電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)EMB概述

[摘 要] 電子機(jī)械制動(dòng)（EMB），是一種全新意義上的制動(dòng)思路，它采用電子與機(jī)械結(jié)合的方式進(jìn)行制動(dòng)。能量傳遞方式上，徹底拋棄了傳統(tǒng)的液壓管路和真空制動(dòng)管路，用體積小，質(zhì)量輕的電線線路來(lái)作為信號(hào)和能量的傳導(dǎo)介質(zhì)，用電機(jī)作為制動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，具有制動(dòng)性能穩(wěn)定、重量輕、反應(yīng)迅速、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)外已經(jīng)處于產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)階段，國(guó)內(nèi)研究尚未開發(fā)出成品。主要講述了電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀、結(jié)構(gòu)和工作原理，并設(shè)想其未來(lái)的應(yīng)用前景。

[關(guān) 鍵 詞] EMB；電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)；制動(dòng)系統(tǒng)；輕量化

[中圖分類號(hào)] U262.6 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2017）29-0168-01

一、研究的背景和意義

隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，車流量密度的不斷增加和車速逐漸提高，汽車的安全性能也越來(lái)越受到重視。汽車制動(dòng)系統(tǒng)能否實(shí)時(shí)快速有效地實(shí)現(xiàn)駕駛者的制動(dòng)意圖已成為影響道路交通安全的關(guān)鍵問題。

傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)主要由制動(dòng)踏板、制動(dòng)主缸、真空助力器、制動(dòng)輪缸、制動(dòng)器等部分組成。當(dāng)駕駛者踩下制動(dòng)踏板時(shí)，在真空助力器的助力作用下，將液壓油通過(guò)液壓管路從制動(dòng)主缸壓向制動(dòng)輪缸，作用于制動(dòng)鉗體或者制動(dòng)蹄，壓向制動(dòng)盤或者制動(dòng)鼓，實(shí)現(xiàn)車輛的制動(dòng)。

二、傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)存在的問題

傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)存在著以下問題：

1.不易布置：系統(tǒng)液壓管路需要有特定的走向，硬質(zhì)的高壓油管受整個(gè)底盤的結(jié)構(gòu)限制，精簡(jiǎn)有效的管路布置，是困擾著設(shè)計(jì)師的一大難題。

2.泄露風(fēng)險(xiǎn)：液壓管路，尤其是在連接接頭處密封性要求較高，如果出現(xiàn)松動(dòng)或者底盤磕碰導(dǎo)致泄露，制動(dòng)效能將得不到保證，易出現(xiàn)制動(dòng)失效的風(fēng)險(xiǎn)。

3.系統(tǒng)笨重：整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)包括液壓主缸、液壓輪缸、液壓管路等裝置，整套系統(tǒng)較為笨重且復(fù)雜，不利于汽車的輕量化設(shè)計(jì)理念。

4.環(huán)境污染：車用剎車油本身屬于石油的一種，對(duì)環(huán)境存在污染，回收處理成本較高，尤其是泄漏時(shí)對(duì)環(huán)境的危害較大。

基于傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)存在以上缺點(diǎn)，一種用更清潔的電能替代傳統(tǒng)的液壓能，用質(zhì)量更輕、響應(yīng)更迅速、反應(yīng)更靈敏的電線來(lái)替代傳統(tǒng)的液壓管路的電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)（EMB）在國(guó)外應(yīng)運(yùn)而生。

電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)（Electromechanical Braking System）簡(jiǎn)稱EMB。能量傳遞方式上，徹底拋棄了傳統(tǒng)的液壓管路和真空制動(dòng)管路，用體積小、質(zhì)量輕的電線線路來(lái)作為信號(hào)和能量的傳導(dǎo)介質(zhì)，用電機(jī)作為制動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。整個(gè)系統(tǒng)質(zhì)量更輕，傳遞更迅速，省去了制動(dòng)液，以電能作為制動(dòng)能源，清潔環(huán)保。電子結(jié)構(gòu)更易升級(jí)，可集成其他的控制功能，符合汽車模塊化、集成化、機(jī)電一體化的發(fā)展方向。

三、EMB的結(jié)構(gòu)和工作原理

EMB電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)主要由電源、電機(jī)、導(dǎo)線、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置、傳感器以及ECU等組成。

EMB系統(tǒng)分為前軸和后軸兩套制動(dòng)回路，每套回路都有自己的控制模塊和動(dòng)力源，每個(gè)回路都有蓄電池。兩個(gè)中心控制模塊相對(duì)獨(dú)立工作，同時(shí)雙向的信號(hào)線互相通訊，當(dāng)其中一套制動(dòng)線路失靈或出現(xiàn)故障時(shí)，另一套線路可以照常工作，保證制動(dòng)的安全性。下面講解其制動(dòng)過(guò)程：

制動(dòng)時(shí)：當(dāng)踩下制動(dòng)踏板，踏板壓力傳感器將信號(hào)傳遞給ECU，ECU通過(guò)計(jì)算，給電動(dòng)機(jī)輸入相應(yīng)的電流使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)通過(guò)行星輪系進(jìn)一步減速增矩，再通過(guò)電磁離合器將動(dòng)力輸出給絲杠，由絲杠螺母帶動(dòng)制動(dòng)鉗軸向作相應(yīng)的位移，達(dá)到與壓力信號(hào)相應(yīng)的制動(dòng)力時(shí)，停止給電機(jī)供電，使制動(dòng)鉗位置鎖止，以此達(dá)到減速、制動(dòng)的效果；當(dāng)松開制動(dòng)踏板時(shí)，ECU接收到壓力傳感器信號(hào)后，對(duì)電動(dòng)機(jī)反向供電，使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)以提供反向轉(zhuǎn)矩，以此帶動(dòng)絲杠反向旋轉(zhuǎn)，使制動(dòng)鉗作反向位移，放松制動(dòng)。

四、結(jié)論及未來(lái)展望

隨著汽車的越來(lái)越多，加之全球能源緊張，世界各地對(duì)汽車設(shè)計(jì)的輕量化、綜合集成化以及節(jié)能環(huán)保越來(lái)越重視，傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)難以適應(yīng)這種需求和愿望，EMB必將應(yīng)用于未來(lái)的車輛上，尤其是終將取代傳統(tǒng)汽車的電動(dòng)汽車上。

但是電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)（EMB）在國(guó)外也才剛剛走出實(shí)驗(yàn)室，并應(yīng)用于極少量概念車和跑車上，國(guó)內(nèi)還基本處于理論研究階段。

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