摘要：隨著世界范圍內(nèi)的能源問(wèn)題、環(huán)境污染問(wèn)題影響力不斷擴(kuò)大，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)界在新能源電動(dòng)汽車領(lǐng)域開展了大量研究，汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)便是這類研究所關(guān)注的重要領(lǐng)域，基于此，本文就汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的主要發(fā)展條件和要求展開分析，并對(duì)汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化分析進(jìn)行了詳細(xì)論述，希望由此能夠?yàn)橄嚓P(guān)業(yè)內(nèi)人士帶來(lái)一定啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)；電動(dòng)汽車；動(dòng)力學(xué)模型

引言

雖然近年來(lái)德國(guó)Bosch公司、清華大學(xué)搭建的電子機(jī)械制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)均收獲了一定關(guān)于汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的研究成果，但該系統(tǒng)本身仍存在的技術(shù)不足卻使得其很難在短時(shí)間內(nèi)真正進(jìn)入市場(chǎng)，而為了加快汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)速度與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用步伐，正是本文就汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)展開具體研究原因所在[1]。

一、汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（一）總體設(shè)計(jì)思路

當(dāng)汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)到點(diǎn)火開關(guān)信號(hào)時(shí)，其就會(huì)自動(dòng)開展靜態(tài)自檢并啟動(dòng)車輛，而行車過(guò)程中通過(guò)控制策略算法統(tǒng)合踏板位移、電子駐車開關(guān)、集電制動(dòng)踏板開關(guān)等信號(hào)，即可在運(yùn)算與判斷下得出輸出控制的目標(biāo)值，而將這一目標(biāo)值與控制量MCY單元實(shí)現(xiàn)結(jié)合，便能夠完成高質(zhì)量的電磁離合器、驅(qū)動(dòng)電路等單元的控制，由此實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)到移動(dòng)的轉(zhuǎn)換便為活塞缸的剎車片提供了動(dòng)力，汽車的高質(zhì)量制動(dòng)由此就得以實(shí)現(xiàn)[2]。

（二）機(jī)械設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)屬于汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成，這一設(shè)計(jì)在運(yùn)行中主要負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)動(dòng)到移動(dòng)的轉(zhuǎn)化、活塞的推進(jìn)，剎車片由此才能夠真正在作用力作用下服務(wù)于車輛制動(dòng)。

（三）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要圍繞驅(qū)動(dòng)電路與控制電路兩部分開展，其中前者可以細(xì)分為電磁離合器驅(qū)動(dòng)控制電路與電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路，后者則由監(jiān)控MCU與主MCU組成，控制電路由此才得以實(shí)現(xiàn)輪速信號(hào)、駐車中斷信號(hào)、電機(jī)反饋電流信號(hào)等一系列輸入信號(hào)的采集[3]。

（四）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)需要得到三種算法的支持，即系統(tǒng)冗余控制算法、駐車制動(dòng)控制算法以及常規(guī)制動(dòng)控制算法，三種算法也可以稱得上是其軟件設(shè)計(jì)的核心[4]。

二、汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化分析

本文基于simulink軟件與上文研究對(duì)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)開展了仿真分析，這一分析便能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)的優(yōu)化提供支持。

（一）車況信息選擇

仿真分析開展前首先需要確定具體的車況信息選擇，因此本文選擇了BJ1041貨車作為研究對(duì)象，這一貨車的主要參數(shù)為總質(zhì)量為3074kg、質(zhì)心高度為0.95hg/m、質(zhì)心到前軸距離為1.947a/m、質(zhì)心到后軸線距離為1.253b/m、前后軸的制動(dòng)力分配比為為0.38。

（二）動(dòng)力學(xué)模型建立

在汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的仿真分析中，這一分析首先需要建立整車動(dòng)力學(xué)模型、輪胎模型以及制動(dòng)系統(tǒng)模型。

1.整車動(dòng)力學(xué)模型

考慮到研究重點(diǎn)整車動(dòng)力學(xué)模型的建立忽視了空氣阻力、側(cè)向風(fēng)、輪胎彈性阻尼等方面的影響，本文將汽車視作一個(gè)剛體，圖1為研究建立的1/2整車受力模型，該模型假設(shè)車輛行駛在無(wú)風(fēng)路面上。結(jié)合圖1可得出制動(dòng)微分方程，即：

上述模型包含了汽車質(zhì)量、車速、時(shí)間、車輪地面制動(dòng)力與附著系數(shù)等內(nèi)容，結(jié)合該模型便能夠求出力矩及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)微分方程、汽車在車輪抱死拖滑時(shí)的運(yùn)動(dòng)方程，圖2為由此得出的整車動(dòng)力學(xué)模型。

2.輪胎模型

輪胎模型的建立需要得到魔術(shù)公式的支持，這一公式在三角函數(shù)公式支持下能夠?qū)崿F(xiàn)輪胎實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合，縱向摩擦系數(shù)、曲率因子、曲線形狀因子等均屬于魔術(shù)公式 的重要組成，由此即可建立輪胎模型。

3.制動(dòng)系統(tǒng)模型

制定系統(tǒng)模型的建立需要結(jié)合制動(dòng)器的制動(dòng)力矩， 便可用于制動(dòng)力矩的計(jì)算，這一計(jì)算需要應(yīng)用制動(dòng)效能因數(shù)、制動(dòng)氣室膜片面積以及制動(dòng)器的工作效率，其中的效率取0.85，由此即可確定傳遞函數(shù) ，最終可得 ，結(jié)合該函數(shù)便可以開展制動(dòng)系統(tǒng)模型的建立。

（三）仿真分析

結(jié)合仿真分析得出以下幾點(diǎn)結(jié)果：（1）車輪抱死導(dǎo)致減速度不變。在對(duì)車速與前、后輪變化展開的分析中不難發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是前輪還是后輪，二者均在短時(shí)間內(nèi)降為0，前輪與后輪的輪速則在其后勻降至0，由此可見(jiàn)本文研究電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性與實(shí)用性。（2）制動(dòng)所需時(shí)間與距離。結(jié)合制動(dòng)距離變化可得出電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的完全制動(dòng)需要耗時(shí)3.5s，移動(dòng)的距離則為42.16m，由此可見(jiàn)該制動(dòng)系統(tǒng)的性能。（3）穩(wěn)定性分析。通過(guò)分析電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)在應(yīng)用中的縱向附著系數(shù)與滑移率變化，可以發(fā)現(xiàn)其利用附著系數(shù)最大為0.9，且該系數(shù)受滑移率影響，0.9的附著系數(shù)正對(duì)應(yīng)0.72的滑移率。總的來(lái)說(shuō)，仿真分析證明了本文研究的電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)用性、可靠性以及穩(wěn)定性。

三、結(jié)論

綜上所述，汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)在我國(guó)未來(lái)汽車工業(yè)發(fā)展中將占據(jù)重要地位。而在此基礎(chǔ)上，本文涉及的總體設(shè)計(jì)思路、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)、動(dòng)力學(xué)模型建立、仿真分析等具體內(nèi)容，則證明了研究的實(shí)踐價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]武文娟，陳俊武.汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J/OL].中國(guó)設(shè)備工程，2016，15（11）：238+245.

[2]陳東強(qiáng)，溫佐禮.汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2017，14（11）：129+131.

[3]張柯.電動(dòng)汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].橡塑技術(shù)與裝備，2016，42（02）：98-100.

[4]荊志遠(yuǎn).汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真[J].科技風(fēng)，2015，（18）：37.

作者簡(jiǎn)介：何薇（1990-），女，漢，四川遂寧市人，助教，學(xué)士，主要研究方向?yàn)槠囍苿?dòng)系統(tǒng)。