汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張小鵬 李哲 張洪琰

中國(guó)重汽集團(tuán)濟(jì)南卡車(chē)股份有限公司 山東省濟(jì)南市 250000

進(jìn)入21世紀(jì)后，中國(guó)的自行車(chē)王國(guó)迎來(lái)了汽車(chē)的時(shí)代，在連續(xù)幾年近乎井噴的發(fā)展中，就連和汽車(chē)相關(guān)聯(lián)的行業(yè)都迅速的發(fā)展起來(lái)，汽車(chē)的發(fā)明不僅促進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展也為人們帶來(lái)了生活上的便利。其中汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)是汽車(chē)行業(yè)進(jìn)步的關(guān)鍵，所以要應(yīng)更加完善汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，保障汽車(chē)安全的行駛，減少交通事故的發(fā)生。

1 汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀分析

世界汽車(chē)最顯著的設(shè)計(jì)技術(shù)就是防抱制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用，而21世紀(jì)以后中國(guó)也迎來(lái)了汽車(chē)時(shí)代，跟隨著汽車(chē)的發(fā)展潮流，車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)的控制也作為主要設(shè)計(jì)重點(diǎn)，一是增加控制范圍加強(qiáng)控制性能，二是設(shè)計(jì)出準(zhǔn)確力度高的控制系統(tǒng)。隨著電子科技的發(fā)展，電子科技也被運(yùn)用到汽車(chē)行業(yè)中，手搖式升降車(chē)窗轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮涌刂?，腳踩式制動(dòng)踏板也轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮又苿?dòng)，并加入了更多的電子設(shè)備，例如行車(chē)導(dǎo)航、雷達(dá)等的使用。

傳統(tǒng)的汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)就是將油液的壓力均勻分配到每個(gè)制動(dòng)管路中，然后汽車(chē)制動(dòng)會(huì)根據(jù)油液壓力來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，而這種操作是由人為操作實(shí)現(xiàn)，摩擦的次數(shù)以及制動(dòng)性慢反應(yīng)慢會(huì)為車(chē)輛行車(chē)安全帶來(lái)隱患，隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展，電子制動(dòng)系統(tǒng)更為安全便捷，電子制動(dòng)通過(guò)電腦控制制動(dòng)系統(tǒng)，過(guò)程更為簡(jiǎn)單安全，在汽車(chē)發(fā)展的當(dāng)下，電子制動(dòng)系統(tǒng)終將取代傳統(tǒng)的汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)。

1.1 汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)可靠性低

汽車(chē)的更新速度極快，每年都會(huì)有許多款式的新車(chē)推出，但是車(chē)輛生產(chǎn)的過(guò)程中卻存在汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)質(zhì)量偏低的問(wèn)題。汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)際成果與去設(shè)計(jì)的理念有偏差，并且車(chē)輛檢測(cè)、日常汽車(chē)維修保養(yǎng)、制動(dòng)系統(tǒng)選材方面的問(wèn)題導(dǎo)致汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)可靠性較低。

1.2 汽車(chē)在減壓中時(shí)常緊急制動(dòng)

我們行走在路上不難看到有人開(kāi)快車(chē)，開(kāi)斗氣車(chē)，這都是相當(dāng)危險(xiǎn)的，在車(chē)輛發(fā)生需要緊急停車(chē)時(shí)，駕駛?cè)藭?huì)立馬減速，在此過(guò)程中如果車(chē)輛緊急急閥存在隱患，會(huì)嚴(yán)重影響到汽車(chē)的制動(dòng)效果，并危害到使用人的生命，所以在車(chē)輛保養(yǎng)中要對(duì)急閥進(jìn)行細(xì)致檢查，出現(xiàn)隱患問(wèn)題應(yīng)及時(shí)修理。

1.3 汽車(chē)在制動(dòng)緩解時(shí)發(fā)生不能緩解現(xiàn)象

在車(chē)輛行駛途中，常用制動(dòng)緩解時(shí)不能發(fā)生緩解現(xiàn)象，就是制動(dòng)機(jī)緩解時(shí)，制動(dòng)缸活塞桿不能縮回，導(dǎo)致汽車(chē)在制動(dòng)后不能解除制動(dòng)的狀態(tài)。其實(shí)很多人只是會(huì)開(kāi)車(chē)而不懂車(chē)，所以相對(duì)比較專(zhuān)業(yè)的知識(shí)我們應(yīng)該自行了解一下，也應(yīng)當(dāng)重視起來(lái)，避免發(fā)生隱患行駛。

2 汽車(chē)電子制動(dòng)系統(tǒng)的性能特點(diǎn)

電子設(shè)備對(duì)于汽車(chē)中的運(yùn)用也越來(lái)越廣泛了，早先的汽車(chē)車(chē)窗手搖式也轉(zhuǎn)化為電子控制，汽車(chē)中以制動(dòng)為中心，也由人工操控到電子控制，駕駛者能通過(guò)直接機(jī)械連接來(lái)自主控制的部分已經(jīng)越來(lái)越少了，大部分喜愛(ài)手動(dòng)制動(dòng)的汽車(chē)愛(ài)好者也轉(zhuǎn)向操作方便且快速的電子制動(dòng)設(shè)備，那么就汽車(chē)電子制動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行闡述。

2.1 電子制動(dòng)的原理是制動(dòng)踏板與制動(dòng)器之間沒(méi)有機(jī)械連接，而是用電線作為制動(dòng)管路，這種設(shè)計(jì)會(huì)節(jié)省制動(dòng)系統(tǒng)的很多閥，相較于傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)，設(shè)備中的油壓管道和油壓元件都被電子線路和電子元件替代，但是其原理設(shè)計(jì)使安裝起來(lái)更加快速方便。

2.2 電子制動(dòng)不僅安裝便捷、快速，又因無(wú)需制動(dòng)液而更加環(huán)保，不僅可以減少因制動(dòng)而發(fā)生的摩擦提高系統(tǒng)的再利用性，還可以減輕系統(tǒng)的重量，也由于摩擦減少減少了空間利用，使制動(dòng)使用起來(lái)更加靈活，安裝簡(jiǎn)易。

2.3 針對(duì)一些高要求的車(chē)輛來(lái)說(shuō)，車(chē)輛的制動(dòng)系統(tǒng)中的主動(dòng)巡航控制系統(tǒng)可以通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)傳播進(jìn)行與制動(dòng)器的相連接，對(duì)于車(chē)輛中其他簡(jiǎn)單的操作只需要通過(guò)專(zhuān)業(yè)的軟件或者傳輸器即可實(shí)現(xiàn)制動(dòng)系統(tǒng)相連接。

2.4 電子制動(dòng)系統(tǒng)可以縮短制動(dòng)距離，可以更加穩(wěn)定的操作，也可以實(shí)現(xiàn)防抱死、電子制動(dòng)力分配、牽引力控制系統(tǒng)、車(chē)身電子穩(wěn)定系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航控制電源等所需的穩(wěn)定性，在未來(lái)也可方便與交通管理系統(tǒng)的連接，方便集成附加功能，例如實(shí)現(xiàn)電子駐車(chē)制動(dòng)的操作。

圖1

3 汽車(chē)電子制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)關(guān)鍵

3.1 提升制動(dòng)控制可靠性

電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的核心理念是車(chē)輛在行駛途中可以根據(jù)駕駛?cè)藛T的制動(dòng)需求來(lái)準(zhǔn)確判斷從而進(jìn)行控制，讓車(chē)輛可以在保持穩(wěn)定的情況下進(jìn)行準(zhǔn)備的制動(dòng)控制，滿足汽車(chē)駕駛?cè)藛T的需求進(jìn)行準(zhǔn)確的制動(dòng)控制，提高汽車(chē)制動(dòng)控制的可靠性。

3.2 提升車(chē)輛制動(dòng)匹配與控制

電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)作為一種新型制動(dòng)方式，是將傳統(tǒng)的液壓手動(dòng)制動(dòng)管道用電線的方式取代，在汽車(chē)的空間小卻零件完整的前提下，將結(jié)構(gòu)緊湊尺寸小的制動(dòng)系統(tǒng)合理進(jìn)行安裝是尤為重要的。汽車(chē)的構(gòu)造是由需要的零件完成的，他們之間相互緊密的聯(lián)系著又相互依附著對(duì)方，在汽車(chē)不同的行駛條件下，電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的性能都在不斷地變化中，所以要提升整個(gè)車(chē)輛的系統(tǒng)匹配和控制，使汽車(chē)在緊急制動(dòng)的情況下也可以保持良好的制動(dòng)性能。

3.3 故障容錯(cuò)控制

故障容錯(cuò)控制可以在發(fā)生故障之前或者之后進(jìn)行檢測(cè)信息反饋，根據(jù)不同的情況作出不同的反應(yīng)，從而采取相應(yīng)的故障容錯(cuò)控制，在保障設(shè)備緊急情況下作出判斷。汽車(chē)構(gòu)造的過(guò)程中任何一個(gè)零件的疏忽都會(huì)帶來(lái)人身安全的危害，在汽車(chē)電子制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，直流力矩電機(jī)和大量電子元件的搭配在制動(dòng)的使用過(guò)程中將穩(wěn)定性降低，所以要設(shè)置健全完善的信號(hào)干擾系統(tǒng)，設(shè)置故障容錯(cuò)控制，可以保障在汽車(chē)使用中，會(huì)根據(jù)駕駛?cè)藛T的思想進(jìn)行控制。

4 汽車(chē)電子制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

4.1 工作原理

就設(shè)計(jì)原理來(lái)講，汽車(chē)電子制動(dòng)系統(tǒng)的原理可以簡(jiǎn)單理解為：車(chē)輛在途中的行駛過(guò)程中會(huì)發(fā)生需要緊急停車(chē)的情況時(shí)，駕駛員需要通過(guò)踩壓的形式將停車(chē)的信號(hào)傳送給制動(dòng)踏板，在操作腳壓踏板制動(dòng)的過(guò)程中，會(huì)將信息傳送到電子制動(dòng)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)有效的速度調(diào)節(jié)，從而達(dá)到停車(chē)的目的。為了方便利用減速增加距離改變轉(zhuǎn)速信號(hào)，應(yīng)將電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)信號(hào)傳送到傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在保證可以直接制動(dòng)的條件下變化為制動(dòng)力，這個(gè)過(guò)程在汽車(chē)電子機(jī)械系統(tǒng)中的速度僅需0.1秒的時(shí)間，減少了時(shí)間就減少了車(chē)禍的發(fā)生率，可以說(shuō)電子機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相當(dāng)有價(jià)值。

4.2 基于防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的電子機(jī)械制動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對(duì)于防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的電子制動(dòng)設(shè)計(jì)，就是將防抱死的制動(dòng)設(shè)備加入電子機(jī)械的控制技術(shù)，電子機(jī)械制動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比傳統(tǒng)的制動(dòng)控制提高了車(chē)輛的安全性與穩(wěn)定性功能。針對(duì)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電子機(jī)械制動(dòng)控制系統(tǒng)，可以增加制動(dòng)的反應(yīng)速度，提高制動(dòng)效果。汽車(chē)在行駛中，制動(dòng)的距離是由制動(dòng)反應(yīng)速度和輪胎的附著力來(lái)決定的，但是電力機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)是由電子信號(hào)來(lái)傳播的，這樣就是減少人工踩壓踏板的等待時(shí)間，在車(chē)輛發(fā)生緊急狀況時(shí)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)在最短時(shí)間內(nèi)停進(jìn)行減速，在最少的距離內(nèi)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣的設(shè)計(jì)原理可以減少汽車(chē)的耗油量，提升車(chē)輛的安全性能。

4.3 制動(dòng)控制系統(tǒng)

制動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以減少制動(dòng)距離，快速準(zhǔn)確的進(jìn)行制動(dòng)速度調(diào)節(jié)，它的主要構(gòu)成是壓力環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)、電流環(huán)，可以快速的根據(jù)指令進(jìn)行控制。首先，電流環(huán)的設(shè)計(jì)使將它作為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的重要部分，可以更加精準(zhǔn)化的進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制；其次在選擇轉(zhuǎn)速環(huán)作為進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)重要組成部分的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力控制環(huán)的合理設(shè)計(jì)計(jì)劃；最后，在整個(gè)制動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中每個(gè)環(huán)節(jié)都要按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，在壓力控制環(huán)的設(shè)計(jì)中，要將制動(dòng)壓力超調(diào)在5%以上，制動(dòng)距離消除時(shí)間要在0.1s之內(nèi)，在電流控制換的設(shè)計(jì)上，要將其超調(diào)控制在2%以上，如圖1所示。

5 結(jié)語(yǔ)

汽車(chē)制造中制動(dòng)系統(tǒng)被頻繁使用，制動(dòng)系統(tǒng)的性能好壞會(huì)直接威脅到人身安全，這也就預(yù)示著制動(dòng)系統(tǒng)的重要性，在科技發(fā)展的未來(lái)，汽車(chē)電子制動(dòng)系統(tǒng)會(huì)逐漸替代傳統(tǒng)的制動(dòng)控制。汽車(chē)制動(dòng)包括實(shí)現(xiàn)普通制動(dòng)和實(shí)現(xiàn)緊急制動(dòng)兩個(gè)情況，然后普通制動(dòng)可以保證車(chē)輛的正常運(yùn)行，緊急制動(dòng)就會(huì)對(duì)防抱死系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)度的摩擦，導(dǎo)致防抱死性能減退，所以汽車(chē)在構(gòu)造中要充分將電子機(jī)械制動(dòng)的系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，滿足使用需求，同時(shí)也要增加安全系數(shù)，增加穩(wěn)定系數(shù)。汽車(chē)電子系統(tǒng)的發(fā)展的必要過(guò)程，也是研發(fā)汽車(chē)性能的重要技能，所以在汽車(chē)中增加電子設(shè)備的運(yùn)用也是在汽車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的有效手段。