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隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人們的生活水平得以大幅度提高，因而汽車(chē)成為了人們的日常交通工具，同時(shí)人們也對(duì)汽車(chē)安全提出了更高的要求，而汽車(chē)的現(xiàn)代化制動(dòng)性能成為了安全的重要憑證。因此，汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)成為汽車(chē)行業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向。

1汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀

近幾年，發(fā)達(dá)國(guó)家不斷研究車(chē)輛的線控系統(tǒng)，因而產(chǎn)生了線控，在此基礎(chǔ)上，又開(kāi)始研究電控機(jī)械的制動(dòng)系統(tǒng)，概括地說(shuō)，電控機(jī)械的制動(dòng)系統(tǒng)是指以電動(dòng)機(jī)代替使用壓縮空氣或液壓進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的機(jī)械部分，以此提高機(jī)械的制動(dòng)效能和響應(yīng)速度等，與此同時(shí)，機(jī)械結(jié)構(gòu)得以最大限度地簡(jiǎn)化，且其維護(hù)和裝配的難度也有所降低。因?yàn)槿藗儾粩嗵岣邫C(jī)械制動(dòng)性能的要求，所以人們?cè)趥鹘y(tǒng)的壓縮空氣或液壓制動(dòng)系統(tǒng)中大量加入了諸如ESP、ABS及TCS等電子控制系統(tǒng)，使得機(jī)械的管路布置和結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，這也在一定程度上增加了液壓或壓縮空氣制動(dòng)回路的安全隱患，而其維修和裝配的難度同樣得到大幅度提高。所以，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)，其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)以及可靠的功能集成也受到人們的青睞。我們堅(jiān)信，壓縮空氣或液壓制動(dòng)器會(huì)被電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)完全取代，電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)將是車(chē)輛未來(lái)的發(fā)展方向。

2汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理

一般來(lái)講，汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的原理可概括為：若汽車(chē)行駛過(guò)程中，遭遇緊急情況需要及時(shí)剎車(chē)，那么駕駛者就會(huì)將腳踏信號(hào)通過(guò)力量發(fā)送至制動(dòng)踏板，且力量信號(hào)會(huì)途徑電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)而由三環(huán)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行有效調(diào)控后，同時(shí)確保無(wú)刷直流力矩電機(jī)直接接受輸出電樞電壓的作用，然后將電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)而輸出的轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)送至傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以便其通過(guò)減速增矩將轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻z杠位移，最后在制動(dòng)機(jī)構(gòu)的直接作用下轉(zhuǎn)變?yōu)橹苿?dòng)力，汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的整個(gè)工作過(guò)程非?？欤恍?.1s的時(shí)間。

2.2汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行系統(tǒng)

汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行系統(tǒng)通常包括制動(dòng)模塊、無(wú)刷直流電機(jī)模塊及傳動(dòng)模塊三部分，其中無(wú)刷直流電機(jī)模塊的主要組成部分就是電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。若想從動(dòng)力學(xué)上完成汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的仿真，一定要設(shè)計(jì)好數(shù)學(xué)模型，并了解其工作原理：選取無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)行星齒輪的減速裝置，并采用運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置以滾珠絲杠的方式，促使旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使制動(dòng)器產(chǎn)生制動(dòng)力矩，另外，利用壓力傳感器有效監(jiān)測(cè)制動(dòng)盤(pán)的制動(dòng)壓力，以反饋信號(hào)。汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程為：以目標(biāo)車(chē)型的前輪制動(dòng)器為設(shè)計(jì)對(duì)象，為其設(shè)計(jì)執(zhí)行系統(tǒng)。目標(biāo)車(chē)輛前輪輪缸制動(dòng)壓強(qiáng)的最大值為15MPa，且活塞具有48mm的直徑，那么為了確保制動(dòng)盤(pán)和制動(dòng)鉗完全脫開(kāi)，可將汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)間隙初步確定為0.3mm，其消除時(shí)間為0.1s，同時(shí)合理選用其他參數(shù)，進(jìn)而設(shè)計(jì)汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)。

2.3汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)

汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的作用主要是：在及時(shí)消除制動(dòng)間隙的基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確、快速的調(diào)節(jié)制動(dòng)力。且其控制系統(tǒng)主要由壓力環(huán)、電流環(huán)以及轉(zhuǎn)速環(huán)組成，進(jìn)而進(jìn)行反饋控制的，其外環(huán)主要控制著系統(tǒng)性質(zhì)，而其內(nèi)環(huán)的作用也不容忽視，主要用于限幅本環(huán)控制量，進(jìn)而對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)還能及時(shí)調(diào)節(jié)環(huán)內(nèi)擾動(dòng)，促使外環(huán)，可以更好的控制。這一控制過(guò)程中，目標(biāo)夾緊力是輸入力，輸出為電機(jī)電樞電壓。汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法為：若各環(huán)的控制目標(biāo)被確定，那么需要從內(nèi)至外，不斷擴(kuò)展，即先對(duì)電流控制環(huán)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并將其作為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成部分，以便進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制環(huán)設(shè)計(jì)，然后將轉(zhuǎn)速控制環(huán)作為壓力調(diào)節(jié)環(huán)的組成部分，從而進(jìn)行壓力控制環(huán)設(shè)計(jì)?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)各個(gè)控制環(huán)還有一定的要求：設(shè)計(jì)壓力控制環(huán)時(shí)，確保其制動(dòng)壓力的超調(diào)不低于5％，且消除制動(dòng)間隙時(shí)，不能超過(guò)0.1s；設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速控制環(huán)時(shí)，要在保證電流飽和的情況下啟動(dòng)，以便加快消除制動(dòng)間隙的速度；設(shè)計(jì)電流控制環(huán)時(shí)，確保其超調(diào)不低于2％。此外，汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，保證電流控制環(huán)的積分系數(shù)和比例系數(shù)為610、0.945；轉(zhuǎn)速控制環(huán)的為8.6、1.9；壓力控制環(huán)的為6、8.6。

3汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)仿真

3.1汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的仿真模型

汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的仿真模型主要有無(wú)刷直流控制模型、電流和轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制模型以及無(wú)刷直流電計(jì)算環(huán)控制模型三種。

3.2仿真結(jié)果

就上述三種仿真模型的仿真結(jié)果來(lái)講：第一，電流環(huán)仿真，如果電動(dòng)機(jī)無(wú)任何載重時(shí)，其電流值相對(duì)較小，因此，調(diào)節(jié)電流環(huán)時(shí)，一定要堵?lián)蹼妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，確保其處于空載狀態(tài)。相關(guān)的電流環(huán)試驗(yàn)表明，電動(dòng)機(jī)的實(shí)際電流在開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其超調(diào)相對(duì)較大，但后期能夠有效跟蹤目標(biāo)電流；第二，轉(zhuǎn)速環(huán)試驗(yàn)，試驗(yàn)轉(zhuǎn)速環(huán)的過(guò)程中，同樣要保證電動(dòng)機(jī)無(wú)任何載重，相關(guān)結(jié)果表明，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，電流值相對(duì)較大，使得電動(dòng)機(jī)在很短的時(shí)間內(nèi)就能達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)速，但因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)在快速旋轉(zhuǎn)時(shí)不斷換相，這就導(dǎo)致電流發(fā)生抖動(dòng)，以致電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速幅度不大，始終在目標(biāo)值附近進(jìn)行抖動(dòng)；第三，壓力環(huán)試驗(yàn)，通過(guò)壓力環(huán)試驗(yàn)可知，一定要在不超過(guò)0.1s的時(shí)間內(nèi)消除制動(dòng)間隙，而其制動(dòng)壓力超調(diào)也不能低于5%，而且，試驗(yàn)中，汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行器可以最大限度地輸出制動(dòng)壓力同時(shí)響應(yīng)速度也非?？臁?/p>

4結(jié)語(yǔ)

由上可知，雖然汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)缺少真空增壓器，縮小了制動(dòng)空間，但其代替了壓縮空氣和液壓制動(dòng)，使得汽車(chē)質(zhì)量大大減輕，而其較高的制動(dòng)速度，也在一定程度上提高了安全性能。因此，汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)能夠滿足汽車(chē)的發(fā)展需求，且其安裝難度低于傳統(tǒng)汽車(chē)，同時(shí)汽車(chē)電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)還具有較高的可靠性，是汽車(chē)未來(lái)的發(fā)展方向。

作者：荊志遠(yuǎn) 單位：佳木斯市航務(wù)管理處