輕型電子機(jī)械制動(dòng)汽車橫擺與側(cè)偏控制研究

鄭世祺

（武漢理工大學(xué)，湖北 武漢 430070）

1 前言

目前來(lái)看，在研究汽車地盤控制領(lǐng)域的工作當(dāng)中，輕型電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)成為了研究的熱點(diǎn)，其注重的主動(dòng)安全控制更受到了社會(huì)各界的高度關(guān)注。而且隨著時(shí)間的推移，人民群眾已經(jīng)對(duì)汽車的使用安全性方面提出了嶄新且更高的要求，在這種環(huán)境下就更加需要重視對(duì)輕型電子機(jī)械制定系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，促使汽車使用過(guò)程中的橫擺和側(cè)偏現(xiàn)象得到有效的控制。

2 輕型電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)概述

2.1 輕型電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和工作原理

圖1 為電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成示意圖。

圖1 電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成示意圖[1]

從圖1中不難看出，整車的電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的組成還是比較復(fù)雜的，其中包括傳感系統(tǒng)、電子制動(dòng)踏板以及通信網(wǎng)絡(luò)等。此系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，其中的主動(dòng)安全狀態(tài)控制器部分會(huì)對(duì)不同的組成部分輸入的信號(hào)進(jìn)行分析，并且運(yùn)用設(shè)置好的算法進(jìn)行計(jì)算，最終得到制動(dòng)盤夾緊力，后續(xù)分別將控制信號(hào)發(fā)送給四個(gè)車輪的EBM執(zhí)行控制系統(tǒng)，最終由控制器控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，其中的CAN或者是其他的通信網(wǎng)絡(luò)的主要作用是進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，整個(gè)輕型電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行所需要的能源來(lái)源于汽車自身的電源[1]。

2.2 輕型電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)中執(zhí)行器的類型

目前很多輕型電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用的都是EMB執(zhí)行器，而EMB執(zhí)行器結(jié)構(gòu)總體上可以分為兩種，第一種主要是通過(guò)一系列裝置，將電機(jī)的輸出力矩直接轉(zhuǎn)化為制動(dòng)盤之上的壓力，最終實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，這一類型主要以行星齒輪-滾珠絲杠式執(zhí)行器為代表；另一種則是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的，這是一套自增力機(jī)構(gòu)，西門子公司研制的電子楔式制動(dòng)器為主要代表[2]。

2.3 輕型電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

首先，輕型電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)主要是通過(guò)電子制動(dòng)踏板產(chǎn)生相應(yīng)的制動(dòng)信號(hào)，并且以電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)產(chǎn)生相應(yīng)的制動(dòng)壓力，整個(gè)過(guò)程快捷，且存在的阻礙情況比較少，而傳統(tǒng)的液壓制動(dòng)系統(tǒng)主要利用的是汽車駕駛?cè)藛T腳踩壓板產(chǎn)生相關(guān)的制動(dòng)壓力。

其次，將輕型電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的液壓式指定系統(tǒng)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，輕型電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度比較低，布置相對(duì)也比較簡(jiǎn)單，這使得整車的質(zhì)量減少了很多，并且實(shí)際應(yīng)用輕型電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)過(guò)程中其實(shí)是不使用制動(dòng)液的，這使得制動(dòng)系統(tǒng)的安全性得到了提升，以往使用汽車過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的制動(dòng)液泄漏現(xiàn)象也不斷減少，從宏觀角度看，這對(duì)于國(guó)內(nèi)整體的環(huán)保工作也具有重要作用[3]。EMB與傳統(tǒng)液壓制定系統(tǒng)對(duì)比如圖2所示。

圖2 EMB與傳統(tǒng)液壓制定系統(tǒng)對(duì)比示意圖

最后，輕型電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用，還能夠促使汽車整體性能得到提升，其中各種傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)汽車的行駛狀態(tài)，而傳統(tǒng)的液壓式制動(dòng)系統(tǒng)是難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控的，并且在汽車運(yùn)行過(guò)程中，使用的制動(dòng)液也存在著泄漏隱患，集成難度也是比較大的[4]。

3 輕型電子機(jī)械制動(dòng)汽車橫擺與側(cè)偏控制研究

3.1 輕型電子機(jī)械制動(dòng)汽車橫擺與側(cè)偏控制的實(shí)現(xiàn)

在實(shí)際駕駛汽車過(guò)程中，輪速傳感器、橫擺角速度傳感器和側(cè)向加速度傳感器會(huì)對(duì)汽車的實(shí)際輪速[5]、橫擺角速度和側(cè)向加速度三項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，其中的ESP電子控制單元會(huì)對(duì)檢測(cè)到的傳感器信號(hào)進(jìn)行處理，后續(xù)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作進(jìn)行控制，因此，也可以將其視為控制邏輯的載體。后續(xù)就能使HCU執(zhí)行ESP的輸出信號(hào)，這樣就能對(duì)輪缸制動(dòng)壓力進(jìn)行精準(zhǔn)的控制，這也是輕型電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)之一，需要提及到的是，其中的發(fā)動(dòng)機(jī)管理單元的主要作用是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出力矩進(jìn)行管理和控制，這是良好的控制效能實(shí)現(xiàn)的重要前提之一。

3.2 輕型電子機(jī)械制動(dòng)汽車橫擺與側(cè)偏控制系統(tǒng)

其中橫擺與側(cè)偏控制模塊會(huì)根據(jù)車輛的實(shí)際行駛狀態(tài)對(duì)駕駛員的汽車使用意圖進(jìn)行大致的判斷，一旦預(yù)測(cè)到不穩(wěn)定的趨勢(shì)，其中的控制邏輯計(jì)算器就會(huì)發(fā)揮重要的作用，對(duì)補(bǔ)償橫擺力矩的大小進(jìn)行計(jì)算，最后由執(zhí)行器EMB控制器對(duì)制動(dòng)夾緊力進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，促使力矩得到科學(xué)合理的補(bǔ)償，最終車輛的外在表現(xiàn)就是穩(wěn)定性提高，安全性也有一定的提升，這也是非常重要的一種提升，對(duì)于未來(lái)汽車行業(yè)發(fā)展是比較重要的[6]。當(dāng)然，輕型電子機(jī)械制動(dòng)汽車橫擺與側(cè)偏控制系統(tǒng)具有重要的作用，但是從某種程度上來(lái)說(shuō)還是有比較大的提升空間，因此，后續(xù)的發(fā)展過(guò)程中還需要相關(guān)的工作人員進(jìn)行不斷的優(yōu)化和完善，促使汽車具有一個(gè)良好的輕型電子機(jī)械制動(dòng)汽車橫擺與側(cè)偏控制系統(tǒng)[7]。

3.3 開(kāi)展輕型電子機(jī)械制動(dòng)汽車橫擺與側(cè)偏控制研究的意義

近年以來(lái)，國(guó)內(nèi)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平在不斷提升的同時(shí)，人民群眾的生活水平和實(shí)際的需求也在不斷提升，作為現(xiàn)代人民群眾重要的生活和工作交通工具，人民群眾對(duì)于汽車的要求每年都在提升，首當(dāng)其沖的就是安全性和穩(wěn)定性。而本文研究的輕型電子機(jī)械制動(dòng)汽車橫擺與側(cè)偏控制系統(tǒng)，其主要作用就是對(duì)汽車進(jìn)行控制，良好的系統(tǒng)對(duì)于汽車出現(xiàn)的橫擺情況和側(cè)偏情況的控制是具有重要的意義的[8]。而且，筆者在實(shí)際的研究和調(diào)查過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)，目前輕型電子機(jī)械制動(dòng)汽車橫擺與側(cè)偏控制系統(tǒng)已經(jīng)成為了汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置之一，在這種情況下，就更加需要對(duì)其進(jìn)行不斷優(yōu)化和完善，這對(duì)于提升汽車使用過(guò)程中的安全性和穩(wěn)定性具有重要意義，能夠使汽車行業(yè)和制動(dòng)系統(tǒng)可持續(xù)性發(fā)展。

4 結(jié)論

傳統(tǒng)的液壓式制動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)逐漸不能滿足人民群眾的汽車使用需求，對(duì)于汽車出現(xiàn)的橫擺和側(cè)偏情況所能夠起到的控制作用也不是十分明顯，在這種情況下就需要推進(jìn)輕型電子機(jī)械制動(dòng)汽車橫擺與側(cè)偏控制系統(tǒng)的研發(fā)工作，必要情況下可以搭建相關(guān)的仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，促使輕型電子機(jī)械制動(dòng)汽車橫擺與側(cè)偏控制系統(tǒng)的作用和價(jià)值得以發(fā)揮。