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摘要：電子機械制動系統(tǒng)是汽車系統(tǒng)中的最重要的系統(tǒng)之一，是保障汽車駕駛員在緊急狀態(tài)下安全的保證，汽車是否具有好的制動性往往作為消費者考量汽車的關(guān)鍵條件之一。汽車的電子機械制動系統(tǒng)依靠的是電機，通過電機中的電子元件、控制系統(tǒng)完成構(gòu)建起的數(shù)據(jù)模型，對接收到的信息指令進行相應(yīng)的制動反饋操作。對汽車電子機械制動系統(tǒng)設(shè)計研究對于汽車的性能發(fā)展具有十分重要的意義，本篇將對汽車電子機械制動系統(tǒng)的設(shè)計進行相關(guān)的解析，對電子機械制動系統(tǒng)進行深入的探索研究。

關(guān)鍵詞：電子機械；制動系統(tǒng)；設(shè)計與研究

0引言

隨著汽車速度的不斷攀升，汽車的制動能力是影響著汽車駕駛安全的關(guān)鍵因素，對于汽車的制動系統(tǒng)的研發(fā)也是在更新?lián)Q代。近些年來將電子技術(shù)和機械技術(shù)相結(jié)合的電子機械制動技術(shù)對于汽車整體制動能力的提升十分的迅速，在汽車的制動距離以及汽車的制動時間上都有很不錯的表現(xiàn)。而繼續(xù)深入研究電子機械制動系統(tǒng)，優(yōu)化設(shè)計及成本以促成對汽車制造業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。

1汽車電子機械制動系統(tǒng)的發(fā)展背景條件及優(yōu)勢現(xiàn)狀

1.1汽車電子機械制動系統(tǒng)的發(fā)展背景條件。在傳統(tǒng)的汽車制造業(yè)中，傳統(tǒng)的液壓式制動系統(tǒng)是制動系統(tǒng)的主流，通過踩踏制動踏板引發(fā)加壓裝置對整個汽車進行制動，隨著時間的推移這種技術(shù)已經(jīng)無法滿足日益增長汽車性能的需要，傳統(tǒng)的液壓控制制動系統(tǒng)由于人長時間的踩踏踏板出現(xiàn)的液壓加壓裝置松動，使用壽命短，純粹依靠人反應(yīng)來進行的制動系統(tǒng)對于日益增長的汽車速度的先前條件也將不再適應(yīng)目前的發(fā)展需要，目前的制動系統(tǒng)管路愈加復(fù)雜多樣，這對于整體的制動性能的提升也產(chǎn)生阻礙?；谶@種現(xiàn)狀，結(jié)合目前電子技術(shù)發(fā)展較為先進的基礎(chǔ)，將電子技術(shù)與傳統(tǒng)機械制動技術(shù)相結(jié)合的電子機械制動系統(tǒng)應(yīng)運而生。

1.2汽車電子制動系統(tǒng)的發(fā)展優(yōu)勢與現(xiàn)狀。電子機械制動系統(tǒng)通過電機代替原有的液壓裝置對機械驅(qū)動進行相關(guān)操作，除了在反應(yīng)速度上更加迅捷，安全性也大大提升。其次電子機械制動系統(tǒng)在線路連接上更為簡便，執(zhí)行步驟相較于傳統(tǒng)的液壓控制系統(tǒng)較為簡便，而且電子機械制動系統(tǒng)是通過制動液來代替原有的系統(tǒng)油管，優(yōu)化了汽車內(nèi)部空間的設(shè)計，并且由于節(jié)省了油箱也將不存在油管泄露情況，這將有利于環(huán)境保護方向。并且在汽車執(zhí)行制動操作時實現(xiàn)外部載荷的平穩(wěn)傳送，以實現(xiàn)汽車噪音發(fā)出的噪音更小，制動效果也得了顯著提升。目前各個發(fā)達國家都在致力于研究電子機械制動系統(tǒng)，不斷的開發(fā)該系統(tǒng)的潛力，該系統(tǒng)不僅符合當今信息時代的需要，更滿足了人對于現(xiàn)代汽車制動性能的需求。雖然目前發(fā)展仍未到成熟期，只是在傳統(tǒng)的機械制動系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加入了ABS、ESP等，對于整體汽車架構(gòu)沒有進行相應(yīng)的優(yōu)化，反而讓管路配置變得更為復(fù)雜，對于后期維護而言反倒更加麻煩。如何優(yōu)化該系統(tǒng)在整個汽車空間中的設(shè)計變得十分關(guān)鍵，這也將成為未來汽車制動系統(tǒng)的發(fā)展方向。

2汽車電子機械制動系統(tǒng)的設(shè)計

2.1工作原理。電子機械制動系統(tǒng)是通過踩踏電子踏板，通過傳感器向電子中樞控制系統(tǒng)發(fā)送信號，經(jīng)過相應(yīng)的分析操作后對整個制動系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的信號。整個電子機械制動系統(tǒng)核心部件是中樞控制系統(tǒng)，通過中樞控制系統(tǒng)的電子元件的數(shù)據(jù)分析對汽車運行狀態(tài)下收集到的信息進行相關(guān)的操作，例如在汽車減速，增加距離等信號時，電子機械控制系統(tǒng)更具靈活性，反應(yīng)時間可以達到0.1s左右，快速的反應(yīng)速度是安全駕駛的關(guān)鍵。

2.2制動系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化。電子制動控制系統(tǒng)的設(shè)計是十分復(fù)雜的，駕駛員通過踩踏制動踏板，制動踏板通過電子線路發(fā)出相關(guān)信息，具體的信息是十分細致具體的，例如對踩踏力度的分析，對汽車運行速度的分析，目前汽車的所受外力的分析等等，這些信息綜合起來，通過數(shù)據(jù)模型的綜合分析進行相關(guān)的制動操作。除此以外制動位移也是在制動系統(tǒng)中需要考量的因素和問題之一。具體的設(shè)計細節(jié)如下，首先是雙腔制動閥的設(shè)計，該設(shè)計對于汽車制動時將汽車踏板經(jīng)踩踏后發(fā)出的制動信號通過制動閥轉(zhuǎn)化為壓力信號。而該閥門總體要經(jīng)過三個力學(xué)階段，先增壓，再保壓，最后減壓，此過程需要構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，建模的參數(shù)將直接影響閥力學(xué)動態(tài)參數(shù)，例如制動彈簧剛度、排氣間隙、活塞回位彈簧剛度等等。其次再整個汽車制動系統(tǒng)的設(shè)計中，推動閥的設(shè)計也是至關(guān)重要的緩解之一，其主要作用是完成對制動氣室和制動閥的連接，組成部分分為四個接口，出氣口、進氣口、控制氣口、排氣口。最后，該系統(tǒng)的部分就是氣壓管路，氣壓管路的設(shè)計是不斷提升汽車壓力的關(guān)鍵，找出與汽車制動速度和相應(yīng)壓力間的關(guān)系，需要設(shè)計相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，完成制動系統(tǒng)模型的參數(shù)確定。模型的優(yōu)化方面，首先是對整體數(shù)學(xué)模型的優(yōu)化，其次就是對結(jié)果的分析。需要分析的數(shù)據(jù)包括制動系統(tǒng)對排氣時間、充氣時間延長和最大氣壓的影響。首先是對最大氣壓的影響的優(yōu)化，首先通過對制動數(shù)學(xué)模型的優(yōu)化，其主要條件包括對制動氣室的容積、制動閥的排氣間隙、制動閥平衡彈簧的強度，優(yōu)化后的速度反饋可以達到0.3s左右。其次就是對壓力速度的優(yōu)化，依舊是對氣壓制動模型先進行優(yōu)化，基礎(chǔ)條件包括充氣時間延長，繼動閥回位彈簧剛度，制動閥下腔彈簧回位高度。通過對數(shù)據(jù)的具體分析，將制動閥下腔回位彈簧剛度設(shè)計為9n/mm，繼動閥回位彈簧剛度取9n/mm，在排氣延長時間上的制動閥間隙上設(shè)置為1.4mm，繼動閥間隙設(shè)置為1.4mm，經(jīng)過綜合優(yōu)化的壓力反饋時間將從平時的0.6s左右削減至0.3s左右。在具體的制動參數(shù)設(shè)計上我們用一輛越野車的計算參數(shù)為例子空載參數(shù)如表1。為方便計算，將三軸車簡化為二軸計算。在同步附著系數(shù)的分析和去欸的那個上，根據(jù)汽車的前后軸荷分析，道路附著系數(shù)，坡度等相關(guān)分析，會得出如下情況：①當ρ<ρ0時，前輪會抱死，喪失轉(zhuǎn)向能力。②當ρ<ρ0時，后輪抱死，喪失方向穩(wěn)定性。③當ρ<ρ0時，前后輪同時抱死，喪失裝箱能力。上述情況中會出現(xiàn)側(cè)滑導(dǎo)致的喪失方向穩(wěn)定性和喪失裝箱能力，為防該情況的出現(xiàn)，我們在抱死但沒有制動減速度的情況下，為該車提供最高的制動減速度，較高的附著系數(shù)將防止越野車在附著系數(shù)較低的地面制動時出現(xiàn)側(cè)滑現(xiàn)象。綜上所述，可以確定在滿載時的同步附著系數(shù)為ρ0=0.8。在系數(shù)分配計算方面如下：力矩方程平衡方程為：Tμ-Fxbre=0Tμ為制動力距，F(xiàn)xb為地面制動力，r額為車輪半徑Fμ=Tμ/rμFμ為制動力，是克服制動器摩擦力矩產(chǎn)生的力，與Fxb方向相反，當角速度大于0時，大小相等。增大踩踏力度時，這些參數(shù)隨之正大，當Fxb小于等于附著力F1時，最大值動力為Fxbmax=Fs1而當?shù)孛嬷苿恿_到附著力F1時不再增大，但制動力Fμ將隨著踩踏力度逐漸增大。綜上所述，制動力取決于制動器，所以對制動器的設(shè)計十分關(guān)鍵，同時受外部因素影響，只有雙方因素達到最大時才能提供足夠高的制動力。根據(jù)受力情況，制動時軸荷的轉(zhuǎn)移，可以得到地面對前后輪得反向力。Fs1=G/L（b+HgDu/gdt）Fs2=G/L（a-HgDu/Gdt）G為中立，L為軸距，a為質(zhì)心離前軸距離，b為質(zhì)心離后軸距離。Hg為汽車質(zhì)心高度，g為重力加速度，Du/Dt為制動減速度，得出汽車總的地面制動力為Fxb=Fxb1+Fxb2=GDu/gdt=Gz。Du/Dt為制動強度，由此得出前后附著力為F1=G/L（b+zhg）1，F(xiàn)2=G/L（a-zhg）2，根據(jù)制動器汽車前后制動比為定值，以前制動力Fμ1和總Fμ得比值為比例，成為β，β=Fμ1/Fμ=Fμ1/Fμ1+Fμ2，根據(jù)已選定的同步附著系數(shù)得出數(shù)值為0.68。

3汽車電子機械制動系統(tǒng)中內(nèi)部系統(tǒng)的構(gòu)建設(shè)計及重點

3.1汽車電子機械制動系統(tǒng)內(nèi)部系統(tǒng)的構(gòu)建設(shè)計。①執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計，該設(shè)計分為三大模塊：1）制動模塊，2）轉(zhuǎn)動模塊，3）無刷直流電機模塊。其中無刷直流電機模塊的核心是電機，通過數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建設(shè)計完成對系統(tǒng)的優(yōu)化分析以及相應(yīng)的改進。具體是依靠電機將制動裝置配置在驅(qū)動齒輪上，接收到相應(yīng)的指令后產(chǎn)生制動力，在傳感器的檢測下完成對壓力數(shù)據(jù)的收集，以實現(xiàn)對制動盤壓力檢測。然后反饋信號到中央控制系統(tǒng)當中，設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)，通過對電子機械制動系統(tǒng)制動間隙的分析，得出對應(yīng)參數(shù)，針對汽車的整個驅(qū)動系統(tǒng)完成制動電子制動系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計。②控制系統(tǒng)設(shè)計，該設(shè)計主要則很難對汽車的功能控制，作用主要分為兩個部分，首先是完成汽車功能的精準快速執(zhí)行，確保汽車在運行時系統(tǒng)功能的有效使用，其次就是對制動間隙的消除，以達到提升制動能力和制動的精準性。在構(gòu)成上分為三個部件，1）壓力環(huán)，2）轉(zhuǎn)速環(huán)，3）電流環(huán)，內(nèi)環(huán)實現(xiàn)對增幅量控制以達到保護電機的目的，外環(huán)實現(xiàn)針對系統(tǒng)的整體控制。內(nèi)外環(huán)完成了對整個系統(tǒng)的控制，都是圍繞著執(zhí)行系統(tǒng)進行相關(guān)操作。

3.2汽車電子機械制動系統(tǒng)內(nèi)部系統(tǒng)的設(shè)計重點。對于電子機械制動系統(tǒng)的設(shè)計，在掌握技術(shù)的關(guān)鍵的同時，更要明確各個環(huán)節(jié)的設(shè)計目的與重點，以確保該系統(tǒng)的正常運行。在整體系統(tǒng)中，首先要確保其和運行的穩(wěn)定性，系統(tǒng)的良好可靠運行將是汽車行駛的制動的必然需求。在針對不同的車輛車型時要及時的對相關(guān)參數(shù)進行相關(guān)匹配設(shè)計，這對于整個系統(tǒng)的裝配運行至關(guān)重要。最后就是整個系統(tǒng)的電子原件的保障，電子元件雖然高度精準，但故障率依舊存在，要建立起完善的保險措施，以確保在電子元件失效的同時確保整個制動系統(tǒng)的運行，并及時給予相應(yīng)的信息反饋，以確保在緊急情況下對駕駛員的安全。

4總結(jié)

電子機械制動系統(tǒng)的研究雖然處于較為不成熟的階段，但是從發(fā)展前景和潛力來考慮無疑是廣闊和巨大的，因為無論是在制動性能還是在智能化方面該系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)的系統(tǒng)都有著極大的優(yōu)勢，但對于該系統(tǒng)的設(shè)計和裝配需要極高的科學(xué)技術(shù)支持，需要經(jīng)過多次實驗和調(diào)整，以滿足整個制動系統(tǒng)的性能的需要。

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作者:李濤 單位:江西五十鈴汽車有限公司