王航

大慶油田第二采油廠特車大隊(duì)

關(guān)于汽車電子機(jī)械制動(dòng)技術(shù)的發(fā)展及其關(guān)鍵技術(shù)研究

王航

大慶油田第二采油廠特車大隊(duì)

汽車和網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)都代表了現(xiàn)在的科技水平，21世紀(jì)是一個(gè)互相合作的時(shí)代，如果將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)加到汽車中，可以形成一個(gè)全新的理念。汽車電子制動(dòng)在這方面已經(jīng)發(fā)展起來了。它的特點(diǎn)是能有效控制并且能很快的反應(yīng)過來，很適合汽車的制動(dòng)，在汽車制動(dòng)上有著很大的潛能。我們?cè)谶@里根據(jù)目前汽車制動(dòng)方面的實(shí)際情況和汽車制動(dòng)的基本原理對(duì)于汽車制動(dòng)的發(fā)展前景進(jìn)行了闡述。

汽車制動(dòng)；前景；制動(dòng)技術(shù)

一、發(fā)展現(xiàn)狀

汽車制動(dòng)的技術(shù)要從汽車發(fā)明起講，20世紀(jì)初，電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)在法蘭克福車展上由Bosch公司第一次被公開展出。之后這項(xiàng)技術(shù)一直用于商業(yè)，現(xiàn)在這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被廣泛用于汽車的大批量制造中，比如奔馳CLK敞篷版、SLS00。20世紀(jì)末，技術(shù)的發(fā)展使得人們開始對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，做的比較成功的是Conti?nentalTeves公司，這家公司先后出產(chǎn)了好幾代電子機(jī)械式制動(dòng)執(zhí)行器。Bosch、Siemens這兩家公司也做的不錯(cuò)，在這方面也有自己的發(fā)明并申請(qǐng)了專利。而TRW研究的是電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)(線控制動(dòng)系統(tǒng))。這是國(guó)外的，國(guó)內(nèi)的也開始了這方面的研究。目前這項(xiàng)技術(shù)的弊端還未明確，不能貿(mào)然投入生產(chǎn)，當(dāng)前還是試驗(yàn)觀察階段。

二、工作原理及結(jié)構(gòu)

2.1 工作原理

技術(shù)的創(chuàng)新需要裝備的相匹配，新技術(shù)和傳統(tǒng)的技術(shù)相比，不再用液壓源而使用電源，不再用機(jī)電作動(dòng)器代替了液壓作動(dòng)裝置而使用機(jī)電作動(dòng)器，不再用液壓系統(tǒng)而使用電子機(jī)械系統(tǒng),不再用液壓盤和鼓式制動(dòng)器而使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)(制動(dòng)執(zhí)行器),由電極提供制動(dòng)力，通過電子控制器調(diào)節(jié)大小[1]。該系統(tǒng)首先感應(yīng)出電子踏板模塊傳感器的速率，加上汽車的轉(zhuǎn)速表等信號(hào)，由中央電子控制單元發(fā)送信號(hào)給車輪制動(dòng)模塊的電機(jī)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子角度和電流的大小，汽車會(huì)自動(dòng)算出需要的制動(dòng)力，從而安全并迅速的制動(dòng)。汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的可依賴性的保障是因?yàn)闄C(jī)械或液壓系統(tǒng)只有一個(gè)，沒有備用，但是電源和通訊鏈路都要有備用的。汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)置總線協(xié)議，該系統(tǒng)通過總線協(xié)議達(dá)到安全，高效的目的。

2.2 結(jié)構(gòu)組成

汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下表

（1）車輪制動(dòng)模塊

作為汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)中的核心部件，它同時(shí)在執(zhí)行上也很重要，具體包括制動(dòng)執(zhí)行器ECU和制動(dòng)執(zhí)行器。車輪制動(dòng)模塊在制動(dòng)上有兩種方式，分別是電力制動(dòng)和電子控制，由此而生了兩個(gè)輸出，它們是電信號(hào)輸入和供能電流輸入。控制信號(hào)首先傳給制動(dòng)執(zhí)行器ECU，制動(dòng)執(zhí)行器ECU控制電機(jī)的力矩和輸出方向，達(dá)到制動(dòng)效果。主要有兩種方法：第一個(gè)方法是根據(jù)力矩傳感器直接對(duì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算達(dá)到目的，這樣一來就跳過了計(jì)算制動(dòng)力或制動(dòng)力矩的過程，這樣的算法簡(jiǎn)單可靠成本低。第二種方法是因?yàn)橥獠凯h(huán)境的溫度變化和轉(zhuǎn)子角度的不同，集合前者和電機(jī)轉(zhuǎn)子角度的計(jì)算算出制動(dòng)力的大小達(dá)到制動(dòng)效果。

（2）中央電子控制單元(ECU)

該元件的主要工作是根據(jù)一系列的信號(hào)判斷出車輪是否處于抱死或者打滑等狀態(tài)，通過控制制動(dòng)力防止車輪抱死。這一系列的信號(hào)包括車輪傳感器信號(hào)，駐車制動(dòng)信號(hào)等等。這個(gè)元件還能通過電源調(diào)節(jié)電流的大小?，F(xiàn)代汽車已經(jīng)普及了懸架系統(tǒng)，衛(wèi)星定位，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，導(dǎo)航系統(tǒng)等等，這些系統(tǒng)結(jié)合制動(dòng)控制系統(tǒng)是汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的最大好處。

（3）電子踏板模塊

汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)跟傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比，不再具有真空助力器和機(jī)械式傳力機(jī)構(gòu)而采用足踏板模擬器。這個(gè)元件會(huì)產(chǎn)生一個(gè)跟踏板轉(zhuǎn)角成一定角度的制動(dòng)力并轉(zhuǎn)化成信號(hào)傳送至中央電子控制單元，然后產(chǎn)生電流輸送到制動(dòng)執(zhí)行器達(dá)到制動(dòng)效果。根據(jù)不同的司機(jī)的習(xí)慣制定不同的輸入輸出特性曲線，結(jié)合人體工程學(xué)設(shè)計(jì)出安全舒適的制動(dòng)力。這個(gè)元件體現(xiàn)出了汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)相比如傳統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：制動(dòng)上的快速響應(yīng)[2]。

（4）電源

電源的作用就是為整個(gè)汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)提供能源。在實(shí)踐生產(chǎn)中每輛汽車還配有備用電源，保障在主電源能源不足或損壞的時(shí)候整個(gè)汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)還能順利完成制動(dòng)。

（5）車輪輪速傳感器

車輪輪速傳感器是整個(gè)汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)中最基本的元件，車輪的轉(zhuǎn)速和輪速都是整個(gè)汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算制動(dòng)力的基礎(chǔ)和前提。

（6）線束

線束是整個(gè)汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)中起傳遞信號(hào)作用的元件，就像電線一樣，沒有了線束，整個(gè)汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)就癱瘓了。

三、關(guān)鍵技術(shù)

3.1 執(zhí)行器的能量需求

整個(gè)汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)在執(zhí)行過程中是以高功率在運(yùn)行，這樣來說一個(gè)高電壓系統(tǒng)就顯得十分重要了，汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)中采用的是42伏電壓系統(tǒng)。

3.2 對(duì)容錯(cuò)的要求

由于汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)不再有液壓元件而缺乏獨(dú)立的后備執(zhí)行系統(tǒng)，容錯(cuò)系統(tǒng)的安全性就不能在忽略了。最根本的方案是配備一個(gè)后備系統(tǒng)，當(dāng)然也可以通過其他技術(shù)來代替它。如果配有后備系統(tǒng)，在節(jié)點(diǎn)或電子控制單元不能工作的情況下，后備系統(tǒng)自動(dòng)啟用。現(xiàn)在能取代這一方案的技術(shù)還在試驗(yàn)階段。

3.3 制動(dòng)執(zhí)行器的要求

制動(dòng)執(zhí)行器中配有電機(jī)，在運(yùn)行中常常會(huì)產(chǎn)生高溫，這就要求制動(dòng)執(zhí)行器要用耐高溫的半導(dǎo)體材料制備。除此之外還要考慮質(zhì)量，成本和尺寸方面的要求[3]。

四、結(jié)束語

汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)取代傳統(tǒng)系統(tǒng)成為汽車制動(dòng)系統(tǒng)的主流。汽車和網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)都代表了現(xiàn)在的科技水平，如果將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)加到汽車中，可以形成一個(gè)全新的理念。汽車電子制動(dòng)在這方面已經(jīng)發(fā)展起來了。它的特點(diǎn)是能有效控制并且能很快的反應(yīng)過來，很適合汽車的制動(dòng)，在汽車制動(dòng)上有著很大的潛能?？萍嫉陌l(fā)展使得這項(xiàng)技術(shù)正在不斷完善。汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合其他系統(tǒng)組成一個(gè)比較成熟的汽車電子控制系統(tǒng)，逐步實(shí)現(xiàn)汽車的智能化控制。

[1]Yang Kun,李靜,Guo Lishu等.汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2013.

[2]湯鍇杰,栗燦.客車制動(dòng)系統(tǒng)基于EMB的優(yōu)化與仿真分析[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2014.

[3]吳小川,李鼎,焦志浩等.汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].汽車零部件,2012.