汽車電子機械制動（EMB）控制系統(tǒng)關鍵技術研究

馬錦榮

摘 要：汽車的行駛速度應該控制在合理的范圍之內，以保證汽車在行駛時具有較好的安全性和舒適感。對汽車行駛進行控制，需要采用相應的控制系統(tǒng)，為此本文首先分析了對汽車行駛進行控制的必要性，之后分析了在汽車電子機械制動控制系統(tǒng)中所采用的控制算法，最后對汽車電子機械制動的控制系統(tǒng)進行了相應的設計。

關鍵詞：汽車;電子機械制動;控制系統(tǒng);關鍵技術

1 引言

汽車在行駛的過程中，對制定性能的要求較高，以保證汽車在行駛中的安全，此外國家規(guī)定汽車行駛的速度。隨著汽車技術的不斷發(fā)展，電子機械制動（EMB）控制系統(tǒng)在汽車中得到了廣泛的應用，明顯提高了汽車制動系統(tǒng)的性能。在該控制系統(tǒng)中，控制方式和控制算法對于汽車制動系統(tǒng)的性能具有較為關鍵的影響，本文對汽車電子機械制動（EMB）控制系統(tǒng)關鍵技術進行了分析。

2 汽車電子機械制動概述

制動裝置（制動裝備）就是汽車裝設的全部制動和減速系統(tǒng)的總稱，其功能是使行駛中的汽車減低速度或停止行駛，或使已停駛的汽車保持不動，由于制動裝置的結構和性能直接關系到車輛、人員的安全，因而被認為是汽車的重要安全件，受到普遍的重視。所屬汽車配件，有停車制動作用，一般有鼓式和盤式等分類，具有散熱條件好，制動穩(wěn)定性好等優(yōu)點，制動系中制動器，制動器是制動系中產生阻止車輛運動或運動趨向的力的機構，目前各類汽車所用的摩擦制動器可分為鼓式和盤式兩大類。

但現(xiàn)有的制動裝置中對制動盤和盤式制動器的制造技術要求較高;對閘瓦的性能要求較高;閘瓦工作面積較小，溫升較高，不宜用于調整行駛速度，效能較低，所需制動促動管路壓力較高，一般要用伺服裝置，兼用于駐車制動時，需要加裝的駐車制動傳動裝置較鼓式制動器復雜[1]，鼓式剎車的缺點主要是鼓式剎車的剎車鼓在受熱后直徑會增大，而造成踩下剎車踏板的行程加大，容易發(fā)生剎車反應不如預期的情況。因此在駕駛采用鼓式剎車的車輛時，要盡量避免連續(xù)剎車造成剎車片因高溫而產生熱衰退現(xiàn)象。剎車系統(tǒng)反應較慢，剎車的踩踏力道較不易控制，不利于做高頻率的剎車動作。構造復雜零件多，剎車間隙須做調整，使得維修不易。

3 汽車電子機械制動的控制系統(tǒng)

汽車電子機械制動控制系統(tǒng)的架構通常為在汽車電子機械制動控制系統(tǒng)中加入相應的控制算法，在控制系統(tǒng)中將汽車行駛速度的輸出量經過反饋控制與輸入量進行疊加，再通過控制數(shù)字算法進行控制，得到汽車行駛的合理速度，進而啟動汽車電子機械制動相應的調節(jié)機構，使汽車的行駛速度達到規(guī)定的要求。汽車電子機械制動的控制系統(tǒng)中采用的控制方式大致有開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)等兩種控制方式，這兩種不同的控制方式具有不同的控制算法，在對汽車的行駛速度的控制效果方面，也具有不同的控制效果，需要根據汽車行駛的實際情況加以選擇[2]。對于采用開環(huán)方式的控制系統(tǒng)，輸出量的信息難以反映到輸入中，即輸入量不能根據輸出量的情況進行調節(jié)，故該種控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)較差。但這種控制方式較為簡單實用，對汽車行駛速度要求不高的場合中可以采用開環(huán)控制系統(tǒng)對汽車行駛速度進行控制。

在對汽車行駛速度控制要求不高的情況下可以采用開環(huán)控制方式，若對汽車行駛速度的控制性能要求較高，則可以采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。在開環(huán)控制系統(tǒng)的基礎上進行改進，可以構成閉環(huán)控制系統(tǒng)。和開環(huán)控制系統(tǒng)相比較，在閉環(huán)控制中，多了檢測元件，通過閉環(huán)控制系統(tǒng)中的檢測元件，可以實現(xiàn)汽車行駛速度的負反饋調節(jié)，將可以使汽車行駛速度得到更好的調節(jié)控制效果。

電子機械制動裝置，包括電機殼、電機和裝置主機，裝置主機的一側設有油剎管，油剎管與裝置主機緊密焊接，裝置主機的頂端設有電機殼，電機殼與裝置主機緊密焊接，電機殼的一側設有密封膠圈，密封膠圈嵌入設置在電機殼中，電機殼的一側設有散熱器保護殼，散熱器保護殼與電機殼緊密焊接，裝置主機的一側設有電源線和電源分接器，電源線和電源分接器均與裝置主機電性連接，裝置主機的一側設有左固定板，裝置主機與左固定板緊密焊接，裝置主機的一側設有右固定板，裝置主機與右固定殼緊密焊接，裝置主機的一側設有電控部件，電控部件與裝置主機電性連接，裝置主機的底部設有轉子，轉子與裝置主機信號連接，裝置主機的內部設有電機，電機貫穿設置于裝置主機中，電機的一側設有蝸輪，蝸輪嵌入設置在電機中，蝸輪的一側設有螺母和主絲杠，主絲杠與蝸輪通過螺母固定連接，主絲杠的一側設有非自鎖螺栓，非自鎖螺栓貫穿設置在主絲杠中，主絲杠的一側設有平鍵，平鍵貫穿設置于主絲杠中，平鍵的一側設有副絲杠，平鍵與副絲杠緊密焊接，電機的一側設有制動桿，制動桿貫穿設置于電機中，制動桿的一側設有碟剎固定器，碟剎固定器與制動桿緊密焊接，制動桿的一側設有旋轉五角螺母，旋轉五角螺母貫穿設置于制動桿中，制動桿的一側設有活塞，活塞與制動桿緊密連接。油剎管的一側設有油管連接頭，油管連接頭嵌入設置在油剎管中。副絲杠的一側設有驅動機構，驅動機構與副絲杠緊密焊接。散熱器保護殼的頂端設有散熱孔，散熱孔貫穿設置在散熱器保護殼中，裝置主機的一側設有五角螺母，五角螺母嵌入設置在裝置主機中，碟剎固定器的底端設有摩擦片，摩擦片與制動桿通過碟剎固定器連接。

4 電子機械制動控制系統(tǒng)中的關鍵技術

對汽車的行駛進行控制，首先需要采集汽車的行駛速度，判斷汽車的行駛速度是否符合要求，若不滿足要求則需要對汽車的行駛速度進行合理的調節(jié)，可采用負反饋的控制方式。在汽車電子機械制動的控制系統(tǒng)中，汽車的行駛速度可以通過采集裝置傳遞到電子機械制動控制系統(tǒng)中，進行相應的汽車行駛速度控制判斷，輸出相應的汽車行駛速度控制調節(jié)策略，保證汽車的行駛速度在合理的范圍之內。在汽車電子機械制動的控制系統(tǒng)中，信息處理及控制系統(tǒng)需要依靠傳感器子系統(tǒng)提供數(shù)據信息來源。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求[3]。將汽車的行駛速度的輸出量經過反饋控制，與系統(tǒng)的輸入量進行疊加，進而對汽車的行駛速度進行控制。

在汽車電子機械制動的控制過程中，可以采用數(shù)字PID控制器技術，該控制器的控制規(guī)律如式（1）所示。

汽車電子機械制動控制系統(tǒng)中的檢測元件可通過提取輸出量中的信息，并將信息反饋到控制器中，進而調整系統(tǒng)的輸入量，保證汽車的速度在合理的范圍之內。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，最關鍵的設備在于系統(tǒng)的檢測元件，一般也是通過傳感器來實現(xiàn)對汽車行駛數(shù)據的采集和傳遞，通過將汽車行駛數(shù)據的模擬量轉化為數(shù)字量傳遞到汽車行駛的控制系統(tǒng)中，可以對汽車行駛數(shù)據進行合理的控制，并進而驅動汽車電子機械制動控制系統(tǒng)中的控制執(zhí)行元件，來對汽車行駛數(shù)據進行控制調節(jié)。在汽車行駛數(shù)據的調節(jié)裝置中，一般也需要涉及到多個功能模塊，各個功能模塊在汽車行駛數(shù)據調節(jié)系統(tǒng)中都將發(fā)揮一定的作用，如制動系統(tǒng)是汽車行駛數(shù)據調節(jié)系統(tǒng)中的主要模塊，起著對汽車行駛數(shù)據的調節(jié)作用。汽車電子機械制動控制系統(tǒng)中的各個組成部分都發(fā)揮各自的作用，這樣才能保證汽車制動具有較好的控制效果。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，涉及到將汽車行駛數(shù)據等模擬量轉化為數(shù)字量的過程，一般也是需要通過傳感器來完成，只有數(shù)字量才可以很好地通過控制系統(tǒng)進行數(shù)字化控制，在汽車行駛調節(jié)的執(zhí)行機構中，也是通過數(shù)字信號進行汽車行駛數(shù)據控制調節(jié)的過程。性能良好的汽車行駛調節(jié)控制系統(tǒng)，需要采用合適的控制算法和控制方式。

5 結語

汽車行駛對制動系統(tǒng)的性能要求通常較高，需要對汽車行駛的數(shù)據進行合理的控制，保證汽車行駛數(shù)據在合理的范圍之內。本文分析了汽車電子機械制動控制系統(tǒng)的開環(huán)控制方式和閉環(huán)控制方式，汽車電子機械制動控制系統(tǒng)可以根據汽車行駛的實際情況選擇不同的控制方式，本文中所述的汽車電子機械制動控制系統(tǒng)對于調節(jié)汽車的行駛具有一定的價值。

參考文獻：

[1]張好運，李啟迪.電子機械式制動器（EMB）原理及控制方法分析[J].科學技術創(chuàng)新，2016（1）：53-53.

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[3]王志新，余強，王志全，等.基于溫度估測汽車電子機械制動系統(tǒng)（EMB）制動力研究[J].自動化與儀器儀表，2015（3）：67-70.

[4]陳志成，吳堅，趙健，等.混合線控制動系統(tǒng)制動力精確調節(jié)控制策略[J].汽車工程，2018，v.40;No.285（4）：86-93.