?shù)街醒胩幚砥髦小Ｍㄟ^分析研究踏板模擬器的輸入和輸出等特性曲線，可以更進一步了解到汽車駕駛員的駕駛習慣，然后應用人體工程學技術，來提升汽車安全性和舒適性，從未使汽車的制動距離和制動速度也能得到提升。

4.3 BBW系統(tǒng)技術要點

4.3.1 系統(tǒng)執(zhí)行能量需求

一般情況下鼓式制動執(zhí)行器需要的功率為100W，盤式制動執(zhí)行器需要的公路為1kW，經常使用的12V車輛電氣系統(tǒng)不能使電氣制動高功率要求得到滿足，所以可以搭建42V電壓系統(tǒng)，但是電壓的升高會帶來安全隱患，所以在實際設計過程中要考慮多方面的影響因素以及由于電壓升高而帶來的安全問題。

4.3.2 容錯需求

由于BBW系統(tǒng)完全摒棄傳統(tǒng)液壓元件系統(tǒng)，所以后背執(zhí)行系統(tǒng)是不具備獨立性的。及時可以通過多種技術緩解容錯系統(tǒng)安全性問題，但是還是要配置后備執(zhí)行系統(tǒng)才是最根本辦法。要是電子控制單元和節(jié)點等有問題出現(xiàn)，那么保持現(xiàn)有系統(tǒng)的完整性，然后以此為基礎，利用啟動裝置后備系統(tǒng)來調整汽車運行。

4.3.3 抗干擾問題

在實際運行汽車的時候會有各類故障信號出現(xiàn)，所以汽車需要設置抗干擾控制系統(tǒng)。對稱式和非對稱式抗干擾控制系統(tǒng)是現(xiàn)階段經?？吹降目垢蓴_控制系統(tǒng)，其中對稱式抗干擾控制系統(tǒng)分析制動信號主要是借助2個同樣的CPU和相同的運算程序來進行，并且采取相關解決對策較為及時。非對稱式抗干擾控制系統(tǒng)分析制動信號主要是借助2個不同的CPU和不同的運算程序來進行，并且及時應用相關的處理方法。

4.3.4 應用自動控制系統(tǒng)

BBW系統(tǒng)的汽車，主要應用了自動控制系統(tǒng)和機電一體化技術，使汽車精準定位的實時性得到提高，并且還能及時針對能耗進行補償，汽車運行狀態(tài)也能自動調節(jié)，進行使汽車運行安心性和效率都得到提高。

4.3.5 驅動技術的要求

在汽車BBW系統(tǒng)中，應用機電一體化技術主要是通過系統(tǒng)執(zhí)行元件來滿足汽車制動需求，當腳踏板將制動信號傳送之后，通過傳遞電信號，控制系統(tǒng)可以實時接收制動信號并且發(fā)出制動指令，然后執(zhí)行單元會接收到執(zhí)行元件傳遞的制動指令，接著開始制動執(zhí)行，與此同時，執(zhí)行效果也通過制動執(zhí)行返送回控制中心。

5 結語

通過上文的分析探究，我們知道機電一體化技術的綜合性較強，安全性也相對較高，其數(shù)字化特性使生產性能提高，正是由于有諸多的優(yōu)勢，所以在汽車制動系統(tǒng)中得到應用，從而使汽車制動系統(tǒng)更加具有安全性，提升了運行效率，在很大程度上推動了汽車制造業(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

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[2]萬江云，李志武，劉果.機電一體化技術在汽車制動系統(tǒng)中的應用[J].科技創(chuàng)新與應用，2018，No.242（22）：165-166.

[3]王錢動.機電一體化技術在汽車制動系統(tǒng)中的應用[J].商情，2017（19）：207.

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[5]趙德芳.試析機電一體化技術在汽車制動系統(tǒng)中的應用[J].機電信息，2013（18）：107+109.

[6]王超.汽車制動系統(tǒng)中的機電一體化技術應用[J].科技創(chuàng)新導報，2017（12）.

[7]石慶生.汽車制動系統(tǒng)中機電一體化的實際應用[J].機電信息，2016（36）.