汽車電子機(jī)械制動系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展分析

鄧美俊,孫仁云,潘湘蕓,何倩

(西華大學(xué)汽車與交通學(xué)院,四川成都 610039)

0 引言

電子機(jī)械制動系統(tǒng)屬于線控制動系統(tǒng)的一種，其通過線束傳遞制動信號和制動能量，線控技術(shù)的使用使得制動系統(tǒng)拋棄了原有的復(fù)雜而又承重的液壓管路和元件，整個系統(tǒng)的電子化、集成化能力更強。對于汽車上現(xiàn)在應(yīng)用的所有制動和穩(wěn)定功能都要求制動力的穩(wěn)定性和精確性，電子機(jī)械制動系統(tǒng)可以通過對制動電機(jī)的精確控制實現(xiàn)制動力的穩(wěn)定輸出。且可以通過在控制器中添加制動程序?qū)崿F(xiàn)更多的功能，無需再額外配置復(fù)雜的液壓管路和機(jī)械部件[1-2]。根據(jù)制動器結(jié)構(gòu)可將線控制動系統(tǒng)分為兩大類：電子液壓制動系統(tǒng)(Electro-hydraulic Brake，EHB)和電子機(jī)械制動系統(tǒng)(Electro-mechanical Brake，EMB)[3]。后者相對于前者實現(xiàn)了制動結(jié)構(gòu)的全機(jī)械化，具有制動更快、效果更好的特點是線控制動系統(tǒng)的最終形態(tài)。電子機(jī)械制動系統(tǒng)可以分成5個組成模塊:(1)線控制動踏板模塊，主要由踏板位移傳感器和制動感覺模擬器兩部分構(gòu)成，負(fù)責(zé)采集踏板位置和變化速度等信息;(2)中央電子控制模塊，接收踏板位移傳感器感知的踏板位置和變化速度等信息，經(jīng)過信號處理分析決策后產(chǎn)生相應(yīng)的制動信號;(3)車輪制動模塊，由制動執(zhí)行器、執(zhí)行器控制單元以及相關(guān)傳感器構(gòu)成，將制動信號轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w的制動動作;(4)車載電源，為電子機(jī)械制動系統(tǒng)供電，主要是為制動電機(jī)以及系統(tǒng)傳感器等提供電能;(5)車載計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)車輪制動模塊和中央電子控制模塊以及線控制動踏板模塊的通信[4-7]。

電子機(jī)械制動系統(tǒng)中車輪制動模塊、中央電子控制模塊以及線控制動踏板模塊是系統(tǒng)的重點和難點,也是提升系統(tǒng)性能的關(guān)鍵點。本文作者將從EMB執(zhí)行器技術(shù)、制動控制技術(shù)以及線控制動踏板技術(shù)3個方面進(jìn)行分析。

1 EMB執(zhí)行器技術(shù)

制動執(zhí)行器作為整個系統(tǒng)的核心部件之一，通常由驅(qū)動電機(jī)、增力裝置、運動轉(zhuǎn)換裝置和制動鉗體四部分構(gòu)成?，F(xiàn)有的制動執(zhí)行器主要運用行星齒輪機(jī)構(gòu)、增力杠桿機(jī)構(gòu)、渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)或楔形機(jī)構(gòu)作為增力裝置。運用滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，偏心輪機(jī)構(gòu)或齒輪齒條機(jī)構(gòu)作為運動轉(zhuǎn)換裝置。通常根據(jù)驅(qū)動電機(jī)的布置位置將執(zhí)行器分成內(nèi)置和外置兩大類[8-9]。主要有以下幾種具有代表性的結(jié)構(gòu)：

Continental Teves公司的Drott,RIETH等[10]在2001年申請了電子機(jī)械制動器結(jié)構(gòu)專利。采用了滾珠絲杠加行星齒輪組合的方式并驅(qū)動電機(jī)內(nèi)置方式，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子正向轉(zhuǎn)動時帶動太陽輪轉(zhuǎn)動之后經(jīng)過行星齒輪系的兩級減速后由行星架輸出轉(zhuǎn)矩，行星架帶動滾珠絲杠運動，最后由頂桿推動制動塊壓緊制動盤實現(xiàn)制動，反之則解除制動。設(shè)計棘輪結(jié)構(gòu)實現(xiàn)駐車制動的功能。該方案需要手動調(diào)節(jié)制動間隙，電機(jī)外置式設(shè)計使得整個機(jī)構(gòu)軸向尺寸較大。

西門子公司采用了滾珠絲杠和增力杠桿組合的結(jié)構(gòu)[11]，該方案采用電機(jī)內(nèi)置將電機(jī)與滾珠絲杠融合在一起，當(dāng)通電時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動作為絲杠帶動螺母水平位移，螺母與心軸相連，心軸也隨之運動，心軸上的力經(jīng)過增力杠桿被增大，力和位移經(jīng)過傳動套筒和制動活塞傳遞到制動鉗塊，制動鉗塊在力和位移的作用下夾緊制動盤完成制動。由于使用增力杠桿使得該結(jié)構(gòu)具有自動間隙調(diào)整的功能。

西門子VDO公司采用楔形結(jié)構(gòu)作為增力裝置[12]。系統(tǒng)采用兩臺對置式的電機(jī)作為動力源，制動時兩臺電機(jī)以相反的方向轉(zhuǎn)動時使推塊朝主動楔形塊小端方向運動，主動楔形塊的運動使得從動楔形塊和與之固接的制動塊產(chǎn)生向上位移壓緊制動盤完成制動，反之朝楔形塊大端方向運動制動解除。該方案采用楔形塊作為自增力機(jī)構(gòu)具有巨大的增益系數(shù)，采用了雙電機(jī)結(jié)構(gòu)降低單個電機(jī)的功率要求。但由于楔形機(jī)構(gòu)巨大的增益系數(shù)，為保證制動力的精確穩(wěn)定，對電機(jī)的控制精度的要求也相對比較高。

Bosch公司的KELLER[13]在2001年申請了帶有電磁離合器的制動器結(jié)構(gòu)。該方案屬于電機(jī)外置式，當(dāng)驅(qū)動電機(jī)通電時電機(jī)輸入軸帶兩級行星輪系運動，動力經(jīng)過行星輪系后傳遞給心軸，心軸帶動滾珠絲杠機(jī)構(gòu)運動完成運動轉(zhuǎn)換過程，最終由絲杠螺母推動制動鉗塊壓緊制動盤完成整個制動過程。通過一個杯形彈簧將摩擦盤與二級行星輪系的太陽輪連接在一起,摩擦盤與二級行星輪系的行星齒圈以同樣的方式固接。該方案通過使用兩套電磁離合器，實現(xiàn)減速增矩、調(diào)整制動間隙、實現(xiàn)駐車等功能。

清華大學(xué)的宋健團(tuán)隊設(shè)計一種采用曲柄連桿結(jié)構(gòu)作為運動轉(zhuǎn)換裝置的EMB制動器，曲柄連桿結(jié)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)槠絼油苿又苿訅K壓緊制動片。同時利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)在死點附近整個機(jī)構(gòu)有非常大的力增益系數(shù)的特點，實現(xiàn)對制動力放大作用。該方案對加工裝配的精度要求較高，容易出現(xiàn)制動時卡死的現(xiàn)象，且機(jī)構(gòu)不具備自動間隙調(diào)整的功能[14]。

北京理工大學(xué)的沈沉團(tuán)隊在2007年提出了一種電子機(jī)械盤式制動器結(jié)構(gòu)。它的最大特點就是模塊化,整個機(jī)構(gòu)又可分為:驅(qū)動部分、一級減速部分、滾珠絲杠螺旋傳動部分[15]。吉林大學(xué)的李靜團(tuán)隊在2008設(shè)計了一款EMB制動器，該制動器結(jié)構(gòu)上也采用了行星齒輪與滾珠絲杠組合的形式[16]。這兩種結(jié)構(gòu)與Continental Teves公司執(zhí)行器結(jié)構(gòu)類似，區(qū)別在于結(jié)構(gòu)只采用了一級行星齒輪系進(jìn)行減速增距。

2010年同濟(jì)大學(xué)的劉志乙團(tuán)隊在制動器結(jié)構(gòu)加入了電磁離合銷實現(xiàn)了幾種不同的工作模式，實現(xiàn)了減速器減速比改變，且具有間隙自動調(diào)整和制動力保持功能[17]。該結(jié)構(gòu)與Bosch公司結(jié)構(gòu)有異曲同工的效果，都是通過電磁機(jī)構(gòu)實現(xiàn)不同的制動效果，但相對而言結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

現(xiàn)階段就市場的占有率而言電子機(jī)械制動器主流設(shè)計方案是以Continental Teves為代表的行星齒輪和滾珠絲杠相配合的設(shè)計方案，該方案結(jié)構(gòu)相對簡單、減速比較大，對電機(jī)的要求不高，能夠?qū)崿F(xiàn)行車制動和駐車制動兩個功能，技術(shù)成熟、性價比較高。較具發(fā)展?jié)摿Φ姆桨甘且晕鏖T子為代表的具有自增力效應(yīng)的電子楔形制動器方案，該方案采用兩個電機(jī)，降低了對電機(jī)性能的要求，提高了系統(tǒng)安全性，楔形機(jī)構(gòu)制動效果顯著，整體機(jī)構(gòu)緊湊，機(jī)械安裝結(jié)構(gòu)較少便于裝配。綜合多種制動器結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點可以得出，現(xiàn)階段制動執(zhí)行器設(shè)計要求結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、便于控制、整體空間結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸盡量小便于安裝，制動間隙能自動調(diào)整。但是以上兩種方案都無專門的間隙自動調(diào)節(jié)功能，是以后需要改進(jìn)的地方。

2 EMB控制技術(shù)

控制方法是整個控制系統(tǒng)的靈魂，好的控制方法可以優(yōu)化系統(tǒng)硬件的不足，最大限度地提高控制系統(tǒng)的精度，控制算法的優(yōu)劣直接決定了整個控制系統(tǒng)的品質(zhì)，國內(nèi)外眾多學(xué)者針對電子機(jī)械制動系統(tǒng)控制技術(shù)展開了大量的研究[9]。

在制動器控制方面，清華大學(xué)的張猛[18]采用一種開環(huán)控制方法對制動器進(jìn)行控制，實現(xiàn)了制動力矩隨制動踏板位移線性增加。該控制方法以電機(jī)的電流-力矩特性為依據(jù)，運用較少的傳感器實現(xiàn)了壓力平穩(wěn)輸出，但其無制動壓力、電機(jī)轉(zhuǎn)速等參數(shù)的反饋，因此控制效果較差，執(zhí)行器動態(tài)響應(yīng)較慢。

為了提高控制的精度實現(xiàn)制動力的精確輸出，需要設(shè)計具有反饋回路的閉環(huán)控制系統(tǒng)。針對EMB制動執(zhí)行器最重要的控制變量制動力或制動力矩，李暉暉團(tuán)隊在運用于飛機(jī)上的EMB執(zhí)行器控制中使用了力矩閉環(huán)控制技術(shù)[19],采集制動力矩作為控制系統(tǒng)的反饋信號,與其目標(biāo)值做差后經(jīng)過算法計算出執(zhí)行器電機(jī)的輸入信號，屬于一種單閉環(huán)控制方法。要想提高控制性能需要增加反饋環(huán)的數(shù)量提高系統(tǒng)動態(tài)和靜態(tài)響應(yīng)。Christof Maron團(tuán)隊針對制動力控制采用了制動力-轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制，并且在1995年建立了專門用于EMB控制算法開發(fā)的測試標(biāo)準(zhǔn)，研究了電子控制單元的開發(fā)、執(zhí)行器建模、制動力控制、制動間隙管理、ABS功能實現(xiàn)等問題[20]。達(dá)姆施塔特工業(yè)大學(xué)的Ralf-Schwarz團(tuán)隊提出了一種電子機(jī)械制動的力-轉(zhuǎn)速-電流三閉環(huán)串聯(lián)PI控制方法，該方法基于制動力傳感器搭建閉環(huán)反饋控制模型，將電流控制回路、電機(jī)轉(zhuǎn)速控制回路以及制動力控制回路進(jìn)行串聯(lián)，系統(tǒng)的響應(yīng)速度得到提高[21]。對于閉環(huán)反饋控制優(yōu)化方面，墨爾本大學(xué)的Chris Line團(tuán)隊在三閉環(huán)PI反饋控制的基礎(chǔ)上對控制體系的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，加入增益調(diào)度、摩擦補償和反饋線性技術(shù)，實現(xiàn)了模型預(yù)測控制，優(yōu)化了制動器飽和、負(fù)載相關(guān)摩擦和非線性剛度對制動性能的影響，更好地利用了電機(jī)轉(zhuǎn)矩[22]。

由于壓力傳感器成本高、安裝困難且在高溫狀態(tài)下精度很低，因此在閉環(huán)反饋控制中摩擦力和夾緊力的估算方法十分重要。SCHWARZ團(tuán)隊利用電機(jī)角位移與夾緊力的關(guān)系提出了夾緊力估計方法;此外，還考慮了補償方法，以調(diào)整因磨損而產(chǎn)生的摩擦片厚度的變化，該方法是利用了夾緊和釋放過程中的平均扭矩，不需要考慮摩擦力[23]。HOSEINNEZHAD團(tuán)隊提出了另一種利用電機(jī)角位移與夾緊力在頻域關(guān)系的方法。該方法可用于要求具有快速響應(yīng)特性的系統(tǒng)，如防抱死制動系統(tǒng)(ABS)[24]。但以上兩種方法均不考慮齒輪的齒隙，因此存在一定的誤差。針對上面夾緊力估算方法所存在的問題，KI團(tuán)隊提出了一種基于電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的夾緊力估計算法，該算法將制動時夾緊和松開動作的遲滯特性考慮了進(jìn)去使得算法的精度更高[25]。JO團(tuán)隊利針對行星齒輪減速器摩擦特性提出了一種新的制動力估計算法，提高了反饋控制中夾緊力估算的準(zhǔn)確度提高了控制精度[26]。PARK和CHOI基于一種具有自適應(yīng)律的自適應(yīng)滑?？刂品椒▉頊p小摩擦力矩模型的誤差，是一種通過精細(xì)的曲線擬合對制動器制動力進(jìn)行估計的算法[27]。

對于以上提到的閉環(huán)控制主要是通過增加封閉環(huán)的數(shù)量，并將多個調(diào)節(jié)器串聯(lián)起來提高控制的精度，各閉環(huán)大多采用PID控制算法。但是PID算法具有一定的局限性，當(dāng)系統(tǒng)工況變化時，單一的PID控制方法無法保證系統(tǒng)控制精度。此時需要加入其他控制方法對PID控制進(jìn)行整定。吉林大學(xué)的楊坤等人進(jìn)行了基于EMB的EBD/EBS控制系統(tǒng)的研究，為實現(xiàn)ABS功能采用了模糊PID控制，通過模糊控制器得到比例、積分、微分參數(shù)實現(xiàn)不同工況下的控制要求[28]。吉林大學(xué)的唐亮，選定以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)整定PI作為EMB的控制方式實現(xiàn)ABS功能，主要是通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)能力完成對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加權(quán)系數(shù)調(diào)整，利用不斷優(yōu)化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對PI控制器參數(shù)的整定[29]。韓國的KIM等2018年在EMB系統(tǒng)中應(yīng)用了仿生控制策略，以基于PI的級聯(lián)控制作為基準(zhǔn)應(yīng)用遺傳算法優(yōu)化了腦邊緣系統(tǒng)控制參數(shù)，經(jīng)過仿真驗證了新算法能有效改善EMB控制系統(tǒng)的性能[30]。

為了提升車輛基于EMB的各制動及車身穩(wěn)定功能的性能，需要對控制技術(shù)的不斷優(yōu)化改進(jìn)，縱觀控制技術(shù)的發(fā)展歷程需要朝著精度更高、適應(yīng)性更強、制動性能更穩(wěn)定、響應(yīng)速度更快、成本更低的方向不斷進(jìn)步，并通過更優(yōu)的控制方法解決一些現(xiàn)階段難以解決的問題。

3 線控制動踏板技術(shù)

線控制動踏板可以看作是整個系統(tǒng)的信號發(fā)生裝置，采集駕駛員施加在制動踏板上的信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，信號以電信號的形式傳送到制動控制單元，控制器根?jù)接收到的電信號控制執(zhí)行器完成車輛的制動。結(jié)構(gòu)上由機(jī)械部分和傳感器部分組成。對于線控制動踏板的研究主要包括制動踏板感覺、制動感覺模擬器以及制動意圖識別三方面的研究。

3.1 制動踏板感覺與模擬器研究

制動踏板感覺的目的是給駕駛員以傳統(tǒng)制踏板類似的制動感覺，將制動情況間接反饋給駕駛員，消除制動時的不適感，研究表明線控制動踏板感覺模擬器的引入降低了事故發(fā)生的概率，國內(nèi)外相關(guān)的研究內(nèi)容歸納起來可以分為以下幾方面：如何將駕駛員主觀感覺與車輛中影響踏板感覺的客觀參數(shù)聯(lián)系起來，即什么樣的踏板感覺才是好的踏板感覺，以及踏板模擬器的設(shè)計開發(fā)等[31-32]。

1994年，通用公司的EBERT和KAATZ提出了制動感覺指數(shù)(BFI)用于主觀評價制動踏板感覺，該指數(shù)通過對踏板力和踏板位移等參數(shù)分別賦予相應(yīng)的權(quán)重最后相加得到[33]。DAIROU和PRIEZ在2003年通過實驗得到制動踏板特性曲線，開發(fā)制動感覺的預(yù)測模型，使得可以從制動規(guī)律定性預(yù)測制動的感覺特征[34]。遼寧工業(yè)學(xué)院王天利團(tuán)隊利用AMESim軟件建立傳統(tǒng)液壓制動系統(tǒng)模型并且通過仿真得到反映制動踏板感覺的關(guān)系曲線[35]。吉林大學(xué)鄭宏宇團(tuán)隊針對傳統(tǒng)制動系統(tǒng)車踏板力與踏板行程關(guān)系設(shè)計了一種踏板力模擬算法，該算法描述了傳統(tǒng)制動系統(tǒng)運行過程中踏板力與行程之間的關(guān)系。并對算法進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明該算法能比較精確地模擬出傳統(tǒng)制動系統(tǒng)踏板力，該方法對于線控制動系統(tǒng)中踏板力模擬具有一定實用性[36]。同濟(jì)大學(xué)的孟德建團(tuán)隊開發(fā)設(shè)計了一套用于乘用車制動踏板感覺試驗臺架，對制動踏板感覺影響的關(guān)鍵因素進(jìn)行了研究，該試驗臺架的使用很好地彌補了制動踏板感覺整車試驗和評價的不足[37]。制動踏板感覺的研究為線控制動的感覺模擬器的設(shè)計提供了理論支持和試驗基礎(chǔ)。

南京航空航天大學(xué)的金智林設(shè)計了一種制動踏板模擬器，該模擬器通過進(jìn)、出油電磁閥控制實現(xiàn)制動感覺的模擬，控制方法方面采用踏板特性跟蹤的PID 控制策[38]。王奎洋團(tuán)隊設(shè)計了一種采用磁流變液體的制動踏板感覺模擬器，通過改變磁流變液體外部磁場強弱從而實現(xiàn)不同的踏板感覺[39]。Delphi公司汽車底盤部門的 ZEHNDER、KANETKAR和OSTERDAY設(shè)計了一種采用橡膠彈簧的制動踏板感覺模擬器，該模擬器與主缸集成為一體，通過橡膠彈簧不同壓縮程度具有不同彈性模量的特點模擬了傳統(tǒng)車輛制動時的制動感覺[40]。吉林大學(xué)初亮團(tuán)隊提出了一種帶有增壓模擬器的制動能量回收系統(tǒng)硬件方案,根據(jù)開發(fā)的制動能量回收系統(tǒng)在制動過程中各個狀態(tài)下的部件控制過程,結(jié)合需求極限流量及輪缸壓力與體積對應(yīng)關(guān)系完成對模擬器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與參數(shù)匹配,該套制動系統(tǒng)可以很好地實現(xiàn)電-液制動，并且可以很好地模擬制動踏板感覺[41]。

3.2 制動意圖識別

制動意圖識別是指當(dāng)駕駛員對踏板做出動作后，根據(jù)踏板的開度和開度變化率等參數(shù)選擇合適的參數(shù)對駕駛員的制動意圖進(jìn)行判斷的過程[42]。制動意圖屬于駕駛意圖的一部分，它反映了駕駛員對于車輛制動的需求，只有正確識別出駕駛員的制動意圖，才能保證車輛的安全性能。制動意圖識別的目的為了準(zhǔn)確制動減小制動距離，也為再生制動和摩擦制動的協(xié)調(diào)控制提供制動強度信息,其有利于制動力協(xié)調(diào)控制兼顧能量回收效率和制動安全性[43]。

對于制動意圖識別的控制方法，由于經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論都建立在被控對象的精確數(shù)學(xué)模型之上，根據(jù)數(shù)學(xué)模型以及需求的性能指標(biāo)選擇適當(dāng)?shù)目刂埔?guī)律，進(jìn)行制動系統(tǒng)的設(shè)計。由于制動踏板開度與總制動力存在非線性的關(guān)系，所以制動過程的有關(guān)參數(shù)，如車速、制動減速度、制動踏板開度等都是隨機(jī)變量，具有時變性及非線性等特點[44]。因此建立制動踏板開度、開度變化率與制動強度的關(guān)系這一精確的數(shù)學(xué)模型困難很大。這樣，就難以通過自動控制對駕駛員的制動意圖進(jìn)行精確識別。針對這種情況制動意圖識別通常使用邏輯門限法[45]、頻域建模法、模糊邏輯法[46-47]或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[48]?；谝?guī)則的邏輯門限控制策略的門限值事先已經(jīng)設(shè)定好并且是固定值，制動踏板給出踏板行程和踏板速度兩個參數(shù)，然后結(jié)合車速等信息根據(jù)規(guī)則得到需要輸出的制動力大小控制制動電機(jī)輸出制動力，該方法控制精度以及對于工況和參數(shù)改變時的適應(yīng)能力都比較差。頻域建模法需要具有明確的物理模型，該方法辨識過程簡單、穩(wěn)定性可靠性較好。但需要對多變量建立模型，模型龐大建模過程比較復(fù)雜。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的模型輸入輸出明確，訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法可以調(diào)整模型使得模型準(zhǔn)確性提高，但是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對于模型的物理意義和模型中間層的解釋較難，并且對于干擾數(shù)據(jù)識別能力不足。相對于以上幾種方法模糊邏輯法的物理意義比較明確，通過語言接近人類想法，但是識別的精確度不是很好，可以用來識別制動類型，但對于具體定量的制動意圖識別則很難有較高的精度[49-50]。

駕駛員的制動意圖一般通過駕駛員踩踏踏板的行程、速度和力度等參數(shù)作為判斷依據(jù)，選擇參數(shù)的不同往往會影響制動意圖識別的精確程度因此參數(shù)選擇是十分重要的[51]。林志軒等通過實驗驗證了踏板力只在有限的影響范圍內(nèi)影響了駕駛員制動意圖識別的準(zhǔn)確性，制動踏板的速度、加速度受駕駛員駕駛習(xí)慣影響,具有隨機(jī)性,且加速度信號在制動強度動態(tài)調(diào)節(jié)過程中存在尖峰現(xiàn)象,易造成識別結(jié)果不準(zhǔn),不宜直接單獨作為駕駛員制動意圖識別的參數(shù)。制動踏板位移是進(jìn)行駕駛員制動意圖識別的最佳參數(shù),其不受駕駛員駕駛習(xí)慣的影響,易測量,并能真實反映出駕駛員的制動意圖[43，52]。

線控制動踏板作為整個電子機(jī)械制動系統(tǒng)的人機(jī)交互模塊，需要保證信號采集的準(zhǔn)確性和快速性，對于線控制動踏板感覺模擬器的是提高駕駛員駕駛安全性的重要手段，對于制動意圖識別方法的研究是保障整個系統(tǒng)制動準(zhǔn)確性關(guān)鍵決定了制動性能的好壞，對于制動能量回收以及汽車操控性能均有較大的影響。

4 電子機(jī)械制動系統(tǒng)存在的問題及發(fā)展預(yù)測

現(xiàn)階段電子機(jī)械制動還存在以下問題需要解決[4，53-57]：

(1)執(zhí)行器的能量需求。電子機(jī)械制動系統(tǒng)驅(qū)動電機(jī)采用42 V的電壓，采用42 V的電壓有利于提高執(zhí)行器的性能，而傳統(tǒng)的汽車車載電源一般是12 V，42 V供電系統(tǒng)帶來的高壓會帶來線路絕緣、耐壓以及電磁干擾等問題，也是對汽車整個電路系統(tǒng)壽命的一種挑戰(zhàn)。

(2)提高力矩電機(jī)性能。保證力矩足夠大，反應(yīng)速度快，體積盡量小巧便于安裝在輪轂狹小的空間內(nèi)，長期工作在“轉(zhuǎn)堵”的惡劣工況下需要進(jìn)一步提高電機(jī)性能的可靠性。

(3)性能穩(wěn)定且體積小、靈敏度高的傳感器。因制動時間極短，現(xiàn)階段傳感器存在反應(yīng)較慢、體積偏大不利于在狹小空間安裝的問題。

(4)為不同的制動穩(wěn)定功能設(shè)計最適合的控制方法。由于車輛制動具有非線性以及工況不確定性的特點，對于實現(xiàn)車輛參數(shù)的準(zhǔn)確估計以及制動力的準(zhǔn)確控制，需利用多種控制方法綜合且能實現(xiàn)對車輛制動的最合適控制，并對其進(jìn)行不斷地改進(jìn)以提高控制精度。

(5)電子制動踏板模塊的制動意圖識別精度和準(zhǔn)確性及符合實際的踏板感覺模擬器的進(jìn)一步研究。需實現(xiàn)不同工況下制動轉(zhuǎn)向、加速意圖的混合融合且準(zhǔn)確識別。為了實現(xiàn)與傳統(tǒng)制動類似的踏板力反饋，需研發(fā)更符合實際情況的踏板感覺模擬器，提高車輛制動安全性。

電子機(jī)械制動系統(tǒng)的諸多優(yōu)點使其勢必取代傳統(tǒng)的液壓制動系統(tǒng)，線控技術(shù)的應(yīng)用及產(chǎn)品智能化、自動化促進(jìn)了電子機(jī)械制動系統(tǒng)的應(yīng)用速度預(yù)期，符合未來車輛發(fā)展模塊化、集成化、機(jī)電一體化、智能化、自動化的特點。依據(jù)目前EMB技術(shù)現(xiàn)狀和存在問題，其發(fā)展趨勢預(yù)測如下：研發(fā)性能穩(wěn)定且體積小、靈敏度高的智能化、適合于車輛制動系統(tǒng)使用的傳感器；研究適合各種車輛制動工況下的最佳控制方法，使電子機(jī)械制動系統(tǒng)制動力的控制精度和穩(wěn)定性達(dá)到最佳狀態(tài)；進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)制動執(zhí)行器結(jié)構(gòu)，向結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、便于控制、整體空間結(jié)構(gòu)緊湊等方向發(fā)展；研究制動意圖識別算法，保證制動意圖識別的準(zhǔn)確性；制動感覺模擬器的研究依舊是一個具有潛力的方向。

5 結(jié)束語

通過對EMB 3個重要模塊的分析總結(jié)，闡述了現(xiàn)階段的發(fā)展現(xiàn)狀。指出了EMB系統(tǒng)在發(fā)展過程中所面臨的各種挑戰(zhàn)和未來的研究方向。制動力控制以及制動器結(jié)構(gòu)是整個系統(tǒng)性能的決定因素，在不斷優(yōu)化制動器結(jié)構(gòu)的同時，對合適EMB系統(tǒng)的控制方法需進(jìn)一步研究和改進(jìn)，提高控制系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性；期待性能穩(wěn)定且體積小、靈敏度高的傳感器的研發(fā)和產(chǎn)品應(yīng)用；駕駛員制動意圖識別準(zhǔn)確性有利于提高制動力分配的合理性，研究更準(zhǔn)確為駕駛員提供制動反饋感覺的制動感覺模擬器更有利于駕駛?cè)藛T的判斷和操作?？傊?，EMB系統(tǒng)的這些技術(shù)的改進(jìn)、優(yōu)化、研究和發(fā)展對提高汽車行駛安全性能有著重要的價值和作用，有利于促進(jìn)車輛智能化和自動駕駛技術(shù)的發(fā)展。