汽車 EMB 控制策略設計及仿真測試分析

摘要：圍繞汽車電子機械制動系統(tǒng)控制系統(tǒng)設計展開，分析制動力分配模塊、制動力控制模塊、車輪制動力控制節(jié)點，確保在不同駕駛條件下實現最優(yōu)的制動力分配，提高車輛的穩(wěn)定性?？刂茩嗲袚Q策略下，系統(tǒng)能夠在不同工況下自如切換控制模式，提升制動性能，通過搭建實驗平臺并進行仿真測試，對EMB系統(tǒng)的制動性能進行全面對比分析，測試結果顯示，EMB系統(tǒng)在制動距離、制動減速度、穩(wěn)定性等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)液壓制動系統(tǒng)。

關鍵詞：EMB控制策略；設計分析；仿真測試

中圖分類號：U467.5" 收稿日期：2024-12-20

DOI：1019999/jcnki1004-0226202502020

1 前言

汽車工業(yè)快速發(fā)展，交通流量密度也隨之大幅上升，汽車制動系統(tǒng)響應能力直接關系到道路交通安全，是保障駕駛者和行人安全的關鍵，但傳統(tǒng)液壓制動系統(tǒng)在應對高頻繁制動、快速響應等方面顯露出局限性[1]。為提升制動系統(tǒng)性能，電子機械制動系統(tǒng)EMB出現，該制動系統(tǒng)摒棄傳統(tǒng)的液壓管路，采用質量輕的電纜作為能量傳導介質，電子制動系統(tǒng)通過電能為整個制動過程提供動力，這種創(chuàng)新設計降低系統(tǒng)整體重量，提高制動響應的速度［2］。本文針對汽車電子機械制動系統(tǒng)EMB控制策略提出相應方案，通過仿真測試驗證其有效性。

2 汽車EMB控制系統(tǒng)設計

21 制動力分配模塊

制動力分配模塊是確保在不同駕駛條件，四個車輪能夠獲得最優(yōu)制動力分配，實現最佳制動效果。制動力分配模塊接收的輸入信號包含踏板制動命令和外部制動命令，踏板制動命令由制動意圖識別模塊生成，準確反映駕駛員的制動意圖，外部制動命令則通過對外通信模塊傳遞。在沒有踏板制動信號的情況下，系統(tǒng)會響應外部制動命令；而在接收到踏板制動信號時，系統(tǒng)將優(yōu)先執(zhí)行駕駛員的制動意圖，以確保駕駛員的指令得到優(yōu)先處理，確保制動操作的準確性，制動力分配模塊原理如圖1所示。

25 控制權切換策略

在電動汽車電子制動系統(tǒng)中，為確保系統(tǒng)持續(xù)運行，設計兩個中央控制節(jié)點：節(jié)點A和節(jié)點B。在系統(tǒng)正常啟動時，中央控制節(jié)點A默認獲得控制權，而節(jié)點B則處于監(jiān)控狀態(tài)，持續(xù)觀察節(jié)點A的工作狀況，一旦節(jié)點A發(fā)生故障，節(jié)點B將迅速采取措施，通過發(fā)送宣示控制權的命令來自動獲得控制權，各車輪的制動力控制節(jié)點將停止執(zhí)行節(jié)點A的命令，轉而接收并執(zhí)行節(jié)點B的新命令。節(jié)點B獲取作為主控制節(jié)點所需的所有硬件資源，保證其能夠有效地管理制動力控制，確保車輛的安全性。在控制權切換的過程中，若故障的節(jié)點A仍然持續(xù)發(fā)送控制命令，節(jié)點B可以通過設置命令中的特權位置來確保其信息發(fā)送的優(yōu)先權，避免在控制權切換過程中可能出現的命令沖突，確保系統(tǒng)能夠快速響應并保持穩(wěn)定運行。

3 仿真測試

31 搭建實驗平臺

進行仿真測試時搭建實驗平臺，該平臺用于低速電動車，測試EMB系統(tǒng)性能，表1是實驗車型參數。

將原有液壓制動系統(tǒng)替換成線控制動系統(tǒng)，通過配置線控制動控制器實現，結合車載速度傳感器、踏板位移傳感器、電機電流采樣電路，采集各項實驗數據。

32 制動性能對比

a.制動距離對比：在實際測試中，HBS系統(tǒng)在干燥路面上從80 km/h減速至停止，平均制動距離為40 m。制動距離的長短可能會影響安全性；EMB系統(tǒng)能將制動距離縮短至35 m，這種改進不僅提升車輛在緊急情況下的安全性，也為駕駛者提供更好的操控體驗。

b.制動減速度對比：制動減速度是衡量制動系統(tǒng)性能的重要指標，HBS系統(tǒng)平均減速度為75 m/s2；EMB系統(tǒng)采用直接電子控制技術，能夠實時監(jiān)測和調整制動狀態(tài)，使得平均減速度提高至85 m/s2，意味著在相同制動條件下，EMB系統(tǒng)能夠更快地減小車輛速度，從而縮短制動時間，增強車輛在復雜駕駛情況下的應對能力。

c.制動穩(wěn)定性對比：在緊急制動情況下，HBS系統(tǒng)在急剎車時車輛會出現輕微的側滑，導致穩(wěn)定性評分為35，滿分5分，這種側滑不僅影響駕駛者的信心，在某些情況下導致失控；EMB系統(tǒng)通過精確的制動力分配技術，能夠有效減小側滑現象，保持車輛的直線行駛，穩(wěn)定性評分高達45，這種提升使得駕駛者在面對突發(fā)情況時，能夠更從容地控制車輛。

d.恢復性能對比：制動系統(tǒng)恢復性能在連續(xù)多次制動后能否保持穩(wěn)定的制動效果是評估其長時間使用性能的重要指標。HBS系統(tǒng)在經歷多次制動后，由于制動盤和摩擦片的熱衰減，制動效果會有所下降，導致制動性能的不穩(wěn)定；EMB系統(tǒng)由于其電子控制的精確性和高效的散熱設計，能夠在多次制動后保持穩(wěn)定的制動效果，這種性能穩(wěn)定性確保駕駛者在長時間行駛過程中得到保障。

通過上述對比分析可以看出，改裝后的EMB系統(tǒng)在多個方面相較于傳統(tǒng)的HBS系統(tǒng)有效提升，EMB系統(tǒng)在制動距離和減速度上表現優(yōu)異，更在急剎車時的穩(wěn)定性和連續(xù)制動后的恢復性能上表現更佳，這些改進使得EMB系統(tǒng)成為現代汽車制動技術發(fā)展的趨勢，為駕駛者提供更好的駕駛體驗。

4 結語

對汽車電子機械制動系統(tǒng)EMB與傳統(tǒng)液壓制動系統(tǒng)HBS綜合對比分析，從制動距離、制動減速度、制動穩(wěn)定性分析，EMB系統(tǒng)在這些指標上均優(yōu)于HBS系統(tǒng)，表現出更高的安全性。結合軟硬件設計，制動力控制模塊與制動力分配模塊的協同工作，使得EMB系統(tǒng)在復雜駕駛環(huán)境下仍能維持卓越制動性能，表明EMB系統(tǒng)設計不僅是技術的進步，更是未來汽車安全性發(fā)展的重要推動力。

參考文獻：

[1]朱景濤，宋傳增，閆瑞，等汽車電子機械制動系統(tǒng)（EMB）研究[J]時代汽車，2024（22）：155-157

[2]閆瑞，宋傳增，朱景濤，等智能網聯汽車線控制動系統(tǒng)技術的研究分析[J]時代汽車，2024（22）：152-154

[3]瞿波，張超，劉建中，等EMB制動系統(tǒng)的創(chuàng)新空間與發(fā)展方向[J]汽車知識，2024，24（9）：82-84

[4]張帥，楊攀濤，秦玉貴模糊積分滑模變結構下EMB防抱死控制算法研究[J]制造業(yè)自動化，2024，46（2）：166-171

作者簡介：

姜歡，男，1989年生，工程師，研究方向為汽車技術。